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1.與中學物理教學的銜接
由于中學物理模塊化處理,學生學到的知識是不完整的,不同學校選學的內容不一樣,做過的實驗也不一樣。如此一來,有的學生沒學習到熱學、光學,有的沒學習到振動和波,有的沒學習到動量和近代物理知識。在中學,自習老師去輔導,有問題能及時得到解決;進入大學之后,物理學習更偏向抽象推導,依托強大的數學工具可以將研究進行得更深入,也更精確。在大學,老師對物理概念講解多,課堂知識密度大,低年級學生很不適應,導致實驗時,在理解實驗原理上感到困難,對實驗的重要性認識不夠,缺少基本的實驗操作技能,有的甚至連接簡單的線路都不會,只能是依葫蘆畫瓢地完成實驗報告。
2.大學物理實驗課和大學物理課在課程上的銜接
物理實驗從原來的物理課程中分離出來,形成了一門獨立的課程后,教學時間安排上與大學物理課不同步,大一下學期開始上實驗課,力、熱、電、光、近代物理各方面實驗全有。大學物理課還沒講到的知識可能在大學物理實驗課中就要用到,所以,在做實驗時難免會遇到一些新知識、新概念。這樣,老師講的就顯得多了,有點不像實驗課,這也導致學生對實驗課的不適應,加大了學生的認知難度,實驗時困難重重。
二、教學改進的幾點思考
1.大學物理實驗也要激發學生的學習興趣
其一,通過聯系生活實際,將本實驗的重要性告訴學生,可以激發學習興趣。教師在備課時應關注實驗在實際中的應用。比如,“用箱式電位差計測量熱電偶的溫差電動勢”,可以告訴學生,人們家里用的燃氣灶,其中有的電磁閥就是用溫差電動勢原理控制燃氣、及時報警的,簡單地講一下其工作原理。“RLC串聯電路的暫態過程研究”,一方面可以聯系供電設備中實際電路,當電源接通或斷開后的“瞬間”,這時電路中的電流或電壓可能出現過電壓或過電流的現象,如果不預先考慮到暫態過程中的過渡現象,電路元件便有損傷甚至毀壞的危險;另一方面,通過暫態過程的研究,還可以控制和利用過渡現象,如提高過渡的速度,可以獲得高電壓、大電流,起到延時等作用。“全息照相”,可以加進白光再現拍照,介紹生活中的全息防偽標識原理。“調相型磁通門實驗”,可以介紹磁通門測磁法在第二次世界大戰中被應用于探雷、探潛等方面,戰后被廣泛應用到地磁研究、地震預報研究等。這樣通過聯系生活實際進行教學會收到好的效果的。
其二,實驗課上要精講,多給學生操做和思考的時間培養興趣。教師要弄清學生做這個實驗的目的是什么,講解重點是什么。比如,“三線扭擺測轉動慣量”實驗,如果其教學目的是掌握測量原理和方法,訓練不確定度的計算,那么,其中公式的推導就不必細講,不要占用學生那么多的時間。如果老師還像教小學生那樣手把手地教學生怎么做實驗、怎么算不確定度,那么,學生只能模仿重復,而不會被激發興趣的。“吃人家嚼過的饃不香”,學生的興趣是在動手、動腦中培養起來的。
1.注重知識點的銜接,降低難度
大學物理與中學物理教學的銜接,是高校物理教師在大學低年級教學時必須面對的問題。但很多教師更多關注大學范圍的物理專題研究,而能夠深入了解中學物理教學內容的不多,對二者的銜接問題研究則更少。如果我們多一些關注中學物理教學內容是可以將二者的銜接問題處理好的。如“霍爾效應及其應用”實驗原理講解時,洛倫茲力的方向就可以用學生熟悉的左手定則加安培定則來判斷;“電表的改裝及其校準”“光電效應測普朗克常量”“受迫振動的研究”“惠斯通電橋測電阻”“示波器的使用”等實驗,可以多回顧中學做的實驗原理,讓學生感覺到大學物理與中學物理知識的銜接點及不同點。
2.課上多些探討,多些互動
關鍵詞:大學物理;實驗教學;改革研究;實踐創新
大學物理實驗課是一門獨立設置的基礎必修課程,是學員入校后接受系統實驗技能和創新教育的開端,更是一系列專業實踐訓練的重要基礎。在培養學員的綜合素質和創新能力方面,是其它理論課程所不能代替的。在高校里接受良好的實驗技能訓練,對于提高學員的科學素養、培養學員的創新精神至關重要。在提倡素質教育的今天,大學物理實驗已經成為國內各大高校全面開設的必修課,其在整個教學環節中的重要性顯而易見。然而,多年來該課程的教學模式卻一直沒有大的改變,其弊端也日益凸顯。
一、大學物理實驗教學的現狀及存在的問題
(一)大學物理實驗大多數是驗證性實驗,設計性實驗較少。通常整個實驗過程基本是對實驗講義所述內容的重復,實驗結果都在意料之中,缺少了進一步探究的過程。而且,不少學員認為實驗內容過于空洞,與社會實用技術差距較大。因而,對實驗課的重視不夠,缺乏獨立思考和參與的過程,很難激發其自身的創新思維。
(二)在傳統物理實驗教學中,教師與學員的任務分配不均勻。 教師依然是實驗教學中的“主角”,而學員只是“配角”或者干脆就扮演起了“群眾演員”的角色。在實驗理論和動手操作上大部分乃至全部都由教師全權,學員不愿動腦思考或是動手操作,甚至不清楚實驗目的及其相關的理論依據。
(三)現行的實驗評價方法缺乏科學性。大部分教師僅僅依靠學員的實驗報告內容進行考核作為該課程成績的評定標準。這樣就無法避免一些學員為獲取高分而不獨立完成實驗的現象,無法真實反映學員的實際操作水平和創新能力。
(四)由于部分高校教學經費不足,致使一些實驗儀器過時陳舊。學員很難把握儀器的使用尺度,外界的環境因素也會對儀器的精確度造成很大影響。加之部分院校的師資力量水平有限,不免還會出現實驗項目和實驗手段老套單一的現象。
(五)實驗室不完全面向師生開放,學校教學自我封閉。由于先進實驗設備價格昂貴、易損壞,有些學校不愿開放這些實驗室,只是作為裝飾學校的飾品,只可遠觀不能近??;還有些學校自恃有一些優秀的實驗教學方法,不肯與外界交流。
這些問題在不同程度上加大了大學物理實驗教師的教學壓力,更加阻礙了學員自身科學素質和能力的發展。因此,大學物理實驗教學改革勢在必行。
二、大學物理實驗教學改革
(一)更新觀念,注重實驗教學。通過物理實驗教學,學員可以及時掌握物理學中的新概念、新技術和前沿科技的發展動向,提升自身與科學技術發展相適應的能力、理論聯系實際和創新的能力。在新的教學改革形勢下,教師、學員以及學校都必須更新其觀念,使理論教學和實驗教學相互促進、相互協作、相互彌補。
1、教師應改進教學方法,調整教學目標。教師是學員的引導者和指導者,要調整教學目標,不斷改變其教學角色、教學作用和教學方法。學生始終是中心體,教師應確立“為學而教”的教學思想,不應一味地甘做“雷鋒”、“父母”角色。應當創設不同的實驗教學情景,引導學員獨立思考問題并完成物理實驗,激發學員的創新思維,幫助其形成濃厚的學習興趣。另外,教師還要不斷更新自身的創新教學能力,不斷增加自身的知識儲備,并保持這些知識內容具有與時俱進的性質以及實驗內容的優化性。
2、引導學員調正自身的學習態度,提高學習積極性。學員是學習的主體,是知識的汲取者。在日常實驗教學中,應當循循善誘,不妨讓學員嘗試自己動手做一些富有創造性、研究性的實驗器材,培養其對實驗學習的興趣,使其主動端正學習態度,提高學習積極性。還要引導其主動獲取實驗教學中所教授的理論知識,積極思考這些知識在實驗中所起到的作用,不斷激發其自我拓展延伸的科研創新能力。
(二)改革課程體系,實現物理實驗內容的現代化。在21世紀的知識體系中,多學科之間相互滲透、相互結合。單一的力學、光學、電磁學等基礎實驗教學已無法滿足培養優秀人才所必需的條件。因此,要有機地將其他物理實驗課程的教學融合在一起,可以有條件、有目的地增設一些與前沿科技密切相關的實驗,如低溫超導體、液晶技術、光纖技術、激光全息照相等。真正使學員做到與時俱進,成為新世紀新形勢下的全新全能人才。
(三)優化實驗器材,先進實驗設備,全面面向學員開放實驗室。基于實驗器材老化、實驗設備破舊落后、先進實驗室封閉的現象,學校應該積極為師生配備一些新的、先進的、符合當今實驗教學的實驗儀器,全面開放實驗室。教師和學員也要盡量避免損壞實驗器材,真正做到規范使用、操作實驗設備,愛護實驗設備。
(四)派遣實驗先進小組去往兄弟院校、企業單位、科研機構進行實驗交流。通過與其他科研單位實驗學習方面的交流,不僅可以及時更新知識信息,還可以加快學習先進實驗教學方法的步伐,適應社會的發展趨勢。因此,高校應積極與外界進行學術交流,在學習體會之余,也可以將各校富有特色、優秀的實驗教學模式傳授給他人學習與借鑒,這樣有助于更多學員在畢業后能更好的發揮才能、服務社會。
(五)科學使用師資力量,完善實驗考核方法。在理論和實驗課程教學中,盡可能做到由同一教師進行講授和指導。若條件限制時,一定要關注理論教師與實驗教師之間的交流,使彼此在教學上相輔相成,真正做到“理論服務實驗,實驗證明理論”。在實驗考核方面,應把考核重點放在學員自主創新、動手操作以及思維拓展等方面,從實質根本上鍛煉學員實際聯系實驗的能力,提高學員的科學素養。