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1.1建立良好的實驗室管理機制
實驗室管理制度是實驗教學能夠有序進行的重要基礎,好的規章制度不僅包括指導教師、實驗室管理教師的工作職責,還應包括學生在實驗室中的注意事項,實驗室的開放時間和實驗項目等。另外,也要建立對實驗室開放時間和實驗內容的考核審查制度,以便實驗室能夠合理調動和安排實驗資源開展教學。
1.2制定開放實驗的實驗項目
根據每學期開展的課內實驗,整合實驗資源制定開放實驗的實驗項目。獨立學院目前針對不同專業開設了不同層次的大學物理實驗課程,由于學時不同,開設的實驗項目也不相同。教研室將未在課內實驗中出現過的實驗儀器作為開放實驗,目前獨立學院此類開放實驗項目有動態共振法測量材料的楊氏模量、金屬電子逸出功的測量等。同時,針對文科專業同學開設較簡單的開放實驗,如長度和物體密度測量、示波器原理與使用等以滿足學習需要。另外,可將已在課程中使用過的實驗儀器開展開放實驗,如在課程中利用分光計測量三棱鏡的頂角,在開放實驗中可利用分光計測量玻璃介質的折射率、光柵光譜等。
1.3學生自主實驗與教師指導
實驗室全天對學生開放,學生在做好登記或預約后可單獨或組成小組進行實驗,實驗中鼓勵學生自主設計實驗方案,自行閱讀實驗室提供的資料,借助資料、儀器說明書,準確調整使用儀器,自主的完成從設計到測量的全過程。為方便學生與教師交流,學生也可以提前與指導教師預約,共同探究問題。
2開放實驗與大學物理實驗評價體系及第二課堂相結合
2.1開放實驗與大學物理實驗評價體系相結合
實驗成績的評定應能真實反映學生的實驗水平和實驗素養,有利于培養學生學習的主動性、積極性和探索精神。學生的實驗成績分別由預習成績、操作成績和實驗報告成績三部分組成,期末總成績由平時課內實驗成績60%,開放實驗10%和期末考試30%構成。
2.2開放實驗與物理第二課堂相結合
課外活動作為教學活動的有機組成部分,使大學生豐富和發展自己的第二課堂。由于第二課堂時間充裕、形式多樣、教師便于從多個角度培養學生的動手能力。近年來,教研室在教學中十分注意開發學生的第二課堂,在教學過程中充分利用實驗室現有實驗資源,在大學生科技創新、物理演示儀器制作等環節中,對學生進行操作、制作等方面的訓練。
3存在問題
由于獨立學院目前沒有網絡平臺做為支撐,造成某些時間實驗室學生較多,實驗儀器不足,某些時間沒有學生做實驗的情況,從而導致實驗儀器得不到充分利用。在開放實驗進行過程中,由于學生自由地操作儀器,儀器設備的損壞率明顯提高,并且為不斷提高學生學習興趣,根據實際情況須不斷地更新實驗項目和儀器。這就要求學校要投入經費購買新儀器,增加實驗配件,支付儀器修理費。
4結論
課堂不再是老師一個人的舞臺。教學中,教師應充分發揮學生在學習中的主體地位,教師只是引導學生進行學習,對于具體問題應當引導學生進行分析思考,答案由學生給出。應當充分肯定學生的想法,對于正確合理的部分給予贊賞和鼓勵,同時也需指出不合理的或需要改進的地方。通過啟發式教學使得學生在學習上由被動變主動,學生的思維能力得以訓練、培養和提高。學生學會如何進行自主學習,培養了學生繼續學習和終身學習的態度、習慣與技能。這種素質是現代社會對學習者的要求,這種素質將使學習者終身受益。
二、教學應理論與實踐結合
物理所涉及的知識源于實踐,它重視對于實踐的指導,根據這一特色,在教學過程中,應努力結合物理的基本原理,向科學技術應用延拓,努力培養學生的科學意識。例如,講磁介質分類時,可以提及具有完全抗磁體性的超導體,介紹超導體特殊性質,特別是超導體無損耗對于現代工業的意義,同時超導要求的低溫條件又制約了超導的應用,如何提高超導溫度,實現室溫下超導是科學家目前遇到的難題,需要進一步去探索研究。在講授氣體分子動理論時,可介紹地球溫室效應的形成及危害,從而努力發揮現代科學的潛力,走一條綠色環保的高技術發展道路。
講波動光學時介紹一些三維影像知識,以及全息照相基本原理,可以凸顯物理的實用性,物理的學習不僅可以認識世界,也可以改造世界。實踐證明,這些做法使學生認識到物理課程的重要性,懂得如何使用物理知識解決具體問題,激發了學生學習的動機,從而提高學生學習物理的興趣。
三、教學應培養學生創造性思維
教學過程中應當鼓勵學生的懷疑和批判精神,鼓勵學生提出標新立異的想法。缺少質疑,人們的認識與思維就報難向前深入發展[3]。從物理發展的歷史來看,無不以懷疑和批判為先導。我們知道:如果沒有懷疑和批判就不會誕生近代物理的兩大基本理論:相對論和量子力學。科學的進步需要不斷超越已有的理論,沒有懷疑和批判,也就失去了創新的生命力。在教學中,也要注重培養學生想象力,讓學生大膽假設,如有一天超光速能夠實現了;我們生活在沒有摩擦的世界;我們生活的地球失去磁場……會出現一些什么樣的情景?這些問題沒有標準答案,存在多種可能性,能夠培養學生發散思維,學生可以展開想象的翅膀,用一些已有的知識,分析、歸納、總結得到自己的結論,這種思維方式將使學習者終身受益。
四、教學應課內與課外結合
教師應多創設學生間交流機會。經常組織學生參加物理課外活動和競賽將非常有助于學生發現問題,用集體的智慧創造性地解決問題。學期開始可以讓學生自由結合,分組開展各種活動,每周一個主題,可以是對于生活中物理現象的討論分析,也可以是參觀科技館等。每周每組就活動情況書寫書面報告,教師進行指導和評價,鼓勵學生用發現的眼光觀察世界,用科學的方法認識世界。
五、結語
1.1重理論知識理解與驗證,輕實驗實踐能力培養
在大學物理實驗課教學過程中,往往只重視物理理論知識的理解,將重心放在大學生物理知識的獲取與驗證,忽視大學生實驗實踐能力的培養,偏離了大學物理實驗課的培養方向和培養目標.
1.2實驗教材偏理論性,實驗思想和方法不足
大學物理實驗教材是大學物理實驗教學的基礎工具,直接影響著大學物理實驗教學質量.但是,目前我國大學物理實驗教材大多理論性偏強,物理實驗思想和物理實驗方法不能很好的體現.大學物理實驗更應注重物理實驗思想和物理實驗方法的教育.
1.3多以驗證性實驗為主,綜合性設計性實驗為輔
目前我國各高校開設的大學物理實驗多以驗證性實驗為主,驗證性實驗相對于新技術和新方法運用類型的實驗更容易使學生感到枯燥無味,課堂氛圍會比較呆板沉悶,不能夠很好地激發學生的求知欲望,很大一部分學生只滿足于測出所需的實驗數據,完成格式化的實驗報告.
1.4實驗教學方法單一,學生實驗較為被動
目前我國大學物理實驗課程的教學形式相對固定,教學方法比較單一,忽視各學科之間的兼容性和互補性.由于教學形式的固定,教學方法的單一使大學生做大學物理實驗時比較被動消極.
1.5強調按規定的實驗步驟操作,忽視靈活性與創新能力培養
大學物理實驗教學應適應時代和科學發展的要求,應不斷求思、求變和求新,要給大學生營造和創設自由發揮的空間和時間.但是,目前我國大學物理實驗課程教學比較強調按規定的實驗步驟操作,嚴重忽視大學生靈活性與創新能力的培養.
2大學物理實驗教學的五維一體改革
基于創新人才培養大學物理實驗教學五維一體綜合改革由大學物理實驗教學理念改革維度、大學物理實驗教學內容改革維度、大學物理實驗教學方法改革維度、大學物理實驗報告改革維度和大學物理實驗成績評定改革維度這五個維度構建形成一個綜合改革體.
2.1大學物理實驗教學理念改革
大學物理實驗教學要以大學生為主體,以創新人才培養為導向,從傳統的學生接受性學習轉移到學生自主學習、探究學習及合作學習相結合的學習方式,充分激發大學生在大學物理實驗教學中的主動性和積極性.貫徹以大學生為主體,以創新人才培養為導向的大學物理實驗教學改革理念,使大學生能夠將大學物理實驗中學習到的理論、思想、方法和技能等運用于其專業領域,并逐步培養大學生的探索精神、創新意識和創新能力.針對大學物理實驗教學中存在的學生實踐能力培養不足,學生學習主動性和積極性低,探究性實驗、綜合性實驗和設計性實驗少,忽視創新能力培養等問題,通過學習、反思與討論,提出行之有效的改革方案(其中包括教學模式、教學內容、教學方法、實驗報告撰寫及實驗成績評定方式改革等內容).加強對學生的引導、啟發和幫助,減少實驗中對學生思維能力及動手能力的束縛,以提高大學生做大學物理實驗的主動性和積極性,提高團隊合作意識,開發大學生的創新意識和創新能力為主要目標.
2.2大學物理實驗教學內容改革
改變目前我國大學物理實驗仍以驗證性實驗為主,以探究性實驗和設計性實驗為輔的局面,過多的驗證性實驗會束縛大學生的探究能力和創新能力.大力開發探究性實驗、綜合性實驗和設計性實驗,增加探究性實驗、綜合性實驗和設計性實驗的開設比例,提高綜合性實驗和設計性實驗的開設質量,使學生能夠根據自己的專業需求及其興趣特長選擇實驗,切實有效地培養大學生的探索精神、創新意識和創新能力.針對大學物理實驗教學內容開展調研,通過座談會、問卷調查方式向實驗教師和實驗學生進行大學物理實驗教學內容改革調研,以更好的設計并確定適合本校的大學物理實驗教學內容改革方案.開設了尊重學生求知欲和興趣的“基礎實驗,綜合應用實驗,設計研究實驗”課程體系.開設的壓力傳感器實驗、半導體溫度傳感器實驗、電表的設計和改裝等綜合性及設計性實驗改變了學生實驗熱情不高的狀況,激發了學生的興趣和動力.很多學生還將大學物理實驗與自己的專業背景結合,深入研究探索,在學術期刊上發表與設計性實驗相關的研究論文.大學物理實驗教學內容改革效果顯著.
2.3大學物理實驗教學方法改革
目前我國大學物理實驗教學更多的采用教師講解→教師演示示范→學生自己操作→教師總結點評→學生完成實驗報告→教師批改實驗報告的教學流程,教學方法固定單一,教學效果不佳,特別不利于學生的探索精神、創新意識和創新能力的培養.要更多的采用實驗探究法、提問解問法、小組研討法、課題引領法、課內課外融合法、師生團隊法和設計創新法等教學方法,更加靈活多變,具有創新因子,有效地提高大學物理實驗教學質量,進一步培養大學生的探索精神、創新意識和創新能力.針對教學方法也開展了一系列改革.首先,建立了信息平臺,實現了學生根據自己的意向自主選擇實驗時間、實驗教師及實驗內容;其次,教師實現了網上評定成績、網上教學質量分析;另外,針對創新意識及能力較強,且對科研具有較高熱情的學生選擇性地開設與目前科學研究的前沿課題相關的研究性演示實驗,向學生展示更多的學科前沿實驗內容,展示物理實驗的思想和方法,進一步培養學生的科研興趣和科研能力,并為學生將來走上其專業相關的研究領域及研發崗位培養濃厚的興趣,奠定良好的科研基礎.通過大學物理實驗教學改革,切實高效地培養學生的創新意識、創新精神和創新能力,以達到培養創新人才的目標.
2.4大學物理實驗報告改革
在大學物理實驗教學中,實驗報告的撰寫是一個重要環節,教師能夠通過大學生撰寫的實驗報告了解學生的實驗完成情況,實驗報告也是對學生進行實驗成績評定的重要依據.目前,在大學物理實驗教學中所采用的傳統實驗報告書寫格式相對固定,都是格式化的模板,大學生依次填入實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據及處理、誤差分析與討論以及對實驗的體會就完成了實驗報告的撰寫.有特色、有創新的實驗報告很難見到,很難體現出學生的探究與創新,面對雷同的實驗報告,實驗教師也很難給出科學恰當的評定成績.要結合本校的條件和特色,對具體形式不做過多固定要求,不采用格式化的實驗報告模板,采用形式多樣化的開放式實驗報告形式,增加實驗探究、實驗發現、實驗提問、實驗擴展、實驗改進、實驗設計、實驗綜合和實驗創新等板塊,還可設置一定比例的按照科技小論文寫作格式與寫作方法來完成實驗報告.目前對于少部分設計性實驗鼓勵有能力的學生采用開放式實驗報告.以硅光電池特性研究實驗及核磁共振實驗為例,學生可以在教師的指導和引導下,根據自己的興趣提出問題,設計實驗,并最終以小論文形式完成實驗報告.這和傳統的實驗報告撰寫方式相比,能夠更多地開發學生的創造能力.目前,這種實驗報告完成方式有必要進一步推廣擴大,但這必須建立在實驗教師隊伍的素質提高和數量的擴充上.
2.5大學物理實驗成績評定改革
目前我國多數高校的大學物理實驗成績評定一般分為平時成績和實驗成績兩部分,平時成績考核參考出勤、預習報告等情況給出成績;實驗成績的評定則根據實驗操作、實驗原始數據記錄和實驗報告撰寫等給出.這往往使大部分學生忽視探究問題能力的提高.大學物理實驗成績的評定要增加以下內容:(1)要求學生在預習報告中寫出自己對于本實驗的理解,并提出自己思考的問題;(2)實驗中可以4名學生組成一個實驗小組(每位學生都有一套完整的實驗儀器和設備,每位學生都要完成整個實驗),針對不同實驗,學生輪流進行實驗講解,并進行小組討論,培養學生的科學思維能力、科學語言的表達能力以及團隊協作意識.實驗教師根據學生參與實驗討論的情況判斷學生對于實驗的預習程度及學習積極性,據此給出相應成績;(3)實驗完成后,激勵學生把實驗改進、實驗與自己專業的聯系、實際應用鏈接、實驗設計及實驗創新等寫入實驗報告,以增強學生的創新意識和創新能力.目前,已進行與實驗教學體系改革相適應的成績評定方式,針對不同層次的實驗采取不同的方式評定成績.基礎實驗仍根據預習、操作和報告三個模塊評定成績;綜合性及設計性實驗則通過實驗選題、實驗方案設計、實驗操作、實驗報告或小論文和簡短答辯方式綜合評定實驗成績.這樣既能訓練學生的基本功,打好基礎,又能夠進一步滿足不同專業、不同興趣愛好學生的需求,有的放矢地進行大學物理實驗教學.小論文和答辯方式成績評定的進一步大范圍推廣也有賴于實驗教師素質的提高和數量的擴充.從實驗教學模式、實驗教學內容、實驗教學方法、實驗報告撰寫和實驗成績評定方式方面全面進行大學物理實驗教學改革實踐,并通過反饋信息進一步進行改革——實踐——再改革的循環,將大學物理實驗教學改革經驗進行推廣,對其他專業課實驗課教學改革起到輻射和推動作用.
3結論
1.增加實驗項目。
(1)瀏覽名校網頁。從北京大學、清華大學、上海復旦大學、浙江大學、東南大學等十幾所著名大學物理實驗室網頁,下載物理實驗室基本情況、課程表及開出的實驗項目項,預選出包括基礎、綜合、設計性項目共47項。(2)查閱名校教材。實驗室建設中我們積累許多各高校及各類出版社出版教材,例如:清華大學、北京交通大學、東南大學、華中科技大學、大連理工大學等15所高校的物理實驗教材,從中挑出需增設基礎、綜合實驗項目共27項。(3)實地走訪區內、外高校。實地走訪北方交大、清華大學、內蒙古大學、內蒙古工業大學、內蒙古農業大學、內蒙古師范大學等高校。了解名校實驗教學基本情況,由名校教師為我們推薦實驗效果好、實驗儀器先進的基礎和綜合實驗項目共17項。(4)實驗項目匯總。通過以上三種方式,調研實驗項目匯總39項,每項都標注出處(校名)、實驗類別(基礎、綜合、近代、設計)。經課題成員多次討論,聯系我校實際情況,從中精心挑選可增設實驗項目19項目作為備增實驗項目,安排每位老師負責3個實驗項目,認真學習實驗內容,下載實驗講義,做PPT為大家講解項目內容;大家共同學習研究新增實驗項目。
2.分專業劃分實驗模塊。
(1)按專業確定實驗模塊。從實驗教學要求出發,根據不同專業大類的特點,體現實驗內容的差異性和可選擇性從而更有針對性地改善教學內容,更好地提高實驗課時效益和教學質量。復合專業一:材料與冶金專業、稀土專業;復合專業二:建筑土木程工專業、能源與環境專業、礦業工程專業;復合專業三:信息工程專業、機械工程專業;復合專業四:數理生物工程專業、化學與化工專業、經濟與管理專業。實驗項目足夠多時還可以增加模塊數量,使模塊劃分得更加細致,使模塊劃分具有持續性、靈活性、多樣性。(2)科學合理編排實驗項目。選做實驗模塊化教學:并本著循序漸進、分層次的教學思路,目前設計了各具教學重點的四個模塊,每個模塊中的實驗項目均含有基礎、綜合、設計三個層次的實驗項目。模塊1實驗題目:實驗1溫度傳感器特性;實驗2磁化曲線;實驗3導熱系數測定;實驗4高溫超導材料特性測定;實驗5非平衡電橋測量鉑電阻溫度;實驗6半導體溫差電偶;實驗7硅光電池光照特性的研究;實驗8光學成像系統的分辨本領等實驗項目。模塊2實驗題目:實驗1固體線脹系數的測定;實驗2螺線管測磁場;實驗3導熱系數測定;實驗4測定冰的熔化熱;實驗5測定液體的粘滯系數;實驗6光纖的傳輸技術實驗;實驗7超聲波探測實驗。實驗8壓力傳感器的特性研究等實驗項目。模塊3實驗題目:實驗1惠斯登電橋;實驗2電表改裝;實驗3雙橋測低電阻;實驗4示波器原理使用;實驗5RC和RL串聯電路穩態特性;實驗6溫差電偶定標及電動勢測量;實驗7交流電橋;實驗8音頻信號的光纖傳輸等實驗項目。模塊4實驗題目:實驗1光強分布;實驗2電子逸出功;實驗3夫蘭克-赫茲;實驗4旋光儀測溶液濃度;實驗5氣墊導軌實驗;實驗6光學成像系統的分辨本領;實驗7微波的布拉格衍射;實驗8液晶的電光效應;實驗9P-N結溫度特性的測量;實驗10高溫超導材料特性測定等實驗項目。一個復合專業選擇一個項目模塊,每個模塊有基礎實驗、綜合性實驗、研究性實驗等三層次類型。不同模塊內的實驗項目可以重復,使得模塊內實驗項目數增加,學生有更多的選擇機會。(3)教學實施,網絡選課。開放物理實驗室:做到實驗時間、實驗項目全面開放。學生可根據所學專業選擇實驗模塊,由興趣愛好選擇模塊內實驗項目。實現以學生為主體的“分專業模塊化教學”指導思想。
3.撰寫模塊化教學新大綱、編寫配套的實驗教材。
從實驗教學整體要求出發,根據不同專業大類的特點,體現實驗內容的差異性和可選擇性從而更有針對性地安排教學內容,更好地提高實驗課時效益和教學質量。將現有實驗項目和預增的實驗項目合在一起,組成提供大學物理實驗課的模塊化教學的實驗項目,實驗項目的增加及實施教學的模式的變化,需要我們撰寫模塊化教學新大綱。編寫特色實驗教學講義。
二、跟蹤評估
對模塊化實驗教學效果進行評估:通過考試成績的對比、教改實施前后師生座談、調查問卷、后續專業課學習的跟蹤反饋等多種形式,進行對比分析,改進、完善模塊化教學。四、工作體會
1.本項目主要任務是調研、收集新的實驗項目;在走訪參觀北京以及區內高校的物理實驗室同時,對這些高校的實驗教學模式、教學特色、實驗室基本情況、管理手段、學生人數等多方面都作了了解,收獲頗大。
2.多方征求劃分實驗項目模塊建議,我們采取第一:由教研室教師集體討論確定模塊劃分初步方案。第二:院教授委員會論證把關,提出改進建議。第三:泛征求外院教學負責人及教師的意見,使模塊的劃分更加趨于科學合理,為學生后續專業課的學習打好基礎,避免閉門造車。
3.新增實驗項目使我們學習新的實驗知識,提高了業務水平,開闊眼界;明確了實驗室工作還有許多有待于提高方面。
4.教師觀念明顯變化,教改工作積極性明顯提高。老師們對實驗室工作有了新的認識,整體意識得到了提高。這實際上也是理科教學基地建設的基本目標,也是我們模塊化教改項目的要達到的主要目的之一。
【論文摘要】文章根據農科類大學物理教學的現狀和教學改革的發展,從教學的幾個環節,提出了大學物理教學內容及教學方法改革的幾點想法,提出建議,以促進農科類大學物理在教學內容、教學目的、教學效果等方面得到更好的發展,實現農科類院校大學物理教學改革的目的。
大學物理是研究物質的基本結構、相互作用和物質最基本最普遍的運動形式及其相互轉化規律的學科。物理學的研究對象是非常廣泛的,它的基本理論滲透到自然科學的很多領域,應用于生產技術的各個部門,它是自然科學和工程技術的基礎。它包含經典物理、近代物理和物理學在科學技術方面的應用等基本內容,這些內容都是各專業進一步學習的基礎和今后從事各種工作所需要的必備知識。因此,它是各個專業學生必修的一門重要基礎課[1]。
在農科類各專業開設大學物理課的作用,一方面在于為學生較系統地打好必要的物理基礎,另一方面是使學生學會初步的科學的思維和研究問題的方法。這對開闊學生的思路、激發探索和創新精神、增強適應能力、提高人才的素質都將起到非常重要的作用。同時,也為學生今后在工作中進一步學習新的知識、新的理論、新的技術等產生深遠的影響。
一、大學物理教學現狀分析
21世紀是科學技術飛速發展的時代,對人才的要求將更高、更全面,這對我們的大學物理教學也提出了更高的要求,必須跟上時代的步伐。但是,目前以農科類大學物理教學為例存在以下問題:
(1)大學物理教材的內容中,以經典物理為主,分為力學、熱學、光學、電磁學和近代物理,內容各自獨立,彼此之間缺乏聯系,沒有形成統一的物理系統。教學內容大部分標題與中學類似,學生看到目錄后學習熱情和興趣銳減。
(2)經典物理和近代物理的比例極不平衡,經典物理部分占物理教學內容的80%以上,而且基本上都是20世紀以前的成果,沒有站在近代物理學發展的高度,用現代的觀點審視、選擇和組織傳統的教學內容。同時近代物理的內容非常少,特別是沒有反映20世紀后半個世紀以來物理學飛速發展的現代物理思想,使學生對近代物理知識知之甚少,與現代物理嚴重脫節,因此大學物理教學改革勢在必行。
(3)教學手段落后,雖說現在有些老師已經用上了多媒體教學,但是總體對現代化教學手段的充分利用還遠遠不夠,未能充分體現現代化教學手段的優越性,對教學手段的改進也期待著進一步探索。
二、對大學物理教學內容改革的幾點想法
(1)從大學物理非物理專業的人才培養的總體要求出發,對農科類各專業采取不同側重點的教學,現在所用的教材,或是適合我們的短學時,又無配套的教學參考書,或是對農科類相關教學內容不足,我們可以根據不同專業制定不同的教學大綱,注重各部分知識的聯系,以近代物理學的發展為主導,完整而系統的講述物理學的基本內容。同時,教研室可以準備組織力量編寫一本少學時且適合農科類各專業學習用的大學物理教學參考書,主要用于幫助學生理解基本概念、基本定理,幫助學生學會分析問題和解決問題,幫助學生提高把物理學的知識應用到實際中的能力。
(2)添加近代物理內容,介紹當今物理學前沿的發展,如量子理論、相對論的時空觀等,啟發學生興趣,擴大學生的科學視野,開闊學生的思路。把近代科學技術成就和前沿課題的內容融入教材中,補充一些物理學與相關專業的交叉或補充的前沿的新發展內容,使學生在學習基本理論的同時了解現代科技發展的新信息、新動向。
(3)對經典物理部分進行處理,精選與現代科技、現代物理知識緊密聯系的內容,刪去陳舊部分,避免和中學物理的內容重復,將經典物理延伸至近代物理,增添新意。
(4)將相關學科的基礎知識納入教材。如今科學技術越來越向交叉學科發展。因此,針對農科類各專業,在教材內容的選擇上,增加農業應用方面的內容,緊密聯系學生專業進行因材施教。
三、關于大學物理教學方法和教學手段改革的想法
(1)注重應用,弱化計算。傳統的物理教學方法是以物理理論和計算公式為主,要求學生會解題,而對物理概念的理解和應用則一掠而過。其實,學生對用數學方法解決物理問題不適應,導致對解題產生畏懼心理。因此在教學中不應以做題為目的,使學生陷入題海之中,而是要著重應用方面的教學,適當進行習題練習,重點培養學生應用物理知識分析問題的能力,培養學生的創新能力。
(2)靈活運用多媒體教學。多媒體教學已經成為現代教育中的重要組成部分,適當的多媒體教學可以提高學生的學習效率,有利于發揮學生的主觀能動性,發展學生的個性,實現“以學生為本”的教育理念。在多媒體電子課件中,加入動畫、演示實驗、圖示說明和物理學的一些基本模型等,以彌補傳統教學的不足,增加課堂教學的形象性,對學生動態認識和掌握物理概念有著重要的作用[2]。
(3)在考試方面,可改變現在的考試模式,采用多種考試方法結合。一方面閉卷筆試,采用試題庫考試,另一方面,采取書寫小論文、新想法等方式,加強學生學習的自覺性,減輕學生的壓力,同時也提高了學生的發現問題和探究問題的能力。
(4)重視學生動手能力的培養。物理學是建立在實驗基礎上的,所以大學物理包括理論和實驗兩部分,學生通過大學物理實驗,增強了動手能力、分析問題解決問題的能力,培養了良好的實驗素質。根據物理實驗室開放實驗的實踐經驗,實驗室向學生開放,給學生提供觀察和實際操作的機會,學生可以根據自己的實際情況選擇觀看和操作實驗,從中體會物理學知識的奧秘。
一、利用大學物理實驗培養學生創新能力
實驗教學本身就是一種思想的嘗試與探索,其主要目的是了解事物的本質和規律,并在此基礎上,進行不斷的創新。由此可見,大學物理實驗對提升學生的創新意識和能力具有重要意義。
(一)學生發散思維的培養
發散思維是創新思維的核心部分,解決問題的過程是發散——集合——發散的循環過程。大學物理實驗教學是一種基于創新思維框架下的由發散到集合,再由集合到發散的循環過程,通過培養學生的發散思維,從而達到培養學生創新能力的目的。例如:學生在進行固體密度的測量實驗時,就要考慮到該固體是否規則,在液體中的懸浮狀況,是否溶于液體等,因此,在多種可能的情況下,學生就要探索不同的實驗方法,調動發散思維,從而實現掌握知識,提升自身的創新思維能力。
(二)實驗過程是學生發散思維的訓練過程
物理實驗是圍繞一個既定的問題開展的,學生需要調動自身的多種思維能力,運用各種思維方法,例如:綜合、分析等,只有這樣,才能真正的實現實驗目的。在這個過程中,學生的邏輯思維得到了訓練。例如:在進行“偏振現象”研究實驗時,要求學生設計出各種光路,使之產生不同的偏振光,進而觀察不同條件下的實驗現象,并進行相互對比。實驗前,學生要根據自身掌握的知識,進行科學的假設,做好實驗設計;實驗過程中,一步步進行驗證。類似的實驗探究活動能夠幫助學生有效的將邏輯思維融入其中,并提升學生的科學探究能力和創新思維能力。
(三)學生在物理實驗中提出質疑,進而提升批判思維能力
傳統的“一言堂”很大程度上抹殺了學生的批判思維能力,新課改中明確提出,要積極培養學生的創新能力,而批判思維的形成,恰恰是創新能力培養的關鍵環節。因此,教師在實驗教學過程中,理應鼓勵學生提出質疑,并帶著質疑在實驗中加以批判、驗證。例如在進行鈉光燈波長測量時,有些學生發現測量值與理論值不相符,在深入研究后,發現鈉光是由雙黃線構成的,即兩種波長的混合值,并受到實驗環境的影響。學生在物理實驗中提出質疑,進而提升了批判思維能力。
(四)學生在物理現象分析過程中形成直覺思維能力
很多物理實驗現象需要認真觀察才能捕捉到,因此物理實驗不僅要求學生掌握好時間,具備邏輯推理能力,還要具備一定的分析預見能力。例如伽利略首先直覺地判斷“重物先落地”是錯誤的,然后通過一次次的實驗,得出物體的落地速度不因重量而改變的結論,了亞里士多德“重物先落地”的說法。
二、大學物理實驗教學存在的主要問題
(一)教學設備單一,實驗儀器高度集成,學生的動手能力受到制約
物理實驗儀器的技術含量越來越高,實驗儀器高度集成,很多實驗步驟都無需學生動手,這樣會使學生的動手機會越來越少,動手能力提升緩慢。機械的實驗操作,也很難讓學生對各種實驗原理和設計方法有所了解,更別說創新了。
(二)教學內容陳舊,內容較多
目前物理實驗教學內容多是以驗證性實驗為主,而培養學生創新思維的綜合性、設計性實驗相對較少,并且在實驗教材中,對實驗的原理、方法甚至實驗數據的處理方案都一一列出,學生做實驗的任務就是機械操作,并得出已經知道的實驗結果。這樣的實驗,對于學生鞏固所學知識有很大幫助,但對分析能力、設計能力、創新能力的培養卻是意義不大,甚至會使學生養成懶惰、不善于動腦的習慣。
(三)教學模式落后
一直以來,物理實驗的教學模式多是沿襲傳統教學模式。學生被動接受教師“無微不至”的講解,然后按部就班地順利完成實驗。看似一片“和諧景象”,但是真正的教學目的卻沒有達到。隨著教學改革的不斷推進,這種教學模式已經顯得落后。
(四)實驗教學過程限制頗多
由于實驗教科書的指導相當詳細,教師只要監督學生一步步完成實驗即可,因此在實驗教學過程中,教師僅起到了“監工”的作用,而教師的引導作用卻無從體現,學生也無法發揮創新能力,甚至還受到教師的諸多束縛,例如:當提出異議時,教師會認為學生不聽話(書中已經寫得清清楚楚,偏要提出不同意見),并認為是故意找茬。另外,由于實驗課時較少,教師力爭在有限的時間內完成大量的實驗教學工作,也有意壓縮學生探究、驗證質疑的時間,從而導致學生的實驗效果看似顯著,實則問題頗多。
(五)實驗室缺乏創新環境
高校的實驗室往往定時開放,并且很多實驗內容也未能面向全體學生(主要指本科生)。學生的很多創新思想不是因缺少實驗儀器,就是因儀器使用受限而被扼殺在搖籃里。另外,實驗室在師資力量上,也存在嚴重不足,很多教師多年都未獲得過繼續深造的機會,自身的專業知識和教學理念仍停留在多年前。這樣培養學生的創新能力便很難達到良好的效果。
三、大學物理實驗教學改革
(一)改革實驗課程體系,培養學生創新思維
能力根據物理實驗自身的研究方法和規律,建立從易到難、由單一到綜合,循序漸進、逐步提高的大學物理實驗課程教學體系。在大學物理實驗課程教學體系中,重視實驗選修課的設置,滿足人才培養的需要,給學生創設創新活動的空間。增加設計性、綜合性實驗的比例。鼓勵學生靈活運用分析、歸納、判斷等思維方法,在頭腦中形成直覺和想象,構思實驗方案,培養學生創新思維能力。
(二)開放物理教學實驗室,提高實驗經費投入
實驗室要面向全體學生開放,時間也不局限于上課期間。從設備的安全及使用效率考慮,可指定專門教師指導和管理,但不能扼殺學生實驗的積極性。學生如需動用貴重儀器,可征得管理教師同意后進行。隨著物理實驗要求的提高,高校應加大物理實驗經費的投入,并做到專款專用,同時還要預留出更新設備的資金。另外,高校還應該注意儀器設備的科學使用,提高設備的使用效率,尤其是一些大型儀器設備。
(三)更新理念,增強創新意識
創新不是一時的憑空捏造,而是要具備創新意識和相關的知識儲備。由于教師在培養學生的創新意識方面起著引領作用,因此作為教師,首先應具備創新教育的理念,并應用到教學中去,才能正確引導學生創新學習;其次應加強創新知識的學習,具備精深的專業知識和寬泛的綜合知識,掌握社會文化、科技發展的新動向,注重對新理論、新技術和新信息的了解,并將這些知識融入到大學物理實驗教學中去,才能引導學生把知識學活,有效地培養學生的創新能力。
(四)注重培養學生實驗方法,促進學生創新潛力的發揮
要將科學發展史貫穿于大學物理實驗教學中,注重科學思想發展史的教育。例如:在電磁感應實驗中,介紹法拉第在仔細分析電流的磁效應基礎上,認為電流既然能產生磁場,反過來磁場也應該能產生電流,因此提出了磁能生電的假說。盡管在實驗中經歷了無數次的失敗,但他信念堅定,最終發現了電磁感應現象,讓學生感受科學探索的艱辛歷程,把學生融入到科學家的思維情境和發明創造的氛圍中,促使學生將自身的學習和人類社會的發展有機結合起來,更加積極主動地吸收人類社會的先進思想。同時科學家的創新思維方法又可以從方法論上指導學生的學習,使學生主動地從不同視角創造性地思考問題,從而有利于培養學生的創新意識,挖掘學生的創新潛力,提高學生的創新能力。
(五)利用信息技術,開拓創新思維空間
課程改革是教學工作的落腳點,是大學教學改革過程中的一項重要內容,它是實現大學人才培養目標的知識框架體系。人才培養的規格和模式最終需要通過課程體系的構建和教學來實現。從市場與教育的關系入手,課程在其中也起著重要的聯結作用。市場對于教育的需求分為兩個主要的層面,一個是直接對知識的需求,一個是對人才的需求。大學中的知識大體沿著學科、專業、課程的路徑形成知識的體系;而對于人才的需求則涉及人才的規格與類型,即勞動力市場上的職業的需求與大學教育之間的對應關系。這種關系可能是不完全的對應,但這種關系的發生卻必須通過課程來實現。民辦三本院校為了實現應用型人才的培養目標,就必須從課程改革做起。物理學是研究物質最基本、最普遍的運動形式及其相互轉化規律的科學,其研究對象具有極大的普遍性,基本理論對現代工程技術的發展起著重要的作用。在民辦高校轉型發展的背景下,《大學物理》課程改革不但要以提高學生綜合素質和創新能力為目標,而且也應該以培養各種應用能力為出發點和落腳點。
2大學物理課程改革的探索與實踐
2.1優化教學內容,將物理學的最新研究成果與教學內容的融合
物理學有經典物理學,近代物理學與當代物理學三個部分。經典物理學主要是培養學生的數理思想理念,開發學生的科學素質以及分析解決問題的能力。近代物理的重點是加強創新意識和創新能力的培養,而當代物理學能夠開拓學生的視野,有利于人文教育,建立工程文化的概念。物理教學為了緊跟時代步伐,與工程應用緊密聯系,教學內容可在經典、現代部分的基礎上加大當代和前沿知識部分的教學力度。雖然力、熱、光、電磁學等經典內容在整個物理學的發展中起著重要作用,而近年來出現的激光、超導等物理等最新成就、研究熱點和新領域,更應該成為教學的重點內容,以提高大學生學習物理的興趣。如在講解光的干涉和衍射時,可以視頻播放李宇春在15羊年春晚《蜀繡》節目表演中令人震撼的舞臺演出效果,從而介紹利用光的干涉和衍射原理的最新研究成果—全息投影技術,然后擴展到全息技術在其他領域的應用,如利用全息干涉技術研究燃氣燃燒的工程、機械件的振動模式、汽車輪胎皮下缺陷檢查等,利用全息照相用作商品和信用卡的防偽標記已形成產業,正在發展的全息電視將為人類帶來一場新的視覺革命等,將最新的科研成果滲透到課堂教學中,不但充實、更新了教學內容,擴大學生知識面,而且提高了學生學學物理的興趣,使學生的綜合素質得到提高。
2.2適應高校轉型發展,提升大學物理老師科學素養
目前的高校都是在精英高等教育的基礎上建立和發展起來的,學校的管理干部和教師本身就是精英高等教育的產品,不可避免地或多或少地帶有精英高等教育的烙印。要培養學生的應用意識和能力,首先要提高教師的應用型意識和能力,所以大學物理教師不僅要具備淵博的學識和嚴謹治學的態度,更要具備一定的社會實踐和應用能力,只有這樣才能更好地培養應用型創新人才。這就要求老師應保留學習的心態,利用假期和課余時間參加學習或培訓,不斷地補充新知識,緊跟科學與技術前沿,同時也要不斷加強應用能力的提升,走出一條理論與應用相結合的雙師型道路。我校經過多年實踐,探索出了多種有效方法來加強教師的應用實踐能力,如教師去企業掛職鍛煉、校企聯合項目大學科技園、企業入駐校園等,不但培養了老師的應用實踐能力,更重要的是提高了教師的應用型意識,從而將應用型意識不知不覺的貫穿到教師的整個教學過程中。
2.3實用性教學思維貫穿整個教學過程,培養高素質應用型人才
教學的重要目之一是使學生能將學到的知識更好的應用到工作和生活中,所以在授課過程中,不單講授知識點本身,更要著眼于知識點在現實生活中起什么作用或指導意義,這樣才能激發學生興趣、拓展邏輯思維、鍛煉解決問題的能力,開闊學生的視野。例如介紹萬有引力及牛頓三大定律時,可以解釋人在電梯里的超重和失重,海水的漲潮退潮,行星的軌道,臺風的形成等;介紹熱力學定律時,指出它對推動第一次工業革命的作用及對我們的生活的影響,大到火箭推動器、飛機的引擎、汽車和拖拉機等的內燃機、原始火車的蒸汽機、輪船用的燃氣輪機、火力電廠里鍋爐、蒸汽輪機、制冷機、冷庫,……,小到家用的許多電器,如冰箱、空調、燃油割草機、柴油發動機等都是熱力學定律在工作和生活中的應用;電磁學理論的建立將我們的世界推向了現代化,發電機,電動機是電磁感應的應用,電磁鐵、工廠煙囪的高壓吸塵、靜電除塵、音響、話筒、避雷針、磁懸浮列車、電磁起重機、質譜儀、回旋加速器等都是電磁學原理服務于我們生活的實例。總之,在整個教學過程中要讓教學內容和學生生活、現實社會融合為一體,這樣不僅可以加深對理論的理解,提高學習興趣,還可以培養學生的應用實踐能力,有利于應用型人才的培養。
2.4踐行“以學生為中心”的育人理念,基于學生物理基礎以及所學專業的不同,采用分層次教學模式
隨著大學本科教育由培養精英型人才向應用型人才的轉化,大學物理分層次分專業教學被提上改革議程。民辦高校與重點高校相比,生源質量明顯下降,且中學物理基礎參差不齊,一些理工專業可以文理兼收,這就導致入學時某些學生物理基礎明顯較差,這客觀上給大學物理教學帶來很大難度。大學物理可以在充分考慮學生的個體差異、興趣愛好的基礎上,制定具有針對性的分層次課程計劃和靈活多樣的人才培養方案,讓學生有更多的選擇空間,有更多的時間和自由來涉足他們感興趣的領域,這也充分體現了“以學生為中心”的辦學理念。大學物理學可以將教學對象分為三個層次,第一個層次是將物理作為通識教育的學生,主要介紹物理學原理在各行各業中的應用及現代物理學的進展,這一層次的學生不要求物理和數學基礎(或只要求高中數學基礎),面向不打算學習自然科學專業的學生,學時可相對較少;第二個層次是有志于從事對物理知識有一定要求的那些專業領域工作的學生,諸如醫學、工程等,主要能基本掌握物理基本概念、基本原理、基本規律及其應用,為那些將來想在其他領域發展的學生提供較強的物理學基礎,此層次的學生要求有一定的數學和物理基礎,教學內容適當降低難度和深度,增加應用型;第三個層次是對物理學非常感興趣,并有志于在物理及相關領域從事教學或者研究工作的學生,主要面向有出色的數學能力和堅實的物理基礎的學生,結合所學專業適當增加難度和深度,如對于材料專業的學生,可以增加固體物理的學習,對于電子信息類專業的學生,可以增加半導體物理的學習。分層次教學,使得無論是無論是理工科學生還是人文學科學生,都可以根據自己的數學物理基礎,以及所學專業對物理知識的不同需求選擇適合自己的物理學課程,而物理學課程可按不同的內容難度、不同的學習時間、不同的目標要求等進行教學分層,完全能滿足不同專業、不同基礎學生的需求。只有實現物理學分層次教學,才能使因材施教成為可能,并為多元化人才的培養奠定了良好的科學素養基礎.起到了積極的促進作用.
2.5豐富課堂教學模式,提高教學質量
對于民辦本科院校,學生基礎相對薄弱,學時較少,要想系統深入的學學物理比較困難,因此,在我校應用型人才培養模式下,如何有效地提高大學物理的教學質量是值得探索的。首先,將傳統講授與案例教學有機結合起來,實現兩者的優勢互補,充分調動起學生學習的主動性、積極性,使學生在知識、實際應用能力兩方面都得到提高。案例教學是教師通過案例為學生創設問題情境,引導學生對案例進行分析討論,進而掌握相關的理論知識和規律,并將理論知識再次應用到實際生產生活中。案例教學使教學內容既有工程技術應用背景又與現實生活息息相關,能夠使學生拓寬視野,加深其對物理學基本原理及物理學在工程技術領域應用的理解。因此,案例教學是實現應用技術大學教育培養目標的一條捷徑。其次,在教學過程中,適當加入同伴教學這一新的課堂教學模式。同伴教學不同于傳統教學,由許多關于關鍵知識的簡短講授構成,每個關鍵知識點附有針對性的測試題。在課程教學中教師講解一個概念后,先讓學生獨立思考并回答基于clicker上概念測試題,此時答案會在教師的電腦上顯示,然后教師組織鄰座討論,討論后讓學生再次發送答案,教師根據此次答案的正確率決定繼續詳細講解這個概念還是進入下一個知識點。哈佛大學的研究數據表明:在物理概念的理解、物理定性分析和定量計算這幾個方面,同伴教學法均優于傳統教學方法。同伴教學法除了能夠讓學生更好地理解物理概念,掌握學科的基本知識外,對培養學生敢于表達,敢于創新的能力有一定的促進作用,有利于應用型人才的培養。另外,討論式、支架式、合作式等都是較好的課堂教學模式,根據所講內容的特點,選擇適當的教學模式,發揮學生的主動性,提高教學質量。
3結論
摘要:針對目前工科學生物理基礎較為薄弱、知識面較窄,對于工科專業致力于培養現代高級應用型技術人才的目標影響很大這一問題,提出了進行物理教學改進的方法。根據不同專業對教學內容有所側重,充分利用現代教育技術,進行實踐性教學來提高物理教學質量,從而培養具有創新精神和能力的工科大學生。
關鍵詞:大學物理教學方法實踐性教學現代教育技術
物理學是研究物質、能量和它們相互作用的學科。作為一門嚴格的、定量的學科,物理學在自然科學中一直發揮著極其重要的基礎學科的作用,從某種意義上講,它是我們認識世界的基礎,是其他學科和絕大部分技術發展的直接或不可缺少的基礎,是全球技術和經濟發展的主要驅動力[1]。開設大學物理,一方面可以使學生較為系統地打好必要的物理基礎,另一方面可以使學生初步具備科學的思維方法和研究手段,可以激發學生的探索和創新精神[2]。
由于課程設置的原因,工科專業大學物理的學時數一直少于理科。目前工科大學物理的教學內容,主要是在理科傳統物理課內容的基礎上一再精選后形成的。這樣,使得工科大學生的物理基礎較為薄弱,物理知識面較窄,這對于工科專業致力于培養現代高級應用型技術人才的目標影響很大。作為高校大學物理教師,如何改進教學方法改善這一狀況已成當務之急。
1工科大學物理教學內容應該依不同專業有所側重
工科專業大學物理課時數較少,教師不可能像教授理科學生那樣面面俱到,所以教師在教授不同專業的學生時,應該在不影響總的教學進度的基礎上,根據他們的專業適當調整教學安排,突出重點[3-4]。例如,在教授通訊工程專業和電子信息工程專業的學生時,應該對電學、磁學部分的內容有所側重;而在教授材料學、無機化工專業的學生時,就需要在熱力學和統計力學方面有所側重。對與同學們專業相關的章節,老師應該盡量結合物理學史,將整個相關章節學科的發展脈絡給同學們予以介紹,結合當今該領域的最新研究應用成果與同學們一起討論,并對該領域的未來發展方向進行預測和探索。這樣,使他們很早就對自己將來要從事的領域有一個較為全面的了解,這對他們將來學習專業課是大有好處的,也大大提高了他們學習物理學的興趣。
在工科專業中,近代物理學部分由于課時所限,講解的很少,但作為教師,也應注意根據不同的專業有所調整。像電學中的各種粒子加速器、等離子體,熱學中的液晶,光學中的全息技術、非線性光學,量子力學中的光電效應、激光技術等,它們與近代物理和新技術密切相關,有助于學生跟上時代,開闊視野。以微電子專業為例,該專業中所用的加工和分析手段,如離子注入、激光退火、離子刻蝕、盧瑟福背散射譜、同步輻射等,如果在教授大學物理課程時,都從我們的課程表里排除掉的話,沒有了這些相應的物理學原理技術,我們所謂的高科技就可能是無本之木,沒有任何根基可言了,這樣教授出來的工科生將來很難在工程技術上有世界水平的創新。
2充分利用現代教育技術
目前,高校大學物理課程教學普遍采用多媒體教學,我校也是如此,基本以簡單便捷的MicrosoftPowerPoint作為創作工具進行課件制作,并配合使用AutoCAD繪圖軟件、3Dmax動畫軟件和Flash視頻技術。多媒體教學手段的引入,打破了傳統的灌輸式教學模式,是現代化教學手段的重要標志,這種教學方式有很大的好處[5]。首先,它能激發同學們的學習興趣,因為多媒體技術包括圖像、聲音、動畫,這使得原本枯燥的知識變得生動有趣,有利于學生注意力的保持,提高了學習效率。其次,課本上的知識容量是非常有限的,即使課本教材在不斷更新,也漸漸不能夠滿足教師和同學們學習的需要了,多媒體教學可以隨時從網上鏈接和下載相關文字、圖片、動畫和視頻素材,使得課堂教學內容更加豐富,可以極大的提高同學們的學習興趣。再次,多媒體課件相當于一個教學提綱,使得教學變得更加便捷,大大提高了老師的講課效率。這在某種程度上都彌補了工科大學物理課程不夠的缺陷。
但是多媒體課件也會帶來另一方面的負面影響,比如,現在不少多媒體課件為了迎合學生的興趣,運用了過多強烈的色彩、圖片和動畫,使得學生為這種綜合刺激所吸引,注意力過多的集中在多媒體技術的展示上了,而忽視了教學內容,造成了本末倒置。另外,老師過分依賴多媒體,不但發揮不出多媒體教學的優勢,還可能出現“滿堂灌”的現象,適得其反。
所以,作為教師,要充分發揮自己的主觀能動性,掌控好自己在教學中的主導作用,慎用、善用多媒體,才能使多媒體技術更加科學合理地服務于教學。
3配合課堂教學進行一定的實踐性教學
3.1建立大學物理演示實驗室
物理演示實驗是大學物理教學過程的一個環節和輔助手段,根據演示實驗的具體場所,可以分為課堂演示實驗和課后演示實驗。課后演示實驗主要是在演示實驗室中完成,同學們可以利用課余時間,到演示實驗室觀看相關的演示實驗,甚至參與其中,自己親自動手操作。演示實驗室的建立即豐富了現有的教學模式,又極大的提高了同學們的學習熱情。同學們在參觀演示、動手操作的過程中不僅加深了對物理知識的理解,而且為今后工科專業高年級進實驗室打下了一定的基礎。例如,對于通信工程和電子信息工程的學生,光纖通信演示實驗就早早地為他們進入專業知識的學習做了鋪墊。
在上述演示實驗過程中,使同學們了解到激光倍頻的整個過程,從而更加扎實地掌握激光倍頻的基本原理,進而培養同學們的創新精神和能力。
3.2鼓勵學生動手實踐
配合教學,鼓勵同學參與各種科技創業實踐活動,在活動中鞏固和延伸課堂知識,提高同學們的學習興趣,鍛煉同學們分析問題、解決問題的能力,培養同學們的創新意識。科技創新實踐活動的方式可以靈活多樣,既可以在老師的組織下借助學校的資源進行科學研究,也可以組織學生到科研院所參觀、實踐,甚至還可以在寒暑假期介紹同學到工礦企業打工,親自參與企業研發過程中的技術革新,真正把自己在課堂上所學的知識靈活地運用到實際解決問題中去。
關鍵詞大學物理實驗教學改革質量體會
一、引言
物理學是一門重要的基礎學科,是整個自然科學的基礎。而其中的物理實驗在培養高水平的工程技術人才中具有不可替代的重要作用。特別是在當今的經濟社會發展中,突出物理實驗能力培養,卓有成效的實施教學改革,不斷提高教學質量意義重大。通過教學實踐,作者深刻的認識到,加強實驗室建設是提高實驗教學質量的重要條件保證,明確實驗課程的定位與教學目標是教學實施的基本原則,深入開展教學改革是提高教學質量的有力推動,積極開展教學研究活動是提高教學質量的有效方式,嚴格實驗成績管理是保證教學質量的必要手段。做好上述工作,會給物理實驗教學工作帶來新的起色。
二、加強實驗室建設是提高實驗教學質量的重要條件保證
縱觀千年來科學技術發展史,可以看出科學實驗起著關鍵性作用。實驗室的建設發展已經達到了高度繁榮階段,它發揮著科學技術手段的巨大效能。這些效能體現為:在實驗室里,人們可以排除一些次要因素或偶然因素的干擾,把研究對象固定在某種人為環境和條件下進行考察;實驗室的科學研究,可以導致基礎科學實現理論上的新突破;在實驗室里,人們可以用模擬的方法重復某些現象;實驗室能為開拓全新的生產領域打下基礎;實驗室是科學轉變為直接生產力的中間環節;實驗室可以縮短科研成果轉化為生產技術的周期。總之在現代科學技術的條件下,實驗室的科學地位日益突出,這個趨勢是與實驗室具備的多方面的效能分不開的。
對于大學物理實驗課程肩負著培養學生的基礎性實驗的訓練,實驗室發揮應有的效能如何,與其實驗室建設密切相關。我校非常重視實驗室建設工作,2000年以來學校對大學物理實驗室建設投入經費近300萬元,實驗的硬件條件得到了極大的改善。教學大綱規定的內容100%開出。每個實驗課題實現1人1組獨立地進行操作,充分鍛煉學生的動手能力,為有效的提高實驗教學質量提供了良好的條件保證。
三、明確實驗課程的定位與教學目標是教學實施的基本原則
每門課程應有明確、客觀、準確的定位和教學目標,它是教學實施中要遵守的基本原則,物理實驗課程也是如此。物理實驗課程及教學目標是:
1、物理實驗課程的定位。實驗是科學理論的源泉,由物理學倡導的用實驗觀測和定量探索自然,總結規律的科學方法,是一切現代科學工程技術的基礎方法。大學物理實驗是對理工科類各專業學生進行科學實驗基本訓練的一門必修的公共基礎課。
2、物理實驗課的教學目標。第一、幫助學生進一步掌握基礎物理理論。學生通過自己動手實驗,觀察現象,可以獲得比課堂上講授更為深刻的感性認識;又通過對實驗結果的分析、驗證,使感性認識進一步深化上升為理性認識,從而達到深刻理解、正確掌握物理理論的目的。特別是有些實驗把較為復雜的科學技術問題進行簡化剖析,突出主要因素、找出主要因素的內在關系,這不僅有助于學生正確的掌握重要的基本物理理論,而且可以幫助他們擴大知識領域,靈活應用這些基本理論。
第二、培養學生具有科技工作者所必須的實驗能力和素質。包括:讓學生掌握常用科學儀器的基本原理和測試技術,熟悉基本實驗方法和程序,養成實事求是的科學態度,理論聯系實際的學風以及嚴肅認真、對學術負責的好品德。上述實驗能力和素質實際上是一種綜合能力的訓練。它不僅表現為會做實驗,更表現為對實驗方案的設計,實驗中的分析研究,實驗后的總結與提高;同時也包括實驗者的科學態度、求實精神和發現問題、分析解決問題的能力。
四、深入開展教學改革是提高教學質量的有力推動
我校大學物理實驗課程組以“提高起點,精選題目,優化內容;注重個性,培養技能,提高質量”為教學改革的指導思想,結合學校特點,2003年以來課程組兩次修訂了“物理實驗”課程教學大綱,在大學物理實驗教學改革方面作了一系列扎扎實實的工作,對提高物理實驗教學質量起到了強有力的促進作用。其中主要的教學改革工作為:
1、堅持實驗內容的先進性和前沿性。確定實驗教學內容時,堅持提高起點,精選題目,優化內容的指導是想,避免與中學實驗的重復,避免較低層次的實驗開設,精選、優化實驗內容,堅持物理實驗教學內容的先進性和前沿性。2000年以來,我校的大學物理實驗條件得到了極大的改善,儀器設備得到了大幅度的更新,目前有60多個實驗題目,其中更新率約為50%。開設的核磁共振實驗、太陽能電池特性測量、溫度傳感器實驗等充分體現了教學內容的先進性。此外,任課教師中70%的教師主持或參與科研課題,在主講實驗課程中結合自身的科研經歷和有關前沿科學技術(如:納米技術、光電技術等)有機地向學生滲透,讓學生“既見樹木,又見森林”。2、建立先進的實驗教學模式。根據實驗教學發展的需要,2003年以來,我校大學物理實驗教學模式逐步實行層次化、模塊化,并不斷進行完善。按實驗性質和實驗方法將實驗課題主要劃分為三個層次,第一層次:驗證性和訓練性實驗;第二層次:綜合性實驗;第三層次:設計性實驗。此外,還開設了創新性實驗、研究性實驗等。盡可能地按照力、熱、光、電及近代物理等體系開設出各種層次的實驗,實現實驗內容模塊化,按照認識規律實施教學,有利于學生對教學內容的掌握和實驗能力的培養。
3、堅持教學方法的先進性。物理實驗教師努力鉆研教學理論,依據教育學、心理學原理,遵從教育、教學規律。在講清基本原理的基礎上突出重點和難點(如不確定度概念、誤差分析、楊氏彈性模量測量的技巧等),努力強化“三基”訓練。結合不同教學內容,采用了靈活多樣的教學方法。如:對于基礎性實驗(如:固體密度測量、示波器的使用等),采用啟發式、引導式的教學方法,講解與示范相結合;對于綜合性實驗(如:沖擊法測螺線管磁場、聲速測量),充分調動學生的積極性和主動性,采用討論式、提案式的教學方法;對于設計性和研究性實驗(如:太陽能電池特性測量、用電位差計校準電表),采用研究式、答辯式的教學方法,培養學生增強自我探索的心理意識和習慣。利用先進的教學方法,激發學生對自然科學現象的興趣,促進學生對現象、模型、概念和原理的深入理解。
4、實現實驗教學開放化。為適應實驗教學發展的需要,大學物理實驗從2005年9月起在校內率先實行開放式教學,學生自主在網上選擇實驗題目及上課時間,學生成績實行計算機管理,建立了網上實驗教學基本平臺,為發揮學生積極性、加強個性培養提供了充分的自由空間,實踐表明效果良好。物理實驗在對學生時間和空間開放的同時,我們更重視的是教學內容、教學方法、教學手段的開放,教師不斷樹立以傳授知識和能力培養并重的思想,將學習的主動權交給學生,激發學生學習的主動性和積極性,實現“教”和“學”的全面開放。教學實踐表明,物理實驗教學開放化受到了學生的普遍歡迎。
五、積極開展教學研究活動是提高教學質量的有效方式
大學物理實驗課程組經常開展教學研究活動,推動了教學改革工作的不斷深入,并取得了明顯的成效。主要做法有:
1、課程建設群策群力。我校大學物理實驗課是校及精品課程,大學物理實驗課程組積極研討實驗室建設、課程建設等問題。如實驗室建設規劃,課程建設規劃,教學大綱的制定,教學日歷的制定,網上資源的擴展及內容的更新等,集中集體智慧,深入進行討論和研究,使得制定的規劃及文件即與時俱進又切實可行。
2、集體備課互相提高。教學中,堅持集體備課,對大綱中的內容做統一要求。鼓勵每位教師參與課程內容的改革。根據教改立項要求,課程組對教學中的難點內容(如物理實驗緒論等),由教學經驗豐富的教師做專題講授,共同研討,互相提高,效果良好。
3、教學交流互相學習。教師間堅持開展教學交流活動,包括會議交流、同行聽課檢查交流,評價實事求是,互相促進,互相學習,形成了良好的教學交流氣氛。
六、嚴格實驗成績管理是保證教學質量的必要手段
我校大學物理實驗課程組十分重視對學生實驗成績的考核,有嚴格的學生成績考核規定,考核規定在教學實踐中得到全面的貫徹落實,對保證教學質量起到了重要的作用。成績評定包括以下內容:
1、實驗報告評分規范。各實驗課題有統一的評分標準,實驗報告成績評定中,每份實驗報告滿分10分,其中預習1分,課堂操作4分,實驗數據及數據處理、回答問題5分。指導教師評閱實驗報告按照評分標準進行,評分規范。
2、總成績評定公正嚴格。學期總成績評定,按規定所做實驗題目的得分之和除以應完成的實驗題目數,所得的平均分數作為實驗成績的分數。按照不同分數段制定優、良、中、及格、不及格標準。如果曠課一次在上述評定成績中降一檔,如果曠課兩次及以上其學期成績按不及格記。成績的確定公正嚴格。
3、實驗成績管理科學。學生實驗成績輸入微機保存,總成績由計算機處理,在保證成績計算正確性的同時,提高了工作效率。主講教師按時報送實驗成績單,提交給教務處和相關學院。成績計算及管理科學化。