大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)改革的思考論文
摘要：本文通過(guò)對國內外大學(xué)物理實(shí)驗現狀的分析，比較國內外教學(xué)模式，針對我國大學(xué)物理實(shí)驗具體現狀，在教學(xué)模式、教學(xué)方法以及最后成績(jì)的評估等方面提出了改進(jìn)意見(jiàn)，以具體實(shí)驗為例進(jìn)行具體分析，并且給出具體解決辦法，通過(guò)把學(xué)習主動(dòng)權交還給學(xué)生來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習熱情，以達到提高大學(xué)物理實(shí)驗課程質(zhì)量的目的。
關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗；教學(xué)模式；傳統教學(xué)；教學(xué)改革；教學(xué)方法；評估模式
一、概述
物理學(xué)是自然科學(xué)中最重要，最活躍的帶頭學(xué)科之一，也是許多新興學(xué)科、交叉學(xué)科和新技術(shù)學(xué)科產(chǎn)生、成長(cháng)、發(fā)展的基礎和前導。大學(xué)物理實(shí)驗是對理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設的一門(mén)基礎必修課，是理工科大學(xué)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接觸的第一個(gè)系統的實(shí)驗訓練，是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗基本訓練的開(kāi)端。該課旨在使學(xué)生獲得基本的實(shí)驗知識、方法和技能方面的訓練，是后續課程的實(shí)驗基礎，是提高實(shí)驗能力和綜合素質(zhì)培養的重要起點(diǎn)。
二、國內外現狀
國外對于物理實(shí)驗非常重視，鼓勵學(xué)生有自己的見(jiàn)解和思考，所以國外的大學(xué)物理實(shí)驗在教學(xué)內容上，基本屬于設計性實(shí)驗，且與實(shí)踐緊密結合。注重為學(xué)生提供足夠的條件，由學(xué)生選擇實(shí)驗題目，查閱資料，查找實(shí)驗原理，確定實(shí)驗步驟和實(shí)驗方法，再測量數據，分析實(shí)驗結果。國內越來(lái)越多的高校把大學(xué)物理實(shí)驗課作為獨立課程開(kāi)設，對大學(xué)物理實(shí)驗課的重視也日益得到加強。無(wú)論從教學(xué)理念、實(shí)驗內容還是教學(xué)形式、實(shí)驗手段，都在進(jìn)行全方位的改革。近年來(lái)，由于科學(xué)技術(shù)進(jìn)步所帶來(lái)的實(shí)驗儀器進(jìn)步以及教育部開(kāi)展的精品課程建設，實(shí)驗室示范中心建設，使我國許多高校的大學(xué)物理實(shí)驗課程的整體水平提高較快，與發(fā)達國家大學(xué)的差距日益縮短。國內目前主流的實(shí)驗教學(xué)模式是：老師講解，學(xué)生做實(shí)驗，再完成報告。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是能提高實(shí)驗效率，保證絕大部分學(xué)生在規定的時(shí)間內完成實(shí)驗，但卻容易使學(xué)生養成課前不認真預習（甚至不預習），聽(tīng)老師講完后一邊看書(shū)一邊做實(shí)驗的習慣，所謂做實(shí)驗就是測數據，至于實(shí)驗的真正目的是什么，為什么要這么做，學(xué)生根本不愿去思考；另一方面，老師對實(shí)驗成績(jì)的評定也主要是以數據或報告為主，缺乏對實(shí)驗過(guò)程的評價(jià)，這也是導致學(xué)生重結果、輕過(guò)程、甚至為了成績(jì)而去偽造數據的重要因素。
三、大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)改革的一些建議
�。ㄒ唬┙虒W(xué)模式的改革
由于我校的現狀特殊，每學(xué)期上課學(xué)生人數都很多，現在上課采取模式是，學(xué)生自由選課，老師負責固定的實(shí)驗室，這樣有利于儀器維護和維修，但因為學(xué)生不固定，老師沒(méi)辦法進(jìn)行教學(xué)改革和學(xué)習效果跟蹤。如果實(shí)驗教學(xué)也可以和理論教學(xué)一樣，讓老師負責固定的`教學(xué)班，并且帶完這個(gè)教學(xué)班所有的實(shí)驗，這樣老師就可以認識每一個(gè)學(xué)生，也可以根據每堂課每個(gè)學(xué)生的表現，深入了解他們對大學(xué)物理實(shí)驗這么課的認知程度，也可以了解他們的學(xué)習習慣和能力，從而可以給出相應的教學(xué)方法。例如，在“示波器調整與使用”這個(gè)實(shí)驗中，我們在教學(xué)的時(shí)候，按照實(shí)驗目的，讓學(xué)生掌物示波器的基本調整方法、工作模式、掌物用示波器觀(guān)察信號的方法以及示波器各功能和按鈕。從課堂教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)生都可以掌物，但是下課以后他們只會(huì )完成實(shí)驗報告，過(guò)一度時(shí)間以后，就有可能忘記。因為示波器不光在大學(xué)物理實(shí)驗中應用非常廣泛，在各個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗方面也是常常涉及，所以如果跟班教學(xué)，老師可以細細觀(guān)眾每個(gè)孩子掌物情況，對于那些稍有欠缺的同學(xué)，在以后每次講到關(guān)于示波器的實(shí)驗中，重點(diǎn)提醒和指導，以達到鞏固的目的，以便在以后的實(shí)驗中熟練使用示波器。
�。ǘ┙虒W(xué)方法的改革
現有的傳統教學(xué)模式，老師講解實(shí)驗原理、實(shí)驗儀器和步驟，最后學(xué)生按照固定模式和方式一步一步完成實(shí)驗，記錄原始數據，再計算數據和誤差分析。整個(gè)過(guò)程，學(xué)生都在按照老師的要求按部就班地完成實(shí)驗，否則就有可能在規定時(shí)間里完成不了實(shí)驗，這樣的傳統教學(xué)根本不可能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性，更不要說(shuō)激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng )新了。采取跟班教學(xué)后，老師可以根據本班學(xué)生實(shí)際情況采取多樣化的教學(xué)方法，如，給出實(shí)驗題目，學(xué)生自己查資料，自己設計實(shí)驗步驟和方法，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習熱情；也可以把學(xué)生分成多個(gè)小組，進(jìn)行小組討論，交流學(xué)習，發(fā)揮同伴學(xué)習的效果；也可以把學(xué)生分成兩個(gè)大組，給出實(shí)驗現象，讓他們進(jìn)行正反方辯論；還可以翻轉課堂，給出教學(xué)視頻，課前通過(guò)教學(xué)視頻自學(xué)，課堂提問(wèn)解決問(wèn)題，諸如此類(lèi)的教學(xué)方法，可以根據本班學(xué)生的實(shí)際情況不斷改革和創(chuàng )新，在吸引學(xué)生自主學(xué)習的同時(shí)，可以從中發(fā)掘學(xué)生的才能，還可以為每年的大學(xué)物理實(shí)驗競賽提前選拔人才。例如，在“重力加速度測量”這個(gè)實(shí)驗中，給出設計要求：要求重力加速度的相對不確定度小于0.5%，即/g0.5%，然后要求學(xué)生根據設計要求，通過(guò)查詢(xún)資料，確定出實(shí)驗方法，推導出測量需要的公式，然后根據提供的測量工具進(jìn)行儀器選擇和比較。最后給出一套完整的測量方法，并且驗證所采取的方法是否符合設計要求，如果不符合又該怎么改進(jìn)。在這個(gè)實(shí)驗中，我們不僅是可以讓學(xué)生自己動(dòng)手查資料，設計測量方法，還可以根據實(shí)驗過(guò)程中出現的各種問(wèn)題進(jìn)行討論。比如重力加速度的測量方法有很多，單擺法、復擺法、自由落體法等，在我們的實(shí)驗中用的哪種方法，為什么；儀器選擇也可以討論，鋼卷尺，鋼直尺等，每一種儀器也有多種最小分度值的，我們究竟該選擇哪種儀器。通過(guò)學(xué)生之間的討論，發(fā)揮相互學(xué)習相互幫助的優(yōu)勢，互相促進(jìn)。又比如在“楊氏彈性模量的測量”這個(gè)實(shí)驗中，無(wú)論老師如何細心耐心講解，最后在儀器調整過(guò)程中，很多同學(xué)還是花很多時(shí)間才能找到標尺的像，這樣課堂時(shí)間也不夠，很多同學(xué)都不可能在規定的時(shí)間內完成實(shí)驗，最后就變成惡性循環(huán)，編數據，抄數據。鑒于這樣的情況，老師可以事先錄制一個(gè)簡(jiǎn)短視頻，把調整儀器的方法、要點(diǎn)，步驟等，以及如果某一步未調好，可能出現的現象等，都一一反應在視頻中。學(xué)生課前預習時(shí)，除了預習書(shū)本上的理論知識，還要觀(guān)看視頻，這樣在課堂，學(xué)生調節儀器的過(guò)程時(shí)，對儀器調節已經(jīng)有一個(gè)基本的了解了，在實(shí)際操作中，才可以做的又快又準。
�。ㄈ┒嘣脑u估模式
傳統教學(xué)之后就是期末考試，我們的實(shí)驗教學(xué)現有考試模式就是筆試和操作。采取多元化教學(xué)模式之后，我們與之對應的就應該是多元化的評估模式。除了筆試和操作，老師還可以根據學(xué)生平時(shí)學(xué)習的情況，給出多樣化的評估方法。如第一學(xué)期結束時(shí)，由于學(xué)生還處在從高中學(xué)習過(guò)度到大學(xué)學(xué)習的過(guò)程，老師可以給出一個(gè)新的實(shí)驗題目，讓學(xué)生通過(guò)查資料完成一份完整的報告，包括原理、方法、步驟和數據處理、誤差分析；也可以讓學(xué)生寫(xiě)出本學(xué)期的學(xué)習心得體會(huì )；也可以讓學(xué)生寫(xiě)調研報告，對教學(xué)的改革建議。第二學(xué)期結束時(shí)，學(xué)生已經(jīng)適應大學(xué)學(xué)習，也已經(jīng)掌物了大學(xué)物理實(shí)驗的基本技能和方法，所以這個(gè)學(xué)期的期末考試，老師可以適當增加難度，可以給出一個(gè)實(shí)驗現象，讓學(xué)生自己通過(guò)現象判斷對錯，并且給出理由以及相關(guān)報告，也可以讓學(xué)生自己擬定題目，進(jìn)行創(chuàng )新實(shí)驗，從實(shí)驗方法、原理、儀器改進(jìn)和實(shí)驗構建等方面給出完整的報告，老師再從中選擇一些可行的方案，進(jìn)一步指導學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗的創(chuàng )新和改革。以上方案并不是孤立的，老師在教學(xué)過(guò)程中，可以根據學(xué)生的具體情況，把多種評估方式結合使用。
四、結束語(yǔ)
科學(xué)實(shí)驗在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著(zhù)關(guān)鍵的作用，在人們認識自然、開(kāi)拓和探索新的科技領(lǐng)域中，實(shí)驗是一種不可缺少的方式。作為研究自然界物質(zhì)運動(dòng)最基本最普遍形式的物理學(xué)，其形成和發(fā)展是以實(shí)驗為基礎的，由此可見(jiàn)物理實(shí)驗的重要性。所以我們要打破傳統的固定教學(xué)模式，通過(guò)對大學(xué)物理實(shí)驗教學(xué)模式和方法以及最后成績(jì)評估的改革，把學(xué)習的主動(dòng)權交還給學(xué)生，讓每一個(gè)學(xué)生都可以積極地投入到學(xué)習中，這樣不僅可以調動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng )新性，同樣可以調動(dòng)老師的積極性，老師也不再墨守成規按照老規矩教學(xué)，而是可以接收國內外先進(jìn)的教學(xué)理念和模式，最大限度地發(fā)揮自己專(zhuān)長(cháng)的同時(shí)，調動(dòng)學(xué)生的積極性和創(chuàng )新性，在教與學(xué)的過(guò)程中達到雙贏(yíng)的效果。
參考文獻
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