《大学物理实验》课程建设的实践和研究*

2016-10-25 02:26毕会英刘贺平徐义爽蔡桂双
物理通报 2016年7期
关键词:大学物理实验大学物理实验教学

毕会英 刘贺平 徐义爽 蔡桂双 张 欣

(北京科技大学天津学院 天津 301830)



《大学物理实验》课程建设的实践和研究*

毕会英刘贺平徐义爽蔡桂双张 欣

(北京科技大学天津学院天津301830)

以北京科技大学天津学院《大学物理实验》课程建设实践为例,从教学团队、课程体系、课程内容、教学模式、网络教学系统等几个方面阐述了大学物理实验课程建设的思路和实践情况.

大学物理实验课程体系建设课程教学内容网络教学平台

《大学物理实验》课程是高校实践教学体系的重要组成部分,主要目标是培养学生的科学素质、实践能力和创新能力.北京科技大学天津学院《大学物理实验》课程始终围绕独立学院“高素质应用型人才”的培养目标,不断探索新的教学理念,教学模式,更新教学方法和教学内容,不断丰富和完善教学资源,自2006年独立设课以来,经过不断的建设和发展,已发展成为具有跨学科知识背景的专、兼职教学团队、拥有自主编写的实验教材、基本完善的实验条件、具有网络教学平台的完整课程教学体系,在完善实践教学体系建设,激发学生创新精神、培养学生实践能力方面起着不可替代的重要作用.

本文结合北京科技大学天津学院《大学物理实验》课程建设的实践,主要从教学团队、课程体系、课程内容、教学模式、网络教学平台等几个方面阐述大学物理实验课程建设的思路和建设目标.

1 课程团队的组成

建立以课程专业为主,其他专业为支撑的跨学科专、兼职教学团队.

传统的大学物理实验课程的教学团队,大多由物理学相关专业的教师组成,主要负责实验课程的教学工作.随着信息化技术对各学科领域的影响,网络教学对课程建设起着越来越重要的作用.但在具体的实践教学过程中,专职的物理学教师由于不具有计算机等方面的专业知识,开发网络教学平台受到限制,计算机专业人员的开发又不能切实满足物理实验课程的具体要求,专业的单一性限制了课程的发展.针对这一现实,考虑我院教学的实际情况,我们建立了以课程专业为基础,其他专业为技术支持的跨学科专、兼职教学团队.课程团队主要由大学物理实验专职教师,大学物理实验兼职教师、大学物理理论课教师、网站建设技术支持教师组成,如图1所示.

图1 《大学物理实验》课程团队组成

大学物理实验专职教师和兼职教师负责实验课程的教学和资源建设工作,理论课教师与实验课程教师之间实时进行教学内容的互通,保障了理论课程和实验课程之间知识内容的衔接和一致性;网站建设技术人员主要负责一系列教学网站的开发和技术支持工作.经过一段时间的实践,课程团队已完成大学物理实验教学管理系统的开发研究工作,网络教学平台已进入运行阶段.实践表明:这支跨学科课程团队优于单一学科教学团队,课程建设水平得到提升[1].

2 建立以能力培养为核心的课程教学体系

北京科技大学天津学院物理实验教学团队承担着全校理工科所有专业的大学物理实验教学任务,年授课总学时达8万余人学时.在多年的教学实践过程中,逐步形成了“激发兴趣、培养素质、提高能力和探索创新”的教学理念,建立了以能力培养为核心的教学体系.教学体系包括大学物理实验和大学物理演示实验(如图2).

图2 《大学物理实验》课程体系

大学物理实验包括实验理论、基础实验、综合实验和设计实验,从实验环节的设计到内容形式的改革,始终把吸引学生兴趣,调动学生积极性作为提高教学效果的重要手段.大学物理演示实验课程,作为公共选修课辅助大学物理理论课的教学,同时满足不同层次和专业学生的需求,激发学生的学习兴趣和好奇心,并进行创新的启蒙教育.演示实验包括力学、热学、电学、光学、近代与综合等50多个演示实验项目,极大提高了学生探索未知的兴趣,激发了学生的创新精神,给学生提供了探索和创新的机会,提高了学生的科学素质和创新能力.

3 设置合理的课程教学内容

本课程始终以培养应用型人才为目标,以提高就业能力和创新能力为宗旨,以基础性、科学性、系统性、先进性为切入点,围绕“夯实基础、提高能力”的教改思路,进行实验课程体系建设和改革,以培养学生的科学素养、实践能力和创新能力.在课程建设过程中,选择经典实验以及现代与新技术实验作为基础实验,培养学生的科学素养;选择设计性实验、综合性实验和演示实验作为培养学生实践和创新能力的教学内容,以演示实验内容激发学生的学习兴趣;按照力学、热学、电学、光学的学科体系,由简单到复杂,从被动模仿到主动设计,从基础实验入手,逐步过渡到综合实验和设计性实验,符合学科的结构体系和学生的认知规律,有利于教师的教学和学生的自主学习,从而达到在实验教学过程中逐步培养学生的实验思想和研究意识,提高学生的科学素养和解决问题能力的目的(见表1).

表1 《大学物理实验》课程教学内容和培养目标

续表

4 构建教学新模式

坚持以“提高学生解决问题能力”为核心,构建有利于培养学生能力的教学新模式.

(1)实验理论教学方法改革

本课程坚持以“提高学生解决问题能力”为核心,在教学过程中提出了有利于培养学生科学素养和实验思想,提高学生解决问题能力的“四化”教学法和分层次教学法.即:重点内容“问题化”、解决问题“方法化”、复杂问题“简单化”、专业问题“通俗化”,简称“四化教学法”[2].根据不同类型实验采取“分层次教学法”进行教学[3](如表2).在教学过程中,教师通过教学方法的改革和实践,使学生在课程学习和实践训练过程中,潜移默化地形成了思考问题、解决问题的思路、习惯和方法,从而提高学生解决问题的能力.

表2 分层次教学具体方法

(2)实验操作方法改革

采取学生分组实验、教师分别讲授的方法.

为增加学生实践机会,提高动手能力,实验室实行了分组实验的教学方法,有利于师生的互动讨论;即:每次两组学生上课,每人一套仪器,两组同学分别进行两个不同的实验.分组实验要求教师每节课同时讲授两个不同的实验内容.这增加了教师的讲授和课堂控制难度,但给学生提供了较多的实验训练的机会.

(3)演示实验采取看-讲-演-练-视频的教学方法

《大学物理演示实验》涉及知识面较广,选修学生知识层次和结构参差不齐,这给备课带来极大的难度.课程组教师采取看-讲-演-练-视频的教学方法,先让学生观察现象(看),激起学生求知欲;然后给他们讲解原理(讲),之后让学生动手操作(练);最后,把与本次实验相关的新实验方法和技术发展现状等,以视频的形式展现给学生(视频),以获得更多的实验内容,拓展学生的视野.课后通过撰写实验论文和科学制作的形式对学生进行考核.通过这样的教学方法,取得了较好的教学效果,出现了很多好的科学制作作品[4].

5 自主编写教材满足教学需求

由于各高校实验仪器设备的选用不同,实验教材不具有通用性.课程组曾选用过其他院校教材,在教学过程中出现了实验仪器与实验教材编写的仪器不匹配的情况.课程组根据实验室现有仪器设备具体情况和实际教学需要,自主编写并由国防工业出版社正式出版了《大学物理实验》教材,解决了教材和仪器分离的状况.为学生的学习和教师的授课提供了便利,提高了教学效果.

6 网络教学提供自主学习平台

为了解决物理实验教学过程中出现的预习难、复习难、管理难的问题.本课程团队自2014年以来,自主开发大学物理实验教学管理系统平台,如图3所示.该系统包括:基础实验、综合实验和设计性实验等所有大学物理实验课程的实验内容16项,以及50多项演示实验内容.该系统的建立,有效扩大学生的受益面,实现教学内容、空间、时间、人员、设备等的高效利用,推动课程管理、师生交流、教学评价的信息化,实现了教学资源共享,教学管理信息化、规范化、系统化,提高了实验教学的教学效果和管理效率,符合开放式实验教学的需求;更好地满足了学生学习、教师教学和实验室管理的需求[5].

图3 大学物理实验教学管理系统网站主页

7 课程建设的特色

特色1:课程教学体系完整、内容丰富,具有很好的适用性.

本课程体系由简单到复杂,从被动模仿到主动设计,从基础实验入手,逐步过渡到综合实验和设计性实验,符合学科的结构体系和学生的认知规律.

教学资源按照课程设计有4个模块组成.分别为:基础实验、综合实验、设计实验、演示探索实验.内容涵盖力、热、电、光等知识领域,每一模块下的各个实验均有实验重点和难点、PPT课件,教案、讨论题等资源.演示实验内容丰富,趣味性强,可使学生在愉快的氛围下探索物理规律.

特色2:数字化信息化教学平台建设成果显著,课程组自主研发的大学物理实验教学管理系统提供自主学习平台,可以使更多学习者受益.

课程团队自行开发了大学物理实验教学管理系统.该系统包括普物实验教学系统、演示实验教学系统、教学管理系统、开放预约系统等,内容涵盖:基本仪器介绍、基础实验、综合实验、设计实验、演示实验等全部大学物理实验类型,内容包括:实验讲义、PPT资料、预习要点、实验原理、实验仪器、实验常见问题、课后讨论题等,为学生个性化学习提供了更加丰富的资源.通过实验管理系统学生可进行实验项目、实验课表的查询,教师可以发布教学信息和成绩统计等.

特色3:充分利用演示与探索实验室和设计性实验,培养学生自主探索的创新精神.

如何培养学生的创新精神一直是高等教育面临的课题,按照“兴趣是最好的老师,探索是创新的源头”的理念,教学中心利用演示实验室面向全校开设物理演示实验公共选修课程,开课以来一直受到学生的欢迎,教学效果明显,激发了学生的学习兴趣,学生进到实验室可以进行自主实验和探索,为培养学生的主动创新精神起到了推动作用.目前演示实验项目有50多项,内容丰富,趣味性强,不仅可以帮助学生理解物理概念,还可以使学生从诸多的实验中体会实验设计的巧妙构思,激发学生创新实践的欲望,为进一步开展学生创新活动发挥了积极作用.

设计性实验要求学生自行设计实验方案,自主完成实验过程,在进行设计性实验的教学过程中,学生要进行不断的独立思考、改进和完善实验方案,最终完成实验,整个训练过程有助于培养学生的创新意识,提高学生的创新能力.

8 课程建设的发展目标

《大学物理实验》课程建设的发展目标是:建立一支职称结构、学历结构、专业和知识结构合理的师资队伍;逐步增加设计性和综合性实验、现代物理实验新技术内容的比重,研发更多内容和技术先进的物理实验和演示实验装置,使课程体系更趋完善;根据仪器设备更新情况和实验内容更新情况不断完善实验教材内容,以适应不断发展的课程需要;不断开发和利用网络系统教学平台,高效管理教学资源,实现教学资源共享、教学管理信息化、规范化、系统化,改善实验教学效果和提高管理效率,更好满足开放式实验教学的需求;争取尽早建成拥有合理师资结构的课程团队,完善的实验内容教学体系、特色鲜明符合实际需要的教材、因材施教的灵活教学方法、有利于教学和管理的网络教学管理系统平台的大学物理实验优秀课程.

1朱世坤,聂宜珍.大学物理实验教学团队建设问题探讨.实验技术与管理,2011(5):194~196

2毕会英.大学物理实验教学方法探析.教育教学论坛,2015(10):141~142

3苏芳珍,杨能勋,朱小敏.大学物理实验精品课程建设与实践.实验室研究与探索,2009(3):91~93

4周风帆,王浩程.大学物理演示实验的价值重构.大学物理,2011(8):46~50

5谭佐军,卢军,谢静,等.中心开放式大学物理实验教学管理系统的设计.大学物理实验,2013(5):118~121

Practice and Research on the Construction of University Physics Experiment Course

Bi HuiyingLiu HepingXu YishuangCai GuishuangZhang Xin

(Tianjin College, University of Science and Technology Beijing,Tianjin301830)

Using Tianjin College of University of Science and Technology Beijing as an example, this paper described the train of thought and the practice concerning course construction of college physics experiment. The author has made a discussion from the following aspects: the teaching team building ideas, curriculum system construction, teaching content design for university physics experiment course, the use of teaching methods, and network teaching platform building, etc.

college physics experiment;course system construction;teaching content;network teaching platform

2016-01-14)

*北京科技大学天津学院基金项目“大学物理实验优秀课程建设”,项目编号:2015008作者简介:毕会英(1967-),女,硕士,高级实验师,研究方向:物理实验.

猜你喜欢
大学物理实验大学物理实验教学
小议初中化学演示实验教学
电容器的实验教学
对初中化学实验教学的认识和体会
大学物理实验中热电偶冷端补偿电路的应用
依托大学物理实验室建设 开展信息化教学模式改革
微课在分光计实验教学中的应用实践
几何体在高中数学实验教学中的应用
小质量恒星形成理论中的大学物理知识浅析
大学物理实验教学的改革与创新构想
数学语言精准性在大学物理课堂教学中的应用