張鵬娟,鄭璐石
(銀川能源學(xué)院,寧夏銀川 750105)
物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,是自然學(xué)科及工程技術(shù)的基礎(chǔ),而大學(xué)物理實驗作為物理學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,是高等工科院校的一門重要的基礎(chǔ)課程[1]。大學(xué)物理實驗課程涉及的知識面廣,接觸各種儀器的機會多,在培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰涂茖W(xué)素質(zhì)上起著重大作用。目前大學(xué)物理實驗課的教研教改取得了許多成功的經(jīng)驗,但也存在一定的弊端[2],比如忽略學(xué)生現(xiàn)狀,缺乏大學(xué)物理及實驗作為公共基礎(chǔ)課在總體教學(xué)理念上的把握,理論與實驗之間也缺乏適當?shù)挠袡C聯(lián)系與貫通,而將基礎(chǔ)理論教學(xué)與實驗教學(xué)完全分開、教學(xué)方法死板、教學(xué)模式單一、考核方式存在不足。這樣的做法與學(xué)科的性質(zhì)、特點不符,導(dǎo)致學(xué)生對實驗課興趣不高,實驗操作急于求成,實驗報告抄襲、編寫數(shù)據(jù)。實驗課未能達到預(yù)期的培養(yǎng)目標。
鑒于這種情況,有必要對大學(xué)物理實驗教學(xué)做一些探討,我們從教學(xué)的現(xiàn)狀分析與實驗教學(xué)改革兩方面進行了初步的嘗試,取得了一定值得肯定的效果。
(1)學(xué)生本身實驗基礎(chǔ)較差
從教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn),多數(shù)工科院校尤其是民辦高校學(xué)生的實驗基礎(chǔ)比較薄弱,主要表現(xiàn)在以下幾個方面[3]:
①學(xué)生對基本實驗原理不能很好地理解;
②處理實驗數(shù)據(jù)的能力較薄弱;
③動手能力不強;
④缺乏發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力;
⑤對于民辦高校,學(xué)生多為基礎(chǔ)知識較差,生源質(zhì)量較差的水平[3];
⑥應(yīng)試教育造成了學(xué)生重理論輕實踐。
(2)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃
物理實驗具有形象、直觀、真實的特點,但隨著教學(xué)的投入學(xué)生的興趣出現(xiàn)明顯的下滑趨勢。其主要影響因素有以下兩方面:
①實驗內(nèi)容設(shè)置的不科學(xué)。其一是難易程度跨度太大,沒有根據(jù)學(xué)生的水平來開設(shè)實驗,學(xué)生認為做實驗時浪費時間;其二是與學(xué)生的專業(yè)聯(lián)系甚少。
②教師的教學(xué)方法、教學(xué)模式不能提高的學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
大學(xué)物理實驗課一般采用統(tǒng)一安排實驗時間、實驗地點、實驗內(nèi)容,要求學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗[4]。一般是教師在實驗室先講解實驗原理,實驗方法,演示實驗,再讓學(xué)生操作完成實驗。這種實驗教學(xué)模式,在大多數(shù)高等工科院校普遍應(yīng)用,但是由于慣性地將大學(xué)物理理論課與實驗課完全分開,物理理論與實驗理論有脫節(jié)現(xiàn)象。由于許多民辦工科院校學(xué)生物理基礎(chǔ)較差,這樣造成實驗理論原理學(xué)生難以理解,學(xué)生面對既陌生又枯燥的物理實驗理論,沒有做實驗的興趣。再加之實驗時間所限,學(xué)生幾乎沒有時間深入思考實驗原理,認真總結(jié)實驗方法和實驗技能,更沒有時間去拓展實驗設(shè)計?;A(chǔ)好的學(xué)生測完數(shù)據(jù)走人,動手能力差的學(xué)生更關(guān)心實驗數(shù)據(jù),甚至抄襲別人的數(shù)據(jù)。這對于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、實事求是的科學(xué)作風(fēng)、主動進取的探索精神、在實驗中不能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性[5]。
以往的實驗課考核,實驗預(yù)習(xí)成績占10℅,實驗操作占40℅,實驗報告占50℅,實驗報告在一定程度上反映了學(xué)生實驗?zāi)芰Φ膹娙?。但是實驗中要求學(xué)生掌握的基本實驗方法、基本實驗技能的考核不易在實驗報告中體現(xiàn)出來。這樣一來學(xué)生就會把大部分時間和精力放在實驗報告的書寫與實驗數(shù)據(jù)的處理上。這種方式使得學(xué)生更加輕視實驗設(shè)計思想、實驗原理、實驗基本方法、基本技能的掌握,達不到培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思考能力、綜合應(yīng)用能力的目標。
教材作為師生學(xué)習(xí)的第一手資料,應(yīng)當與學(xué)生自身的知識水平、培養(yǎng)學(xué)生的整個課程體系相適應(yīng)[3]。由于不同大學(xué)自身的特點及條件的限制,現(xiàn)有大學(xué)物理實驗教材中的某些實驗在實際的操作中難以實現(xiàn),因此不能一刀切式地引用已有的許多名校的大學(xué)物理實驗教材。在對各種大學(xué)物理實驗教材分析總結(jié)的基礎(chǔ)上,結(jié)合我校學(xué)生的具體情況,我們組織了資深教師及一線實驗教師編寫了實驗教材。根據(jù)學(xué)生自身的水平,結(jié)合學(xué)生專業(yè),對一些傳統(tǒng)實驗進行了修訂,對實驗內(nèi)容也做了相應(yīng)的增減,提高了教材的實用性。
在這個基礎(chǔ)上,結(jié)合學(xué)生的培養(yǎng)目標,我們將原有的實驗結(jié)構(gòu)重新分類為基礎(chǔ)驗證性實驗、綜合設(shè)計性實驗和研究設(shè)計性實驗,逐步強化綜合設(shè)計性實驗和研究設(shè)計性實驗的比重,在技術(shù)上增加實驗的趣味性,克服學(xué)生做基礎(chǔ)驗證性實驗時常有的思維惰性,提高學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。
我們注重大學(xué)物理及實驗課程教學(xué)理念的改變,為了培養(yǎng)學(xué)生對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)興趣,動手與思考能力。我們在實驗教學(xué)模式的改革上根據(jù)大學(xué)物理及實驗課程的性質(zhì)與特點,將課堂理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合,在教學(xué)大綱、教學(xué)方式、教學(xué)場景等方面做了相應(yīng)的調(diào)整。
比如將《物理學(xué)》“光學(xué)”這一章中的“劈尖干涉與牛頓環(huán)干涉”(理論教學(xué)1學(xué)時)與實驗“劈尖干涉與牛頓環(huán)”(實驗教學(xué)2學(xué)時)結(jié)合起來,在實驗室完成“劈尖干涉與牛頓環(huán)干涉”理論知識的講解(1學(xué)時),講完理論后指導(dǎo)學(xué)生完成“劈尖干涉與牛頓環(huán)”實驗(2學(xué)時)。
綜合比較,將理論教學(xué)與實驗教學(xué)結(jié)合取得的效果:①學(xué)生在理論課堂上面對枯燥的理論,再加之基礎(chǔ)薄弱,學(xué)習(xí)興趣低。但將理論課堂教學(xué)搬到實驗室,面對實驗儀器學(xué)生有明顯的學(xué)習(xí)興趣,上課玩手機,睡覺等一些不好的習(xí)慣有明顯的改變。②通過將理論教學(xué)與實驗教學(xué)結(jié)合,同樣都是3個學(xué)時(1學(xué)時理論,2學(xué)時實驗)學(xué)習(xí),學(xué)生的收獲有很大的不同。相比較,改變教學(xué)模式后,學(xué)生對“劈尖干涉與牛頓環(huán)干涉”這一節(jié)的理論知識有明顯的掌握,也加強了對“劈尖干涉與牛頓環(huán)實驗”的實驗理論掌握,對實驗的操作及完成相對其它班級總體較好。③從學(xué)生的實驗報告來定性分析,不論從內(nèi)容的完整性及結(jié)果的計算,總體相較其它班級較好。
以這個教學(xué)模式為初步,我們打算將“光學(xué)”的理論內(nèi)容與光學(xué)實驗實行模塊化教學(xué)。
(1)模塊化教學(xué)的實施
教學(xué)模式的改變:改變傳統(tǒng)的理論課程就是講授教學(xué)、實驗課就是在實驗室按照實驗指導(dǎo)書完成實驗及上交實驗報告的單一化教學(xué)模式,理論教學(xué)內(nèi)容與實驗教學(xué)有機結(jié)合。
①改變教學(xué)場景
將“光學(xué)”這一章的理論內(nèi)容(6學(xué)時)放到實驗室講解,教師在講解光學(xué)實驗理論時可針對實驗儀器邊演示邊講解。實驗儀器分組
將光學(xué)理論內(nèi)容涉及到的光學(xué)實驗儀器選擇若干套分組后置于一個大的實驗室,如光的干涉實驗中選擇5套“牛頓環(huán)與劈尖干涉”實驗儀,5套“楊氏雙縫干涉”實驗儀,5套“邁克爾遜干涉”實驗儀。
②學(xué)生分組
將學(xué)生分為每10人1大組,每2人1小組,每大組選擇其中一個干涉實驗,實驗操作學(xué)時為2學(xué)時。
③學(xué)生討論
學(xué)生做完實驗,組與組之間對不同的干涉實驗進行討論、講解(1學(xué)時)。實驗總共3學(xué)時。
(2)模塊化教學(xué)的預(yù)期效果
①理論教學(xué)與實驗教學(xué)的有機結(jié)合縮減了實驗學(xué)時。
②學(xué)生在對理論知識掌握的基礎(chǔ)上,進一步加深了對理論的理解。
③提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,面對實驗儀器,學(xué)生也不會感到學(xué)習(xí)物理理論知識太過于枯燥。
④實驗時,培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、思維能力、合作能力。
在對“光學(xué)”實行模塊化教學(xué)的進一步充實和完善的基礎(chǔ)上,繼續(xù)將此教學(xué)模式逐步展開并應(yīng)用于其它模塊、其它班級的教學(xué)。
根據(jù)學(xué)生現(xiàn)狀及教學(xué)現(xiàn)狀,我們打算對實驗考核方式做如下改革:
(1)實驗考核方式的改變:
在以往的實驗教學(xué)考核模式中增加實驗考試。以往實驗考核的比例也作相應(yīng)的調(diào)整,即將實驗預(yù)習(xí)(10℅)+實驗操作(40℅)+實驗報告(50℅)調(diào)整為由實驗預(yù)習(xí)(10℅)+實驗操作(30℅)+實驗報告(40℅)+實驗考試(20℅)構(gòu)成的考核模式。
(2)實驗考核的實施
在所做的實驗中選取幾個重點實驗,實驗試卷以講義的形式,規(guī)定考試時間安排監(jiān)考老師,學(xué)生隨機抽取試卷,要求學(xué)生在實驗室獨立完成實驗并交卷。
增加實驗考試在一定程度上可提高學(xué)生對物理實驗課的重視程度,可以有效地改變以往實驗課學(xué)生隨意缺課、隨意請假以及中途逃課的現(xiàn)象,有利于督促學(xué)生加強對基礎(chǔ)理論知識的掌握,提高學(xué)生思考能力、動手能力。
實驗課教學(xué)改革是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,改革的效果需要放到教學(xué)實踐中加以檢驗。我校大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革從12級學(xué)生中選擇一個班級開始小范圍的試點。其中教學(xué)模式的改革實施了一個學(xué)期,學(xué)生的反映與教學(xué)效果取得了初步的效果,考核方式的改革將逐步完善并推行。當然,我們的教學(xué)改革還處在初級的探索階段,改革的經(jīng)驗、措施、模式還需要不斷的積累并完善。
[1] 成娟.銜接視野下大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的探索[J].大學(xué)物理實驗,2013,26(5).
[2] 陳名賢.大學(xué)物理實驗教學(xué)改革初探[J].廣西師范學(xué)院學(xué)報.自然科學(xué)版.2003(2).
[3] 蓋雙旗,時偉,陳偉華,等.大學(xué)普通物理實驗的簡化、深化和拓展探討[J].大學(xué)物理實驗,2012,25(4).
[4] 劉悅等.工科院校物理實驗教學(xué)改革的現(xiàn)狀分析與對策研究[J].物理通報,2012(3).
[5] 閆友房.工科院校物理實驗教學(xué)改革初探[J].教學(xué)改革,2008,8(3):170-186.