大学物理实验教学改进的几点建议

摘要:为了提高大学生对物理实验的兴趣,激发学生的创新意识和创造力,培养学生的科学实验素养,本文结合三明学院(以下简称“我院”)的具体改革情况,从大学物理实验教材的优化、课堂教学改革、实验考核方法改革三方面提供了大学物理实验教学改革的新方法。

关键词:实验;改进;能力

中图分类号:G642.423文献标识码:A文章编号:1671-0568(2010)23-0102-02

大学物理实验是一门基础实验课,是物理基础教学的一个重要组成部分,是对学生进行科学实验基本训练的重要基础,同时又是学生进入大学后接受科学实验方法和实验技能训练的开端。它在培养学生深入观察实验现象,建立合理的物理模型;分析、判断实验结果准确度;定量研究变化规律;激发学生的创新意识和创造力,培养和增强学生独立开展科学研究工作的素质和能力等方面具有重要作用。[1]

一、存在的问题

在教学过程中笔者发现,有些学生对实验课不重视,实验报告只是搬抄实验讲义,过分依赖教师指导。几乎所有实验都由教师安排内容和准备仪器。教师在学生做实验前,先讲解实验的目的、原理、步骤并做演示,学生只要按照现成的步骤进行实验,最后把结果写在统一设计好的记录实验数据的报告纸上即可。做实验过程中出现问题不去分析,等待教师解决。被动地接受知识,没有发挥自己的主观能动性,不能自主学习。这种教学模式使得学生只是为了做实验而做实验,根本达不到物理实验课教学的目的。

分析上述现象存在的原因在于:教材知识结构不合理,教师教学观念陈旧,教学方法单一,教学形式死板。据此,要获得好的教学效果,需要从教材优化、课堂教学和实验考核方法等方面进行改进。本文结合我院大学物理实验教学实践谈几点建议。

二、改进的方法

1.大学物理实验教材的优化

我院物理与机电工程系打破物理实验课以经典实验为主要内容的模块结构,注意汲取各优秀教材的长处,并结合我院的实验室特点、所面向的专业特点、学生的基本实验素质,既突出时代性和先进性,又考虑学生未来的发展,重新编写出版了《大学物理实验》教程。新编的实验教材打破了按照力学、电磁学和光学的编排顺序,而是按照基础知识、基础实验、综合应用性实验、设计研究性实验进行分类,确定了适合我院学生的实验项目。这种新的实验内容结构体系形成了从基础到综合、从单纯传授知识到培养学生综合实验能力,由浅入深,逐步提高的物理实验教学新模式。通过对各类实验进行优化组合,在突出基本方法、基本技能训练的同时,加强综合性和设计性实验力度。这种结构的安排,既培养了学生的实验基本技能和创新探索能力,又能使学生在实验技能、实验研究方法、实验设计思想等素质方面得到锻炼和提高。实验教材经学生试用4年,已经取得了较好的效果。

2.大学物理实验课堂教学改革

(1)培养学生的基本实验技能,提高学生的科学实验素养。实验课前要求学生预习实验教材及相关资料,写出实验预习报告,并对课后思考题进行分析。若没有按规定完成实验的预习工作,则不允许做实验。实验时,让学生能够借助教材或仪器说明书正确使用常用仪器。在实验的过程中经常会遇到仪器中某个零件损坏的情况,对于这样的小问题,也尽量让学生自己解决。这样,学生可以进一步了解仪器的构造及其使用方法,同时提高动手能力。

在实验进行过程中,实验教师的讲解做到“少而精”,改变以往的“灌输式”为“启发式”、“探究式”教学。教师可以设计一些问题让学生回答,帮助学生分析实验中遇到的困难。对实验得出的结果或结论,要实事求是,为了防止个别学生随意改动实验数据,实验完毕后,应把实验结果和数据交给实验教师检查,对于差别较大的结果,应和学生一起分析,甚至重做实验。这样不仅有利于培养学生实事求是、认真严谨的科学态度,而且有利于教师总结教学经验,不断提高教学质量。

(2)讲述科学探索发展的过程,激发学生兴趣。许多实验教师在实验教学时仅仅局限于实验内容本身,而对实验的科学内涵及其社会应用价值涉及较少,学生很难理解物理实验对社会发展的巨大贡献,也难以激发学生对物理实验及物理学的兴趣。如果在做实验时能讲一些科学发展史,或把知识加以延伸,可以大大激发学生对物理实验的兴趣。

例如牛顿环实验装置简单,却在物理学发展史上有着非常重要的作用——推动了光学波动理论的发展。阿喇戈通过检验牛顿环的偏振状态,对微粒说提出了质疑,杨氏利用这一装置验证了相位跃变理论。[2]再如在长度测量实验的教学过程中,可以把纳米这个长度单位引入,让学生了解当物质的尺度减小到纳米级别(1nm～100nm)时,物质的属性会发生重大变化,如金属的亮丽的光泽属性会消失,变成黑色;陶瓷材料通常情况下呈脆性,陶瓷茶壶一摔就碎,然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料,竟然有像弹簧一样的韧性,等等。学生因此会对物理实验充满极大的热情,有志于做好物理实验,学好物理学,为科学的发展做出贡献。

(3)实行开放式教学,充分调动学生的主动性和创造性。为了延续学生的探索热情,进一步激发他们的创新能力,吸引有兴趣的学生开展实践创新活动。我院建立了完全开放的创新实验平台项目,学生根据自己意愿和实验室条件自选课题,自主探索实验,并根据实验设备条件和各自实际情况选择课题或参与教师的科研。学生根据所选择的实验题目的要求,结合所学知识,开始查阅文献资料或教科书,充分发挥想象力和创造力,设计出合适的实验方法,选择实验仪器,独立设计实验方案。学生在开放实验室里经历挫折、失败和成功,初步感受和体会从事科学研究的氛围,在探索未知的过程中得到个性和潜能的升华。学习变被动为主动,训练了学生独立分析问题、解决问题的能力,更重要地是培养了学生的综合能力、创造思维能力与科研能力,达到了理论联系实际、学以致用的目的。

3.实验考核方法改革

实验的平时考核成绩与实验期末考试相结合,评定学生的学期成绩。实验平时考核成绩:单个实验成绩由实验操作成绩和实验报告成绩组成,各占50%,整学期的平时成绩为各个实验成绩的平均值,并转化为百分制。期末考试包括笔试和操作考试两种方式,现场操作考试由每位学生抽签决定其考试项目和内容,并单人进行操作,教师当场给出操作成绩。在这样的考核方法引导下,学生必须重视实验教学的每一个环节,才能主动、认真、独立地探究每一个实验,从而培养学生从事科学实验的素质,严肃认真的科学态度,不怕困难、勇于探索的科学精神。

大学物理实验教学改革是一个长期而复杂的过程,因此,实验教学的改革没有固定的模式。但实验教学改革的目的都是以学生为主体,激发学生的学习积极性和主动性,培养学生对物理实验的兴趣,提高学生实验方面的综合能力。同时,大学物理教学改革给了学生一个更加广阔的空间,激发他们的想象力和创造力,增强其创新意识,培养其坚忍不拔的思想品质、认真严谨的科学态度、相互帮助的协作精神,为后续课程的学习和今后的工作奠定良好的实验基础,使其将来更好地服务于社会。

参考文献:

[1]黄思俞.大学物理实验[M].厦门:厦门大学出版社,2010.

[2]李学慧.牛顿环实验[M].北京:高等教育出版社,2005.

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