大學物理實驗教學實踐改革

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大學物理實驗教學實踐改革

1現狀和問題

1.1學生不重視

在進入大學之前,各位學生已經有5年的學習物理的經歷,實驗部分都屬于課內實驗,甚至有些學校由于實驗條件非常簡陋,把物理實驗變成“板書實驗”。多年這樣的學習經驗,造成學生“重理論、輕實驗”的思想普遍存在,并且影響相當深遠,這也是多年應試教育的結果。這些對物理實驗滿不在乎或者實驗基礎相當薄弱的現實情況,使得學生進入大學后,首先不適應大學物理實驗單獨為一門新課,其次不能充分認識大學物理實驗的基礎作用,結果就是大部分學生輕視物理實驗課,認為該課程可有可無,上課來去自由。

1.2教學內容和方法陳舊

大學物理實驗一方面從傳統教學內容上看大多是驗證性實驗,只能使學生掌握簡單知識應用和獲得基本的技能訓練,嚴重滯后了現今科技的發展對人才的需求。另外實驗課程受到學校場地、實驗設備、指導老師人數以及各專業的課程教學安排的限制,往往出現實驗內容與理論課內容嚴重不同步的情況,使得大學物理實驗教學過程中遇到一系列問題。另一方面傳統的教學方法多以“言傳身教”為主,在實際教學中,學生基本按照老師的思路走就能完成實驗操作。這種“灌輸式”的教學方式,使實驗操作“程序化”,雖然表面上看上去學生實驗操作完成情況比較理想,但是難以調動學生學習的主動性和積極性,達不到物理實驗培養學生思考能力、創新能力的教學目的,不利于培養高素質人才。

2大學物理實驗教學實踐改革與建議

基于以上問題,我校對大學物理實驗這門課程作了一個比較全面的調整,目的就是要以應用型人才為培養目標,重新制定出一套適合獨立學院學生的實驗教學模式。

2.1團隊建設

獨立學院普遍存在教師“非老即少”的現象,且教師人數相對比較緊張,我校經過幾年的發展,也沒有徹底扭轉這種局面。針對這種實際情況,我校物理教研室打破理論教師和實驗教師的界限,所有教師都要兼顧理論與實驗兩部分的教學,只是每個老師的側重點不同而已。這樣教師就可以把理論與實驗有機結合,一定程度上緩解理論與實驗相脫節的矛盾,也能更好地發揮課堂上教師的指導作用。課前規范所有任課教師的實驗教學過程,包括教學內容和操作過程兩部分。教學內容上組織所有教師集體備課,統一教案,對每個實驗的基本內容做一個概括,包括一般的實驗目的、原理摘要、實驗儀器、實驗內容等;操作上按照儀器說明書,根據實驗目的設計實驗流程,通過設備拍攝實驗細節,并配備詳細解說,最后制作成教學視頻。定期召開教師座談會,完善每一個教學過程,及時反饋教學信息,溝通情況,從而改進教學中存在的不足。同時還分別聘請理論和實驗教學經驗豐富的老教授作為教學顧問和督導組成員,聯合對青年教師進行指導和培養。

2.2大學物理實驗教學內容與手段改革

隨著現代科技的發展,力、熱、電、光等學科已形成相互交叉、相互促進的局面,因而大學物理實驗也必須打破原來傳統的學科界限進行統籌安排。改革以后的實驗包括突出基本技能訓練的基礎性實驗;對至少2個以上的基本技能和方法進行有機結合的綜合性、設計性實驗。另外針對工科學生在學習階段和以后很長的工作期間經常需要與不同的儀器接觸,而儀器的發展日新月異的情況,我校在保證原來實驗順利完成的同時,還增加一些內容新穎、設計巧妙的選修實驗。這種在實驗內容安排上通過從低到高、從基礎到前沿、從傳授知識到培養綜合能力的遞進式的、分層次的實驗訓練,既能保證大學物理實驗的教學效果,為課程新體系的建設打下基礎,也達到了培養學生科學素養與創新能力的目標。除此之外,對于獨立學院的學生來講,遺忘周期短,整理和貫穿前后知識的能力比較薄弱。而大學物理實驗覆蓋面廣,內容多、雜,很多儀器在后續專業實驗中都有涉及,所以對相關實驗進行前后聯系,特別是加強跟專業實驗之間的聯系尤其重要。在備課過程添加了很多相關知識及拓展內容供學生掌握和了解。比方說現代儀器大量使用傳感器,包括溫度傳感器、壓力傳感器、速度傳感器等等,很多傳感器的工作原理及基本使用方法在物理實驗中都有過介紹。電阻應變計,它測量應變的原理為惠斯通電橋,這部分內容在溫度傳感器中就詳細介紹過。測振傳感器種類繁多,廣泛應用于需要振動監測的工業領域,其動力系統的動力特點就是共振,而共振實驗在物理實驗中要求學生詳細測量并記錄。建筑結構試驗中測量建筑物裂縫寬度用到的測量工具是讀數顯微鏡,這一工具就是牛頓環實驗中重點學習的部分。電子電路及其他專業實驗中經常要用示波器觀察波形、調整波形,所以示波器使用要熟練。而示波器是大學物理實驗的重點,涉及幾個實驗,所以物理實驗中就詳細介紹了示波器各個旋鈕的作用及調節,要求學會顯示屏上波形的電壓峰峰值、周期的讀數,除此之外,還要了解不同型號的示波器的使用,為后續部分專業實驗打好基礎。類似這樣的例子還有很多,這些學科內、學科之間的聯系、實驗的用途及后續發展等等內容都在多媒體課件中通過文字、圖片、動畫等方式展示給學生,既使得上課內容豐富,還能在課堂教學上提高學生的關注度,最終就是提高學生的學習興趣。多媒體課件信息量大,但缺陷是屏幕顯示的每頁內容有限,導致教師必須頻繁操作更換屏幕內容,大多數時間被限制在多媒體演示臺上,與學生之間的交流大大減少,學生容易出現疲勞。板書能全面展示出整節課的教學內容及層次關系,有利于學生從整體上對所學內容的把握和回顧。所以在實驗教學中,充分發揮多媒體課件的優勢,結合板書的特點和功能,優勢組合,達到“教學效益第一”的教學目標。

2.3大學物理實驗網絡教學管理平臺的建設

近年來比較流行的慕課是以連通主義理論和開放教育學為基礎的大規模網絡開放課程。把慕課的部分理念引進大學教育,在網絡教學管理平臺上,結合課程考核體系,完成每個學生該課程學習情況的總結。網絡教學與管理平臺是課程改革很重要的一部分。大學物理實驗網絡教學和管理平臺除了傳統的通知、課程簡介、實驗介紹、諾貝爾獎實驗專區、現代物理實驗技術專欄、成果展示、高校鏈接等功能之外,可以適當考慮成績管理部分。把部分資料和信息,比如:實驗教學視頻、實驗延伸與拓展、創新課題研究、模型開發等,放上網絡教學平臺,一部分作為課前預習和課后復習的必修部分,完成該部分的網上學習后給予一定成績,獲得相應的學分;剩余部分作為選修內容,供學有余力的同學或對物理實驗興趣濃厚的同學深入探討,他們可以自愿組建創新團隊,在老師指導下完成或部分完成課題,最后視完成情況給予創新學分或頒發證書,并把一些優秀的研究成果放在“成果展示”區域供其他學生學習、借鑒,使學生獲得榮譽感。這樣網絡教學管理為教學提供了一個更加廣闊、靈活的平臺,給學生提供了資源量大、覆蓋面廣的課程資源庫,拓展了學生的學習空間,使實驗教學內容得到時間和空間的延伸,這不但實現了教育的多元化,也使教學管理更加公開、科學、規范化。

3總結

大學物理實驗是一門獨立的學科,有其相對獨立的教學環節,提高大學物理實驗教學質量任重而道遠,需要一線教師在教學實踐中不斷發現問題,而后不斷探索和完善,使應用型人才的培養目標落實到實處。

作者:張明霞 施小靖 單位:同濟大學浙江學院

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