“大学物理实验”课程教学方法改革研究

曹显莹,曲 阳

(哈尔滨石油学院,黑龙江哈尔滨 150000)

“大学物理实验”课程教学方法改革研究

曹显莹,曲 阳

(哈尔滨石油学院,黑龙江哈尔滨 150000)

通过对传统大学物理实验教学现状的分析与讨论,指出了目前大学物理实验课程的教学方法的单一性、枯燥性,针对大学物理实验课程的教学方法进行研究,从学生的预习方式、课堂教学模式以及成绩考核形式三个方面对大学物理实验教学方法进行改革,此方法充分调动学生的积极性与主动性,注重培养学生的科学素养和创新精神,从而提高了大学物理实验课的教学质量。

大学物理实验;教学方法改革;创新思维

大学物理实验课是高等教育院校的一门重要的公共基础课,它作为理工科专业必修课,是一个本科生进入大学接受高等教育系统的实验技能训练和实验系统方法的开端。它的目的是让学生接受一个全面的,系统性的动手实践能力培训,了解物理实验的基本设计原理和实验方法,让学生在操作技能和数据处理能力上有一个大的提升,并且它能更为严谨地培养学生的实验操作能力,创新性思维能力以及科学素养。然而目前大学物理的教学模式单一,课堂内几乎有一半的时间是教师用来讲解实验内容,这基本上属于“教”的模式,而另一半时间则为学生在为了获取实验数据而在“努力”的做实验,这种“努力”做实验往往是在做一些简单的,重复性的,机械性的工作,不但没有得到锻炼学生的动手能力,反而是占用了大量时间,只有很少的时间留给学生进行思考和讨论,相比自主思考和热烈讨论这两者更是获得知识和提高能力的关键所在。而在国外,大学物理实验课授课方式比较灵活,如中央伦敦学院,在实验课开始时,教师先让学生学会使用实验仪器,了解实验基本原理,让学生在实验室进行独立实验[1];而德国的“实验物理”是一门独立的选修课[2],实验教材是把一堆问题留给学生,让学生自己去找答案,包括原理,步骤等,在教学方法上,学生需要主动去寻求参考书籍解决教师留给的实验中的问题,类似于课前预习。在实验操作过程中,实验仪器都是学生自己动手组装,并按照组装好的仪器进行测量。因此,我们需要在对学生进行科学素养的培养、科学思维意识的增强、自主学习能力的提高方面作为指导原则,对现有的大学物理实验课的授课模式进行改革。本文针对现有的大学物理实验教学模式展开研究,旨在缩短教师讲解环节和机械式的重复实验过程,更多是引导学生思考和参与学生的讨论,在保证学生掌握基础性知识的同时,加强学生的知识层次深度发展,增加实验项目之间实验原理的相关性和多学科交叉性,达到深化教学改革,提高学生的创新思维。

1 大学物理实验教学方法改革

以增强学生科学素质、提高学生科学思维意识为准则,通过改善授课方式,缩短教师讲解环节和机械式的重复过程,从而提高大学物理实验教学质量,本文改革的课堂教学路线如图1所示:

图1 大学物理实验教学改革方案

1.1 预习方式改革

目前学生的预习方式为撰写预习报告单,包括实验目的、实验仪器、实验原理、实验内容等项目,学生一般通过指导书,将这些内容照抄到报告单上,预习报告貌似完美但对实验原理与实验仪器的操作均不知道,通过这样的工作学生并没有达到真正的预习目的,学生往往都是应付的心态。

改变预习方式,学生通过查阅资料这种方式改变为观看视频。

每个实验教师录制的一段大约40分钟的短视频,上传到学校的网络教学平台,学生可以通过登录平台,观看到每一个实验的视频录像,视频内容包括实验背景介绍,此次实验的目的,实验原理,实验仪器的使用,以及实验现象的演示,最后为实验报告的撰写的内容。

一、实验背景的介绍主要是本次实验的原创者及该实验最初被实现的时间和地点,原创者设计该实验的目的,当时的实验条件以及目前该实验的应用发展。通过介绍实验背景,一方面,能引起学生的兴趣,了解物理学家的生平、所做的贡献以及规律发现时的状态和心态,知道尚未解决的科学难题,把科学发明对社会发展的推动作用传授给学生。另一方面,让学生懂得,任何物理知识的获得都要经过反复的、精密的实验为基础。

二、实验目的一般指通过本次实验能够学习到的相关知识,能够熟练掌握仪器的使用,通过本次实验能够扩展一些相关知识。

三、实验原理一般教师讲解在本次实验中所应用的理论知识,一般都是与大学物理相关的理论,大学物理实验一般是验证性的实验,都是对大学物理的理论知识进行验证,在教师讲解的过程中,要充分体现理论与实验相结合,在学生能够熟练应用实验知识的基础上对理论知识能够有更深刻的思考。

四、实验方案,包括其中的实验步骤、实验结果的处理方法都由学生完成,这样学生就会主动查阅资料,解决自己的不懂之处。学生可通过学校的网络平台学习有关本次实验的相关知识,这种方式充分实现了预习的目的并且也能够节省课堂上的操作时间,增加课堂讨论时间。

1.2 课堂教学模式改革

目前大学物理实验的教学课堂模式为教师教,学生学的模式,教师讲解实验原理与实验步骤,以及实验仪器的使用、数据处理方法,学生按照教师的讲解内容应付性的做实验,对于如何得到的数据并不是很关心,课堂内容上的枯燥无味,学生失去了做实验的兴趣,不在乎学到了什么,更在乎的是实验成绩,这种形式就完全失去了实验的意义。为改变这一现状,我们对其进行改革如下。

一、要求学生能够独立设计实验方案

为提高学生的自主学习能力,教师要对实验教学内容进行深入分析,查阅文献资料,制定多种可能的实验方案,以此对学生进行启发式引导。实现学生能够自己设定实验方案,教师对于学生设定的实验方案加以修改,使得学生能够顺利完成实验。在设计实验方案的这一过程中,学生可以深入思考原创者的设计思想,跟随原创者的思路进行科学问题探讨。

二、学生独立搭建实验设备,完成整个实验过程

在教师的指导下,学生自己搭建实验装置,了解实验仪器的使用说明,在使用过程中会出现什么损坏,注意事项等,并完成实验数据的测量过程,处理数据,进行误差分析,误差概率的计算。

三、讨论实验中出现的问题

实验完成后,进行分组讨论,教师参与其中,讨论实验结果,形成讨论概要,以充实课堂讨论环节的内容,同时能够在本课的实验基础上,扩展实验内容和实验方法。在讨论的过程中,激发学生积极思考,提高主动性,参与合作学习,学会解决问题、探讨与自身观点矛盾的问题,促进学生创造性思维的发展。讨论的几个要点:一是对学生提出的实验方案的做出初步的判断,舍弃有明显错误的实验方案以及对仪器的使用情况;二是每组确立适当的实验方案讨论,确定正确的方案进行实验,三是实验结果出现大的错误要对实验方案进行讨论改进;四是分析问题直至解决问题整个过程中所需要的思想方法、实验操作过程中所需要的基本操作方法。五、实验结束后,分析出现极大误差的原因,如何减小误差。同样的实验方案还能够测量什么物理量,拓展实验内容。

1.3 成绩考核制度改革

严格的考核制度是保证优良教学质量必不可少的前提条件之一,对于提高重视度比不可少[3]。目前,大学物理成绩考核制度分为实验操作与笔试成绩,比例分配各占50%。为提高学生对实验的积极性,改变成绩考核制度,除操作和笔试成绩外,另有附加分数,教师可以设置一些科研题目供优秀的学生选择,学生可以在开放的实验室里改进实验装置,重新制作实验装置设计新的实验内容,学生可以通过小论文的形式或者是小制作的形式交给任课教师,按数据的结果可以作为平时成绩的一部分[4-6]。

2 结 论

以对学生的科学素养培养、科学思维意识增强、自主学习能力的培养为指导原则,本文通过对学生预习环节以及课堂教学模式进行改革,从而缩短了教师讲解环节和机械式的重复过程,留出大部分时间用于学生的思考和讨论,有利于学生激发学习兴趣,提高学生的主动性,从而提高了物理实验教学质量。

[1] 熊伦.中美非物理专业大学物理教育的比较与对策[J].物理与工程,2011,21(1):46-49.

[2] 王冬梅.论物理课新型师生关系的构建[D].东北师范大学,2007.

[3] 罗青.大学物理考核方式与探讨[R].中国武汉:湖北省高教学会高校计算机教育委员会,2010.

[4] 赵婷婷.大学物理实验教学与创新[J].大学物理实验,2014,27(5):110-112.

[5] 高潭华,刘雪梅.地方性应用型理工科院校大学物理实验教学体系的构建[J].大学物理实验,2014 (1):21-24.

[6] 吕昌,郭宇虹,等.大学物理实验教学中的推测应用[J].大学物理实验,2014(2):33-35.

Research on Reform ing Teaching M ethod of Experiment of College Physics

CAO Xian-ying,QU Yang
(Harbin Institute of Petroleum,Heilongjiang Harbin 150000)

It points out unitary and boring about teachingmethod of experiment of college physics,through the analysis and discussion of the status of the traditional university physics experiment teaching.For problems in the traditional physics experimental teaching,this paper discusses reform of teachingmethods about of enhancing teaching quality of experiment of college physics,based upon preview mode and teachingmodel and performance appraisal form,this teaching methods is advantageous for students to improve scientific literacy and innovative spirit.

experiment of college physics;teachingmethods reform;creative thinking

G 642.423

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.006.033

1007-2934(2015)06-0111-03

2015-07-01