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大學物理實驗論文

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大學物理實驗論文

大學物理實驗論文:學生創新能力大學物理實驗論文

一、利用大學物理實驗培養學生創新能力

(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,推翻了亞里士多德“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??顚S?,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

當今的社會是一個信息化的社會,信息技術對各行各業的發展都起到了極大的促進作用,在教育行業也是如此。信息技術改變了教師傳統的教學模式,多媒體教學在大學課堂上已經得到普及,并大幅度提升了教學質量。多媒體教學能夠在不延長教學時間的前提下,傳遞給學生大量的信息,是提高教師教學效率的有效途徑。根據大學物理實驗教學的具體情況,恰當地利用多媒體技術開展實驗教學,可以給學生帶來直觀的實驗視覺效果,幫助學生觀察實驗現象,理解實驗內容,提高學生形象思維能力。另外,利用信息技術建立大學物理實驗教學網絡平臺,實現有效的“人機互動”,可大幅度地提高學生的學習積極性,增強學生的創新思維能力。

作者:吳小林 單位:遵義師范學院物理與機電工程學院

大學物理實驗論文:留學生大學物理實驗論文

一、教師的備課和學生的預習

1.任課教師要有充分的思想準備

有一定上好該門課程的信心,這樣才能更好地迎接挑戰,工作起來才能有不竭的動力。

2.教材是知識和方法的載體

是學生學習的基本向導,也是教師進行教學的基本工具,在整個教學過程中起著非常重要的作用。目前國內沒有適合某些專業留學生的成熟英文版實驗教材,因此我們在借鑒了大學物理實驗雙語教程(邱春蓉、黃整主編)、大學物理實驗(唐晉生主編)、遼寧工業大學(以下簡稱我校)物理實驗室編的大學物理實驗等實驗教材的基礎上,結合國外物理實驗特點,參考大學物理教學大綱,編寫了適合本校留學生實際的實驗講義。講義初稿完成后,仍然需要教師在上課過程中及時地總結和完善。教師在選擇實驗項目時要充分考慮學生所學專業和實驗室的現有設備,盡量開設一些與大學物理理論課知識、學生所學專業相關的實驗項目。對于電子信息、計算機科學與技術等專業,開設了一些與傳感器原理、示波器使用等有關的實驗;對于土木工程等專業,開設了楊氏彈性模量的測定、轉動慣量測定等實驗項目。在實驗項目選定后,好針對實驗中可能遇到的理論知識與理論課教師逐個實驗進行溝通,做到教學有的放矢,加深學生對知識點的記憶,提高教學效果。

3.教師要充分準備好物理實驗專業詞匯。

物理實驗課上涉及到的詞匯超過理論課。一臺實驗儀器的每個部件的名稱、功能以及如何調節都要做到熟記于心。大部分學生都來自非洲國家,口音重,發音不規范,在上課前應有幾次師生見面溝通的過程,使得大家熟悉發音習慣,必要時需要借助文字,較大程度地消除交流中的障礙。實驗室內沒有針對留學生專用的實驗器材,儀器上的銘牌、標識以漢語為主。因此,對于操作復雜,按鍵、旋鈕、檔位較多的儀器,教師好在課前做一個實驗儀器面板的中英對照說明,以減少學生在實驗過程中因文字造成的不必要困難。例如在電位差計使用的實驗中,做了兩個操作面板的簡易對照,學生對此方法普遍反應較好。

4.學生按照老師要求進行實驗的預習,準備預習報告。

該預習報告不同于中文教材上所要求的預習實驗原理、目的、步驟等內容并將其書寫在預習報告紙上,而是根據自編講義了解實驗的原理,在互聯網上找到一些講義以外的相關知識,例如實驗的意義,實驗所需的儀器以及實驗的實際應用有哪些等等,這些內容也不一定要求學生在預習報告紙上書寫下來,但是在每個實驗開始之前要求學生發表對實驗的理解和看法,以防止學生照抄講義內容,達不到預習的目的。

二、實驗講授指導及實驗報告

學生動手做實驗之前,教師需要將實驗的原理、儀器、步驟清晰簡要地寫到黑板或課件上,用于講解的同時也方便學生隨時查看。如果實驗中需要使用表格來記錄測量值,教師還應該設計好表格,并標明各個測量值的單位,避免學生設計的表格不合理,增加教師評判實驗報告的工作量。講述實驗步驟時,應采取邊講解邊示范的方法,給學生一個直觀的印象。講解步驟過程中要時刻注意學生們的面部表情,如果發現他們有迷惑,一方面可能是教師英語表達所致,另一方面可能是實驗內容沒聽懂,需要及時找到問題癥結然后加以解除,確保每個學生都能聽清、聽懂。需要注意的是,留學生對實驗的興趣很濃,但是持久性不強,因此實驗理論部分的講解時間不宜過長,主要以基本原理和基礎技能為主,盡量留給學生足夠的時間進行實驗的操作。我校留學生每個物理實驗安排4學時,其中理論課占1學時,操作為3學時。在近幾年的教學實踐中,留學生基本都能在規定的時間內很好地完成實驗。留學生們在做實驗時活潑好動,喜歡同學間進行討論,有時會兩人共同完成實驗,即使實驗儀器充足。對于這一點,筆者認為,一方面要鼓勵他們獨立完成實驗;另一方面,兩人合作也不失為一種可行的實驗形式,通過同學間的默契配合,能加深對實驗原理的理解,還可以培養他們協同合作的素質。如果條件允許,有必要要求他們改變實驗條件得到兩組類似的實驗結果,以完成互不相同的實驗報告。在實驗過程中,即使是兩名留學生協同操作,他們也會有許多問題需要老師解答。大部分學生的操作很認真、規范,他們希望把實驗做到好,因此他們會不斷地提出問題,甚至每做一步、每得到一個測量結果都會叫老師來檢查是否正確。這個時候教師應該耐心地指導,不要表現出厭煩情緒。對于正常的實驗現象,教師善于通過表揚來鼓勵學生,使他們感覺到得到肯定與支持,從中收獲信心;對于有問題的情況,教師也不要急于直接動手幫學生改正,而是用教師問、學生答的方式來一步步引導他們,使之明白為何會出錯、如何去改正。實驗完成后,留學生需要獨立完成實驗報告。此時需要他們整理總結實驗的原理、步驟,并對所得數據進行處理,得到各自的實驗結論。一份完整的實驗報告應該還包含以學生對實驗的理解和認識為主要內容的小結。由于留學生人數不多,教師須認真地逐一完成對實驗報告的評判,對于報告中出現的問題,特別是數據處理中的有效數字、單位、圖標的規范性等要一一為他們注明。因為書寫習慣的原因,教師務必要求學生們在完成實驗報告時認真書寫,不能連筆。否則評判報告時可能只認識幾個最簡單的單詞和阿拉伯數字,造成閱讀上的困難。實驗報告批改完成后要以分數的形式做結論,并及時返還給學生,盡可能地進行面對面的交流和探討,使得他們在還有印象的時候做改正,以避免下次實驗時出現類似的問題。教學實踐證明,返還時間間隔越短,教學質量越好。需要指出的是,在大學物理實驗開課之前,有必要對實驗的基本概念及實驗數據的處理方法進行專門的講解,針對留學生特點及將要開設的實驗項目,重點講解直接測量量不確定度的計算及圖表法處理數據兩個方面,簡要講解對數學要求較高的間接測量量不確定度計算及最小二乘法擬合數據等方法。

三、成績評定

成績是判定學生實驗結果的標準,也關系到留學生評定獎學金等的切身利益,因此合理的成績評定辦法是提高教學質量必不可少的因素。我校中國大學生的評分標準為預習報告、課堂操作、數據處理(這三部分組成了的實驗報告)分別占10%,40%,50%。然而對于留學生而言不能生搬硬套。留學生的時間觀念不如中國大學生強,時有遲到、曠課現象。因此有必要將出勤作為成績評定的一個指標。實驗完成后對于儀器的整理也需要占一定比重。上述兩個方面可以有效提高留學生的自律性。另外對預習做得好、課堂表現積極的學生還可以有一定的額外獎勵分數。最終,我們的評分標準為預習報告20%,課堂操作30%,數據處理20%,實驗小結10%,出勤10%,儀器整理10%,額外的獎勵分數不超過10%。這樣的評分辦法可以將不同層次的學生拉開差距。

四、結語

留學生教育工作是高校發展的趨勢和目標,機遇與挑戰并存。它直接關系到學校的社會影響和國際聲譽,因此教師要根據學生的學習目的、知識背景、習慣特點等實際情況開展適合留學生的教育教學工作,進一步提高教學質量,使得留學生來我國學有所得、學有所成。

作者:孟凡順 李久會 閆鵬 袁泉 單位:遼寧工業大學理學院 遼寧工業大學國際教育學院

大學物理實驗論文:五維一體教學改革下大學物理實驗論文

1目前我國大學物理實驗教學存在的問題

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

大學物理實驗五維一體教學改革實踐表明,基于創新人才培養,開展大學物理實驗教學理念改革、教學內容改革、教學方法改革、實驗報告改革和實驗成績評定改革的五維一體教學改革,充分挖掘了實驗教師的教學智慧和創新能力,改變了學生被動實驗的教學狀態,激發了學生實驗的主動性和積極性,拓展了學生做實驗的發揮度和創新空間,有效提高了學生的實驗設計能力、實驗操作能力、實驗提問能力、實驗解問能力、實驗綜合能力和實驗創新能力.學生的創新能力有所提高,學生多人次獲得江蘇省大學生科技創新及物理知識競賽獎,并在學術期刊多篇,五維一體教學改革取得初步成效.

作者:李明雪 單位:中國礦業大學理學院

大學物理實驗論文:課程改革視域下大學物理實驗論文

一、大學物理實驗課程教學中存在的問題

1.課程安排分立。

幾乎所有高校的物理實驗課程安排都是按著力學、熱學、光學、電磁學和近代物理實驗等順序進行。這種安排秉承循序漸進的原則,突出了各部分內容之間的連貫性,卻忽視了他們之間的相互融合與聯系,學生往往會覺得只是做了一些相互沒有關系的實驗,缺乏對實驗課程體系的整體感知,不能有效的建立起科學的物理思想。

2.驗證實驗過多。

課程內容大多以驗證性實驗為主,這些實驗規定了實驗內容、實驗儀器和實驗方法,甚至連實驗結論都限制死了。學生在實驗中只能被動接受,并容易養成“對數據”的壞習慣,不能有效培養其正確的實驗態度和科學的實驗精神。

3.教學手段形而上。

現代教育技術手段應用大多停留在播放PPT課件的形式上,學生不能做有效的記錄,缺乏深入思考,只是被動接受,更別談主動探索,大大抑制了學生的實驗熱情,降低了實驗積極性。

4.教學課時不足。

迫于課時壓力,課堂教學中學生獨立思考的時間嚴重不足,教師代替學生進行思考,變成了“填鴨式”教學。同時,學生也只關心在規定時間內能否完成實驗,測量結果是否正確,只重視“量”,而忽視“質”,失去了實驗本身的意義,容易養成學生的思維惰性。

二、應采取的方法

為了有效提高學生科學研究和實驗動手能力,對現有的物理實驗內容進行重新整合,對教學方法、教學手段進行改革,重新修訂教學計劃,合理安排課時和教學進度,完善學習成績考核體系,使學生能在有限的課時內圓滿完成實驗。采取如下方法:

(一)編寫特點鮮明的實驗教材

充分調研國內各高校物理實驗開展現狀和教材使用情況,結合本校實際和專業特點,改進實驗內容,編寫實驗講義,同時要考慮各專業后續課程的開設,迎合學生發展的需要,滿足分層次教學的要求。

1.突出物理思想和實驗思路。

例如在“十一線電位差計測電動勢”的實驗中,要從可變電源和滑線變阻器的關系上,說明設計“電位補償法”的本質屬性,并可依據該基本原理和思想實現多種電路的電與非電量的測量。

2.迎合不同層次教學的需求。

增加實驗教材中“趣味實驗”的內容,激發學生探索學習的興趣;同時增加“基礎性預備實驗”內容,讓物理水平相對較低、動手能力相對較弱的同學能及時補缺,不致對課程失去學習的動力;著重編寫“基礎性必做實驗”內容,以滿足絕大多數同學學習的需要;對“綜合性實驗”,“設計性實驗”只提出相應的實驗要求,提供一定的實驗儀器范圍,和簡單的實驗提示或參考方法等,給學生充分發揮創造力的空間,培養學生的科學實驗創新意識。

3.公式推導可做取舍。

教材中如涉及到已在大學物理課程中學習過的實驗理論依據或公式的推導,一般不作安排或少安排篇幅,只作為結論直接引用。但是,如果是測量公式中的假設或近似等條件等要給予分析,以使學生充分理解實驗過程。

4.儀器介紹詳略得當。

對教材中涉及通用類或相似性的實驗儀器,在緒論或相關特定章節作共性介紹;對非通用或某領域專用儀器作特別詳細介紹,例如,對調節步驟較多、難度較大的“分光計”實驗則安排一定篇幅的介紹和分。

(二)建立分層次實驗教學模式

分層次教學是突出學生主體地位,實踐因材施教的必然舉措。實驗教學內容的安排應該打破傳統、加強融合、有效整合,把大學物理實驗內容分成幾個不同的層次,各層次的實驗要求不同。結合物理實驗的特點,主要分為以下四個層次:

1.趣味性實驗:

該層次內容多為高中物理知識的延伸,以趣味性為主,如“魚洗”和“靜電感應”等實驗。這類實驗不需要記錄實驗數據,通過學生的自我摸索,激發學生對實驗的興趣和對知識的渴求。

2.基礎性實驗:

該層次內容主要讓學生學習基本的測量,熟悉基本儀器的使用,掌握數據記錄和處理方法,正確分析實驗結果,為進行下一層次的實驗打下堅實的基礎。

3.綜合性實驗:

在上一層次的基礎上,著重要求學生加強對物理原理的深入理解,注重培養學生建立科學的物理思想和科學畫面,提高學生對物理知識的綜合運用能力。

4.設計性實驗:

該層次為物理實驗課程的較高層次,學生根據實驗要求,自行設計實驗方案,選取所需的實驗儀器。通過查閱資料、設計方案、動手實踐并解決實驗中出現的問題,從而有效培養學生分析問題、解決問題的能力,達到較好的實驗效果。根據專業特點,大學物理實驗教學可分為A、B兩個層次進行。A層次是較高層次,適用于通信工程、電子信息等專業,宜多開設綜合性,設計性試驗內容;B層次是較低層次,適用大部分理工科專業,宜多開設基礎性試驗內容。兩個層次的實驗學時是相同的,實驗個數可以不同,把學生可獲得的學分做相應調整,以滿足不同層次學生的需要。

(三)形成實驗開放教學體系

實驗開放教學體系包括實行實驗室開放制度和科研平臺開放模式兩部分。實驗室開放是實驗儀器時間與空間的開放,學生可根據自身的實際情況,對實驗時間、實驗內容進行主動的選擇,不再受制于課時的限制。只要學生勇于探索、積極創新,就給學生創造相應的實驗條件,實驗內容不只限于課本和教材。實驗室開放的目的是為學生創造主動學習的環境,變“被動學習”為“主動探索”,增加學生使用實驗儀器的時間,提高學生參與實驗的興趣,同時也提高了實驗儀器的使用率。當然,實行實驗室開放教學絕不是放任學生,而是需要特定的老師認真組織、全程參與引導,建立健全實驗室開放的各項規章制度,對實驗室儀器和學生實驗進行嚴格管理。實驗開放教學還包括科研平臺開放模式,通過該平臺的開放,建立科學研究開放教學體系。每個有科研項目和科研條件的老師,可以申請成為本科生的科研導師,吸納學生進入研究團隊。在科研導師的指導下,學生結合物理實驗的相關內容,進行一定數量的科研探索。在此基礎上,借助各級各類學科創新競賽平臺,學生可以申請學校及省部級創新項目。

(四)整合現代化教學手段

1.建立大學物理實驗課程的教學網站。

首先,網站可進行實驗教學通知的及時,讓學生能在及時時間獲知實驗室的相關教學動態;其次,實現網絡品質教學資源的共享,把課程教案、習題解答、實驗指導、教學課件和授課錄像等進行網絡,學生可免費訪問,使其能進行有效的獨立自主學習;,可增加教師在線及時互動系統,學生可在規定的時間內進行在線提問,網絡值班教師應在及時時間對學生提出的問題給予解答,高效便捷。

2.建立大學物理實驗仿真實驗室。

通過計算機軟件,動態模擬實驗儀器及操作。學生可通過電腦進行虛擬的實驗操作,測量數據的實時顯示,為學生調整實驗方法做出參考。同時,學生也可根據測量結果進行有效分析,實現更加靈活的操作和更加逼真的實驗體驗。

3.引進實驗課程選課系統。

開課前在教學網站公布本學期可選的實驗內容,實驗的開設時間和所能容納的學生人數等信息,實驗學生可根據自己的專業、興趣和個人時間安排,選出適合自己的必做實驗和選做實驗,做到因材施教,因人施教,個性充分發展。

(五)完善科學的考核評價體系

大學物理實驗課程與其他理論課程相比,更應注重平時的實踐過程,提高實驗操作占總評成績的比重,充分調動學生參與實驗的主動性,有效完善科學的實驗考核評價體系。打破以考試成績評定學生實驗能力的傳統考核方式,把考核的環節充分拓展到每次的實驗操作中。在課堂實驗進行時,任課教師根據學生現場操作情況,給出每次實驗的操作分數。同時,教師可在學生進行實驗時,對任意學生提出實驗相關的問題,以評定學生的實驗預習情況和對實驗原理、實驗步驟的掌握程度。實驗結束時,教師除了對每個學生的實驗數據進行審核外,還要對學生的整體操作情況做出相總結性評分。同時,這種方法也使得學生不得不主動參與到實驗的每個環節中,課前認真預習,課堂獨立實驗,課后深入總結。大學物理實驗課程改革雖然已經取得了一些成績,但是還存在一些問題,如學生的創新意識、自主性還有待提高。今后,需進一步在教學實踐中思考、分析教學規律,收集其他任課教師和學生的相關建議,作及時的改進和修改,總結出一套行之有效的改革模式和方法,逼得學生們積極主動的參與到實驗中來,并從中獲得滿足感和成就感,從而達到培養其創新精神、創新意識和研究能力的目的。同時,該項教學探索研究活動對其他專業的實驗教學改革,也能起到一定示范和借鑒作用。

作者:王興福 葛智勇 毛巍威 單位:南京郵電大學理學院

大學物理實驗論文:教學改革視域下大學物理實驗論文

1.教學分類和層次目標

大學物理實驗目前按教學類型分有公共必修實驗,仿真實驗,開放實驗,遠程網絡實驗等。公共必修的實驗按教學內容分針對不同類別也有所不同。一般像我校類的綜合性大學,專業較多,學生來自全國各地,物理基礎不太相同,各專業對物理的要求也不一樣。普遍實行物理實驗開課分類進行。各專業針對不同的需求選擇不同類別。我校的物理實驗課共兩個類別,分別稱為A,B類。A類48學時,B類30學時。B類相應對物理要求較低的專業,比如農業養殖類一般選擇B類,其他理工科類選擇A類。A類B類教學分層次也不同,A類分為三個教學改革視域下大學物理實驗管理現狀初探張鑫,李金玉(浙江海洋學院,浙江舟山316000)層次:基礎、提高、設計。B類分為兩個層次:基礎、提高。這樣的分類既避免了一刀切的問題,也符合了學生課業的需求。A,B類基礎層實驗相同以達到基本實驗能力的鍛煉,提高層,設計層實驗要求逐步提高,B類涉及的實驗相應減少和沒有。對于每個層次我們也有明確的要求和目標?;A層要求規范實驗操作、撰寫合格實驗報告、定性分析實驗誤差,提交合格實驗報告。提高層目標設定為培養獨立實驗操作能力,能簡單分析和處理實驗中出現的問題,并能完整地定性和定量的分析實驗誤差,撰寫合格實驗報告。設計層要求自主選做,在自己查資料基礎上以論文形式提交科學報告或者實物和專利。教學分類和各層次目標明確,既有利于學生的能力的培養和積極性又有利于實驗的考核。避免了以往統一標準不重視學生創新性培養的狀況。

2.實驗預習內容和方式

每位同學進入實驗室前,必須做好實驗內容的預習,這一點毋庸質疑。有別于其他學科帶上書本就可以去學習的模式,實驗課是不同的。預習作為實驗前的準備是對實驗的必要的了解。只有做好預習才能保障實驗的順利進行。我們學校實驗前要對預習檢查,預習內容必須寫在實驗報告冊上。預習不要求重復累贅的抄寫書本上的內容,重點解決3個問題:做什么;根據什么去做;怎么做?;緝热莅ǎ耗康?、原理、步驟、表格設計。也就是簡要的反映實驗前的準備。我校的預習報告可以參考書本和掛在網上的預習提綱。目前國內有些學校提出無紙化實驗,比如浙江師范大學和浙江大學,學生直接登陸到網絡服務器下載相關的實驗預習即可。預習形式雖然不同但實踐結果表明做好預習才能確保實驗的效果。相比于傳統的顯得過于呆板預習方式,通過網絡下載預習結合了現代計算機和網絡技術,是不是確實更加有效率,值得我們探討。

3.實驗過程程序和要求

進行實驗是大學實驗課的中心環節。實驗操作規范、獨立完成是我們的目標也是實驗的考核指標。經過一系列的變革我校實驗室以逐漸更新了實驗項目及提高了實驗條件以適應社會的需要和利于的人才培養。目前我校大學物理實驗室能保障每位學生單獨操作一臺儀器并對要求學生實驗按如下程序進行:一是進入實驗室后按編組找到對應的實驗儀器。二是實驗預習報告放在實驗桌上,待老師抽查并認真熟悉、檢查測量儀器、裝置是否完好,記下主要測量儀器的型號和主要參數包括測量范圍和精度,填寫實驗儀器使用登記本。三是根據儀器使用說明,正確安裝和調試儀器,按實驗步驟進行實驗,記錄數據,如有疑問可以及時向教師提出。四是實驗完畢后要及時整理數據,如有問題,應該重測和補測。原始數據必須記錄到實驗報告上,老師簽字后方可離開實驗室。教師在原始數據上簽字和以上其他程序要求一方面確保了學生抄襲篡改實驗數據另一方面創造了良好的實驗氛圍。因為通過這樣的方式進行實驗可以讓學生明白要獲得合理的數據必須通過自己正確的操作才有的。目前有許多高校采取網上報告的形式,他們的實驗數據由系統集中采集。這個方式可以通過系統自動處理并顯示結果。實驗操作還是由學生獨立完成,仍然強調的是學生的動手創新能力和科學實驗素養的培養。電腦化只是便于教師批閱實驗報告,提高了批閱的效率和度推進了實驗教學的信息化管理?;趯哟尾煌蠋煹慕虒W也是不同的,對于基礎層老師要進行講解和做簡單的演示;而提高層的同學們有了一定的實驗基礎,教師作出簡要的說明后重在學生自己實驗。設計層只需要實驗教師給出幾個可選擇的實驗而沒有具體資料,學生自行選擇實驗內容,實驗時間也不作嚴格規定,可以在兩周的時間完成實驗室工作。實驗重在培養學生的科學實驗能力,強調提高學生的自主能動性及利于學生的創新能力發展。

4.實驗報告的撰寫和形式

這是對實驗全過程的總結和深入理解的一個環節,應獨立完成,嚴禁抄襲實驗報告及修改原始數據。我校要求實驗結束后一周必須上交詳細的實驗報告。一般實驗報告采用統一冊子,報告包括要點有六項:實驗數據記錄;合理的表格設計;實驗數據填寫完整;有完整的實驗數據計算過程,有單位(包括作圖等);實驗結果科學、正確的表達;有實驗結果的討論與誤差分析,提高層要有定量的誤差分析。其中實驗結果討論與誤差分析要求結合觀察到的現象進行結果分析,分析盡可能具體,定量或半定量,切忌空談。內容可包括影響誤差因素討論,系統誤差修正,結果的性討論和同公認值比較分析等等。我國各大高校的大學物理實驗報告應時代的要求經過多方面的探索,不再是單一標準單一的形式,而是呈現多元化的特點。針對不同對象和階段,報告形式和內容有所不同。比如我校基礎層和提高層報告要求基本相識以報告形式提交,只是提高層要求做定量誤差分析。設計層實驗要求學生以科技小論文的形式報告實驗結果,也可以以PPT形式展示成果。這種多元報告形式也與目前我國許多高校一致,具體的要求可能有所差異但在報告方面的改革趨勢一致。

5.考核方式和標準

實驗考核如其他課程一樣,通過才可以獲得學分。怎么考核才能激發學生的積極性?隨著改革的進行,報告的形式的改變以及學生實驗素養的重視,考核方式也有了變化。由終期考核比重較大到注重平時考核的變化。比如我校實驗成績評定由平時的每份報告分數和操作評分決定。每份基礎層、提高層的實驗報告評分為:報告70%,操作規范、課堂紀律等30%。設計層評分為:科技小論文、報告。B類總成績評定:5個基礎占40%,4個提高占60%,A類總成績評定:5個基礎占20%,8個提高占40%,1個設計占40%。并且我們規定基礎層次不合格者,經本人提出書面申請方可進入提高層次跟讀,但提高層次每個實驗報告成績必須在3分(成績評分為5分制)以上,否則不合格,不能進入設計性實驗層學習??偝煽儾缓细裾咧荒苤匦蓿瑳]有補考。為了鼓勵學生的自學性、研究性、創新性,學生在本年度內發表跟大學物理實驗相關的在學校認可的二級雜志及以上、獲得校級課題及以上或獲得專利證書,均可評定為大學物理實驗成績。這樣的考核方式以平時成績為主為學生創造了良好的學習氛圍,調動了學生的積極性。設計層實驗的評分和比例顯示了大學物理實驗綜合實驗能力和科研能力還沒有獨立行動的能力,因此自治與共治社區治理體制的成熟也是一個循序漸進的過程。

作者:張鑫 李金玉 單位:浙江海洋學院

大學物理實驗論文:獨立學院大學物理實驗論文

1改革考核方式,讓學生從思想上重視大學物理實驗

美籍華人丁肇中在諾貝爾獎的頒獎大會上說:“我希望通過我得到諾貝爾獎能提高中國人對實驗的認識?!鄙鲜兰o,諾貝爾物理獲獎項目中69.2%屬于實驗項目,現今,國內外很多知名前沿研究領域的研究所或高校研究團隊都特別重視實驗。從某種意義上說,物理實驗直接影響整個自然科學的發展。物理實驗如此重要,實際上,很多學生在思想上不太重視大學物理實驗。當老師原理講解、演示完畢,很多學生僅機械地重復實驗過程,根本沒有理解實驗原理,談不上領會該實驗過程設計巧妙之處,顯然達不到培養應用型人才目標。更不用說借助大學物理實驗平臺,充分利用實驗過程,主動培養自己的科學實驗素養等應用型人才應具備的基本素質。僅僅從獲取學分的角度對待大學物理實驗,使得大學實驗教學并沒有發揮其應有的重要作用。要扭轉這一思想狀況,需要改革大學物理實驗考核方式。除考核考勤、實驗課堂操作表現、實驗報告質量外,還應增加實驗操作、數據處理單獨考試,現場打分,然后給出綜合成績。改革考核制度,從而改變學生的學習態度。只有思想上重視物理實驗,才有可能培養學生的科學實驗精神及訓練實驗動手能力。

2自編實驗教材

教材不僅是教學的依據,而且是學生學習的依據,其內容應當把培養學生學習及應用知識能力放在極其重要的地位。傳統的大學物理實驗教材內容追求系統、完整,偏重知識傳授。鑒于此,我們針對本地區經濟發展特點,結合本校學生的實際情況及專業培養計劃,自編了大學物理實驗教材。例如根據本地區電子工業比較發達的特點,在利用霍爾效應測量磁場的實驗中,我們增加利用霍爾效應判斷半導體元件的P型或N型內容。自編實驗教材比較靈活。實驗內容一般為本校的培養計劃量身定做。我們從2005年開始至今,一直使用自編實驗教材,教學效果良好。另一方面,自編實驗教材因為沒有正式出版,故可以根據每一屆上課后的教學反饋,對教材的教學方法與教學內容不斷進行小修改,直至完善。

3借綜合性實驗改進教學方法

綜合性實驗的實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關的知識。這種類型的實驗對學生的綜合素質要求高,而且培養效果好。傳統的大學物理實驗教學內容比較單一,弊端多。如果全部實驗內容為驗證性實驗,不僅實驗操作步驟簡單,而且驗證的原理知識少。因此,從培養應用型人才的目標出發,大學物理實驗課程必須面向社會,必須有綜合性實驗。另一方面,傳統的大學物理實驗教學方法缺乏創新精神的培養。在教學過程中,有的教師詳細地講解實驗目的、原理、注意事項、并且完整演示實驗步驟及儀器使用。學生根本不用預習和思考實驗中的問題,只需上課時重復老師的操作即可順利完成實驗。這導致有的學生實驗數據測完了還不清楚實驗原理。這種情形只會導致學生對實驗失去興趣,相應的應用型人才培養目標大打折扣。這與大學實驗課程培養科學實驗素質、創新能力的初衷相違背,與培養動手能力、解決問題、分析問題能力目標相違背。因此,改進大學物理實驗課程教學方法必須要有實際行動。我們的自編實驗教材里設置有綜合性實驗。在教學方法上,我們將大學物理實驗課程拆分為大學物理實驗I和大學物理實驗II,即分2個學期開設。大學物理實驗I由于學生剛開始接觸實驗,實驗內容沒有設置綜合性實驗,驗證性的居多,教學過程中有講解儀器使用及步驟演示。大學物理實驗II中增加綜合性實驗。在綜合性實驗教學中,去掉講解數據處理、儀器使用及實驗步驟演示環節。從實際的教學反饋來看,效果不錯。在教學方法上,準備進一步改進。今后準備按計劃逐步取消實驗課演示環節,對于每一個實驗,然后逐步將實驗教材中近一半的實驗項目略去實驗步驟,只有實驗儀器介紹、實驗原理、實驗目的及實驗要求。從而激勵學生自己查閱文獻資料,真正培養學生綜合分析、團隊協作的能力。從而充分發揮大學物理實驗課程培養應用型人才目標的潛力。

4在數據處理上普遍采用不確定度

數據處理計算不確定度,不僅增強學生對誤差的深刻認識,而且進一步強化學生應用高等數學知識的意識。加強數學和物理基礎是21世紀工程教育改革的大前提。很多同學不會靈活應用高等數學知識。同樣的數學問題,換成物理題就不會了,或者比較難理解。數學應用能力比較差,歸根結底,是應用的比較少,沒有形成用數學思考物理問題的習慣。另一方面,課程改革后,實踐、實驗課程課時比例上升,物理實驗教學的地位提升。與理論課涉及的數學知識相比,大學物理實驗涉及的數學一般不難,應用的知識點比較單一。如果要求計算測量數據的不確定度,不僅能通過誤差的大小看出本次實驗測量結果的質量,而且強化學生應用數學知識的意識,對于后續的專業學習及工作都有重要的意義。

5設置公選課

大學物理實驗的公選課內容一般面向對物理實驗有濃厚興趣的物理或電子信息專業類學生,多數設置為設計性實驗。設計性實驗在給定實驗目的要求和實驗條件下,由學生自行設計實驗方案并加以實現,旨在以學生為中心,培養學生獨立思考能力,利用實驗平臺進行創新性實驗。進一步為有興趣有能力的學生日后參加電子設計、機器人設計等知名全國性大賽做好鋪墊。另外,大學物理實驗公選課還可以面向其他非對口專業的學生。滿足如計算機、化學、生物等專業的學生在物理實驗方面的需求。這些專業的學生更多側重應用,因此可設置一些與近代物理和現代實驗技術密切相關的實驗課題,或訓練在化學、生物等領域應用頻率較高的實驗技術。大學物理實驗公選課的教材要充分體現設計型和獨立完成這兩大核心思想。教材只有建議的實驗研究課題,沒有實驗步驟,沒有實驗原理,只有一系列的問題。學生必須獨立查閱參考書(教材中列出了必讀與選讀的參考書目),團隊成員必須相互協作、認真研究,與指導老師反復討論,設計實驗方案、反復實踐,才能完成實驗要求。實驗完成后,要進行詳細的書面總結,向指導老師口頭匯報結果,之后學生每人遞交一份論文式的實驗總結。

6大學物理實驗室管理員可設置勤工儉學崗位

實驗室設置多個勤工儉學崗位,讓學生有機會參與實驗室的管理與維護。我們的大學物理實驗室近幾年一直有勤工儉學崗位,學生積極申請,效果不錯。一方面可以讓更多的學生了解實驗室管理,更好理解、尊重指導老師和實驗員的工作;另一方面,當設備儀器有問題需要修理時,學生有更多機會學習如何維修、維護儀器設備,發揮自己的特長幫助實驗員解決問題,學以致用。

7結論

按照現代教學論,教學過程既是一個認識過程,更是一個發展過程。在教學過程不僅要傳授科學知識,積極幫助學生完成認識過程,更重要的是促進學生發展,培養學生學習、解決問題、與人溝通等綜合能力,畢業后更好地適應社會工作。當然,培養這些綜合能力不能僅僅通過大學物理實驗教學過程短期實現,是一個長期的積累過程。目前,提高大學物理實驗教學效果的硬件瓶頸是資金投入不足,實驗儀器種類少,儀器設備更新緩慢。這制約了開設綜合性或設計型實驗的數目,從一定程度上也制約了教材及教學改革的發展。應進一步增加相關投入,整合現有實驗資源,推陳出新,讓大學物理實驗教學這一重要環節能發揮更大的作用。

作者:高玉梅 譚朝陽 劉萍 袁海軍 單位:電子科技大學中山學院

大學物理實驗論文:物理教學大學物理實驗論文

一、目前農林院校“大學物理實驗教學現狀

1.教學內容過于傳統和規范。目前的《大學物理實驗》教學主要以基礎實驗為主,實行統一的大綱、教材和統一的考試,主要對一些成熟的實驗方法進行驗證和練習,在這種統一的規范下,這樣培養出來的學生知識結構單一、思維局限性太強、缺乏個性、缺乏創新。

2.實驗教學方式單一,教學效果不理想。傳統物理實驗教學主要是老師先講解實驗原理,然后根據實驗內容講解實驗儀器及內容,有的實驗還會進行實驗演示,這樣,學生只是被動地被灌輸實驗原理及內容,機械的模仿實驗過程,按照固定的程序進行實驗,因此,在實驗過程中很難發現問題,更談不上創新,而且,學生對這種教學方式缺乏興趣,只是被動的完成任務,得到實驗數據,拿到學分。3.由于受學時的限制,實驗內容拓展性較弱,教師也只能根據學時安排一些相對經典的實驗,對一些難度高、復雜的實驗,老師也只能忍痛舍棄,學生也失去了很多進一步學習的機會。面對目前大學物理實驗教學存在的問題,如何在有效完成實驗教學任務的基礎上,提高教學質量,并通過對“大學物理實驗”的教學達到對大學生獨立操作能力、創新能力和自主思維能力的訓練和培養是“大學物理實驗”教學改革的關鍵。

二、“大學物理實驗”教學實踐改革思路與實踐

1.教學內容的優化和學生主導地位的確立是“大學物理實驗”教學質量提高的關鍵?!按髮W物理實驗”的教學目的是培養學生動手能力的提高、素質的培養和提高。根據“大學物理實驗”的定位,我們緊密圍繞提高學生實踐動手能力這個中心任務,結合本校實際情況,根據專業將本科生的實驗分為工科、理科和農科三大類。在每一類里面,結合學生專業和課程設置,將實驗分為三個層次,循序漸進的培養學生的動手能力和創新思維。及時層次,是必做的基礎類實驗,如傳統的力、熱、電、光等單項實驗,如“扭擺法測剛體的轉動慣量”“電源特性研究”“單縫衍射光強分布的測定”“通用示波器的使用”等。其教學目的是在大學物理課程學習的前提下,通過基礎類實驗初步培養學生理論聯系實踐的能力,鍛煉學生的動手能力,通過這類實驗,要求學生能獨立地完成一般實驗。第二層次,為綜合類實驗,本階段實驗涉及理論面較廣,相對復雜,同一個實驗可能會涉及到力、熱、電、光和近代物理技術的綜合應用。比如,“密立根油滴實驗”“電流磁場的測定”、“電表的改裝與校準”“光譜定性分析”等。學生可以根據實驗目的自己設計實驗方案,老師只起到解惑的作用。通過方案的設計、完善及實驗的具體操作,培養學生的綜合思維和創造能力,加強動手能力。學生通過完成綜合類實驗,從失敗中補足知識的漏洞和操作的缺陷,從成功獲得學習的興趣和動力,在此階段,學生運用知識和動手能力得到很好的訓練。第三個層次,是設計類實驗,是選擇類實驗,有意愿的學生結合自己的專業和興趣點,提前申請并在老師的指導下,自行調研、選擇課題,并根據查閱的資料寫出調研報告、實驗方案,通過老師和實驗小組的充分討論,確定實驗方案,組裝實驗設備,完成實驗。比如,植保學院學生設計的“液體表面張力的測定”,資源環境學院學生設計的“土壤粒徑的測量方法改進”,機電學院學生設計的“光電檢測技術應用”,生命學院學生設計的“望遠鏡及顯微鏡的組裝”等都取得了很好的效果。這個層次主要以科研方式進行,主要引導、鍛煉學生綜合應用實驗方法和技術的能力,學習發現問題、提出問題、解決問題的科研的思維和方法,培養他們的創新思維、能力及合作精神。在上述“漸進式”實驗教學完成的過程中,學生主導了整個教學活動的,老師會解惑、輔導學生實驗中遇到的問題,并提供學生所需實驗設備和儀器,從而打破了傳統實驗教學中老師講解、演示,學生模仿的被動局面,大大提高了學生學習的積極性和主動性,也激發了學生解決科學問題的動力和潛力,在實驗的過程中,學生的動手能力、創新思維得到了很好的訓練和培養,學生素質的提高也在潛移默化中完成。

2.“大學物理虛擬實驗遠程教學”的應用是提高實驗教學效果的保障。雖然改進后的教學內容和方法很大程度上滿足了教學任務的有效完成和學生能力的培養,但也會受實驗場地、儀器及時間等的限制,為了進一步拓寬學生的知識面,開闊學生思維,我們教研組設立了“大學物理虛擬實驗遠程教學”,選用了基礎類、綜合類、設計類等50余個實驗,每個實驗包括實驗目的、方法、原理、內容及實驗模擬及結果分析等模塊。學生可以通過校園網登陸,選擇實驗內容并進行網絡模擬。有一部分實驗和實際操作實驗吻合,學生可以在實際操作后通過模擬實驗還原實驗過程。還有一部分實驗是近代和綜合設計類實驗,受實驗條件的限制暫時沒有開設,學生可以自主進行選擇、設計及模擬操作。虛擬實驗遠程教學可以鞏固并拓寬學生的理論知識,為學生思維的開闊及創新能力的培養打下良好的基礎。

三、結束語

“大學物理實驗”是培養學生動手能力、思維能力及創新能力的一門重要基礎課程,系統的實驗內容和實驗技能訓練將會使學生受益終身。讓學生通過“大學物理實驗”的系統學習,提高動手能力、理論結合實踐的能力是我們努力的目標。而選擇“漸進式”實驗內容、以學生為主體的實驗教學方法、開放的網絡教學環境,將創立新的“大學物理實驗”教學模式。這為“大學物理實驗”教學效果的提高鋪墊了很好的基石。

作者:黨亞愛 王立青 王國棟 張敏 單位:西北農林科技大學理學院 西北農林科技大學

大學物理實驗論文:大學物理學史物理實驗論文

1物理學史融入物理實驗教學的必要性

物理學是一門實驗科學,物理實驗是物理學發展的基礎。也可以說是“系統工程”,它集力、熱、聲、光、電于一體。大學物理實驗作為一門獨立設制的課程,是學生動手、觀察、創造思維、處理數據、總結寫作等綜合能力提高的過程,有著其他課程不可替代的作用。因此不能教條學習,只是簡單地照貓畫虎,測幾組數據。應使知其然,還能舉一反三,循序漸進。要在全學年實驗中,致使綜合能力有“質”的飛躍。只有這樣才能真正起到鍛煉實效,這就要求實驗教師在每個實驗過程中積極引導學生的學習欲望。

2利用物理學史激發學生的興趣

光學是研究客觀世界中有關光現象規律的一門學科,通過大量歷史資料和出土文物的分析研究,充分證明我國古代光學在世界科學技術史中的重要貢獻。當時物理學領域內成就較大的是墨家,它是由魯國的墨翟(公元前480~39年)和他的弟子等所創立。《墨經》是墨家的集體創作成果,它比古希臘歐幾里得(公元前330~275年)“光學”還早百余年,不僅是中國光學的先驅,在世界光學史中也占經驗豐富的地位?!赌洝穼獾闹边M律,做出了精辟的記載,認為從物體上發出來的光線,好像箭矢一樣(“光之人,照若射”),通過精細的觀察實驗發現,當兩個光源同時照一物,產生本影和半影,還給投影下了一個科學定義:光有所遮擋的地方就是影。墨家根據光的直進律,制成了世界上最早的針孔照相機。在十一、十二世紀間,我國科學家郭守敬根據光學原理制成了各種天文儀器,觀測天象,取得了豐碩成果[4]。

在教學中我們感到,上實驗課缺少足夠的時間,應該將實驗儀器的一些改進通過演示,使學生明了其實用與便捷。而我們只能見縫插針,簡單敘述。例如:在薄透鏡測焦距的實驗中,以前成像的像屏用的是一個噴漆薄鐵片。共軛法測焦距,要求同學們在觀察到大小兩個像,我們說這叫“大像追小像”,追的結果是看兩像的中心是否重合,這一步是用成像的方法(細調)驗證粗調是否調好了,是否“同軸等高”。為了對比,學生往往在屏上做記號(劃一橫線),時間長了,白色屏被畫得全是橫線,面目全非,很難辨別。新儀器做了巧妙的改進,在一小張硬紙板上,印了坐標,然后用塑料薄膜扎制,既美觀又實用。這一看似簡單的改進,給使用者帶來很大便利。讓同學們知道,實驗儀器的設計也不是的,需要不斷改進、更新,這首先就需要認真觀察,發現不足,提出建議或思路。

單擺測重力加速度實驗,這是經典的物理實驗。單擺不僅是測定時間的儀器,也可用來測量重力加速度的變化。及時個發現擺的振動等時性的科學家伽利略,他用實驗求得單擺的周期隨長度的二次方根而變化?;莞怪瞥闪思皶r個擺鐘,而且及時次記錄到一個耦合的振蕩器觀察。“惠更斯的同時代人天文學家J.里希爾曾將擺鐘從巴黎帶到南美洲法屬圭亞那,發現每天慢2.5min,經過校準,回巴黎時又快2.5min?;莞咕蛿喽ㄟ@是由于地球自轉引起的重力減弱。英國科學家羅伯特?胡克發明了圓錐擺,是在兩個方向上自由擺動的鐘擺。通過分析擺錘圓周運動,他用它來分析行星的軌道運動。19世紀中葉傅科在巴黎的先賢祠證明了地球的自轉。牛頓則用單擺證明物體的重量總是和質量成正比的。實驗教師本身應該對所做實驗從實驗內容、歷史背景、儀器結構、儀器調節、儀器維護各環節了如指掌,這樣才能及時解決和解答實驗中出現的種種難點、問題,并迅速應急處理。更重要的是要教會學生遇到問題應該如何面對、怎樣解決。當然教師的知識也不是多方位的,在科學技術不斷進步的過程中,有些問題也可能會出現瞬間“卡殼”的尷尬現象,這就敦促教師應大量查詢資料,不斷更新知識,在教學中學習,提高自己認知能力,從而保障教學質量。

3存在的問題

(1)對物理學史融入大學物理實驗重視不夠,且不重視學生的邏輯思維及動手能力的培養,形成單純知識灌輸。

(2)沒有特定時間進行物理學史、物理思想的教學,從而導致在實驗課中不系統、不,缺乏完整性。

(3)需進一步加強教師對教學的嚴謹態度、拓寬知識面、提升自身素質、提高實驗教學水平。

4結論

我校是綜合性大學,對理、工各科、各專業的學生,從開始做物理實驗起,就應有意識地培養他們的觀察、動手、邏輯思維、處理數據、歸納寫作能力。物理學史不但記述了物理理論的發展歷程,再現了物理學家的思維過程,對待科學的態度以及研究物理方法的創新與突破。應引起足夠重視,安排適當的課時進行物理學史教學,因材施教。并將物理學史適時充分地穿插、融入到物理實驗中,從力、熱、聲、光、電每一個實驗中汲取歷史和現代各種“養分”。使學生基本技能、創造思維、科學方法、嚴謹的科學態度等得到的發展。

作者:王宏偉 張儀葉 單位:太原理工大學

大學物理實驗論文:我國大學物理實驗論文

一、我國大學物理實驗的重要性

大學物理是一門以實驗為基礎的學科,大學物理實驗和大學物理理論占有同等重要地位,它們既有著深刻的內在聯系,又有著各自的任務和作用。大學物理實驗在培養學生分析問題和解決問題的能力及激發學生科學創新意識方面有著其它學科不可替代的作用。大學物理實驗不但把物理理論知識用到實驗上,而且更好地解釋生活中的物理現象并加以科學驗證。通過大學物理實驗能培養學生達到以下幾點科學實驗能力及實驗目的:

1.通過對實驗現象的觀察分析和物理量的測量,能夠更好的加深對理論知識的學習,對定義、定律更深刻的理解;

2.通過對實驗儀器的調試和使用,能夠更好地培養學生動手動腦的能力及臨時處理突發事件的能力;

3.通過對實驗數據的處理及圖像的繪制,能夠更好地培養學生對數據的保留與取舍及結果的正確判斷與分析;

4.通過實驗能使學生以獨立或合作的方式設計一些基礎性實驗,從而培養他們獨立思考問題,合作完成工作的意識。

二、做好我國大學物理實驗前的準備工作

實驗課又不同于理論課程,有它自身的獨特性,因此,在實驗前必須做好以下幾點工作。

(一)實驗理論知識的學習。實驗前對實驗理論知識的學習是做好實驗的前提條件。實驗理論知識的學習主要是指在實驗前要對實驗目的、實驗原理的熟練掌握,清楚地知道實驗的要達到的任務及其所采用的方法,在實驗時才能游刃有余地解決實驗中所遇到的問題,才能保障實驗的順利完成。

(二)實驗設備的準備及調試。在懂得了實驗目的及原理的基礎上,才知道實驗所需要哪些實驗設備,及其儀器參數的要求。不但要對所做實驗設備準備齊全,而且儀器的擺放也要符合實驗要求,并且要對實驗儀器按照實驗要求進行調試。若中間任何一個環節出現錯誤都可能影響實驗效果,甚至導致實驗失敗,所以,實驗前設備的準備及儀器的調試是做好實驗的基本條件。

三、做好我國大學物理實驗中的具體工作

(一)實驗儀器的規范使用。不同的儀器設備有不同的使用方法及其操作步驟,一定要按照儀器說明書來正確操作使用。要輕拿輕放,要確保儀器設備在安全有效的參數范圍內使用。不然,給實驗結果會造成較大誤差,甚至導致實驗的失敗。

(二)實驗步驟的合理安排。根據實驗原理及實驗內容來合理安排實驗步驟是高效完成實驗的關鍵。對于實驗步驟要熟悉掌握,給夠給出一個合理的分工安排體系。大學物理實驗一般都是小組實驗,先測哪些量,測幾組數據,誰來測等的分工安排一定要合理明確,才能在規定的時間內順利完成。

(三)實驗中突發事件的處理。實驗課不同于理論課,大學物理實驗中的很多力學、電磁學、近代物理等實驗都會用到高壓電,電壓可達到380伏甚至會更高,一定要保障學生和實驗師的人身安全;也要保障實驗室的財產安全。實驗中要做好一切安全應急措施,確保萬無一失,是做好實驗的基本保障。

四、做好我國大學物理試驗后的工作

當試驗完成后并非一切都結束了,實驗后的收尾工作也顯得十分重要,這樣更有利于下次實驗及儀器設備壽命的延長使用。

(一)試驗后的檢查。試驗后的檢查主要是指數據是否記漏、設備是否完好、配件是否丟失、開關是否關閉、電源是否切斷等事項的檢查,以確保下組人員能夠繼續做實驗。

(二)試驗后的儀器保養及衛生。由于實驗室所使用的是精度較高的儀器設備,不同于其它上教室課時使用的桌椅,對實驗室儀器的保養及實驗室內的衛生也有著很高的要求。實驗完畢后注意儀器的保養:該擦洗的要擦洗,該涂潤滑油的涂;地面該掃的掃,該拖的拖。有些儀器怕強光照射,窗簾該拉的要拉上,好的保養及衛生更有利于延長儀器的使用壽命。

(三)總結及反思。試驗完成后除了按時上交實驗報告外,還要及時總結和反思。總結在此次實驗中遇到哪些問題,采用什么辦法又是怎樣處理的;與其它實驗有何異同;有何收獲,有何啟發;實驗過程中的步驟、選用法方、儀器調整等是否有改進的地方??偨Y和反思是為了能夠更快更好更有效地做好下次實驗??傊锢砩系娜魏我粋€偉大的成就都離不開實驗,做好大學物理實驗不是一件簡單的事情。既要做好實驗前的相關準備工作,又要做好實驗中的具體事項,還要注意試驗后的衛生等工作,才有可能更好地做好大學物理實驗。

作者:巨洪軍單位:麗江師范高等??茖W校

大學物理實驗論文:大學物理實驗論文

一、研究性教學應用在大學物理實驗中的可行性

之所以將大學物理實驗課程作為理工科學生在大學期間接觸到的首門實踐性課程,就是希望以實驗的形式加深學生對于物理學的理解,以培養學生具備進行實驗物理學研究的能力和科學素質。多年的實踐成果表明,大學物理實驗的研究性教學具有較強的可操作性。

1.大學生普遍接受過良好的基礎教育,已經掌握了較為系統和完備的基礎知識。他們往往思維活躍,善于創新,對于新鮮事物抱有強烈的好奇心,是開展研究教學的不二人選。

2.研究性教學兼顧實踐性與前瞻性,與高校的課程設置有著較高的契合度。同時,高校內的各種教學設施為探究教學提供了良好的硬件基礎,圖書館和校園網絡等設備也為探究學習的實現提供了豐富的信息資源保障。

3.高校以“雙師型”教師居多,具備開展研究教學所必需的人才儲備。這些高校教師通常同時肩負著教學任務和科研任務,承擔著各類課題,有著豐富的科學研究理論和實踐經驗。因此,在親自向學生傳授研究方法的同時,也有利于他們積累自身的探究教學實踐經驗[3]。

二、霍爾實驗中的研究性教學

霍爾效應一直以來都是大學物理的傳統實驗課程,它得名于1879年在金屬中發現電壓的美國物理學家霍爾。以下將以霍爾效應為例,對研究性教學在大學物理實驗教學中的具體應用進行探究。

1.實驗中對霍爾元件的電路改進和保護。早前的霍爾元件由金屬制成,由于霍爾電壓過低而不具有使用價值。直到半導體技術的突飛猛進,才使霍爾元件在電池測量和自動控制等裝置中得到了廣泛應用。霍爾元件體積較小,其整體結構為一般為1.50mm×1.74mm。較為頻繁的使用次數和脆弱的自身構造,使霍爾元件極易損壞,因此,對霍爾元件的保護就顯得極為重要,這也是為傳統教學所忽略的。電路上的設計改進將會大大提升霍爾元件的耐用程度。其具體操作如下:選取霍爾元件工作電流輸入端中的一端,添加兩根帶金屬夾的導線,使兩個金屬夾分別夾住保險絲的兩腿。其中,保險絲采用直徑為0.32mm、額定電流為1.1A的常用電流保險絲即可。然后在霍爾元件的電壓輸出端也實施同樣的步驟,這樣就能有效地保護霍爾元件。當激勵電流誤接入霍爾元件時,保險絲會燒斷,霍爾元件就得以保存。經過本人對該霍爾效應實驗的改進和反復驗證,當0.1A的勵磁電流接入到該裝置時,保險絲會立即燒毀,從而確保了霍爾元件的完好無損,說明該設計是具有一定可行性的。其實驗原理圖如圖1所示。實驗結果證明,該設計確實起到了保護霍爾元件的作用,從而有效地維護了霍爾效應實驗器材,對霍爾效應的物理實驗教學起到了良好的示范。在進一步保障大學物理實驗教學順利進行的同時,也激發了學生創造的熱情,提高了他們靈活運用所學知識的能力。

2.霍爾效應在螺旋管軸線磁場測量中的運用。在研究長直螺線管軸線上的磁場分布時,常常需要利用霍爾效應。在工作電流和勵磁電流都得到固定的情況下,通過變換霍爾片在長直螺線管軸線上的位置,逐點獲取霍爾電壓,求得磁場大小。而在對這些數值進行分析時,為了實現模擬的數值在不同學科的實驗中具有廣泛適用性,需要借助一種多物理場模擬軟件。這時學生就可以小組為單位,利用軟件充分發揮主觀能動性,實現自主探究。這也是新時代下的科技優勢。如圖2顯示的就是理論計算、實驗測量和數值模擬3種不同方法在進行螺線管軸磁場測量實驗時得出的分布曲線。圖中可以明顯地看出,實驗結果與理論計算更加一致。雖然模擬計算偏差較大,但利用它可以更直觀簡便地得到整個磁力線的分布,這正是數值模擬的優勢所在。而這幾種方法結果間的差異,也為今后的物理實驗提出了新的研究課題。

三、結束語

在大學物理實驗教學的探索實踐中,適當地引入研究性教學對培養學生綜合素質和創新思維起到極大的促進作用。學生在實驗過程中會以具體問題的解決為目標,借助文獻資料對已有知識進行總結與歸納,從而加深對知識的理解。在以小組為單位進行探究時,同學間的交流合作能力也得到了加強,學習的積極性得到了提高。大學生具有的科研意識和創新精神也有了進一步提升。具體而言,隨著文中談及霍爾元件的廣泛應用,對霍爾效應的教學也應該隨之變革。本文即是結合大學物理實驗教學中霍爾效應的內容,對霍爾實驗的一些方法提出了改進。在運用新技術手段的同時也發現了傳統教學所未注意到的新課題??傊芯啃越虒W在提高學生綜合能力、培養學生創新精神方面成果顯著,對大學物理實驗教學的發展有著深遠的意義。

作者:劉衛衛單位:鹽城師范學院

大學物理實驗論文:三段式大學物理實驗論文

一、體系設置

1.學生的學習興趣較弱,主觀能動性較差。提高性實驗階段增強學生的學習興趣,令其學習自覺性和主動性明顯提升。2.開放實驗室難以吸引學生,實驗室設備使用率低。拓展性實驗階段采用半開放形式,所開放實驗項目達幾十項,學生按興趣和專業在網上自選實驗,無教師授課情況下,解決實驗過程中出現的實際問題,并完成實驗;實驗設備使用率大幅度提高,實驗室基本無空置設備。

二、教學模式

三段式半開放實驗教學體系在“基礎、提高、拓展”教學階段采用不同的教學方式,循序漸進,使得學生由被動學習轉為主動學習,教師由自主授課轉為輔助咨詢,整個過程實現了學習以學生為主,教師為輔的狀態?;A性實驗階段,采用固定教師,小班化啟發教學模式。授課時,教師結合板書、課件,面面俱到,講清楚每個實驗的關鍵和細節;實驗時,關注每個學生的操作狀況,指導到人,使得每個學生都感受到教師對其關注,保障每個學生能掌握基本工具和方法的運用,務求避免有個別學生只看不動手的狀況,啟發學生自己動腦,逐步培養學生的信心。經過及時階段后,學生對實驗將不再有膽怯心理,信心和自覺性得到明顯增強。提高性實驗階段,采用固定教師,小班化教學模式。授課時,教師點到即止,逐步減少實驗細節的講解;實驗時,視學生狀況不同,給予適當的引導和提示,使得學生理解理論跟實踐的差異,碰到問題能獨立思考,解決實際問題,能在以自己為主的狀況下,順利完成實驗。經過第二階段后,學生對實驗表現出較大主動性,實驗的預習和質量明顯提高。拓展性實驗階段,采用無教師授課,學生自由選擇實驗的半開放模式。整個第三階段開放實驗達25-30項,由所有教師分塊管理,指導教師的角色轉換為實驗管理員。網上公布所有第三階段實驗項目及課件,學生根據自己的興趣和專業,自由選擇,在規定時間內到實驗室,按黑板上書寫的提示,獨立完成實驗,所得數據由管理教師審閱、簽字確認。整個過程只有當學生碰到無法解決的狀況時,才會找管理教師咨詢和幫助。該階段所開放實驗項目和實驗設備均遠超前兩個階段。

三、創新特點

近年來,隨著國家對教育的日益重視,各高校實驗室都增大了投入,特別是硬件方面;而《大學物理實驗課程》作為一個常規的基礎公共課程,一般采用“大鍋飯”教學模式,即固定10-15個實驗項目,按順序授課。因此,一個矛盾日益突出———實驗設備越來越多,而使用率卻越來越低。針對這種情況,三段式半開放實驗教學體系具有以下三個突出特點:1.將原來的“大鍋飯”教學模式,分成“三段”,使得教學模塊化、層次化,循序漸進的教學模式更利于提高學生的實驗信心和學習興趣。2.“半開放”的第三階段,使得學生的知識面大為拓寬。第三階段的“半開放”使得整個課程所開放的實驗項目達35項以上,包括許多曾獲諾貝爾物理學獎的經典實驗,引發學生的巨大興趣,使得部分的學生敢于參與到科學研究中來。3.基于半開放的模式,使得實驗室設備的使用率大大提高。自從采用三段式半開放實驗教學體系后,浙江大學城市學院大學物理實驗室歷年的實驗設備使用率均接近90%。

四、效果評價

每學期結束時,實驗中心通過問卷調查、師生座談、建議反饋等形式,獲取學生三段式半開放課程教學的相關信息和建議。最近一學年的調查顯示,三段式半開放課程教學獲得了92%的支持和滿意率?!按髮W物理實驗的分段半開放教學方法非常好地培養了我們的自主動手和創新能力。實驗內容安排合理,從入門到進階,由淺及深,而教師的講解卻是從繁到簡。從我們不敢動手碰儀器,到可以按照教師的講解和指導做實驗,再到我們親自動手實踐,那種感覺很好”,某位一年級的學生,在調查問卷中說道。2010年5月,浙江大學城市學院物理實驗教學中心被列入“2010年浙江省本科院校及時批省級實驗教學示范中心建設點名單”。2013年11月,順利通過了浙江省級實驗示范中心驗收。評估專家組對三段式半開放式的實驗教學體系給予了高度評價,認為該體系確實符合學生的認知規律,不同的教學階段,采取不同的教學方法,帶來不同的教學效果,使學生能力培養成為了教學的主要目標。而且能夠使得實驗室的儀器設備得到充分利用,使用率很高,這個也是其他高校實驗室迫切需要解決的問題。

作者:鐘偉民單位:浙江師范大學

大學物理實驗論文:分析工科大學物理實驗教學改革

導讀:大學物理實驗作為大學生的一門重要科學實驗課程。教學改革,淺析工科大學物理實驗教學改革。 關鍵詞:大學物理實驗,教學改革 大學物理實驗作為大學生的一門重要科學實驗課程,不僅讓學生受到嚴格的、系統的實驗技能訓練,掌握科學實驗的基本知識、方法和技巧,更主要的是培養學生嚴謹的科學思維能力和

創新意識,培養學生理論聯系實際、分析和解決實際問題的能力,激發學生科技創新能力[1]。

近年來,各工科院校對物理實驗教學進行了多方位、多層次的改革,取得了一定的成績,但也存在一些問題[2]:一是從教學方法上來看,教師多以“言傳身教”為主,這種“ 填鴨式”教學方法難以激發學生的學習興趣,不利于培養學生的創新能力;二是從實驗內容上來看,驗證性實驗較多、與物理科學的前沿比較接近的實驗較少;三是教學手段、技術與設備落后,計算機輔助教學作用未能得到充分發揮,計算機和網絡技術在教學中的應用程度較低。因此,必須對大學物理實驗的教學內容、教學方法和教學手段進行改革。

1 改進實驗內容

物理實驗教學在不同層次人才培養中的定位、要求和作用應該有所區別。比如,研究型或學術型人才培養與應用型人才培養在物理實驗課程的教學摘要作用。此類實驗應在教師指導下由學生自主完成,并可讓學生嘗試通過方式整理、總結實驗結果。以上三類實驗在大學物理實驗教學體系中應以提高型實驗為主體,三者相輔相成,共同促進實驗教學效果的提高。

2 改革教學方法[2]

首先應在如何引起學生對做實驗的興趣上做文章;其次應在如何提高學生的創新意識和創新精神上做文章。比如,如何在物理實驗教學中鼓勵學生提出問題?如何提高學生在物理實驗中提出問題的能力?

2.1 采用啟發、引導和討論式教學法

對于綜合性實驗和一部分較難的基礎性實驗,為了體現教師的主導作用和學生的主體作用,教師可以采用啟發、引導和討論式教學法。教師可以要求學生進實驗室時必須提交預習報告,內容包括本次實驗的目的、內容和步驟等。然后,教師簡要介紹實驗原理和做實驗時的注意事項,啟發學生思考這次實驗所用的儀器是否還有其他用途。教師在提出問題和分析問題時要盡量調動學生的興趣。讓學生積極思考,主動索取知識。實驗過程中,教師要全場巡視,幫助學生解決在實驗中遇到的共性問題。,教學改革。,教學改革。

2.2 采用探究式教學法

對于設計性實驗,教師好采用探究式教學法,即教師不介紹設備、 儀器的使用方法,而是讓學生自己閱讀教材和儀器使用說明書,接著由學生集體討論、交流各自的實驗預習報告,介紹實驗方案,匯報測試過程、分析結果,教師再提出問題,啟發學生,并引導學生展開討論,完成實驗。,教學改革。這種課堂上的互動不僅能培養學生主動參與、獨立思考、積極探索的精神,為他們終身學習打下良好的基礎,而且能增強學生的競爭意識和進取意識,鍛煉學生的口頭表達能力。,教學改革。

3 引入現代教育技術

3.1利用多媒體技術

利用多媒體技術可以對實驗原理和實驗過程進行生動形象的模擬仿真,利用數據處理和邏輯判斷功能對實驗結果進行分析和預測,將靜態變為動態,使聲音、圖像、動畫、文字有機地組合在一起,增強教學活力,激發學生的學習興趣,改善實驗教學效果。東南大學物理實驗中心針對教學中存在的問題:(1)新的實驗教學體系對教師的要求明顯提高,突顯出了品質教師資源的短缺;(2)難以實現對學生個性化深層次的指導;(3)面向廣大學生開放,實際管理操作上有困難,他們構建了信息平臺,引入計算機作為助教,改變傳統實驗教學師生單一交互的局面,建立新型教學關系,創建物理實驗課程“多重交互”教學模式,取得了良好的教學效果。

3.2 建立實驗室物理教學網站

學生可以根據中心提供的網址登錄網站,在網上了解每學期的實驗設置和內容介紹等情況,根據選課規則選擇自己在本學期要做的實驗題目和實驗時間,以便更好地安排時間預習功課。在這一方面,復旦大學物理實驗中心建立的教學網站被學生稱為自己的維基百科,人人參與編輯,靈活、快捷、全開放。2007年7月1日開通以來,點擊量已經突破了380萬次,平均3000次/天,形式改變帶來了互動教學質的變化。

大學物理實驗課程是大學物理教學環節的重要組成部分,對于工科學校而言,物理實驗課程尤其重要。實驗課程具有課堂講授所無法比擬的優勢,直觀性、操作性以及學生在實驗中的主動性、 探索性和創造性,是實驗課程的主要特點。,教學改革。任何學科都不是一成不變的,都必須適應形勢的發展和變化。,教學改革。在信息時代到來的今天,工科大學物理實驗教學需要在實驗內容、教學方式、師資培養等方面不斷改進,才能形成合理的、適合本校特色的大學物理實驗教學體系。

大學物理實驗論文:大學物理實驗教學改革的思考和實踐

1 大學物理實驗改革的背景

《新世紀高等教育教學改革工程》是教育部在2000年啟動的教育改革項目,其教學改革項目中設立了一個“高等學?;A課實驗教學示范中心建設標準的研究項目”,以此規范高等學校課實驗室的建設。高校物理實驗教育對于高校教育有著重要的作用,因為物理實驗教學可以有效提高學生的科學素質、創新精神和實踐能力。

實驗課程的重要性高校早已認識到并在逐步加強,改革也不斷開展,但是物理實驗課程教學的模式還是傳統模式:實驗教育教師先講,直接告訴學生本次實驗的步驟、方法、目的要求、原理。甚至有的教師還會先做一遍,學生然后按步就搬地照做,指導老師在做的過程中發現學生遇到問題立即指糾正。這樣的大學物理實驗教育滿足不了現在高校教育目標要求。物理實驗教育投入不足。資金投入不足,高校設備陳舊,設備不足,功能單一;人力資源投入不足,教師配備明顯不足,教師教學能力與教學需求有欠缺,老師教學任務過重。教學模式陳舊死板。教學過程中從教學內容:實驗目的、原理、操作步驟講解等十分詳細,學生自足發展、探索、創造空間不足,學生不能在實驗中發現問題,解決問題。對實踐重視不足。高校在實驗教育中依然是重視理論內容,對于實踐內容重視不足,教學過程對物理實驗的各環節細節注意不夠,考核也是以理論知識為主,實踐環節占總課時比重過低。課程教育取得效果有限。學生在實驗過程中按照步驟進行,對于實驗體會不深,學生幾乎不自己改正錯誤,學生參與度低,實驗結束后對實驗數據的總結工作進行不足,因此實驗取得的教育效果顯得非常有限。高校對于物理實驗課程重要作用認識不足。高校對物理實驗教學的作用認識重視不夠,導致實驗教育地位比較低,對物理實驗教育教學改革的必要性認識不夠,所以教學方法單一,教學方法落后。高校對學生實驗能力培養目的不明確,在實驗教學過程中存在問題,嚴重妨礙了人才創新能力的培養。大學物理實驗教學中諸多問題使我們認識到了深入改革已勢在必行。

2 大學物理實驗課教學改革的思考

物理實驗教學的新模式的指導思想:通過實驗教學培養學生自主性和創造性思維能力。為此以綜合應用性、基本傳統性、設計研究性三個方面進行教學改革探討、研究、資料收集整理工作,編排實驗課程,學習內容傳統與現代兼顧、指導與靈活性并存。

2.1 大學物理實驗教學對象的改革

大學物理實驗教學具有培養學生科學素質、創新精神和實踐能力的功能。素質教育要求學生掌握現代科技,可以創造性、開創性的開展工作,有綜合運用多種學科的能力。擴大物理實驗教學受益面,大學物理實驗教學的對象就不能僅僅面對理工類學生,也要學科交叉、文理滲透,走出原有的專業限制。

2.2 大學物理實驗教學體系和內容的改革

2.2.1 物理實驗教學改革大綱

教學改革是一個過程,不可能一步完成,物理實驗教學內容的改革分層次完成。認識到培養學生解決具體問題的能力、創新意識是實驗教育課程的教學目的。打好學生學習基礎。利用基礎實驗培養學生基本能力的,使他們在物理實驗的基本特性中掌握基本知識、方法、技能。物理實驗基礎測試扎實科學研究的基本功。加強學生自主性培養。增加自主式實驗,培養學生的綜合能力,讓學生自己查資料,設計實驗方案,獨立完成實驗,在試驗中發現問題,解決問題。學生更加容易掌握各個儀器的特性和功能,掌握了知識,培養了自主能力。加強實驗方法的訓練。實驗課程也是由理論和實踐綜合組成的,要合理的安排兩者的比例,課時著重向使學生掌握實驗方法傾斜,加強多樣性實驗教育,增加進行綜合性應用實驗。

2.2.2 物理實驗教學改革內容

大學物理實驗教師隊伍教學思想和觀念的轉變。教師素質是大學物理實驗教學的關鍵。高校要引導實驗教師在實驗教育、教學引導等方面知識技能的進修,不斷更新知識和教學方法。教師要有自我學習的精神,把科研工作中的新技術、新理論結合到教學中。

更新實驗課程體系。完成學生會主動自我獲取知識、課程從基本到綜合的新實驗課程體系建立。教學內容以綜合性實驗結合基礎實驗,設計性實驗和課題研究性實驗接合,保障實驗課程自成體系。

實驗課程內容改革。增加教師與學生之間的互動內容,增加設計實驗內容。減少單純實驗、觀測實驗課程。合理調整純理論知識內容的課時配比和傳授方式,理論實踐相結合。學生真正參與實驗并鍛煉動手能力。新的物理實驗儀器設備隨著現代科學高新技術變革不斷出現,學校應加大資金投入,及時購買儀器,既可以提供新的實驗項目,又可以讓學生及時掌握符合社會需要的技能,避免學到內容與社會需求脫節。教師通過講解這些實驗儀器的發展傳授知識,增加學生學習興趣,提高實驗課教學質量,培養學生的創新意識。

改革物理實驗教學考核模式??己耸菣z查學生掌握知識主要手段,考評辦法和考核制度是否有效直接關系教學改革成果的檢驗。實驗課程可以根據教學內容的不同,采用不同難度的考核標準。大學物理實驗教師的考核也是考核重要部分。教師在評定職稱中應該加入是否在物理實驗教學中將改革精神和內容地展開,重視教學工作的質量檢測對于評定的影響。

3 大學物理實驗教學改革實踐

根據教學改革“教為主導,學為主體”的教學原則,傳統的傳授知識為主的教學方法已不能適應需求,新的物理實驗教學體系更注重應用要使用討論式、啟

發式、研究式等教學方法?;緦嶒瀮热莺鸵龑詫嶒瀾褂脝l式、引導式教學方法,學生更好地掌握基礎知識,培養實驗儀器操作技能,合格完成實驗報告。綜合、設計性實驗教育使用討論式、提案式教學方法。讓實驗使學生建立起感性認識,培養學生綜合使用實驗方法的能力,使學生能夠熟練運用物理理論。研究性實驗項目教學中使用研究式、答辯式教學方法。因教師只給出實驗題目和要求,學生要靠自己完成任務,教師進行啟發指導,培養了學生主動學習與對問題實驗研究能力,能培養學生解決實際問題的能力,學生理論聯系了實際,學生養成獨立思考習慣。 結束語

高校學生有大量的自由學習時間,課堂時間和教學內容是有限的,高校可以在建立物理實驗教學網絡平臺引領學生平時學習。通過平臺傳授一些課堂上沒有內容,有需要的學生可以自己學習,滿足了一些學生的物理實驗知識的高要求,可以將教師講課過程錄下來,把視頻資料上傳到網絡教學平臺,讓學生可以復習鞏固學習內容。

大學物理實驗論文:淺論大學物理實驗教學模式

實驗教學在高等院校人才培養方面扮演著非常重要的角色。大學物理實驗與大學物理課堂教學相輔相成,是對大學物理知識的進一步驗證,作為高校的一門必修課程在教學中處于極其重要的地位,是其他學科無法替代的。輕實踐、重理論的傳統教學模式雖已有大的改觀,但大學物理實驗的重視程度仍沒有提到相應高度,如何以實驗為依托,激發學生學習積極性,引導學生積極主動的去學習,掌握并能靈活應用所學知識,培養學生的動手能力和創新精神,建立以學生為本教師為輔,促進學生知識、能力、素質等各方面協調發展的物理實驗教學模式,仍是實驗教學首先要解決的問題。只有將大學物理開放式實驗教學和實驗創新教學相結合,才能更有效的培養學生的創新能力和創業精神。

一、大學物理創新教學

學生創新能力的培養,需要通過創新的教育教學活動才能實現,這對學校的教學內容提出了更高的要求,教師在整個教學過程中,除了向學生傳授理論知識以外,還應盡可能的指導學生,讓學生多動手、多思考,引導和培養學生思考問題及實踐動手能力。注重實驗教學,開設自設計實驗項目在每次實驗前,教師提出要求,學生根據題目和要求,制定實驗方案,獨立查閱資料,在自己認真思考的基礎上,提出解決問題的設想,實驗前準備好所需實驗器材,實驗過程中要充分發揮教師的主導作用,學生要在教師的指導下進行操作并完成實驗,寫出實驗報告。這樣不僅可以較大限度地調動學生學習的積極性,發揮他們的主觀能動作用,而且可以變單向信息傳遞為雙向式信息傳遞與交流。事實證明,加強設計性實驗教學,能使學生的思路越來越廣,動手能力越來越強。學生通過自己的努力,實驗成功獲得的成就感,會更加激發學生設計實驗的積極性,而每次都會有一些較為新穎的設計方案,創新能力不斷提高。比如學生在做電阻伏安特性實驗時,不是單純的畫伏安曲線,學生還設計了內接法、外接法兩種電路圖,兩種方法研究伏安特性,根據實驗所測數據畫出特性曲線,同時還可以根據現有器材研究小燈泡的伏安特性,這樣不僅培養了學生綜合運用所學知識的能力,還有利于培養學生收集和處理信息的能力以及解決問題的能力,是一條培養學生創新能力的主要途徑。

二、大學物理開放式教學

隨著各高校對大學物理實驗重視程度的提高,大部分院校都實現了大學物理面向全校理工科學生的開放。大學物理實驗教學應實現“內容、時間和空間”上的開放,學生可以通過校園網絡打破課堂限制,根據自己的時間來選擇實驗項目并對實驗進行預約,實驗時間應根據學生的實際情況來確定,不應有時間上的限制,學生在進行實驗預習時如果結果不理想可以反復操作,這樣操作技能不好的學生也能通過反復操作提高操作水平,能力強的學生還可以對實驗進行深入的了解和探索,學生也可以下載教學資源和實驗講義進行自主化的學習,并能通過實驗系統對成績進行查詢;教師可以通過實驗系統掌握實驗課程的開設情況及時了解實驗教學安排,對教學做出合理規劃;實驗管理人員也可以通過實驗管理系統對教學資源,人員設備,實驗教學進行管理,提高管理的工作效率。實驗資源應面向學生開放,利用校園網在網上對實驗資源進行展示,保障物理實驗資源開放的順利進行。尤其虛擬儀器實驗室應讓學生有足夠的時間來了解整個實驗室,使學生在實驗前對儀器的功能和使用方法有充分的認識,培養對物理實驗的學習興趣,以便實驗時能夠節約時間,提高實驗效率。以大學物理實驗室為例,大學物理實驗室周一至周五對學生全天開放,學生根據自己的時間和所感興趣的實驗項目來預約實驗到實驗室進行操作,熟悉各儀器的操作方法、步驟以及功能,了解操作中需注意的事項,對所學知識有直觀的了解,并能更好的掌握應用。實踐表明,通過對全校學生實驗教學的開放,不僅使學生對實驗儀器有了深入的了解,而且調動了學生學習物理的興趣,在提高實驗效率的同時,培養了學生的動手能力。在開放式實驗教學中,教師應強調 “授之以漁”, 改變“抱著走” 、“授之以魚”的教學方式,著重于啟發、引導學生,充分發揮他們的主觀能動性,鼓勵學生多嘗試,讓學生放手去做。教師要改變那種有問必答的習慣做法,要從實驗現象或故障入手,啟發學生積極思考,引導學生結合所學理論知識,獨立分析故障原因,進而得出正確結論。通過實驗教學讓學生在掌握實驗內容的同時掌握實驗方法,并能舉一反三,靈活應用,充分調動學生的創新意識,培養學生的科學精神。教師對學生實驗能力作出評價時,不能只重視實驗的結果,更要重視實驗的過程,要考核學生的實驗能力,包括學生提出問題的能力、思維能力、設計能力、動手能力、創造能力、查閱資料的能力等等,即使在基礎實驗中完成情況一般的學生,如果在開放實驗中有獨特見解和創新,教師也應給予較高的評價。實驗教師通過實驗報告考核學生綜合分析、處理數據和書面表達能力;通過實驗操作檢驗學生的動手能力和實踐能力;通過創新設計實驗檢驗學生的創新能力。三者之和為實驗成績,總成績為各實驗成績的加權平均值。實驗成績的評定變知識考核為能力考核和綜合素質考核,特別側重學生的創新精神和創新能力的考核,對其實際能力進行的評價。

當前大學物理實驗教學模式的改革,必須要符合科學發展和時代進步的要求,通過進一步加強實驗室建設,為培養創業型人才和服務社會提供平臺。建立以人為本的實驗室管理新模式,根據理工科學生的需求,面向全校學生對物理實驗室進行開放,并爭取在適當的時候向社會開放,其中大學物理演示實驗室已經邁出了開放的及時步,從而提高實驗室對創業型人才培養和服務社會的貢獻度。

大學物理實驗論文:大學物理實驗的改革與實踐

摘 要:為培養具備現代科技素質的高質量高層次創新人才,物理實驗教學必須在教學內容、教學方法、教學手段和教學的環境條件等各個方面展開多方位的改革實踐,建立一種適合當代科技發展的教學新體系,以滿足各層次學生學習需要,并達到激發學生學習積極性、主動性的目的。

關鍵詞:大學教學;物理實驗;改革實踐

從21世紀科技發展和對人才科學素質要求的角度考慮,物理實驗教學的改革必須建立一種適合當代科技發展、有利于培養具有深厚的基礎知識的創造性人才的教學新體系。教學內容應反映當代教育思想和高科技成果,教學方法和手段應改變過去的單一模式,建立多級開放實驗室,滿足不同層次的學生獨立進行學習和研究的需求,采用CAI\,Internet網等現代教學手段,改善教學條件,形成多元化的教學環境,激發學生學習的主動性。

中國科技大學“理科實驗教學培養學生創新思維創新能力的研究與實踐”項目組,在認真研究了我國當前高等教育改革的趨勢以及教學方法存在的主要弊端的基礎上,對物理實驗教學進行了系統的改革,并取得了初步成果。

一、發展教育技術,創新教學模式

教育資源的缺乏是長期困擾教學質量提高的難題,也是制約教學改革深化的瓶頸。時代的發展和科技的進步對教學提出的越來越高的要求,對學生創新思維和實踐能力的培養需要一種趨向個性化的教學,需要比普通公共教學占用更多的教育技術、創新教育手段來解決。在這些方面,中國科技大學天文與應用物理系進行了多年的探索與研究,研究和開發了一批物理教學軟件。其中,1996年他們在國際上首創開發出及時套仿真實驗教學軟件,1998年升級為Windows版本,其規模和虛擬技術水平得到進一步提高和完善,達到國際經驗豐富水平。1999年又推出了《大學物理虛擬實驗》的Internet網遠程教學系統,在國際和國內物理教學界產生了很大的影響,得到了廣泛的應用和贊揚。它的意義主要體現在如下三個方面:(1)開創了物理實驗教學的新模式,該成果利用計算機把實驗設計、教學內容(包括理論教學)、教師指導和學習者的思考、操作有機融合為一體,形成了一部可操作的、活的教科書,為物理實驗改革提供了有力的工具,同時克服了實驗教學長期受到課堂、課時限制的困擾,使實驗教學在時間和空間上得到延伸;(2)為網絡教育最難實現的遠程實驗教學開創了一種新的方法和途徑;(3)開拓了CAI研究的新思路,帶動了國內CAI的發展,同時為學校開創了新的教學模式。

1. 實驗理論教學與實驗教學相結合。對有利于深化物理學概念,發現、總結規律并對規律本質做出解釋的典型實驗,通過仿真軟件的虛擬實驗環境用于教學中,將實驗的方法引入新的概念和規律,把理論教學與實驗教學有機地融為一體。對一些典型的知識點,通過CAI教學軟件介紹它的應用。

2. 利用CAI軟件教學,開設“物理思想進化啟迪”Seminar課程。按照物理學的發展,從機械觀的興起、場與相對論到量子觀,針對物理概念的重大革新和在其中起過重要作用的著名實驗為線索來探索物理學發展的規律、理論與實驗的關系,以科學研究與技術創新的關系、培養學生的思維能力和科學素質。

3. 在提高公共物理實驗教學水平與質量,培養學生實踐能力上,對一些難度高、操作復雜的實驗,項目組采用虛擬實驗、遠程教學(在校園網上完成虛擬實驗)與實際實驗相結合的二段、二段式教學模式,使學生在課堂內獨立完成實際實驗。同時,合理配置教學資源。針對實驗課量大質低的狀況,在總學時不變的情況下,精簡實驗項目,整合實驗教學內容。適當擴大設計性實驗,綜合性實驗的單項實驗安排5~8學時,大量的一般性實驗通過仿真實驗進行。通過上述努力,激發了學生的學習主動性和積極性,大大提高了實驗教學的質量和水平。

二、以素質教育為目標,建立物理實驗課程新體系

新實驗課程的組成分為基本實驗、綜合性實驗、設計性實驗、科學小實驗等,形成從低到高、從基礎到前沿、從接受知識到培養綜合能力,逐級提高的一、二、三級基礎物理實驗課程新體系。每一級物理實驗大致用一個學期的時間完成,不同的級別標志著不同實驗技能和科學思維水平。這樣,基礎物理實驗課不再是課堂教學內容的簡單重復和驗證,也不再是把力、電、光、近代物理等獨立學科的實驗簡單地串聯起來。使學生從較高起點上進入大學物理實驗,逐級走向科學的高峰。

1. 一級物理實驗為普及性實驗,主要包括基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗技能的訓練和基本測量方法與誤差分析等。涉及到力、熱、電、光、近代物理各個學科,適合于理、工、文、商學院各專業學生的學習和基本訓練。

2. 二、三級物理實驗逐步增加綜合性實驗和設計性實驗的比例及難度,有利于激發學生的學習熱情,使他們變被動學習為主動學習。以前由教師排好實驗、準備好儀器、學生做現成實驗的做法,變為在教師指導下自己設計方案完成實驗,從而達到培養學生的綜合思維和創造能力的目的。通過做設計實驗,學生從成功與失敗中受到訓練,素質得到提高。

3. 四級物理實驗以科學小實踐方式,圍繞基礎物理實驗組織若干課題,以科研方式進行實驗,培養學生的研究、開發應用能力。

在課程安排上,一級物理實驗面向全校各學科專業學生開課,二、三級物理實驗對理工類專業開課,四級物理實驗為物理類各專業學生必修課、理科非物理類各專業學生選修課。)

三、注重實物實驗的時代性與先進性,改革實驗教學內容

物理實驗必須與現代科學技術接軌,才能使現代科技成果滲透到傳統的經典課程內容之中,也才能激發學生的學習熱情。例如,在對全校工、商、文科學生一、二年級所開設的物理實驗中,已涉及光譜技術、真空技術、磁共振技術、核物理技術、X光衍射的技術、光纖技術、傳感器技術、光學信息處理技術等。開設這些項目是為了從物理實驗的設計思想、實驗方法、儀器的設計原理、結構及其應用等方面拓寬學生的知識面,培養他們的綜合實驗能力。

四、營造創新人才培養的多元化教學環境

目前中國科學技術大學開設的實驗類型有公共必修實驗、選修實驗、仿真實驗、遠程網絡實驗、開放實驗等。

1. 利用現代教育技術開設“大學物理實驗遠程教學”

自開設遠程網上物理實驗教學以來,學生利用校園或Internet網對實驗教學內容進行課前預習和課后復習,便于學生充分地學習和掌握實驗教學的內容。通過開設網上虛擬物理實驗選修課,學生可以根據自己的時間在任何地點自主地進行學習,這滿足了不同層次學生的學習需求。

2. 開設開放服務實驗室

在每級物理實驗中,開設開放服務實驗室,它不僅在時間上對學生開放,而且在實驗內容上也對學生開放。近兩年開放實驗的項目有:擺的運動規律及應用研究、電學儀器的設計與制作、光學儀器的設計與制作、波的特性研究、教學軟件的設計與開發等。在開放服務實驗室中,學生可利用實驗室提供的設備自己設立題目,教師只是指導和審核學生提出的實驗方案與題目,學生以小論文的形式在Seminar課中上臺宣講,討論和總結成功和失敗的原因、自己的創新點等。

3. 仿真實驗室

根據實驗的特點和復雜性,實驗室提供計算機和物理實驗教學軟件,與實際實驗相配合,通過多種教學方式完成各種物理實驗。

大學物理實驗論文:淺析定制式大學物理實驗教學模式與成績評價方式研究

[論文摘要]大學物理實驗是培養學生實踐能力的重要課程。文章基于教學實踐提出了定制式大學物理實驗教學模式,即把大學物理實驗教學內容劃分為必修實驗、選修實驗、探究實驗三類,并賦予不同的分值和權重,學生按一定的原則自行定制實驗內容;采用實時錄入的方式進行成績管理,按累計總分的方式進行成績評價。定制式實驗模式能夠充分發揮學生的自主性、培養他們的創新能力,符合高等教育的規律和目的。

[論文關鍵詞]大學物理實驗 教學內容 定制式模式 成績評價 教學改革

大學物理實驗是提高大學生實踐能力,為專業知識的學習奠定基礎,為滿足未來工作需要的重要的實踐教學環節。目前,作為工科類高校的基礎課,大學物理實驗幾乎所有的工科院校都已開設,但都普遍存在著學生學習興趣不高,教學過程、成績評價復雜,教學創新能力薄弱等諸多問題,因此,有必要對現有的大學物理實驗教學進行改革。本文結合多年的大學物理實驗教學經驗,在借鑒以往研究成果的基礎上,提出了一種新的大學物理實驗教學模式及成績管理評價方式。

一、內容定制式大學物理實驗教學模式

目前的大學物理實驗教學面臨的主要問題是學生的自主性得不到充分發揮,教學創新能力無法得到充分體現;現有的實驗設備使用率不高,缺乏科研院所間的橫向合作。為此,從個性化教育、培養創新能力和自主學習能力的角度出發,參照我校大學物理實驗教學改革的前期成果,提出了“定制式大學物理實驗教學模式”的概念,簡稱為“定制式實驗”。所謂定制式大學物理實驗教學模式,是指學生自我選定、設計所要做的物理實驗。把大學物理實驗所有的實驗項目進行歸類,劃分為三類:及時類是必修實驗;第二類是選修實驗;第三類是探究實驗,屬于開放性實驗。三類實驗的成績之和即為大學物理實驗的總成績。

二、定制式實驗模式的優勢與挑戰

1.定制式實驗模式具有較強的針對性,力求貼合專業實際。一方面,我國的高等教育目標中要求通過高等教育使學生“具有從事本專業實際工作的基本技能和初步能力”,這種技能與能力的最直接和主要的獲得途徑便是實驗和實踐教學環節。而大學物理實驗課程擔負著對學生進行實驗方法和實驗技能進行基礎訓練,逐步提高學生觀察和分析實驗現象的能力,以及理論聯系實際獨立工作的能力的任務。雖然在將來不一定要從事這方面的工作,但一定要有基本實驗能力和素質作為支撐,因此,必須在提高學生認識物理實驗重要作用的基礎上,探索出能夠貼合生產生活,貼近學生未來就業的物理實驗教學內容。

另一方面,強調定制式的出發點就是要使開設的物理實驗內容能夠較大限度地接近學生的專業方向。在以往確定物理教學實驗內容時,很少考慮本校學生的就業方向。隨著國家、各省市對高等教育投入的加大,以及各高校多年的積累,增加大學物理實驗的數量,利用現有或購置相應的實驗設備儀器,開設更適合專業特征的,甚至是學生自行設計實驗已成為了可能。

2.動態、靈活、開放是定制式實驗較大的優勢。與時俱進,緊跟科學技術發展的前沿,關注專業的發展方向是高等教育義不容辭的責任。定制式實驗中的探究實驗部分正是基于這方面的考慮,任課教師或各個專業的教師可以提供符合專業特色的實驗內容,以更大的開放程度,更靈活的實驗設計,更快捷的動態更新,把專業知識引入到物理實驗中。

3.能夠提高學生的興趣,培養創新能力,強化自主性。采用此種實驗模式,在一定程度上解放了學生的思想,他們可以根據自身的興趣愛好、專業特點、職業目標自主地選擇實驗內容。

4.設備條件與授課時間是限制開展定制式實驗教學模式的瓶頸。開展定制式實驗教學模式要求盡可能多地開設本校各專業相關的實驗,并盡可能保障設計性、探究性實驗的開設。這個要求所要面臨的較大困難是在實驗設備的保障上,此外很難保障有充分的授課時間。因此,可以在以不增加實驗總數的前提下,壓縮必修實驗數量,增加選修實驗、探究實驗的數量,以實現鼓勵創新、提高專業素養的目的。

三、定制式實驗的成績管理與評價

1.傳統的大學物理實驗成績評價方式。從前人的研究成果看,大學物理實驗課程成績的評價方式很多,如平時實驗平均成績、平時實驗平均成績+操作考試成績、從平時所做實驗中任意抽取一個實驗成績+其余的平時實驗成績、平時平均成績+筆試成績等,也有采用平時實驗、理論考試和操作考試相結合的方式、綜合考核的方式,還有的研究者建立了考核的模糊評價模型,有學者研究了國外著名高校的大學物理實驗的評價體系,其做法是拋棄了傳統的考試評價方法,而采用多環節、結合項目研究、口頭報告及寫作練習的多方位綜合成績評價體系,很有參考意義。但無論哪種評價方式,其最終目的都是較大可能地發揮實驗教學對學生實踐技能的提高和實驗教學效果的改善。

2.定制式實驗采用各類實驗成績累加的成績評價形式。定制式成績評價采用的是“必修實驗+選修實驗+探究實驗”累加的成績評價形式,但與傳統成績累加的評價形式不同,它是一種相對動態的成績評價方式:必修實驗成績有固定的權重、分值,而選修實驗、探究實驗的權重和、分值總和固定,而二者的實驗數量不固定:(1)必修實驗為學生必選。(2)選修實驗為學生必選,但數量上可多可少;探究實驗為學生可選,數量上可多可少。二者所占分值之和固定,只是分配比例上,可參照大學物理實驗目錄由學生自己選擇。(3)每個探究實驗的權重、分值高于自選性實驗、必修實驗權重,目的是鼓勵學生選做探究實驗。

定制式實驗的成績管理是十分繁瑣的,根據目前的技術水平,可以借助網絡平臺進行成績管理是定制式實驗成績管理的有效途徑,已有研究者則從評價的媒體平臺方面進行過探討。大多數院校都有自己的校園網,并且許多都開發了基于網絡的各類管理軟件。我校也開展了大學物理實驗網絡化成績管理平臺的研究,并已取得了初步成果,借鑒其他的成績管理軟件,只要稍做完善就可以實現實驗成績的實時錄入。

3.定制式實驗模式及成績評價實例。以某校上學期大學物理實驗定制式實驗目錄內容為例,簡要說明定制式物理實驗的內容設計。實例:某學生一學期需要做所有的必修實驗,即6個實驗,滿分是60分,如果再選4個選修實驗,滿分40分,總分就是100分;如果他不選選修實驗,而選擇2個探究實驗,滿分也是40分,總分也可達到100分。

大學物理實驗課是工科院校的重要實踐性課程,對在校學生學習其他課程以及將來從事科學研究工作、生產生活活動都有著重要的作用。定制式物理實驗模式探索了一條符合人才培養規律,符合實驗類課程基本要求的新的課程設置模式。初期的教學實踐表明,這種模式的效果是比較理想的,教學效果較好。同時,要不斷調整實驗的內容,克服存在的困難和問題,加強與專業教師溝通,以便建立起更加切實可行的實驗方案,相信這種模式必將有著廣闊的發展前景。

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