“大學物理實驗”課程教學方法改革研究

曹顯瑩,曲 陽

(哈爾濱石油學院,黑龍江哈爾濱 150000)

“大學物理實驗”課程教學方法改革研究

曹顯瑩,曲 陽

(哈爾濱石油學院,黑龍江哈爾濱 150000)

通過對傳統(tǒng)大學物理實驗教學現(xiàn)狀的分析與討論,指出了目前大學物理實驗課程的教學方法的單一性、枯燥性,針對大學物理實驗課程的教學方法進行研究,從學生的預習方式、課堂教學模式以及成績考核形式三個方面對大學物理實驗教學方法進行改革,此方法充分調(diào)動學生的積極性與主動性,注重培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新精神,從而提高了大學物理實驗課的教學質(zhì)量。

大學物理實驗;教學方法改革;創(chuàng)新思維

大學物理實驗課是高等教育院校的一門重要的公共基礎(chǔ)課,它作為理工科專業(yè)必修課,是一個本科生進入大學接受高等教育系統(tǒng)的實驗技能訓練和實驗系統(tǒng)方法的開端。它的目的是讓學生接受一個全面的,系統(tǒng)性的動手實踐能力培訓,了解物理實驗的基本設(shè)計原理和實驗方法,讓學生在操作技能和數(shù)據(jù)處理能力上有一個大的提升,并且它能更為嚴謹?shù)嘏囵B(yǎng)學生的實驗操作能力,創(chuàng)新性思維能力以及科學素養(yǎng)。然而目前大學物理的教學模式單一,課堂內(nèi)幾乎有一半的時間是教師用來講解實驗內(nèi)容,這基本上屬于“教”的模式,而另一半時間則為學生在為了獲取實驗數(shù)據(jù)而在“努力”的做實驗,這種“努力”做實驗往往是在做一些簡單的,重復性的,機械性的工作,不但沒有得到鍛煉學生的動手能力,反而是占用了大量時間,只有很少的時間留給學生進行思考和討論,相比自主思考和熱烈討論這兩者更是獲得知識和提高能力的關(guān)鍵所在。而在國外,大學物理實驗課授課方式比較靈活,如中央倫敦學院,在實驗課開始時,教師先讓學生學會使用實驗儀器,了解實驗基本原理,讓學生在實驗室進行獨立實驗[1];而德國的“實驗物理”是一門獨立的選修課[2],實驗教材是把一堆問題留給學生,讓學生自己去找答案,包括原理,步驟等,在教學方法上,學生需要主動去尋求參考書籍解決教師留給的實驗中的問題,類似于課前預習。在實驗操作過程中,實驗儀器都是學生自己動手組裝,并按照組裝好的儀器進行測量。因此,我們需要在對學生進行科學素養(yǎng)的培養(yǎng)、科學思維意識的增強、自主學習能力的提高方面作為指導原則,對現(xiàn)有的大學物理實驗課的授課模式進行改革。本文針對現(xiàn)有的大學物理實驗教學模式展開研究,旨在縮短教師講解環(huán)節(jié)和機械式的重復實驗過程,更多是引導學生思考和參與學生的討論,在保證學生掌握基礎(chǔ)性知識的同時,加強學生的知識層次深度發(fā)展,增加實驗項目之間實驗原理的相關(guān)性和多學科交叉性,達到深化教學改革,提高學生的創(chuàng)新思維。

1 大學物理實驗教學方法改革

以增強學生科學素質(zhì)、提高學生科學思維意識為準則,通過改善授課方式,縮短教師講解環(huán)節(jié)和機械式的重復過程,從而提高大學物理實驗教學質(zhì)量,本文改革的課堂教學路線如圖1所示:

圖1 大學物理實驗教學改革方案

1.1 預習方式改革

目前學生的預習方式為撰寫預習報告單,包括實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗內(nèi)容等項目,學生一般通過指導書,將這些內(nèi)容照抄到報告單上,預習報告貌似完美但對實驗原理與實驗儀器的操作均不知道,通過這樣的工作學生并沒有達到真正的預習目的,學生往往都是應(yīng)付的心態(tài)。

改變預習方式,學生通過查閱資料這種方式改變?yōu)橛^看視頻。

每個實驗教師錄制的一段大約40分鐘的短視頻,上傳到學校的網(wǎng)絡(luò)教學平臺,學生可以通過登錄平臺,觀看到每一個實驗的視頻錄像,視頻內(nèi)容包括實驗背景介紹,此次實驗的目的,實驗原理,實驗儀器的使用,以及實驗現(xiàn)象的演示,最后為實驗報告的撰寫的內(nèi)容。

一、實驗背景的介紹主要是本次實驗的原創(chuàng)者及該實驗最初被實現(xiàn)的時間和地點,原創(chuàng)者設(shè)計該實驗的目的,當時的實驗條件以及目前該實驗的應(yīng)用發(fā)展。通過介紹實驗背景,一方面,能引起學生的興趣,了解物理學家的生平、所做的貢獻以及規(guī)律發(fā)現(xiàn)時的狀態(tài)和心態(tài),知道尚未解決的科學難題,把科學發(fā)明對社會發(fā)展的推動作用傳授給學生。另一方面,讓學生懂得,任何物理知識的獲得都要經(jīng)過反復的、精密的實驗為基礎(chǔ)。

二、實驗目的一般指通過本次實驗能夠?qū)W習到的相關(guān)知識,能夠熟練掌握儀器的使用,通過本次實驗能夠擴展一些相關(guān)知識。

三、實驗原理一般教師講解在本次實驗中所應(yīng)用的理論知識,一般都是與大學物理相關(guān)的理論,大學物理實驗一般是驗證性的實驗,都是對大學物理的理論知識進行驗證,在教師講解的過程中,要充分體現(xiàn)理論與實驗相結(jié)合,在學生能夠熟練應(yīng)用實驗知識的基礎(chǔ)上對理論知識能夠有更深刻的思考。

四、實驗方案,包括其中的實驗步驟、實驗結(jié)果的處理方法都由學生完成,這樣學生就會主動查閱資料,解決自己的不懂之處。學生可通過學校的網(wǎng)絡(luò)平臺學習有關(guān)本次實驗的相關(guān)知識,這種方式充分實現(xiàn)了預習的目的并且也能夠節(jié)省課堂上的操作時間,增加課堂討論時間。

1.2 課堂教學模式改革

目前大學物理實驗的教學課堂模式為教師教,學生學的模式,教師講解實驗原理與實驗步驟,以及實驗儀器的使用、數(shù)據(jù)處理方法,學生按照教師的講解內(nèi)容應(yīng)付性的做實驗,對于如何得到的數(shù)據(jù)并不是很關(guān)心,課堂內(nèi)容上的枯燥無味,學生失去了做實驗的興趣,不在乎學到了什么,更在乎的是實驗成績,這種形式就完全失去了實驗的意義。為改變這一現(xiàn)狀,我們對其進行改革如下。

一、要求學生能夠獨立設(shè)計實驗方案

為提高學生的自主學習能力,教師要對實驗教學內(nèi)容進行深入分析,查閱文獻資料,制定多種可能的實驗方案,以此對學生進行啟發(fā)式引導。實現(xiàn)學生能夠自己設(shè)定實驗方案,教師對于學生設(shè)定的實驗方案加以修改,使得學生能夠順利完成實驗。在設(shè)計實驗方案的這一過程中,學生可以深入思考原創(chuàng)者的設(shè)計思想,跟隨原創(chuàng)者的思路進行科學問題探討。

二、學生獨立搭建實驗設(shè)備,完成整個實驗過程

在教師的指導下,學生自己搭建實驗裝置,了解實驗儀器的使用說明,在使用過程中會出現(xiàn)什么損壞,注意事項等,并完成實驗數(shù)據(jù)的測量過程,處理數(shù)據(jù),進行誤差分析,誤差概率的計算。

三、討論實驗中出現(xiàn)的問題

實驗完成后,進行分組討論,教師參與其中,討論實驗結(jié)果,形成討論概要,以充實課堂討論環(huán)節(jié)的內(nèi)容,同時能夠在本課的實驗基礎(chǔ)上,擴展實驗內(nèi)容和實驗方法。在討論的過程中,激發(fā)學生積極思考,提高主動性,參與合作學習,學會解決問題、探討與自身觀點矛盾的問題,促進學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展。討論的幾個要點:一是對學生提出的實驗方案的做出初步的判斷,舍棄有明顯錯誤的實驗方案以及對儀器的使用情況;二是每組確立適當?shù)膶嶒灧桨赣懻?確定正確的方案進行實驗,三是實驗結(jié)果出現(xiàn)大的錯誤要對實驗方案進行討論改進;四是分析問題直至解決問題整個過程中所需要的思想方法、實驗操作過程中所需要的基本操作方法。五、實驗結(jié)束后,分析出現(xiàn)極大誤差的原因,如何減小誤差。同樣的實驗方案還能夠測量什么物理量,拓展實驗內(nèi)容。

1.3 成績考核制度改革

嚴格的考核制度是保證優(yōu)良教學質(zhì)量必不可少的前提條件之一,對于提高重視度比不可少[3]。目前,大學物理成績考核制度分為實驗操作與筆試成績,比例分配各占50%。為提高學生對實驗的積極性,改變成績考核制度,除操作和筆試成績外,另有附加分數(shù),教師可以設(shè)置一些科研題目供優(yōu)秀的學生選擇,學生可以在開放的實驗室里改進實驗裝置,重新制作實驗裝置設(shè)計新的實驗內(nèi)容,學生可以通過小論文的形式或者是小制作的形式交給任課教師,按數(shù)據(jù)的結(jié)果可以作為平時成績的一部分[4-6]。

2 結(jié) 論

以對學生的科學素養(yǎng)培養(yǎng)、科學思維意識增強、自主學習能力的培養(yǎng)為指導原則,本文通過對學生預習環(huán)節(jié)以及課堂教學模式進行改革,從而縮短了教師講解環(huán)節(jié)和機械式的重復過程,留出大部分時間用于學生的思考和討論,有利于學生激發(fā)學習興趣,提高學生的主動性,從而提高了物理實驗教學質(zhì)量。

[1] 熊倫.中美非物理專業(yè)大學物理教育的比較與對策[J].物理與工程,2011,21(1):46-49.

[2] 王冬梅.論物理課新型師生關(guān)系的構(gòu)建[D].東北師范大學,2007.

[3] 羅青.大學物理考核方式與探討[R].中國武漢:湖北省高教學會高校計算機教育委員會,2010.

[4] 趙婷婷.大學物理實驗教學與創(chuàng)新[J].大學物理實驗,2014,27(5):110-112.

[5] 高潭華,劉雪梅.地方性應(yīng)用型理工科院校大學物理實驗教學體系的構(gòu)建[J].大學物理實驗,2014 (1):21-24.

[6] 呂昌,郭宇虹,等.大學物理實驗教學中的推測應(yīng)用[J].大學物理實驗,2014(2):33-35.

Research on Reform ing Teaching M ethod of Experiment of College Physics

CAO Xian-ying,QU Yang
(Harbin Institute of Petroleum,Heilongjiang Harbin 150000)

It points out unitary and boring about teachingmethod of experiment of college physics,through the analysis and discussion of the status of the traditional university physics experiment teaching.For problems in the traditional physics experimental teaching,this paper discusses reform of teachingmethods about of enhancing teaching quality of experiment of college physics,based upon preview mode and teachingmodel and performance appraisal form,this teaching methods is advantageous for students to improve scientific literacy and innovative spirit.

experiment of college physics;teachingmethods reform;creative thinking

G 642.423

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.006.033

1007-2934(2015)06-0111-03

2015-07-01