大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與教學(xué)改革的探究

肖立娟

(吉首大學(xué),湖南吉首 416000)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與教學(xué)改革的探究

肖立娟

(吉首大學(xué),湖南吉首 416000)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在著不足,基于對目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析,提出對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)設(shè)想。為了提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量以及增強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣,教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制和必要的實(shí)驗(yàn)競賽都需要相應(yīng)的改革。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)模式改革

大學(xué)物理的教學(xué)中分為理論部分和實(shí)驗(yàn)部分,然而在大學(xué)物理的教學(xué)過程中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分往往是被老師和學(xué)生忽略或者不被重視的一部分。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是非常基礎(chǔ)的一門實(shí)驗(yàn)課程,它是連接理論教學(xué)中的感性認(rèn)知到可觸摸的實(shí)際實(shí)驗(yàn)可操控的科學(xué)知識的橋梁。然而,就目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)狀來說,實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在著種種弊端[1-3]。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

相比于基礎(chǔ)物理學(xué),大學(xué)物理課程雖然做了簡化,卻依然包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)部分。同時,對應(yīng)的大學(xué)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)也相應(yīng)簡單了許多。換句話說,大學(xué)物理的課程是經(jīng)典物理學(xué)的簡化版本。經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展將近經(jīng)歷了三四個世紀(jì),可以說是一個比較古老的科學(xué),目前已經(jīng)發(fā)展成為比較完備的物理學(xué)。相應(yīng)的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷了幾個時間的不斷驗(yàn)證、檢驗(yàn)、修正和發(fā)展,同時在社會各個領(lǐng)域中都有著廣泛和非常重要的應(yīng)用,已經(jīng)逐漸成為相當(dāng)完備的實(shí)驗(yàn)。因此,老師和學(xué)生在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中,在很大程度上是不斷地重復(fù)和驗(yàn)證教材上已有的定理和定律。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中難免會感覺枯燥和沒有挑戰(zhàn)性。這是目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中一直存在的普遍現(xiàn)象。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中主要分為三個步驟:1,老師對理論知識的講解;2,學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室動手操作;3,學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在這三個步驟中也存在一些問題。首先,在第一步中實(shí)驗(yàn)理論的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室分離的。老師在教室中講述實(shí)驗(yàn)的基本理論知識,而做實(shí)驗(yàn)則是在另一個時間和另一個地點(diǎn)做實(shí)驗(yàn),并且中間有一段時間間隔,同時,老師在實(shí)驗(yàn)理論知識的講述過程中很少與學(xué)生有互動,這就不免產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的枯燥無味。其次,學(xué)生在進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)之前并沒有認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),或者并沒有完全掌握接下來要做的實(shí)驗(yàn)的基本理論知識。這樣,在做實(shí)驗(yàn)過程中沒有清晰的條理,連貫的邏輯思維性,一則瞎摸瞎撞浪費(fèi)時間,二則很難在規(guī)定時間完成實(shí)驗(yàn)。第三,在觀察實(shí)驗(yàn)和記錄數(shù)據(jù)上,學(xué)生總是按照現(xiàn)有的模板,思維被規(guī)定在老師設(shè)定的模式中,難有創(chuàng)新。而在處理數(shù)據(jù)上,基本的誤差處理和誤差分析尚且處理不好。

2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的設(shè)想

如何引起學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的興趣,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量,這是現(xiàn)今大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中亟待解決的事情。結(jié)合作者在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中所遇到的問題和實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的現(xiàn)狀,以及學(xué)校對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的重視程度,淺談作者對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一些設(shè)想。

(1)靈活的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)模式[4]是老師在課堂上講授實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)要注意的事項、數(shù)據(jù)記錄以及數(shù)據(jù)處理與分析。在這一過程中,老師起著主導(dǎo)作用,而學(xué)生只是一個旁觀者或者是作為一個微不足道的參與者。主次顛倒,學(xué)生沒有真正參與到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中。而且,這種灌輸性的原理介紹,其結(jié)果一方面讓學(xué)生感到枯燥,另一方面收效甚微。為了讓學(xué)生真正參與到實(shí)驗(yàn)中,感受到實(shí)驗(yàn)的樂趣,老師可以把關(guān)于實(shí)驗(yàn)的理論講述部分帶到實(shí)驗(yàn)室去講述。從這個實(shí)驗(yàn)的歷史背景開始講起,是哪個物理上的名人做的這個實(shí)驗(yàn)、是什么時候開始的這個實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)過程中遇到了哪些困難、得到了什么結(jié)果、哪些人對這個實(shí)驗(yàn)做了補(bǔ)充和修正、最后得到了現(xiàn)在熟知的實(shí)驗(yàn)。老師應(yīng)該很清楚的把這個實(shí)驗(yàn)的歷史背景和發(fā)展過程簡潔明了的告訴學(xué)生。這樣做一則讓學(xué)生對這個實(shí)驗(yàn)有一個很清楚的感性認(rèn)識;二則第一個做這個實(shí)驗(yàn)的著名物理學(xué)家也會給學(xué)生起著榜樣的作用。其次,在向?qū)W生講解演示實(shí)驗(yàn)步驟這一環(huán)節(jié)不應(yīng)該只是簡單的教師獨(dú)自全程演示,學(xué)生記住步驟再重現(xiàn)。為了更好的發(fā)揮學(xué)生的積極性及主觀能動性,老師應(yīng)該在介紹儀器的同時體現(xiàn)出儀器在實(shí)驗(yàn)中承擔(dān)的作用,并且在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示的過程中每操作一步就停下來,讓學(xué)生來“猜”接下來要怎么做,或者是直接讓學(xué)生來接著完成接下來的步驟。這樣學(xué)生就能完全融入實(shí)驗(yàn)環(huán)境,注意力也能集中。另外,學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的反思也應(yīng)該列入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的環(huán)節(jié)中來,做完實(shí)驗(yàn)后如果只是簡單的對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及回答幾個實(shí)驗(yàn)思考題,學(xué)生往往在實(shí)驗(yàn)完成后就忘記了之前所做的實(shí)驗(yàn)。為了讓學(xué)生真正的理解實(shí)驗(yàn),教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)最后環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生談?wù)剬?shí)驗(yàn)過程中哪個步驟容易出問題,要如何解決,對同一理論知識能不能想到其他的實(shí)驗(yàn)方法,對當(dāng)前實(shí)驗(yàn)方法有沒有改進(jìn)意見等。

(2)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)考核體質(zhì)

作者在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn),一個實(shí)驗(yàn)的完成需要每個學(xué)生都要寫一份實(shí)驗(yàn)報告。然而在批改實(shí)驗(yàn)報告中發(fā)現(xiàn),很多學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告是雷同的。結(jié)果可想而知,很多學(xué)生只是為了應(yīng)付一下這門課程,至于在實(shí)驗(yàn)過程學(xué)到了哪些實(shí)驗(yàn)操作、是否清楚了實(shí)驗(yàn)原理、是否會對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析,恐怕未必。在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制下,出現(xiàn)這種情況也在所難免。因此,這種考核機(jī)制亟待改革。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)過程中,可以讓學(xué)生自由分組,每組兩到三人。每個學(xué)生都要有獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理的機(jī)會。比如這一次實(shí)驗(yàn)一個學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,一個學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)記錄,另一個學(xué)生做數(shù)據(jù)處理。而在下一個實(shí)驗(yàn)時,同一個學(xué)生就不能再做上次實(shí)驗(yàn)的同一個內(nèi)容。這樣每個學(xué)生都有至少一次獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的機(jī)會。而對于實(shí)驗(yàn)報告,一個組的成員公用一份實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)的真正目的是讓學(xué)生把自己學(xué)到的理論知識拿來應(yīng)用于最簡單的實(shí)驗(yàn),是檢驗(yàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中真正學(xué)到了什么,而不是只是應(yīng)付一下這門課程。分組和改變實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制既能培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作的能力,也能真正讓學(xué)生參與到具體的實(shí)驗(yàn)中去,同時也避免學(xué)生為了應(yīng)付這門課程而做出同樣的實(shí)驗(yàn)報告。

(3)組織校際間的實(shí)驗(yàn)競賽

目前,大部分的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)都是重復(fù)性實(shí)驗(yàn)或者是驗(yàn)證前人的定理和定律,這是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中遇到的普遍現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)室中所有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是集成好的,學(xué)生只是按照固有的說明和順序組裝,繼而觀察該有的現(xiàn)象。而至于了解實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理,只能從實(shí)驗(yàn)手冊上感性的了解一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的原理圖。更深一層次的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是讓學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改進(jìn)或者用最簡單的器材自制實(shí)驗(yàn)儀器。

讓老師注重大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和讓學(xué)生對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)感興趣的一條很好的途徑是組織大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競賽。作者通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)浙江的一些高校在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面做得比較突出,經(jīng)常舉辦校際之間的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競賽。首先通過校內(nèi)選拔,然后參加由各個高校共同參與的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競賽。競賽的內(nèi)容通常是用最簡陋的實(shí)驗(yàn)器材,比如一根橡皮、一個尺子和一個砝碼讓你自制一個彈簧秤,大都是類似的實(shí)驗(yàn)條件。這一方面考驗(yàn)學(xué)生的動手能力,一方面考驗(yàn)學(xué)生臨場應(yīng)變能力,再者也考研學(xué)生如何通過用最簡單的實(shí)驗(yàn)器材制備出能夠順利完成實(shí)驗(yàn)的綜合能力。參加這種比賽的經(jīng)歷對學(xué)生在以后的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過程中會有很大的幫助,也提高了學(xué)生對于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的興趣。

3 結(jié) 論

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式應(yīng)該是開放式的、由學(xué)生參與和主導(dǎo)的、以及靈活多變的教學(xué)模式。在教學(xué)過程中不應(yīng)該一直守著固有的教學(xué)模式,這樣不僅教學(xué)所取得效果不佳,而且學(xué)生的積極性和興趣也不高。大學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正目的應(yīng)該是讓學(xué)生清楚實(shí)驗(yàn)的發(fā)展歷史、實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的具體操作、以及對數(shù)據(jù)的處理和分析。更高一點(diǎn)層次的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?是期望學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn),用簡單的實(shí)驗(yàn)器材自制實(shí)驗(yàn)儀器。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是最基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn),是讓學(xué)生從感性的物理理論走向探索物理可操控物理規(guī)律的一條橋梁,也是為將來繼續(xù)深入研究物理規(guī)律之前必須要走的路。因此,重視大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),改進(jìn)固有的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式也是亟待解決的問題。

[1] 葉伏秋,鄔云文.新編大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].湘潭:湘潭大學(xué)出版社,2011.

[2] 吳永均.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的現(xiàn)狀及其對策研究[D].杭州師范大學(xué)碩士學(xué)位論文,2011.

[3] 涂亞芳,吳鐵山.應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2013(2):142-144.

[4] 陳慧敏,石雁祥,張承據(jù).大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2007,4(20):95-99.

[5] 徐燕.大學(xué)物理開放實(shí)驗(yàn)建設(shè)的研究與實(shí)踐[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),2014(2):77-79.

Research on the Present Teaching Situation and Reform of College Physics Experiment

XIAO Li-juan
(Jishou University,Hunan Jishou 416000)

There is some insufficiency in the process of teaching in college physics experiment at present.In this article,we propose several conceptions about the teaching reform of college physics experiment based on the analysis of the teaching in college physics experiment.In order to improve the quality of education of the college physics experiment and enhance the students’interests for learning experiment,severalmethods,such as,the teachingmodel,the examining scheme of experiments,and joining experiment competitions,should be innovated.

college physics experiment;teachingmode reform

G 642.0

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.006.034

1007-2934(2015)06-0114-03

2015-07-03

吉首大學(xué)校級科研項目(14JD031)