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【關鍵詞】物理學;工科大學生;學習方法;科學研究方法
為什么工科大學生都要學學物理課程呢?其原因在于物理學的基本原理隱藏于物質世界的方方面面,滲透在自然科學的所有學科之中,同時也常常被應用于工程技術的各個領域。物理學是非常重要的一門學科,作為工科大學生,未來技術領域的領軍者,物理基礎的薄厚、物理意識的強弱都直接影響著學生對未來社會的適應性、創造力和發展潛力,所以要求大學生們一定要學習并學好這門重要的基礎課程。物理學所研究的范圍很廣,從空間上講,小到基本粒子,大到類星體;從時間上講,短到基本粒子的壽命,長到宇宙的壽命,幾乎包括了整個物質世界。在物理學產生和發展的過程中,形成了各種各樣的科學研究方法,如實驗法、分析綜合法、歸納演繹、科學抽象等方法。通過對大學物理的學習,除了讓學生獲得物理方面的知識,最重要的是讓學生在學學物理的過程中能夠受到方法論的教育。重點培養學生的觀察能力、分析能力、邏輯推理能力,學會正確的學習方法和科學研究方法。這才是工科學生學學物理的真正目的。
如何能學好大學物理呢?
一、大學物理和中學物理的學習方法有本質區別
起初學學物理時,學生們可能會覺得很多概念、定律、定理等都是中學時學過的,并且會發現有些問題仍然可以用中學時學習過的數學知識就可以解決。從而導致部分學生掉以輕心,不認真聽講,有了這種想法之后,到了后期就會覺得學起來越來越困難,跟不上教師的教學進度。最終出現批量學生掉隊、對大學物理課程失去興趣的現象,這也是大學物理課程不及格率較高的重要原因之一。因此,教師在進行大學物理課程教學之前,一定強調大學物理和中學物理的學習方法是有本質區別的,讓學生在課堂上要繃緊學習神經,戒驕戒躁。
二、大學物理與中學物理的差異
回顧中學物理的學習方式,可以簡單的總結為:學生在教師講解知識點后,要勞記一些概念、公式、定律和定理,然后會利用它們解決實際物理問題即可。也就是說我們中學時教師講解知識點,最注重的是如何利用所學的知識點去解題,教師在講解知識點時,并不注重講解這些概念、公式定律和定理都是如何演繹過來的。而在學學物理的過程中,學生們不僅僅要牢記一些物理概念、公式、定律和定理,最重要的是要掌握每個概念、定理的形成過程,要知道他們闡明了什么樣的物理規律,體現了什么樣的物理思想以及它們的適應條件和范圍都是什么,在此基礎上還要求學生們學會運用高等數學知識來解決物理問題。
三、高等數學是大學物理研究的重要工具
高等數學貫穿于大學物理知識學習的全過程,學學物理知識的過程就是應用高等數學知識的過程。大學物理學習中常用的高等數學的知識主要有:微積分、矢量和數學建模。微分、積分主要應用于公式推導的定量,同時微積分的思想方法是解決大學物理中實際問題的主要方法。比如:討論變力的功問題時,即采用了高等數學中的積分方法又采用了微分方法。因此,學生們一定要把高等數學學好,靈活的運用數學知識解決物理問題。
四、提高課堂聽課效率,掌握正確的學習方法
1.在物理課堂上,學生們應該更注重對物理思想和科學研究方法的掌握,學會舉一反三,不能死記硬背,不能只生搬硬套公式,要加深對物理概念、公式等的理解,了解定理的演繹過程,從本質上弄清楚每個知識點中涉及到的物理原理。
2.課堂上學生一定要認真記筆記,跟上教師的講課進度。由于大學物理課程課時的限制以及講解內容的限制,教科書上有些相對不重要的知識點會被教師略講或者刪除。講解的重點內容都將體現在課堂板書或者說學生的筆記中,所以學生一定要認真聽教師講解知識點的同時,有選擇的記錄教師講解的重點、難點內容,特別是課上例題和解決方法都要詳細記錄在筆記中。在期末復習時,一本記錄詳實的筆記,會給學生們的期末復習帶來很大的便利,是期末復習的好幫手,也是今后學生走上工作崗位的指導書。
五、養成課前預習新知識,課后復習筆記,獨立完成作業的好習慣
關鍵詞: 考試改革 大學物理教學 教學效果
引言
高等院校是素質教育的主要陣地,承擔了向社會輸送高素質、能力全面的人才的任務。為滿足該教學要求,在大學物理教學中應該幫助學生系統理解和掌握物理教學知識,并在教學過程中逐漸培養學生的邏輯思維能力、抽象思維能力,為學生后續的新理論、新知識的學習夯實基礎。考試是對大學教學效果進行考察和評價的一種主要形式,考試形式是否合適,考試內容是否恰當都會對學生的學習態度和思維方式產生影響。當前大學物理考試大多仍采用傳統教育方式下的一次性閉卷考試方式,考查內容集中在定理定律的應用、書本知識等方面,而沒有對物理教學和科研過程中的思想和方法體現出明確的考查,更無法讓學生形成全面的、有效的發現問題、分析問題和解決問題的思維方式。這是非常限制學生的個人發展的。為彌補這種考試方式存在的不足,必須對其進行改革,并在改革過程中不斷總結。
1.大學物理考試中的弊端分析
高校中的大學物理課程教學與評價受傳統考評體制的影響很大,其考試通常集中在基本知識的片面性考查方面,沒有對考試的評價功能引起足夠的重視,也沒有對考試的反饋和導向的作用形成正確的理解。綜合來看,大學物理考試中存在的弊端主要集中在以下方面。
1.1考試內容固定,對學生應用知識的能力考查有所欠缺。
目前的大學物理考試主要集中在固定定理、公式的記憶與簡單應用中,考點較多涉及經典物理相關教學內容,對于物理方法及思維方式的考查相對較少。在考試前教師還會向學生劃定考試范圍等。這些行為一方面助長了學生的懶惰心理,容易使學生留下學習無用的印象或感覺,另一方面阻礙了考試的評價功能的體現,教師不能通過考試對教學內容、教學方式等進行總結和反思。
1.2考核形式單一,不利于學生個人素質的發揮。
大學物理屬于公共基礎課,其教學定位決定了大學物理的考試是面向全校的,通常需要在全校范圍內進行統一命題和考試。但是這種按照一個模式評價學生的考試方式不利于學生個人素質的發揮,對學生的創新精神具有阻礙作用。
1.3過于看重考試成績,對考試的評價、反饋,以及分析作用認識不足。
考試所面向的對象不僅僅是學生,還應該包括教師,不僅僅是學生學習效果的反映,還應該是教師教學效果的客觀評價和教學反饋。在考試結束后無論是學生還是老師都應該對考試試題、考試方式等內容進行分析與總結。但是目前的大學物理考試更看重考試成績,對于考試的本質意義并沒有形成深刻、理性的認識。
1.4注重結果評價,對教學過程的考核關注度不夠。
大學物理教學知識點多,抽象度高,為實現內容覆蓋、難度控制、試卷結構的協調,教師在出大學物理考試試卷時會盡量選取不同類型和不同知識點的試題組合。但即便如此,單一一張試卷還是無法全面、客觀、準確地容納整個大學物理的教學過程和教學內容。與此同時,注重結果評價,導致學生更加注重如何獲取更高的考試分數,對于考試試題深層的物理思維方式的考察并沒有形成統一認識,更談不上創新性活動的開展。
2.大學物理考試改革思考與探索
鑒于大學物理考試模式中存在較多的弊端和不足,無法滿足素質教育、全面教育的教學要求,故對考試內容和考試方式進行改革和探索必然成為今后大學物理考試改革的發展方向,達到客觀、公正、全面反映與評價學生學習是否有效、教師教學方式與教學內容是否符合要求的目的。
2.1更新考試內容,增加考試題型。
近代物理的研究思想與研究內容對于促使學生認識物理現象,探索物理規律,應用物理工具解決實際問題等都具有十分重要的意義。因為在大學物理考試中應該適度添加對近代物理相關教學內容的考查。同時,大學物理考試的目的是考查學生是否在教學過程中學會了應用所學知識解決具體問題的能力,故大學物理考試中可以針對學生能力的考查設置新的題型或考查方式,如設置簡答題“為什么橋都設計成凸形而不設計為凹形?”等考查點結合度高,與現實生活契合度高的問題。
2.2豐富考試方式,分階段對學生進行考核,形成綜合測評體系。
單次考核的偶然性相對較高,且考查內容有限。為提高大學物理考試改革的有效性,可以在教學過程中分階段、分形式對當前教學進度范圍內的內容進行測評,并將測評結果作為最終成績的一部分計入考試總成績。
具體可以從以下兩方面著手。一方面,增大平時成績的占比,注重對學生大學物理學習過程的考查,充分調動學生的學習積極性,消除學生的僥幸心理,培養學生注重平時課程學習的態度。另一方面,增加其他考核方式,如針對某一學習內容的小論文撰寫、針對某一知識的實驗操作設計等。這些考核方式的添加不僅能夠讓學生在大學學習階段對如何分析問題、解決問題形成更清晰的認識,還有助于學生后續工作的開展。
2.3期末考試形式變更。
考試時間是有限的,學生的學習時間是有限的,如何在有限的時間內提高學生對知識的理解與運用能力是大學物理教學的重點和難點之一。將大學物理的期末考試方式由閉卷轉化為半開卷,即允許學生考試過程中帶入自己認為的與考試相關的公式或內容等,不僅能夠減輕學生的學習負擔,從而將精力更多地集中在對相關知識的理解與運用方面,還能夠為教師提供更廣闊的出題平臺,讓教師在教學知識的基礎上出一些應用性更強、關聯度更高的題目,這對于提高學生的自我學習、自我總結、自我歸納等能力具有積極的推動作用。
結語
考試是檢驗教學效果的一種載體,考試結果對于評價教學內容、教學模式等具有積極意義,考試方式和考試內容對于學生的學習能力和創新精神的培養具有積極的推動作用。推動大學物理考試改革,充分發揮考試的作用是現代綜合素質教學的必然要求。
參考文獻:
[1]張國麗.獨立學院大學物理考試改革的研究[J].課程教育研究,2013(7).
【關鍵詞】大學物理;教學改革;創新能力培養
大學物理是理工科非物理專業一門重要的必修基礎課程,通過對課程的學習,可以提高本科生綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力,并通過不斷積累探索,逐步提升學生的科學素養與實踐創新能力。但是,在目前的大學物理教學中,還存在著內容與前沿進展結合不足、學生重理論輕實驗、創新意識和創新能力匱乏等突出問題。針對上述問題,吉林大學公共物理教學與研究中心(以下簡稱物理中心)以培養學生研究和創新能力為目標,通過優化課程、改變教學模式、更新教材、推進慕課建設等手段進行了一系列的教學改革與探索,使大學物理教學更具理論性、前沿性、體系性與創新性,為提高本科生的科學素養與創新能力提供了有力支撐。
1.打造雙軌道學科教學體系
結合多年的教學實踐,吉林大學物理中心將承擔的大學物理課程進行了整合優化,總體上按照工科和醫科(包括理科)兩大學科對課程體系和資源進行了系統劃分,其中工科細分為工學、地學、信息科學3個類別;醫科細化為農學和醫學2個類別,并結合各學科的特點,分別研究制定了相應的教學大綱與教材,確保了教學、考核各環節的統一,形成了以工科和醫科兩大學科為區分的雙軌道學科教學體系(如圖1所示)。
2.創新教學模式與方法
(1)引入研究性教學環節。根據教育部物理基礎課程教學指導委員新近制定的《大學物理課程的教學基本要求》,結合吉林大學的定位和學科特點,物理中心經過長期的摸索與實踐,在教學中適度匹配了研究性教學環節,由單純的講授轉變為理論講授+現象演示+研究型討論三個環節的結合。既強調經典物理知識的掌握,又結合近代科學發展的前沿問題;既保障教學的內容及教學效果的完成,又提高學生對物理學習的興趣,體現了因材施教、分類指導的教學指針。(如圖2所示)。圖2課程教學體系結構(2)突出演示實驗與理論講授有機結合。將演示實驗列入課程教學大綱和教學日歷,限定學時和基本的知識點,并將演示實驗成績計入(占總成績的5%)本學期課程的考試成績,保證了示教模式實施的有效性;將不同形式、不同手段、不同內涵的演示結合,實現了示教模式的綜合性和立體化;各種演示形式、演示內容以展廳的形式對學生實現全天開放,學生可以各取所需,體現了示教模式的開放性和可選擇性。示教模式的構建,一方面增強了學生觀察實際、開拓思維的創新能力;另一方面讓學生直觀感受到了物理現象,便于了解掌握復雜的物理概念,提高了授課的效率。(3)注重課堂教學和課外自學有機結合。課堂教學分為授課、討論課、習題課等多種形式。講授時,結合物理學史,采用啟發式、提問式和猜測式的方式引入新知識、定理和發現,培養學生的物理素質—洞察力、想象力和直覺;討論課中,以學術意義和培養興趣為出發點設置題目,促使學生主動思考,提出問題并討論。另外,根據教學需要,對部分重點內容提出自學要求,學生通過自學掌握指定的內容,并寫出自學報告,增強了學生自我補給知識的能力,加深了對學習內容的理解和消化能力。
3.豐富教材板塊與內容
近年來,吉林大學物理中心在確保傳統教材系統性、嚴謹性的基礎上,結合學科發展特點和各專業培養方案,按照向近代物理、向現代高新技術、向學科前沿延伸的原則,對教材進行了部分編修調整,形成了以工科(大學物理學)和醫科(醫用物理學)為區分,體系銜接、相互配套的教材體系。《大學物理學》教材,被評為國家普通高等教育精品教材(2008年)和吉林省優秀教材一等獎(2011年)。2013年該教材通過了吉林大學“十二五”規劃教材修訂立項,在原有內容的基礎上,增加了物理在工程中的應用、物理前沿和經典實驗等三個新欄目,并在每章后面附上與本章教學內容相關的網站地址。與此同時,還配套編寫出版了《大學物理學習指導書》、《大學物理讀書筆記與問題研究》(科學出版社),以及電子版的“物理教學素材庫”課件。《醫用物理學》是“十一五”國家級規劃教材,被多所學校采用。2013年該教材獲吉林大學“十二五”規劃修訂教材立項,在原有內容的基礎上,加大了近代物理學的比例,并在77個知識點旁加入了二維碼,讀者可通過手機掃描看到相應知識點的動畫或視頻圖像,從而更形象地展示其物理現象及本質。
4.積極推進慕課建設
結合教學模式的發展變化,吉林大學物理中心積極推進慕課建設。2016年9月,物理中心申報了吉林大學教務處“大學物理慕課”項目,多位教師參與了大學物理慕課的建設,認真錄制授課視頻,并精心制作了課程介紹、演示文稿、習題庫、素材資源庫等課程資源,該平臺計劃于2017年9月正式上線運行。上線后,給學生提供了另一種自學及課后鞏固課程內容的模式,同時網絡互動平臺作為傳統教學模式一個有效的補充手段,不僅可以有效激發學生主動思考的意識,培育學習物理的興趣愛好,進一步加深對所學知識的理解和掌握,還可以使部分成績偏差、基礎較薄弱同學享有平等的互動機會,充分調動其學習的積極性和主動性,及時“充電”“補課”,縮小與其他同學之間的差距,提升物理教學的質量效益。
5.結語
物理的學科特點,決定了物理課程教學不應該只是簡單的知識傳授,并隨著數字資源的豐富以及現代信息技術手段的發展,迫使大學物理的教學改革勢在必行。吉林大學物理中心順應形勢發展,以滿足學生的需求和有利于課程教學目標為宗旨,在大學物理教學改革方面進行了有益嘗試與探索,取得了初步成效,參與的教改項目獲得國家級教學二等獎1項,大學物理教學團隊被評為省級優秀教學團隊,承擔省級、校級多項教改課題,多名教師在國家、省級、校級教學比賽中獲獎。希望通過本文的論述,引發同行的思考與交流,共同促進大學物理課程教學改革。
參考文獻:
[1]白璐,吳振森.多層面分層次大學物理教學改革、物理與工程,Vol.20No.62010
關鍵詞:微課;大學物理;泛在學習
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)14-0161-02
《大學物理》是我國高校理工科學生必修的公共基礎課程,對于培養和提高學生科學素質、科學思維方法,增強學生分析和解決問題能力等方面,具有十分重要的作用。目前國內多數高校的大學物理課程教學模式經已經較為成熟,基本上能夠實現教學預定的目標。但也存在一些問題,尤其是“灌輸”式的課堂教學模式已落后于時代的發展,也不適合“00后”大學生的生活成長環境,因此,有必要根據時代的發展對課程教學模式進行創新,探索新的適應時代變化的課程教學模式也就成為必然。
微課形式源于美國北愛荷華大學的LeRoy A. McGrew教授,其內容短小精悍、重點突出,表現形式多種多樣,以短視頻、Flas等多媒體為載體,將移動性、交互性、方便性融為一體,得到了眾多教育工作者廣泛的關注與好評。本文在總結課堂教學經驗的基礎上,結合微課的特點,探討《大學物理》課程教學模式的改革方法,嘗試將微課的教學理念引入到《大學物理》教學過程中,實現《大學物理》課程的泛在學習。
一、為什么要引入微課
(一)時代的發展造就了微課
科學技術的飛速發展,給大學生的生活學習方式帶來了巨大的改變,如無處不在的因特網、高速4G無線網絡、必不可缺的智能移動設備、四通八達的交通網絡等,這些技術革命帶來的創新無時無刻都在影響和改變著大學生的學習和生活方式,同時也催生出了微課產生的時代土壤。
1.碎片化的學習生活模式。現在高校學生的學習生活方式與以往迥然不同,不再局限于教室、宿舍、食堂等三c一線,社交手段也更加多樣化,如QQ、微信、微博等,旅行距離更遠、頻率更高,而教研室精心安排的教學計劃隨時都會被學生的一次旅行、一封E-Mail、一條微博打斷,以往定時定點的課程教學活動秩序已經無法應對這種變化,而教育工作者更應直面這種時代造成的變化,對傳統教學模式進行改革和創新。
2.泛在學習的可行性。泛在學習是指隨時隨地的學習,也就是說是每個人都能在任何地方隨時開展的學習活動。無線4G高速網絡的全覆蓋及智能移動設備的普及為現代大學生提供了進行泛在學習的硬件條件,所以在現代《大學物理》課程教育中引入微課是必要的、可行的。
(二)微課是傳統教學方式的有效補充
目前,國內多數高校的《大學物理》采用課堂集中講授的教學模式。這種方式已經得到了較為廣泛的認可,優點是能夠有計劃、有組織、系統性地開展教學活動,但也存在一些不足,如學生主觀能動性不夠、課堂教學效果參差不齊、教師課后輔導力度不夠等,而這些問題可以以微課的方式進行改善,微課完全可以成為高校課程教學方式的有效補充。
1.有利于培養學生的自主學習能力。以教師為主進行課堂集中講授是傳統課程教學組織的主要模式。在這種模式下,學生為聽眾,被動接收信息。然而由于種種原因,如課堂時間有限、學生接受能力參差不齊等原因,容易造成部分內容教學效果不好,學生對部分知識點的掌握也不夠透徹。在課后,學生復習遇到疑難困惑時,教師也無法提供隨時隨地的輔導,從而陷入無所適從的境地。微課可以很好地解決這個問題,把教材上的難點設計成短小、形象的短視頻或動畫,配上簡潔的講解。學生可以隨時隨地的訪問微課資料,進行自主學習,把原來固定的、被動的、接受式學習變成了主動式學習,把集中式學習變成了分散式學習,從而充分利用現代大學生碎片化的時間,也更加適應時展的特點。
2.有助于先進教學理念的實施。社會的發展對人才的綜合素質也提出了更高的要求。這也就要求教師必須用于創新,學習、借鑒國外的先進教學理念,借助現代教育技術手段,結合教學對象的實際情況,改善學生學習的體驗,真正做到“寓教于樂”,才能趕上時代的發展。微課運用了計算機網絡、多媒體軟件、移動設備等多種技術手段,迎合了現代大學生碎片化的學習生活模式,是落實先進教學理念的有效方式。
二、《大學物理》微課建設
《大學物理》微課建設的目標不是為了完全取代傳統的教學方式,而是傳統教學模式的一種合理的補充,目的是改善和提高《大學物理》課程的學習體驗,提高學生學習的效率和效果。因此,微課的內容不需要又大又全,而應有所取舍,盡量以點蓋面,這樣才能充分體現微課的特點。
(一)微資源
美國學者戴維?彭羅斯提出建設“微課”五步驟:(1)重點介紹課堂教學中的核心知識點;(2)對每個核心知識點進行簡要的介紹;(3)錄制1―3分鐘時間的視頻或音頻對核心知識點進行講解;(4)通過練習增加微課學習的效果;(5)將微課內容到網絡教學平臺上,便于學生進行訪問和獲取。依據這個思想,微課建設主要采用下面幾種形式。
1.微視頻。每段微視頻講授一個知識點,微視頻之間盡量不要相互依賴,微視頻內容設計要緊緊圍繞知識難點,一段微視頻時長為3―8分鐘,視頻格式為FLV,便于在瀏覽器上觀看。
2.微練習。微練習主要用于鞏固微視頻的學習效果或引導學生進行較為深入的思考。每段微視頻后設計1―3個練習,文件格式:HTML。
3.微點評。微點評是知識內容的濃縮和精華,運用概括性的語言總結歸納重要知識點,便于學生記憶。文件格式為HTML。
(二)微內容
微課的特點是短小精湛,方便獲取和學習,這就要求其內容不同于傳統的課堂教學,必須精煉。依據多年來的教學經驗,我認為以下知識點適合制作微課:疊加法求磁感應強度、安培力的計算、動生電動勢的計算、感生電場的理解及計算、位移電流的理解、旋轉矢量法求相位、平面簡諧波的波函數的導出、波的干涉的推導、光程差的計算等。
(三)微評價
微課作為一種輔助大學生自主學習的教育方式,面對的主體是學生。這就要求教育工作者制作完成后還要及時了解微課的實施效果。目的有兩個:一是通過系統日志分析學生參與微課的活躍程度,分析內容包括學生訪問微資源的時間、時長、次數等;二是通過動態反饋模塊,獲取學生的意見,為教師提供繼續改進、完善微課的依據。
三、結束語
微課作為一種順應時展的教育方式,運用了通信網絡、視頻技術、多媒體技術、移動設備等多種手段,把定時定點的集中課程學習延伸到了課外,適應了學生學習生活時間碎片化的趨勢,有利于提高學生的學習效果,培養學生自主學習的能力,值得教育工作者在不斷總結教學經驗的基礎上,勇于創新,探索新的適應時展要求的教學模式。
參考文獻:
[1]李會麗,等.大學物理學課堂教學嵌入微課程的必要性研究[J].中國科教創刊,2013,(31):29-31.
[2]雒向東.微時代大學物理教學模式研究――微課教學的有效應用[J].赤峰學院學報(自然),2015,31(1):230-232.
[3]McGrew L A.A 60 second course in organic chemistry[J].Journal of Chemistry Education.1993,70(7):543-544.
[4]張西寧.將微課引入現代教育技術課程教學的研究[J].電子測試,2013,(24).
[5]劉丹.基于碎片化學習的微資源在教學中的應用[J].才智,2015,(13).
[6]李x,曹晴,李聰等.探索新形勢下大學物理教學模式,全面提升大學生科學素養[J].教育探索,2013,(6):159-160.
[7]梁智杰,梁照.微課設計與開發模型研究[J].青年與社會,2014,(2):86-87.
[8]王國棟.大學物理學[M].北京:高等教育出版社,2008.
[9]席景科,葛欣,李政偉,劉厚泉,高級語言程序設計微課程建設探討[J].大學教育,2015,(4):60-61.
【關鍵詞】演示實驗;物理實驗;實驗室建設
物理學是一門實驗科學。所有物理定律的形成和發展都是建立在對客觀自然現象的觀察和研究的基礎上,物理演示實驗可以使學生加深對物理教學內容的理解、鞏固記憶、激發興趣、誘導思考、糾正錯誤觀念,能使學生真實感地看到支配物理現象的規律如何起作用,通過對實驗現象的觀察分析,學習物理實驗知識,從理論和實踐的結合上加深對物理學原理的理解,進一步提高學生綜合素質與創新能力與科學素養。
華北理工大學物理實驗中心作為河北省省級實驗教學示范中心,一直在努力探索建立以工科為主、適用于各類別學生、具備創新和開拓特色的人才綜合培養新體系。2012年12月,物理實驗中心順利通過省級實驗教學示范中心驗收。在此期間,物理實驗中心通過一系列理論研究與實踐探索,在大學物理實驗課程在現有的三大平臺:基礎實驗、綜合實驗、設計性實驗基礎上,將大學物理實驗課程進行模塊化。將“基礎實驗”作為“通用模塊”,全體學生必修;將綜合實驗、設計性實驗針對不同專業培養計劃,細化成相應的“專業模塊”,不同專業的學生可在相應的“專業模塊”內根據自己的學習興趣自主決定選修內容。初步形成了“大學物理模塊化”的課程體系。同時為配合開放式實驗教學模式,依托校園網建立了物理實驗中心網站,可實現網上選課、網上預約、瀏覽電子教案及典型教學案例、在線預習及模擬實驗。
在省級實驗教學示范中心建設過程中,在學校的重視以及教務處等各部門的大力支持下,物理實驗教學中心成功建設了3間演示物理實驗室,教學內容涉及力學、熱學、電學、光學、近代物理各個物理學分支的,開設60多項演示實驗項目。在為大學物理課程提供教學輔助的同時,每學年面向全校理、工、文、法學院各專業學生開設物理實驗欣賞公共選修課程供學生選修。
近年來,從大學物理演示實驗教學的培養目標出發,結合我校教學實際對如何培養學生的創新思維、探索精神和實踐能力等方面對大學物理演示實驗教學體系進行了如下探索性改革工作。
1 演示實驗課程緊密結合理論課程教學
物理課程教學是離不開實驗課程教學的,而演示實驗做為實驗教學中的重要一環,既能增強學生對物理知識、物理現象的感性認識,又能培養學生的觀察能力、思維能力和邏輯分析能力,因此,物理演示實驗的教學在物理學課程的教學中有著非常重要的作用。首先,通過物理演示實驗的教學方式,原本枯燥、抽象的物理概念和公式,經過一個動態的物理過程,變得生動、具體。其次,我們嘗試改變傳統的由教師演示、學生觀看的課堂教學模式,在教學過程中引入啟發式教學模式,增強與學生的互動,不僅可以大大調動了學生參與課程的積極性,而且還可讓學生在思考的過程中領略物理學思維方法的魅力,培養嚴謹求實的科學態度與精神。最后,在課堂演示教學后,我們往往將相關知識點進行拓展,廣泛與生活與實際應用相聯系,啟發學生思考相關物理現象對科學技術以及人類社會進步的影響與作用,從而起到良好的教書育人效果。在課堂教學過程中,我們將一些比較便攜的實驗設備直接帶入課堂,直觀的演示給學生們觀看,如我們針對角動量守恒這一知識點,將角動量守恒演示儀帶入課堂演示給學生觀看;針對單縫、光柵衍射等比較抽象的知識點,直接將半導體激光器以及單縫、雙逢、光柵片代入課堂,在課堂講授相關知識點的同時,直觀演示給學生觀看。對于體積較大,結構比較復雜,不便于運輸的實驗項目,我們采取了錄像給學生觀看的方式,如針對波動中駐波的氣體火焰柱演示,針對磁學中超導的超導小火車演示,我們在課堂教學中都在講授相關知識點的同時,同步播放視頻錄像給學生觀看,使得知識點更加形象具體,學生學習興趣濃厚,教學效果良好。此外,為了給學生自學提供方便,打破課堂教學時間、空間的限制,我們將演示實驗項目的視頻開放提供在物理實驗中心網站上,全校學生可自由觀看,隨時隨地對自己感興趣的內容進行自學。
2 開展演示實驗探究性學習
我們將大學物理演示實驗分為驗證性實驗和探究性實驗兩大類。驗證性實驗是對一些物理定律的直觀展示,而探究性實驗則包含更廣泛的物理原理與更多值得討論的物理內涵。相對與驗證性實驗,其更能使學生通過演示物理實驗課程的學習而得到思維方法與創新能力層面的鍛煉,也更有利于培養學生的科研能力,為學生向更高層次邁進打下良好基礎。在每學期我們安排有興趣的學生走進演示實驗室,觀看相關理論課程的實驗演示。此外,在演示實驗課程教學中,教師精心地為每個實驗設計了探究性思考題,鼓勵學生參與動手實踐,引導學生通過查閱資料、理論探究、實驗探究、改進性探究、拓展性探究和應用性探究等多方面開展實驗的科學探究。實驗室全天開放,相關實驗室均配備專職實驗教師,可以對學生感興趣的實驗的提供深入的指導。在開展探究性學習的過程中,我們廣泛鼓勵學生自由結組,以校級、省級大學生創新實驗項目為依托,對自己感興趣的問題,自主選題,在有教師指導下自由申報創新項目,開展相關課題研究工作。如針對電磁感應現象,學生在觀看了相關演示實驗后,提出能不能將電磁感應的原理用于為鼠標提供電能,在教師的鼓勵下,幾名學生組成研究團隊,申報了校級創新實驗項目,并成功獲得資助,此后通過查閱資料,設計方案,反復試驗等環節,成功設計完成了自供電鼠標原型,相關項目也順利通過驗收結題。學生們在完成研究工作后,反映通過對課題的系統研究,全面鍛煉了自己的動手能力、創新能力,為自己進一步發展,向更高層次邁進打下了基礎。再如,學生觀看了傅科擺的演示后,提出能不能將太陽能供電與傅科擺演示相結合,做成太陽能驅動的環保演示實驗,在教師的幫助支持下,相關幾個學生組成的研究團隊也成功申報了校級創新實驗項目。
3 構建大學生科技創新實驗室
在教學改革中,我們構建大學生科技創新實驗室,在整合物理實驗室現有多余的實驗儀器或舊儀器,收集舊設備、舊散件、舊材料的基礎上,添置多功能溫控焊臺、教學實踐用組合電動工具等,結合學校每年舉辦的創新設計大賽,建設創新實踐基地,面向全校學生開展創新競賽,對富有創新性的項目給予軟硬件支持。學生可以自行安排時間到創新實驗室進行創新實踐并有實驗室教師給予針對性的指導,好的獲獎作品針對性的予以陳列展示,啟發學生的思維,結合我校現有3個演示實驗室和現有實驗室,逐步建立科技演示室、創新實驗室、作品展示陳列室等。最大限度發揮基地為學生提供充分發揮潛力和創造力的平臺的作用。促進學生學習的積極性,也培養學生的科研能力和合作精神。學生參與創新活動,推動和促進基地的建設和發展。實施過程中師生合作共同參與項目研究的全過程,創建“項目探究式學習”模式。同時采用“學生負責制”的方式進行,“學生負責制”是指學生自己負責提出項目的研究內容與實施方案,然后由教師組織學生討論,論證實驗項目的可行性。如項目可行,學生及自己組成的研究團隊將主導整個研究過程。在實踐過程中,我們的指導教師在學生的創新項目中擇優進行推薦,成功申報立項全國大學生創新創業訓練計劃項目一項、河北省大學生創新創業訓練計劃項目一項、校級大學生創新創業訓練計劃項目十余項。
4 引入啟發式教學模式
面對不同專業、不同學科層次組成的學生,物理實驗欣賞課程中我們引入了啟發式教學模式。傳統的演示實驗課程往往是通過教師機械的操作實驗儀器,講解實驗原理,學生被動接受知識的過程來完成的。而我們所采取的啟發式教學模式,首先由教師帶領學生觀察實驗儀器,分析儀器設備構造,這使得對于機器設備沒有相關操作經驗和基礎的文科類學生也能了解一些基本的儀器設備知識,為進一步自己動手操作演示實驗設備打下基礎,在此基礎上由教師提出問題,學生們動手操作演示實驗儀器觀察實驗現象,在師生互動討論過程中總結實驗現象,分析其中物理機制。
通過演示實驗課的教學實踐與不斷改進,不僅提高了學生的動手能力,培養了學生的參與意識,增強主觀能動性,而且讓學生能自主發揮想象力,不受實驗教材中條條框框的限制,真正實現了理論聯系實際。開課以來,學生興趣濃厚,經常是下課后還在實驗室流連忘返,不是在觀看實驗演示,就是在探討實驗中的現象,或者思考在實踐中的應用。他們普遍反映,演示實驗儀器種類多、內容新,既有古老的經典演示實驗,又有新的融合多種現代科學技術的演示實驗,通過演示實驗課的學習,大學物理的理論知識不再那么抽象、枯燥、平淡難懂了,變得直觀、生動、有趣,對培養學生的創新能力有很大的幫助,且與現實生活聯系緊密。
5 結語
總之,通過演示實驗進課堂,開放大學物理演示實驗室,構建創新實驗室的手段,實現理論與實驗課程的精確銜接,我們探索構建了一套具有工科院校學科特色的課程體系。籍此培養學生主動學習精神,分析問題、解決問題能力,加強學生創新思維能力,鍛煉學生社會實踐能力,提高學生的社會核心競爭力。對通識教育體系下創新應用型人才的培養具有重要意義,并可為其他基礎學科與專業課程教學改革提供相關經驗與參考,探索出一條適合工科為基礎的綜合性大學基礎課程體系改革之路。
【參考文獻】
[1]蘭明乾.大學物理演示實驗教學研究[J].陜西師范大學學報(自然科學版),2007,S2:190-192.
[2]汪文明.大學物理演示實驗教學研究[D].華中師范大學,2006.
[3]鐘曉燕,劉文軍.大學物理演示實驗教學改革的實踐和探索[J].中國科技信息,2010,04:238-239+247.