大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)改革探索論文
一、實(shí)驗教學(xué)模式單一
大多數獨立學(xué)院教學(xué)模式單一，全是驗證性實(shí)驗。實(shí)驗課程對理論課程的依附性比較強，各個(gè)實(shí)驗題目間沒(méi)有聯(lián)系，因而不利于專(zhuān)業(yè)與專(zhuān)業(yè)之間知識的交叉，也不利于實(shí)踐教學(xué)內容的有機結合。［３］由于出發(fā)點(diǎn)不是發(fā)揮學(xué)生主觀(guān)能動(dòng)性，現在的很多實(shí)驗內容和實(shí)驗方式都不利于學(xué)生各種能力的培養。
二、探索適合自己的實(shí)驗教學(xué)體系
獨立學(xué)院近年來(lái)發(fā)展迅速，已成為高等教育事業(yè)的一個(gè)重要組成部分，但其畢業(yè)生的就業(yè)問(wèn)題卻比較嚴峻，究其原因在于獨立學(xué)院畢業(yè)生缺乏市場(chǎng)競爭力。因此，獨立學(xué)院實(shí)驗教學(xué)的目標應該是培養學(xué)生的基本技能和創(chuàng )新精神，不管學(xué)生將來(lái)從事什么職業(yè)、工作在何種領(lǐng)域，憑借著(zhù)超強的實(shí)驗素養、操作能力和創(chuàng )新能力都能夠克服一切困難。［４］基于此，大學(xué)物理實(shí)驗必需擯棄傳統的“重理論，輕實(shí)踐”的教學(xué)思想，探索一種與時(shí)代發(fā)展要求相符合的實(shí)驗教學(xué)體系———三級實(shí)驗教學(xué)體系。通過(guò)三級實(shí)驗教學(xué)可加大對學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)際工作能力的培養，這一措施如若能夠貫徹于大學(xué)教育的始終，效果更佳。（一）演示性實(shí)驗大學(xué)開(kāi)學(xué)之初，帶學(xué)生參觀(guān)一些演示性實(shí)驗室，讓學(xué)生感受平時(shí)在生活中或以前的學(xué)習中沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的有趣的實(shí)驗現象，使學(xué)生的感覺(jué)、知覺(jué)更加豐富，表象更加鮮明，學(xué)習興趣更加濃厚，學(xué)習主動(dòng)性更加強烈。另外，演示實(shí)驗可使學(xué)生開(kāi)闊眼界，擴大知識面，同時(shí)感受物理的博大精深。物理演示實(shí)驗的內容可以包括很多方面的內容，如實(shí)物物理實(shí)驗、模擬物理實(shí)驗、音像資料和多媒體資料。（二）驗證性實(shí)驗本級的實(shí)驗教學(xué)有兩個(gè)目的：一是讓學(xué)生熟練實(shí)驗設備和實(shí)驗儀器的工作原理及操作方法；二是讓學(xué)生把實(shí)驗結果與理論教學(xué)中的規律對比。開(kāi)設的實(shí)驗主要涉及到基本物理量的測量（如轉動(dòng)慣量的測量和楊氏模量的測量）、基本物理現象的觀(guān)察與分析（如固定均勻弦振動(dòng)的研究）、一些基本儀器的使用（如示波器的使用）、基本實(shí)驗測量方法和技能訓練、相對不確定度和絕對不確定度的計算、實(shí)驗數據處理方法、實(shí)驗結果分析及誤差的來(lái)源等。本級實(shí)驗臺階不高，力求學(xué)生快速適應大學(xué)物理實(shí)驗課程。（三）設計性實(shí)驗本級實(shí)驗是一種較高層次的科研實(shí)驗訓練，它以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，整個(gè)實(shí)驗都是依靠學(xué)生自身來(lái)完成。［５］與驗證性實(shí)驗最大的區別在于：設計性實(shí)驗打破了傳統的實(shí)驗教學(xué)模式，學(xué)生可以由被動(dòng)變成主動(dòng)，可以自行確定實(shí)驗方案，選擇合適儀器，擬定測量方法和步驟。例如：測量毫安表內阻的實(shí)驗方法很多，如“伏安法”“半偏法”“替代法”“電橋法”“補償法”等等。經(jīng)實(shí)驗發(fā)現：這些方法都能滿(mǎn)足設計的性能指標，但學(xué)生必須找出這些方案中的最佳方案，并按最佳方案進(jìn)行實(shí)驗。學(xué)生根據實(shí)驗需要提出所需器材，給出實(shí)驗的原理和設計步驟。開(kāi)展設計性實(shí)驗不僅可以檢驗自己原有的實(shí)驗知識和實(shí)驗能力，而且還可以進(jìn)一步提高自己各方面的能力，為以后的科研或工作打下堅實(shí)的'實(shí)踐基礎。設計性實(shí)驗在客觀(guān)上為學(xué)生創(chuàng )造了機會(huì )和條件，充分調動(dòng)了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，學(xué)生通過(guò)努力把強烈的自我發(fā)展意識轉化為獲取知識和提高能力的實(shí)際行為，創(chuàng )造性地提出了解決問(wèn)題的方案。設計性實(shí)驗教學(xué)不能盲目地照抄照搬，要因時(shí)因地因校和學(xué)生層次水平而定，但可以從比較成功的實(shí)踐案例中汲取營(yíng)養和精華，尋找適合本學(xué)校實(shí)驗改革和發(fā)展的路子。
三、方案的具體實(shí)施
我校大一新生在開(kāi)學(xué)之初，由學(xué)院統一組織參觀(guān)演示實(shí)驗室。參觀(guān)過(guò)程中實(shí)驗教師給到訪(fǎng)的學(xué)生詳細講解并當場(chǎng)演示部分實(shí)驗，如激光琴、幻影成像、水滴發(fā)電、靜電跳球演示儀、共振演示儀等，讓學(xué)生感到新奇不已。此次參觀(guān)開(kāi)闊學(xué)生眼界，令學(xué)生受益匪淺，為將來(lái)大學(xué)物理理論課和大學(xué)物理實(shí)驗課的學(xué)習起到了很好的促進(jìn)作用。通過(guò)本次觀(guān)察，對學(xué)生提出以下基本要求：查閱資料，詳細解釋其中一個(gè)演示實(shí)驗的基本原理；閱讀科普資料，自己設計一項物理演示實(shí)驗，并同實(shí)驗老師交流。學(xué)生進(jìn)入大二時(shí)，開(kāi)展驗證性實(shí)驗，內容涵蓋力、光、電磁等，側重于實(shí)驗方法、儀器設備的使用、常用物理量的測量等方面的訓練。驗證性實(shí)驗主要采取“告知規律－實(shí)驗驗證－實(shí)際應用”的模式，少量的驗證性實(shí)驗可以激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養科學(xué)探究能力。在驗證性實(shí)驗階段，對學(xué)生提出以下基本要求：實(shí)驗前，做好預習，熟練掌握實(shí)驗原理及實(shí)驗步驟；實(shí)驗中，熟悉儀器的操作；實(shí)驗后，能夠獨立處理數據，對實(shí)驗結果進(jìn)行科學(xué)分析。第三級實(shí)驗教學(xué)難度較大，大二下學(xué)期開(kāi)設。由傳統實(shí)驗教學(xué)模式直接過(guò)渡到設計性實(shí)驗教學(xué)，跨度較大，學(xué)生有點(diǎn)難以適應，很多情況下設計性實(shí)驗的設計部分往往需要教師幫助完成，這與學(xué)生人才培養的宗旨相悖，不利于學(xué)生創(chuàng )新能力的提高。針對這種情況，我校物理實(shí)驗中心把設計性實(shí)驗分三個(gè)層次：第一個(gè)層次是原理比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗（如“電阻的測量”），教師給出實(shí)驗的目的、原理和儀器的使用說(shuō)明，學(xué)生主要用來(lái)設計實(shí)驗方案；第二個(gè)層次與前者相比有所提高，教師給出實(shí)驗目的和儀器的使用說(shuō)明，學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)文獻，總結文獻資料，給出實(shí)驗的原理；前兩個(gè)層次的訓練讓學(xué)生掌握了設計性實(shí)驗的基本概念和基本要求，到了第三個(gè)層次時(shí)，學(xué)生已經(jīng)接受這種模式，實(shí)驗教師給出幾個(gè)實(shí)驗題目，由學(xué)生選擇其中一個(gè)、通過(guò)查詢(xún)資料寫(xiě)出實(shí)驗原理、確定所需實(shí)驗儀器、整理出實(shí)驗方案并付諸實(shí)施，最后提交一份實(shí)驗課程總結和心得體會(huì )。
四、方案的實(shí)施效果和總結
�。ㄒ唬┓旨墝�(shí)驗教學(xué)有利于學(xué)生掌握實(shí)驗理論和提高實(shí)驗技能。由于遵循了漸進(jìn)性的原則，我校物理實(shí)驗教學(xué)取得了良好的教學(xué)效果，得到了學(xué)生的認可。（二）獨立學(xué)院三級實(shí)驗教學(xué)，既有基本驗證性實(shí)驗進(jìn)行技能訓練，又要有演示性實(shí)驗開(kāi)闊視野，還開(kāi)設有設計性物理實(shí)驗來(lái)培養學(xué)生獨立思考的能力。（三）三級實(shí)驗教學(xué)既符合時(shí)代和科技發(fā)展的要求，又能提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗素養和創(chuàng )新思維能力，增強社會(huì )對獨立學(xué)院人才培養水平及學(xué)生能力水平的認可度。
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