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摘要:文章以應用型人才培養為出發點,以學生為中心、以產出為導向,持續改進。圍繞“學生能力本位”的教學理念,結合當前應用型本科院校教學中師生角色的新特點,探索實施了“四層次、三環節、兩體驗”的多元化課程教學模式,以期給應用型本科院校的課程改革提供一些建議。
關鍵詞:應用型人才;“大學物理實驗”課程;教學模式改革
在我國高等教育大眾化的背景下,應用型地方本科院校已經成為為地方發展培養高級應用型人才的主體,承擔著培養服務地方經濟和社會發展高級技能人才的重任。然而,近年來有關媒體不斷報道:高校畢業生大量走向社會,而用人單位亟需的應用型人才卻不能順利招到,這無疑給高校的人才培養提出了思考。作為具有鮮明特色的地方應用型本科院校如何做好“專業對接就業、課程對接崗位、教學凸顯實踐”等工作就顯得特別重要。“理實一體化”的多元化課程教學模式改革必將成為地方應用型高校在人才培養模式改革、專業課程建設和教師教學模式深刻變革的重要方向,并將成為有力推動應用型本科人才培養改革的關鍵點[1-4]。“大學物理實驗”課程是面向理工科學生開設的一門重要基礎實踐課,不僅能使學生在實驗方法與實驗技能方面得到系統的訓練,更重要的是培養了學生的觀察、思考、動手、分析和解決問題的能力,在培養高級應用型人才的科學實驗素質與素養方面有著十分重要的作用,而傳統的實驗教學明顯不能滿足當今社會對應用型人才培養的需求。因此,作為應用型人才基本環節的課程教學改革已經引起了廣大教育工作者的重視[5-9]。文章在前期物理實驗課程建設成果的基礎上,主要針對“大學物理實驗”課程教學模式改革與實踐進行闡述。
一、正確面對“大學物理實驗”教學中師生的特點
針對當前教學中教師抱怨學生不愛學、課堂玩手機,學生抱怨教師授課內容陳舊、教學方法單一、授課沒有吸引力等現象,以廣西科技師范學院為例,分析當前教師和學生的特點。
(一)教師的特點
教師隊伍以青年教師為主,多數是畢業于綜合性大學的研究生,普遍存在理論基礎強、實踐環節弱的現象;課堂上,部分教師仍沿襲傳統教學方法,備課材料只用教材。值得欣慰的是,在高校大力實施應用型人才培養課程改革的基礎上,部分教師利用現代技術大膽進行了課程教育教學方法的改革,受到學生的普遍歡迎。如有的教師嘗試用自制演示實驗說明抽象的概念和理論;有的采用師生角色互換的翻轉課堂教學方式激發學生的學習興趣。
(二)學生的特點
目前高校大學生多為95后,他(她)們個性鮮明,能熟練使用智能手機、Ipad等移動終端設備,在生活中也普遍沉浸于智能手機帶來的愉悅體驗。大多數學生學習傾向于快速、非線性和碎片化,多依賴移動設備獲取信息、開展社交和合作交流,樂于并善于迅速處理各種信息,對所學課程的專業針對性要求高、對授課教師要求高,但缺乏包容性。這些情況的出現給傳統的教學帶來巨大的壓力和挑戰。
二、實施“大學物理實驗”課程的教學改革與實踐
(一)教改理念
圍繞應用型人才培養目標,堅持“學生能力本位”教學理念。趙炬明教授在《論新三中心:概念與歷史———美國SC本科教學改革研究之一》中提到的3個核心內容:以學生發展為中心、以學生學習為中心、以學習效果為中心[10],詮釋了以學生為中心的教學改革。教師教學的目的是學,而不是教,教學中要充分體現學生是學習的主體,培養學生善于觀察、獨立思考和質疑歸納的能力,通過引導學生自主提出問題、全面分析問題和動手解決問題,進而培養學生的創新能力,讓學生具有主動學習、自主學習,最終具有終身學習的能力。
(二)相互補充的多元化教學模式
1.四層次
第一個教學層次是引導性實驗,主要培養學生學習物理實驗的興趣,介紹、演示貼近生活的實驗,讓學生覺得“實驗真有趣”;第二個層次是基礎性實驗,這類實驗的內容主要是應用物理知識,能夠培養學生掌握基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能和基本測量方法、誤差與不確定度及數據處理的理論與方法等,并使學生養成良好的觀察、思考和動手的實驗習慣;第三個層次為綜合性實驗,即綜合應用多種方法和技術的實驗,目的在于提高學生綜合運用實驗方法和實驗技術的能力;第四個層次是探究性實驗,實驗過程主要在材料物理與仿真創新實驗室完成,在教師的指導下進行物理問題的探究,使學生了解科學實驗的過程和方法,培養學生的獨立實驗能力和創新能力(如圖1所示)。
2.三環節
第一,建設網絡在線資源(如圖2所示)。通過手機、平板和PC三合一實驗教學綜合平臺發布教學資源。第二,建設支持鼠標屏幕交互的虛擬仿真實驗(如圖3所示),實驗項目可以從實驗教學綜合平臺中見到,方便學生學習。虛擬仿真實驗以培養學生理論聯系實際的思維方式和實踐能力為目標,將優質的虛擬實驗教學資源通過實驗教學綜合平臺共享,虛擬實驗和真實實驗相結合、互補,建立虛實結合的信息化教學機制。第三,建立“物理教學”微信公眾號(如圖4所示),推送教學圖文信息和微視頻,目的在于創設“處處能學,時時可學”的學習環境。通過微信平臺,學生可以在課前、課中和課后進行學習,與虛擬仿真實驗配合可以達到更理想的學習效果。
3.兩體驗
第一個動手體驗是課堂上學生使用智能手機,自己錄制實驗視頻(如圖5所示),體現了學生是學習的主體,其目的是充分發揮學生學習的積極性和主動性。課后學生普遍反映喜歡這樣的教學方式,通過錄制自己的實驗操作視頻(有的學生還配有聲音),雖然存在許多瑕疵,但是對自己嘗試錄制的“處女作”仍然很有成就感,更重要的是自己動手體驗的實驗課記憶牢固。教師發現,課堂上很多學生在與別人交流后發現自己缺點時會反復操作,以求達到更好的效果,從而培養了學生精益求精的科學態度。第二個動手體驗是科技制作,主要在課后完成。科技制作在培養學生自主探究方面有著重要作用,通過引導學生自主提出問題、分析問題、解決問題,進而培養學生的創新能力。科技制作主要分為兩個方面。一是讓學生根據課堂上學習的實驗原理和觀察到的實驗現象,進行課后制作。如學完非平衡電橋后,制作溫度計[如圖6(a)所示]。二是讓學生參與到教師的科研中。如以授權發明專利為基礎,讓學生根據圖紙,制作出3D數字模型[如圖6(b)所示]和實物模型,在制作過程中針對細節,學生會不斷完善,并提出意見和建議,實現學生和教師的深入交流,真正體現了教學相長。
三、“大學物理實驗”課程教學改革與實踐取得的教學效果
“大學物理實驗”課程的教學改革模式已在廣西科技師范學院3屆學生中試用,深受學生的喜愛和歡迎,取得了良好的教學效果。主要表現為學生上課積極性提高,上課出勤率在95%以上;由于越來越多的學生慢慢喜歡上了課堂交流和體驗,借助教師提供的多元化學習資源,主動參與課前預習的學生達80%以上;課堂上學生之間的交流更加頻繁,提出的均為思考或討論后還存在疑問的問題;實驗操作更加主動,由于教師鼓勵學生通過實驗儀器驗證自己的想法,因此,課堂上常常可以看到許多新奇的實驗現象;課后,學生會主動與教師交流心得和感想,其中較多的學生表示,“老師的新教學模式是提出問題、講解理論后,讓我們動手實驗,這樣同學們會更用心地去思考和完成實驗”“老師提出問題,講明實驗原理后讓我們動手操作,開始覺得很簡單,但真正操作時,問題接二連三發生,雖然最終用的時間比較長,不過還是完成了,老師的這種教學方式,不僅培養了我們的動手能力,還提高了我們的思考能力和創新能力”。
四、“大學物理實驗”課程教學模式改革的設想
雖然“大學物理實驗”課程教學已經做了一些有效嘗試,但課程教學改革是一項長期的、系統的,需要更多人共同努力的復雜而艱難的工程,在改進和提升應用型人才質量的大環境下,實驗課教師在之后的教學中要做到以下幾點:
(一)課程教學團隊建設
以師德模范、學術造詣高和能夠深入教學一線的學術帶頭人為核心,凸顯引領效應,優化團隊學員年齡和職稱結構,提高團隊凝聚力。創新團隊教學管理方式,提高團隊成員的協作精神,建設一支樂于奉獻、服務學生、德藝雙馨的教學團隊。
(二)教材建設
一方面,借鑒國內外知名大學的“大學物理實驗”教學特點,提高教材的信息化程度,開發建設具有圖文、聲像和超鏈接的電子教材;另一方面,圍繞應用型人才應具備扎實的理論基礎和較強的實踐能力情況,在教學實踐中不斷完善理論知識和實驗知識的交替循環,為學生掌握理論知識和提高動手能力發揮作用。
(三)多元化的課程考核和評價
針對教學過程中存在“平時不學習、臨時抱佛腳”的現象,深入研究課程考核和評價方式,注重學習過程和實踐考核,通過引入虛擬仿真實驗和學生互評等多元化的考核方式,用簡捷、易操作的方式體現學習過程,易于高效組織實施的操作考試,真正發揮考試導向應用實踐的作用,改變課程考核方法單一的問題,有效提高應用型實驗課程教育教學質量。
(四)課程教學模式
順應信息化的發展,大力促進課程教學包的電子資源建設[11]。既要引導學生利用網絡上豐富的教學資源,又要鼓勵教師針對學生學情,創新設計教學內容、教學方法、教學手段和教學工具,這樣可以節省學生從種類繁雜的網絡資源中選取和甄別的時間,還可以有針對性地因材施教,使課程教學包的資源建設為教學互動提供資源保障。
作者:楊鐵柱 周帥 單位:廣西科技師范學院鄭州科技學院
大學物理實驗中課程教學篇2
大學物理實驗是高校理工科專業學生必修基礎課程,為后繼專業基礎與專業課程的學習及進一步獲取有關知識奠定必要的物理基礎,也是對學生進行科學實驗基本訓練,提高學生發現問題、分析問題和解決問題能力的重要課程。在新時代信息技術的沖擊下,傳統大學物理實驗課程教學仍然面臨著很多方面的挑戰[1]。唯有創新教學才能促進教育教學發展,尤其在物理實驗教學中,還存在著很多教學方法上的問題,比如:啟發式、引導式、項目式、案例式等教學方法很少得到應用[2]。為提高大學物理實驗課程教學質量,堅持實施教師集體備課制度,充分發揮“傳幫帶”作用,建設理念先進的、有梯度的大學物理實驗教學團隊。近年來,南京郵電大學大學物理實驗教學團隊準確識變、科學應變、主動求變,積極應對高等教育發展的新形勢、新問題,針對大學物理實驗課程教學中的痛點問題,積極開展大學物理實驗課程創新教學,取得了良好的教學效果。
1大學物理實驗課程教學中的痛點問題
大多數高校大學物理實驗課程仍然采用傳統的教學方式為主[3]。課前學生進行實驗預習,寫好預習報告;課中教師先進行實驗原理和實驗注意事項講解。學生進行實驗儀器的操作,記錄實驗數據;課后學生書寫實驗報告,做好數據處理,分析實驗現象。這種固化的實驗教學流程產生了“四不夠”的教學痛點。痛點1:學生對本課程的學習重視程度不夠。學生對課程學習興趣不濃,存在思想松懈及對課程的定位認知不足等問題,課程講授與專業發展銜接不夠,課堂講授形式、內容、方式等創新不足、吸引力不夠。痛點2:學生對課堂教學的參與度不夠。課程課時緊、內容多,講授式教學方式提供給學生參與教學活動機會少,“照本宣科”式、“滿堂灌”式等講解不能引起學生學習興趣,“大班化”教學易致學生參與度低。痛點3:信息技術與教育教學的深度融合不夠。以純板書或純課件等為主教學形式過于簡單,學生不容易集中精力參與課堂,教師掌握信息化教學技術不足,信息技術與教育教學的融合方式單一,不夠具體,有待創新和完善。痛點4:課程考核方式的創新性不夠。課程考核“重”考試成績、“輕”過程化管理;考核次數“少”、考核層次“淺”;考核方式過于“單一”,考核時間過于“集中”;考核“偏”解題能力培養、“欠”創新能力培養。
2課程教學理念
以不斷提高人才培養纖為目的,深度貫徹OBE教育理念中的“以學生為中心”“以產出為導向”“持續改進”三大核心埋念?B堅持教師教學的溫度助燃學生學習的熱度為核心的“七度愛心”創新教學理念,開展太學物理創新性教學改革與實踐3做到教學內容有“深度1以教材為基5出,結合最新科技發展成果優化教學內容,挖掘課程深度);教學手段切“角度”(依據講授知識點內容切入角度,選擇合適的教學手段,突出針對性和啟發性,往重新穎性和精煉性,讓學生融人課查教學進程講“梯度”(遵循認知規律昆g遞進,加強師生間溝通與聯系);任課教師帶“溫度”(教師關心、關愛莩生,建立新型師生關系;挖掘課程思政5素,融入課程教學,培養學生的愛國思想和社會責任感);學生學習有“熱度”(改變“沉默”的課堂現狀,增強教學的針對性);教學考核多“維度”(采用形成性評價與終結性評價相結合的方式,做到及時反憒敎學效果);提升教#質量重&敏度”,如圖1所示4
3課程教學創新舉措
3.1聚焦德育目標,創新課程思政
大學物理實驗課程是荸生進入大學后系統接觸科學、認識世界和自然規律的專業基礎課程,且兼有一定的人文屬性和知識底蘊,在實施“課程思政”方面具有獨特的優勢,在后續“課程思政”全面推行的過程中,可以取得先入為主的良好實效和壓艙石的作用,也將成為實踐課程思政和檢驗其成效的雙員亨臺關e路持立德樹人為根本宗旨,對教師開展課程思政教學指導,積極推動微課思政教學建設,提升教師教學的吸引力和感染力c挖掘實驗課程思政元素,優選實驗課程思政案例,建立課程思政指標點,構建課程思政教學?體系及知識點課程思政矩陣圖,推進和創新思政教育在大學物理實驗課程中的全覆蓋¥
3.2創新教育教學方式,體現以“學”為中心
打破傳統的板書、課件等教學模式,.引入雨課堂、慕課蜜,騰訊課堂等線上教擎工具實施基于慕課線上自學、線下組織課堂敎學相結合的線上線下翻轉課堂教學模式[7]。充分發揮教師主導和學生主體作用,真正做到“以學為中心”的教育轉變,激發學生:學習的主動性與參與度,活躍課堂氣'氛,延伸教學祖織形式的時空維度,克服課程課時緊、內容多的矛盾,提高教學效果。
3.3創新信息技術與教育教學的深度融合
建設完成的《大學物理實驗》在線開放課程a在中國大學慕課平臺穩定運行6個學期,選課量達3.3萬人次.其內容渉及實驗旗理講解、實驗操作演承、棊本實驗二具講解等。開發、上線T虛擬2D仿真電學實驗項目和3D仿真光學實驗項目,這為創新教育教學奠.定了堅實的資源基礎?。在教學過程中,建立信息化的新型課金師坐互動模式全面開展多種信息化教學,將在線開放課程平臺、雨課堂、騰訊課堂1微信交流群等多種偉息化手段融人課程教學,及時攀握學生的動態學習狀況,與學生時時處處互動交流,真正做到了信息技術與教育教學的深度融合6
3.4創新教學考核方式,科學評價教學效果
從物理實驗知識的掌握、理解、應用的低層次思考到分析、綠合、評價的裔層次思考角度,建立多元化課程考核體系,如圖2所示a借助在線開放謀程、慕課堂、雨課查等學習平臺,針對課前線上預習、課中參與度、課啟知識鞏固、線上互動、分階段測試、考試成繢、案例分析、開放課題等學習過程進行形成性評價,對實驗教學的達成結果實施終結性評價,提高了實驗教學效果。
4課程創新成果和教學效果
貫徹執行大莩物理實驗課程以“學”為中心的“七度愛心”教學理念,針對“四不夠”的教學問題,采取“四創新”的教學舉措,積極實施教學改革創新。經過近幾年的教學創新改單實踐,師生教學相長,取得了宇霄教學成果和明顯的教學成效s
4.1學生方面成效體現
學生學業成繢近馬年已完成大學物理實驗共6次研究性翻轉課堂教學,6個班級,約180人9期末考試卷面平均成績在85分以上,班級期末成績分析數據如圖3所示s翻轉課堂教學方式取得了非常好的效果,成績優秀率接近70%,畢業生考研率達到68.6%,多名學生赴清牽大欽上海交通大學、復里大學、同濟大學、倫敦大學國王學院、曼徹斯特大學和香港大學等國內外商等學府深造。
4.2學生科研及競賽
近年來,班級學生以第一作者身份發表SCI論文6篇,EI核心論文4篇,核心論文2篇,,省級論文4篇;獲榑省級優秀畢設團隊2項;省優秀畢業論文1項4獲得江蘇省第十六屆大學生物理及實驗作品競賽二等獎級以上4項;2017全國大學生智能互聯創新大賽一等獎1項;第五屆江蘇省互聯網+大學生創新創業大賽三等獎1項;2017年美國大學生數學建模競賽一等獎2名;:籌獎2名0
4.3教師方面成效體現
本課程在開展教學改革創新以來,教師積極參加各級各類的教學研討交流會,與兄弟學校互動交流,推廣大學物速實驗教學改革的成效^近年來教師獲批省部級教學改革項目6項;校級教學改革項目2項;發表教學改革論文9篇。團隊教師獲省級微課比賽二等獎1項;獲江蘇堪1大學生物理及實驗作品競賽優秀指導教師4項;校級教師授課比賽一等獎3項,二等獎2項。
5結語
隨著狺息科技的發展,高等教育面臨巨大的挑戰和機遇,面對大學物理實驗教學中存在的“四不夠”痛點,依據首創以“學”為中心的“七度爰心”教學理念,采取“四創新”教學改革和實踐,充分發揮教師和學生的主觀能動性,不斷提禽教師和學生的能力和素養,充分激活課程在育人中的潛能,取得了'宇賓的課程教學創新成果和實踐敏果。
作者:李永濤 張紅光 陳偉 葉蓓 王增旭 何學敏 劉利清 單位:南京郵電大學教務處 南京郵電大學理學院
大學物理實驗中課程教學篇3
大學物理實驗課是高等學校對理工農醫類學生進行科學實驗基本訓練的必修基礎課程,是本科生進入大學后接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端。物理實驗課程覆蓋面廣,具有豐富的實驗思想、方法、手段,是培養學生科學實驗能力、提高科學素質的重要手段。另外,它在培養學生嚴謹的治學態度、激發學生的創新意識和理論聯系實際、綜合應用科技知識的能力等方面具有其他課程不可替代的作用。大學物理實驗課因為面對的學生多,是思想政治教育不可或缺的陣地。大學物理實驗的實驗項目中蘊含著豐富的科學思想,是培養學生正確的人生觀價值觀的利器。大學物理實驗課就是讓學生由認識到實踐的課程,是培養學生的社會主義核心價值觀的一個渠道。[1]課程思政中如何避免專業課程內容與思政教育“兩張皮”,避免生拉硬套,努力讓思政內容被學生自然的接受,入腦入心,是亟須解決的問題。[2]本文提出了把物理學史與實驗內容相融合制作成微視頻的方法開展思政教育,并以“霍爾效應”實驗為例,詳細講述了該方法如何巧妙的將思政元素融入大學物理實驗課中,做到傳授知識的同時立德樹人的效果。
1大學物理實驗課思政教育的方法
大學物理實驗課傳授的專業知識是一代代物理學家歷經千難萬險總結出來的客觀規律,是不含有思政色彩的。然而這些知識的發現總結的過程有可能會對學生的思想觀念產生影響。在漫長的物理學發展歷史中,物理學家們探索物理規律的方法以及他們的優良品質和科學精神是培養學生積極向上的人生觀和社會責任感的思政教育元素。[3]挖掘和展示這些思政元素,并以合適的形式推送給學生是一種可行的思政教育方法。大學物理實驗課分為三個環節,學生課前預習,教師課中講授并指導學生動手實驗,學生課后處理數據得出結論。這三個環節環環相扣,缺一不可。課前預習是課中實驗的前提,通過實驗獲得數據又是得到結論的必經階段。每個階段的學習內容和學習環境不同,使用的教學方法和教學手段也應有所不同。由于動手實驗環節必須在實驗室進行,受地點的限制,所以盡可能把課堂時間留給學生做實驗,那么課前預習和課前講解就是教師進行思政教育的最優階段。課前預習是學生在教室外利用教材和網絡資源自主學習的階段,面對一個新的實驗項目,學生需要了解實驗目的、實驗儀器、實驗原理、實驗方法和實驗的注意事項這些基本的知識,這個環節是學生為實驗課做準備的階段,對實驗的正常運行至關重要。預習階段依靠的是學生的主觀能動性,而物理學史是針對物理專業的同學開設的課程,非物理專業的同學這方面的知識儲備不足,常會導致他們對所要做的實驗來龍去脈了解不夠。導致他們看到的現象就定格在此時此刻,是孤立的,[4]導致學習興趣不高,動力不足,預習不充分,進而影響實驗的效果,自然也就達不到思政教育的作用。我們把相關知識的物理學史以微視頻的方法推送給學生,視頻中的故事跌宕起伏,引人入勝,受到學生的歡迎。學生看到知識背后的一點一滴之后,了解到物理知識輾轉曲折、千絲萬縷的來歷,知道了知識的起點和發展過程,更深入的理解了實驗的意義和價值,擁有了學習的興趣和探索的欲望。在學生主動學,主動聽的時候思政教育就同步完成了。在課堂講授環節,教師再次點撥學生向科學家學習,不畏艱難,勇于嘗試。鼓勵學生自己動手實驗,規范記錄數據。當實驗中遇到問題時,和學生一起認真仔細的排查原因,示范解決問題的方法。數據處理與總結階段,嚴格要求學生認真仔細的計算數據,有理有據的得出結論。如果數據和自己預想的不一樣,理性分析,多方面謹慎的查找產生誤差或者錯誤的原因。
2以霍爾效應實驗為例思政教育的實踐
霍爾效應定義了磁場和感應電壓之間的關系,所以被很多大學選為大學物理實驗課的實驗項目,我們把霍爾效應的發現歷史做成一個微視頻,投放到課程建設系統里,供學生預習時自由查看,以節約課堂時間。視頻中主要介紹了霍爾24歲時作為一個在讀博士生,在閱讀麥克斯韋所著的《電磁學》的第二卷時,注意到這樣一段話:“作用在穿過磁力線的有電流流過的導體上的機械力,不是作用在電流上的,而是作用在流過電流的導體上的。”與此同時,瑞典物理學家愛德朗認為磁場作用在一固定導體中的電流上,與它作用在自由移動的導體上是完全相同的。注意到這兩位物理學家見解的差異,霍爾請教了自己的導師羅蘭教授,得到了羅蘭的鼓勵和支持,他決定用實驗來回答磁場對于在導線中通過的電流到底有沒有影響?霍爾設想,如果在固定導體中的電流本身會受到磁場的作用,電流會被吸引到導體的一側,因此導體的電阻應該增加。于是霍爾把0.51mm粗的銀絲做成截面是三角形的0.9m長的細絲,施加電源,通以電流,并置入方向和電流方向垂直的磁場中,用可以精確到百萬分之一的惠斯通電橋測量銀絲電阻的變化。霍爾測到了電阻值的增加。然而他想到這可能是由于磁極的熱效應的影響,于是他小心的排除了熱效應的影響,電阻值增加的現象消失了。此后,他又改變了磁場的方向和大小進行測量,結論是磁場沒有引起螺旋銀絲的電阻的變化,[5]實驗失敗了。但是,霍爾認為磁場不影響導體的電阻值,并不代表對流經導體的電流沒有影響,或許磁場使電流產生了偏轉的趨勢。霍爾經過認真思考,將電流類比為水流,如果有某種場具有吸引水流的作用,把這個場靠近通有水流的一根管子,那么水會明顯的壓向水管的一側管壁,但是由于水本身不會被壓縮,所以不會沿著壓力的方向運動,結果只是側向壓力的改變。此時,如果有細管沿壓力的方向聯通水管的兩側,那么就會有水流從壓力大的一側流向壓力小的一側。以此類推,對電流來說,如果磁場對電流有作用,那么在垂直于電流和磁場的方向上導體兩側也應該存在電勢,如果在導體兩側加上電路應該會有電流流過。于是,霍爾搭建了一個實驗線路(圖1),把金箔窄條安裝到玻璃板上,然后沿其長邊通上電,在其垂直方向上加上磁場,然后用檢流計測量金箔短邊兩側是否有橫向電流通過,結果檢流計的指針有明顯的偏轉。隨后,他為了尋找影響橫向電流大小的因素,分別改變通過金箔的電流的大小,改變磁場的強度,進行了一系列的實驗,并認真記錄下了實驗數據。霍爾效應的發現受到了人們的重視,著名的英國物理學家開爾文認為,霍爾的發現可以和法拉第發現電磁感應相比擬。從這個介紹霍爾效應的歷史的視頻中,學生有望潛移默化的感受到以下幾個要素。
2.1勤于思考的習慣
實踐證明,光會學習還不夠,還必須善于思考,唯有思考才能將知識內化,才能學的實。進而為創新服務,為學科交叉融合服務。霍爾在讀書的時候,對書中的結論不是全盤接受,而是想一想為什么。這種勤思、善思、敢思的習慣會在不知不覺中影響到學生。古人說處處留心皆學問,教育學生做生活中的有心人,處處留心觀察,常常細心思考,無論是從未遇見的新鮮問題還是司空見慣的普遍現象,都要刨根問底,多思多問。
2.2不迷信權威
霍爾當時是位在讀的學生,而麥克斯韋已經是著書立說受人尊敬的物理學家了,在這種情況下,霍爾敢于對權威的言論提出質疑,不把書上的知識當作金科玉律,全盤接受,是值得我們學習的。無論在學習還是生活中,我們不要輕易把思考的權力交給別人,人非圣賢,孰能無過,再偉大的科學家也有可能有錯誤。無論聽到誰說什么,不能貿然的選擇信或不信,支持或反對,而是要親自驗證一下。俗話說:紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。實踐是檢驗真理的唯一標準。霍爾給我們做出了榜樣。因為只有時刻要保持獨立的思想,才能明辨是非。
2.3嚴謹認真的工作作風
霍爾在實驗之初,發現了銀絲電阻的變化,但是他謹慎的思考并通過實驗排除熱效應的影響,得到結論是銀絲的電阻沒有變化。和實驗預想的不同,實驗看似失敗了。但是,也正是這個失敗的實驗,促進了他進一步思考,才得以靠近真理。正如毛澤東所說的我們要謙虛謹慎,戒驕戒躁,因為嚴謹代表著嚴肅,謹慎和精細的工作態度。態度嚴謹了,就會注意細節,把事情做細,做好,做實。才有可能找到事情的真相。認真是卓越的前提,毛澤東說過,世界上怕就怕認真二字。認真對待學習、工作和生活,才能不斷進步,獲得知識和學問。
2.4堅忍不拔的精神
正如培根所說,逆境中造就的美德是堅忍。實驗失敗后,霍爾并沒有輕易放棄,他認真思考,轉換思路,把電流類比為水流,設計出了新的實驗,并取得了成功。這種咬定青山不放松的精神會在學生心中留下印記,并進而影響他們。遇到問題,真的像霍爾一樣想盡辦法了嗎?因為自認為做不到就放棄,是失敗者最容易找到的借口。霍爾雖然歷經失敗,而繼續下去的前景撲朔迷離,依然在摸索前行,就是因為這種百折不撓的精神,才使他發現了霍爾效應。經過這個故事的學習,學生也許會在將來遇到困難時想一下,如果是霍爾遇到這樣的問題,他會怎么做?這個問題的答案會激勵人繼續向前。
3教師的言行和思政教育
教書與育人是一個辯證的、統一的過程,在教學的過程中,必然滲透著對學生思想、靈魂的影響。[7]當霍爾找到羅蘭教授討論問題時,羅蘭給予了及時的肯定,鼓勵和指導,這是霍爾前進的一大動力。羅蘭的行為驗證了羅森塔爾效應,他對霍爾的信任和期待使霍爾更加自信的去探索真理。教師對學生正向的期許和鼓勵會推動學生向陽光積極的方向發展。一線教師是思政教育的第一責任人。開展課程思政的前提是教師有課程思政的意識,積極主動的挖掘專業知識里的思政元素。并以學生樂于接受的方式傳送給學生是教師的本職工作。教師的言談舉止,教師對課堂的敬業程度以及教師對實驗結果的嚴謹程度都會潛移默化的影響到學生。這就要求教師以身作則,嚴于律己,精心準備每一堂課,仔細批閱每一份作業,認真傾聽和處理學生的每一次求助。唯有如此教學方法和教學手段才能發揮作用。
4教學方法的示范與輻射作用
如何在自己的課堂上開展學生喜聞樂見的思政教育是一個值得探索的問題。我們提出并實踐了把物理學史和大學物理實驗課相結合制作微視頻的方案。學生可以利用較短的時間從生動形象的微視頻中了解到知識發展的過程,對知識產生興趣。進而提高課堂上的學習效率和課后數據分析的嚴謹度。與此同時,實事求是的作風,嚴謹的學風,堅忍不拔的精神也會像種子一樣在學生心中生根發芽。古羅馬哲學家盧克萊修曾說過一句非常精辟的話:“沒有比站在真理的高峰上,回望來時路上的層巒疊嶂、煙霧和曲折更愉快的了。”[8]物理學史和物理實驗課的結合既開展了思政教育也提高了學生的學習興趣。我們的探索與實踐為理工科的實驗課程開展思政教育提供了一種新的思路。
作者:閆紅霞 葛桂賢 單位:石河子大學理學院