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大學(xué)物理實驗教學(xué)改革與探索
大學(xué)物理實驗教學(xué)改革與探索1
為了提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)具有獨立科研能力和創(chuàng)新思維的人才,必須對傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)模式和教學(xué)體系進(jìn)行改革,以適應(yīng)新形勢對人才的`要求.文章總結(jié)介紹了南京郵電大學(xué)多年來對物理實驗教學(xué)進(jìn)行的改革及探索工作.通過對教學(xué)模式、教學(xué)體系、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容等方面的改革實踐,極大地促進(jìn)了教與學(xué)的相互提高,調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì)得到了明顯提高.
大學(xué)物理實驗教學(xué)改革與探索2
一、實驗教學(xué)模式單一
大多數(shù)獨立學(xué)院教學(xué)模式單一，全是驗證性實驗。實驗課程對理論課程的依附性比較強，各個實驗題目間沒有聯(lián)系，因而不利于專業(yè)與專業(yè)之間知識的交叉，也不利于實踐教學(xué)內(nèi)容的有機結(jié)合。［３］由于出發(fā)點不是發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，現(xiàn)在的很多實驗內(nèi)容和實驗方式都不利于學(xué)生各種能力的培養(yǎng)。
二、探索適合自己的實驗教學(xué)體系
獨立學(xué)院近年來發(fā)展迅速，已成為高等教育事業(yè)的一個重要組成部分，但其畢業(yè)生的就業(yè)問題卻比較嚴(yán)峻，究其原因在于獨立學(xué)院畢業(yè)生缺乏市場競爭力。因此，獨立學(xué)院實驗教學(xué)的目標(biāo)應(yīng)該是培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和創(chuàng)新精神，不管學(xué)生將來從事什么職業(yè)、工作在何種領(lǐng)域，憑借著超強的實驗素養(yǎng)、操作能力和創(chuàng)新能力都能夠克服一切困難。［４］基于此，大學(xué)物理實驗必需擯棄傳統(tǒng)的“重理論，輕實踐”的教學(xué)思想，探索一種與時代發(fā)展要求相符合的實驗教學(xué)體系———三級實驗教學(xué)體系。通過三級實驗教學(xué)可加大對學(xué)生動手能力和實際工作能力的培養(yǎng)，這一措施如若能夠貫徹于大學(xué)教育的始終，效果更佳。（一）演示性實驗大學(xué)開學(xué)之初，帶學(xué)生參觀一些演示性實驗室，讓學(xué)生感受平時在生活中或以前的學(xué)習(xí)中沒有見過的有趣的實驗現(xiàn)象，使學(xué)生的感覺、知覺更加豐富，表象更加鮮明，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚，學(xué)習(xí)主動性更加強烈。另外，演示實驗可使學(xué)生開闊眼界，擴大知識面，同時感受物理的博大精深。物理演示實驗的內(nèi)容可以包括很多方面的內(nèi)容，如實物物理實驗、模擬物理實驗、音像資料和多媒體資料。（二）驗證性實驗本級的實驗教學(xué)有兩個目的：一是讓學(xué)生熟練實驗設(shè)備和實驗儀器的工作原理及操作方法；二是讓學(xué)生把實驗結(jié)果與理論教學(xué)中的規(guī)律對比。開設(shè)的實驗主要涉及到基本物理量的測量（如轉(zhuǎn)動慣量的測量和楊氏模量的測量）、基本物理現(xiàn)象的觀察與分析（如固定均勻弦振動的研究）、一些基本儀器的.使用（如示波器的使用）、基本實驗測量方法和技能訓(xùn)練、相對不確定度和絕對不確定度的計算、實驗數(shù)據(jù)處理方法、實驗結(jié)果分析及誤差的來源等。本級實驗臺階不高，力求學(xué)生快速適應(yīng)大學(xué)物理實驗課程。（三）設(shè)計性實驗本級實驗是一種較高層次的科研實驗訓(xùn)練，它以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，整個實驗都是依靠學(xué)生自身來完成。［５］與驗證性實驗最大的區(qū)別在于：設(shè)計性實驗打破了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，學(xué)生可以由被動變成主動，可以自行確定實驗方案，選擇合適儀器，擬定測量方法和步驟。例如：測量毫安表內(nèi)阻的實驗方法很多，如“伏安法”“半偏法”“替代法”“電橋法”“補償法”等等。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)：這些方法都能滿足設(shè)計的性能指標(biāo)，但學(xué)生必須找出這些方案中的最佳方案，并按最佳方案進(jìn)行實驗。學(xué)生根據(jù)實驗需要提出所需器材，給出實驗的原理和設(shè)計步驟。開展設(shè)計性實驗不僅可以檢驗自己原有的實驗知識和實驗?zāi)芰�，而且還可以進(jìn)一步提高自己各方面的能力，為以后的科研或工作打下堅實的實踐基礎(chǔ)。設(shè)計性實驗在客觀上為學(xué)生創(chuàng)造了機會和條件，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生通過努力把強烈的自我發(fā)展意識轉(zhuǎn)化為獲取知識和提高能力的實際行為，創(chuàng)造性地提出了解決問題的方案。設(shè)計性實驗教學(xué)不能盲目地照抄照搬，要因時因地因校和學(xué)生層次水平而定，但可以從比較成功的實踐案例中汲取營養(yǎng)和精華，尋找適合本學(xué)校實驗改革和發(fā)展的路子。
三、方案的具體實施
我校大一新生在開學(xué)之初，由學(xué)院統(tǒng)一組織參觀演示實驗室。參觀過程中實驗教師給到訪的學(xué)生詳細(xì)講解并當(dāng)場演示部分實驗，如激光琴、幻影成像、水滴發(fā)電、靜電跳球演示儀、共振演示儀等，讓學(xué)生感到新奇不已。此次參觀開闊學(xué)生眼界，令學(xué)生受益匪淺，為將來大學(xué)物理理論課和大學(xué)物理實驗課的學(xué)習(xí)起到了很好的促進(jìn)作用。通過本次觀察，對學(xué)生提出以下基本要求：查閱資料，詳細(xì)解釋其中一個演示實驗的基本原理；閱讀科普資料，自己設(shè)計一項物理演示實驗，并同實驗老師交流。學(xué)生進(jìn)入大二時，開展驗證性實驗，內(nèi)容涵蓋力、光、電磁等，側(cè)重于實驗方法、儀器設(shè)備的使用、常用物理量的測量等方面的訓(xùn)練。驗證性實驗主要采取“告知規(guī)律－實驗驗證－實際應(yīng)用”的模式，少量的驗證性實驗可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。在驗證性實驗階段，對學(xué)生提出以下基本要求：實驗前，做好預(yù)習(xí)，熟練掌握實驗原理及實驗步驟；實驗中，熟悉儀器的操作；實驗后，能夠獨立處理數(shù)據(jù)，對實驗結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析。第三級實驗教學(xué)難度較大，大二下學(xué)期開設(shè)。由傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式直接過渡到設(shè)計性實驗教學(xué)，跨度較大，學(xué)生有點難以適應(yīng)，很多情況下設(shè)計性實驗的設(shè)計部分往往需要教師幫助完成，這與學(xué)生人才培養(yǎng)的宗旨相悖，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。針對這種情況，我校物理實驗中心把設(shè)計性實驗分三個層次：第一個層次是原理比較簡單的實驗（如“電阻的測量”），教師給出實驗的目的、原理和儀器的使用說明，學(xué)生主要用來設(shè)計實驗方案；第二個層次與前者相比有所提高，教師給出實驗?zāi)康暮蛢x器的使用說明，學(xué)生通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)文獻(xiàn)資料，給出實驗的原理；前兩個層次的訓(xùn)練讓學(xué)生掌握了設(shè)計性實驗的基本概念和基本要求，到了第三個層次時，學(xué)生已經(jīng)接受這種模式，實驗教師給出幾個實驗題目，由學(xué)生選擇其中一個、通過查詢資料寫出實驗原理、確定所需實驗儀器、整理出實驗方案并付諸實施，最后提交一份實驗課程總結(jié)和心得體會。
四、方案的實施效果和總結(jié)
（一）分級實驗教學(xué)有利于學(xué)生掌握實驗理論和提高實驗技能。由于遵循了漸進(jìn)性的原則，我校物理實驗教學(xué)取得了良好的教學(xué)效果，得到了學(xué)生的認(rèn)可。（二）獨立學(xué)院三級實驗教學(xué)，既有基本驗證性實驗進(jìn)行技能訓(xùn)練，又要有演示性實驗開闊視野，還開設(shè)有設(shè)計性物理實驗來培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力。（三）三級實驗教學(xué)既符合時代和科技發(fā)展的要求，又能提高學(xué)生的科學(xué)實驗素養(yǎng)和創(chuàng)新思維能力，增強社會對獨立學(xué)院人才培養(yǎng)水平及學(xué)生能力水平的認(rèn)可度。
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