時間:2023-03-25 10:43:52
導(dǎo)語:在大學(xué)物理實驗論文的撰寫旅程中,學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文,愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感,引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。

關(guān)鍵詞:大學(xué)物理實驗實驗室建設(shè)應(yīng)用型課程
1完善規(guī)章制度,強化實驗室建設(shè)
規(guī)章制度是大學(xué)物理實驗中心運行的基本保障。為保證實驗室各項工作安全、有序、高效的運行[3],大學(xué)物理實驗室建立健全《實驗室安全管理制度》《大學(xué)物理實驗室應(yīng)對突發(fā)安全事件處置預(yù)案》《大學(xué)物理實驗室設(shè)備的監(jiān)測、檢測和維護(hù)制度》等一系列實驗室制度,并利用教研會、班會、上課等時間對教師、學(xué)生進(jìn)行全面培訓(xùn),同時還增加了一些新的規(guī)章制度,比如在《實驗室儀器借還制度》中,為突出強調(diào)實驗室在教學(xué)、科研、服務(wù)社會等方面的作用,制度中說明了借還儀器的相關(guān)規(guī)定、程序及歸還日期;在《實驗室管理規(guī)章制度》中細(xì)化了在實驗室管理上的一些具體操作流程及細(xì)則,包括實驗教師、實驗室技術(shù)人員、管理人員的職責(zé)。為充分調(diào)動實驗技術(shù)人員的主觀能動性和工作熱情,營造一種積極的、和諧的、良性競爭的工作環(huán)境,更好地利用實驗室資源,提升學(xué)生的實踐動手能力,特別推出了《實驗室環(huán)境衛(wèi)生管理辦法》,該辦法的出臺,使各實驗室的使用人認(rèn)真負(fù)責(zé),各間實驗室的面貌煥然一新。為了充分發(fā)揮實驗室的資源共享優(yōu)勢,增設(shè)了開放實驗室,同時出臺了《大學(xué)物理實驗室開放方案》和《實驗室學(xué)生守則》滿足不同學(xué)生的需求,為學(xué)生提供各種類型的實驗,使學(xué)生自主選擇時間和實驗項目來做感興趣的實驗。
2完善實驗教學(xué)體系、內(nèi)容和方法
2.1減少驗證性實驗,增加開放性實驗
對于無專業(yè)依托公共基礎(chǔ)課的大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀而言,開設(shè)的項目如果以基礎(chǔ)類的驗證性實驗為主.不但學(xué)生覺得枯燥無趣,而且也不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性。因為這類實驗雖然可以鞏固所學(xué)的理論知識,但是學(xué)生通過查閱相關(guān)資料、簡單地測量就能獲得實驗結(jié)果,學(xué)生認(rèn)為實驗課老套死板,同時也缺乏挑戰(zhàn)性。為了使學(xué)生積極踴躍地進(jìn)行動手實踐,筆者學(xué)校大學(xué)物理實驗教學(xué)實行開放式的管理模式,通過在教學(xué)內(nèi)容上增加一些常用儀器的操作實驗,學(xué)生可以在實驗室與實踐教學(xué)綜合服務(wù)平臺網(wǎng)上預(yù)約開放實驗項目,通過實驗過程管理,學(xué)生可以更好、更快地掌握相關(guān)儀器的原理和操作方法,逐漸提升學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。開放期間學(xué)生積極主動申請去實驗室進(jìn)行實驗,同時根據(jù)學(xué)生的層次、特點、實驗基礎(chǔ)、興趣愛好,選擇相應(yīng)的實驗內(nèi)容,學(xué)生主動通過教材、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、網(wǎng)上查閱資料等參考資源來進(jìn)行實驗的預(yù)習(xí),真正調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,提高了學(xué)習(xí)的主動性和積極性。采用開放式教學(xué),實現(xiàn)了實驗項目、實驗時間、實驗教師、實驗資源等方面的開放,真正形成了以學(xué)生為主體、結(jié)合專業(yè)特點的教學(xué)模式。全面開放式的實驗教學(xué)管理模式,從實驗內(nèi)容和實驗時間上給予學(xué)生充分的自由選擇,使學(xué)生的個性得到充分發(fā)展,學(xué)生可以按照自己的時間安排自主選擇實驗項目、預(yù)約實驗時間,并按照所選擇時間去做實驗,有利于實現(xiàn)因材施教,培養(yǎng)了學(xué)生的自我管理能力。
2.2注重綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)
大學(xué)物理實驗課程在實驗項目的選擇上更注重綜合設(shè)計性實驗教學(xué)的開展與研究,綜合性、設(shè)計性實驗不僅能夠提升學(xué)生自我設(shè)計能力,也培養(yǎng)了學(xué)生綜合應(yīng)用實驗儀器、選擇實驗方法等方面的綜合能力,學(xué)生根據(jù)所選實驗項目進(jìn)行自我選材設(shè)計實驗,并在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行改進(jìn)完善實驗,最終完成大學(xué)物理實驗的設(shè)計與研究。學(xué)生通過實驗知識的掌握進(jìn)一步鞏固大學(xué)物理理論知識,促進(jìn)理論知識的掌握,與此同時,理論知識的理解也進(jìn)一步提升了實驗技能,形成理論實驗相互促進(jìn)的良性循環(huán)。
2.3注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程和實踐能力的考核
傳統(tǒng)的考核方式較單一,我們的做法是結(jié)合學(xué)生自身的特點,改革了大學(xué)物理實驗課程的授課組織形式和成績考核辦法,整個過程更加注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程的考核,以學(xué)生的整個實驗過程作為考核的原則,制定了以平時的各個教學(xué)環(huán)節(jié)為基礎(chǔ),以學(xué)生實驗過程中的實際表現(xiàn)為第一手材料的實驗成績評定辦法。平時成績包括課堂出勤、課堂操作表現(xiàn)、實驗報告、實踐活動等多種模式相結(jié)合的方法,多元化的考核評價機(jī)制,科學(xué)全面地考核學(xué)生的實驗?zāi)芰?。改革期末實驗考試模式,實行操作考試,考查學(xué)生操作能力的同時,也考查學(xué)生的數(shù)據(jù)處理能力,全面考核學(xué)生的實驗?zāi)芰?。平時成績中實踐活動這一項目的設(shè)計,體現(xiàn)在每個實踐活動評分標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計都體現(xiàn)結(jié)合專業(yè)的特點,促使學(xué)生積極參與每一次實踐活動。這樣的考核方式不僅體現(xiàn)了服務(wù)學(xué)生成長的需要,也融入了服務(wù)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的要素。操作考試的特點體現(xiàn)在:第一,時間的開放。學(xué)生可以在操作考試周的規(guī)定時間內(nèi)預(yù)約進(jìn)行考試,學(xué)生們積極踴躍地備考,并在規(guī)定的時間來參加考試。第二,內(nèi)容的開放。將該學(xué)期所學(xué)習(xí)的所有實驗項目設(shè)置為考試的內(nèi)容,學(xué)生考試前10min抽簽來決定所考的實驗項目,這樣的設(shè)計使學(xué)生考前認(rèn)真復(fù)習(xí)每一個實驗項目。第三,評分上的開放。根據(jù)學(xué)生的操作表現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理過程,實驗老師現(xiàn)場給出分值,學(xué)生能夠在第一時間掌握自已的學(xué)習(xí)情況,為下一步學(xué)習(xí)做好鋪墊。
一、大學(xué)物理實驗教學(xué)模式改革的必要性
1.教學(xué)模式單一。處于當(dāng)代教育發(fā)展環(huán)境下,新課程改革進(jìn)一步深入,高校的教育理念也要進(jìn)行相應(yīng)的創(chuàng)新:轉(zhuǎn)變以往單純的對學(xué)生進(jìn)行知識機(jī)械灌輸?shù)慕虒W(xué)模式,把精力投入到提升學(xué)生知識能力的教育過程中。就大學(xué)物理實驗教學(xué)而言,科學(xué)創(chuàng)新精神和實踐動手能力是其不可或缺的內(nèi)容。但是在以往的物理實驗教學(xué)過程中,單純機(jī)械的驗證相關(guān)理論知識成為高校物理實驗中的主要教學(xué)內(nèi)容,大學(xué)物理實驗教學(xué)模式過于機(jī)械和單調(diào),學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐動手能力難以得到有效提高。并且在實踐教學(xué)過程中,往往是學(xué)生被動接受教師的實驗安排,制定實驗步驟、組織儀器設(shè)備等內(nèi)容都是由教師來準(zhǔn)備,實驗方法和實驗數(shù)據(jù)的記錄也通常是由老師來完成,而學(xué)生只是對教師實驗過程的一個機(jī)械模仿。這樣機(jī)械化的教學(xué)模式嚴(yán)重阻礙了學(xué)生動手能力的培養(yǎng),束縛了學(xué)生的創(chuàng)造性思維,不利于學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的建立,基于此,改革現(xiàn)有的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式,提高學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力成為物理教學(xué)中的一項迫切任務(wù)。2.教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容落后。傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)方法是“教師統(tǒng)領(lǐng)實驗過程,學(xué)生機(jī)械模仿”,在此過程中,學(xué)生只是被動的接受知識,沒有充分發(fā)揮自身的主觀能動性。久而久之,學(xué)生會對教師形成一種依賴心理,在具體的實驗過程中“會看不會做”,并其怠于思考,使得學(xué)生形成一種模仿的思維定式,難以有所突破。學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性受挫,難以主動去發(fā)現(xiàn)問題并解決問題,不利于實踐創(chuàng)新能力的提高。另外,物理實驗教學(xué)內(nèi)容比較落后,沒有很好的體現(xiàn)學(xué)科之間的共融性。大學(xué)物理實驗內(nèi)容也基本是驗證性和測量的,利用學(xué)生的創(chuàng)新思維,出于學(xué)生自己的創(chuàng)造能力來設(shè)定的帶有研究性的內(nèi)容相對匱乏。正是在此基礎(chǔ)上,與國外培養(yǎng)的物理實驗人才相比,中國物理知識方面的人才理論知識可以很豐富,但是具體到實踐操作中,卻難以有效的將理論知識與實踐相結(jié)合,而創(chuàng)新精神和獨立思考的能力更是缺乏。
二、大學(xué)物理實驗教學(xué)模式改革的優(yōu)化策略
(一)改革物理實驗教學(xué)方法
傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)方法中,采取的是教師灌輸,學(xué)生被動接受的方式。實驗操作過程中,教師預(yù)先告知學(xué)生這次的實驗?zāi)康?,并且在此基礎(chǔ)上,教師還會詳細(xì)的為學(xué)生講解實驗原理、實驗方法、實驗步驟、實驗過程中需要用到的儀器及其使用方法,并且還有相關(guān)的數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理等信息。更甚者,有的教師為了使學(xué)生更加明白本次實驗的過程和步驟,在實驗開始之前把整個實驗過程在學(xué)生面前演示一遍。在此基礎(chǔ)上,教師在進(jìn)行物理實驗教學(xué)之前就沒有必要讓學(xué)生對將要傳授的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí),學(xué)生也不需思考,這樣就對學(xué)生的學(xué)習(xí)造成了一定的負(fù)面影響。學(xué)生對教師的實驗過程也產(chǎn)生一種依賴性,在教師做完相關(guān)的實驗后,很多學(xué)生沉溺于教師的實驗過程中,卻難以理解其中涉及到的科學(xué)原理。也正是因為此,學(xué)生缺乏實踐操作的機(jī)會,沒有一定的實驗操作經(jīng)驗,難以促進(jìn)動手能力和創(chuàng)新能力的提升。即使是在具體的物理實驗過程中,教師也是為學(xué)生準(zhǔn)備好一切,學(xué)生也不需要深入思考,只要按照教師給定的步驟加以演示就可以了。這種機(jī)械的實驗過程嚴(yán)重違背了學(xué)生的認(rèn)知特點和認(rèn)知發(fā)展規(guī)律,限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,不利于提高學(xué)生的思維創(chuàng)新能力和實踐應(yīng)用能力。鑒于此,在具體的物理實驗教學(xué)過程中,教師要充分尊重學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,適應(yīng)現(xiàn)代課程改革的要求,把課堂還給學(xué)生。在此基礎(chǔ)上,教師要改革物理實驗教學(xué)方法,可以從以下三方面做起:1.打破傳統(tǒng)的教學(xué)方式,以“學(xué)生預(yù)習(xí),自主學(xué)習(xí)”為主,“教師引導(dǎo)”為輔。教師在物理實驗過程中,需要對實驗儀器和原理細(xì)致的介紹,牽涉到具體的實驗步驟和測量方法,教師要利用學(xué)生的自主創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,讓學(xué)生自行設(shè)計完;2.將物理實驗課以選課的形式出現(xiàn)。物理實驗課中會有學(xué)生必做的實驗,除此之外,教師還可以以學(xué)生對實驗課的實際需求為依據(jù),結(jié)合學(xué)校對物理實驗課程的安排,在實踐發(fā)展的基礎(chǔ)上為學(xué)生開設(shè)選做實驗項目。既然是選作項目,那么學(xué)生就可以根據(jù)自身的實際學(xué)習(xí)情況和實驗?zāi)芰碜灾靼才?,在自己動手的過程在提升動手能力和實踐操作能力。教師通過這樣的教學(xué)安排,一方面可以鍛煉學(xué)生的基本實驗技能,另一方面又可以最大限度的調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性,同時,學(xué)生自覺發(fā)現(xiàn)和處理相關(guān)問題的能力也可以得到進(jìn)一步提升。3.隨著時代的進(jìn)步,計算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛,緊跟時代腳步,高校物理實驗教學(xué)中也應(yīng)擴(kuò)展計算機(jī)的應(yīng)用范圍。計算機(jī)在高校物理實驗中有很高的應(yīng)用價值,例如利用計算機(jī)來操控實驗的過程,收集相關(guān)的物理量,快速的將實驗數(shù)據(jù)記錄下來等,另外,利用計算機(jī)實施擬合分析,制作圖標(biāo)等內(nèi)容也是其應(yīng)用表現(xiàn)。除此之外,教師利用計算機(jī)進(jìn)行輔助教學(xué),進(jìn)行計算機(jī)管理,也屬于計算機(jī)在物理實驗教學(xué)過程中的應(yīng)用范圍。當(dāng)然,計算機(jī)在物理實驗中只是一種輔手段,它的應(yīng)用可以方便物理實驗的進(jìn)行,促使學(xué)生加深對物理原理的理解以及對實驗方法的掌握,在物理實踐中的應(yīng)用仍是十分必要的。
(二)創(chuàng)新物理實驗教學(xué)內(nèi)容
就現(xiàn)在很多大學(xué)開設(shè)的物理實驗課程而言,驗證性實驗是其最主要的表現(xiàn)內(nèi)容。而相對應(yīng)的,以學(xué)生的實際發(fā)展需要為基礎(chǔ),集科學(xué)性和設(shè)計性為一體的實驗內(nèi)容則比較少。基于現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境,這樣的設(shè)置體系會妨礙高校對實踐應(yīng)用型人才的培養(yǎng),學(xué)生進(jìn)行實踐創(chuàng)新的發(fā)展空間也被縮小,而學(xué)生通過實驗也難以提高自己分析問題和解決問題的能力。在一些高校中,受到學(xué)校生源條件的限制,在具體的物理實驗過程中,學(xué)生和實驗儀器一對一的現(xiàn)象并不少見。在此發(fā)展條件下,教師通過引導(dǎo),使學(xué)生自己動手做實驗,來進(jìn)一步提高學(xué)生的動手能力和實踐操作能力,同時也間接的加強了學(xué)生分析和解決實際問題的能力。但是在有些高校中,受到學(xué)生人數(shù)的限制,物理實驗課基本上是兩到三個學(xué)生共同做一個實驗,這樣的分配會在一定程度上激發(fā)少數(shù)學(xué)生的惰性思維。因此,他們在物理實驗中只是機(jī)械的記錄相關(guān)數(shù)據(jù),而沒有主動動手和主動思考的習(xí)慣,這樣的話,這些學(xué)生就難以在具體的物理實驗過程中得到鍛煉,有些學(xué)生甚至對此感到厭煩。另外,如果高校設(shè)置的實驗項目有限,而其中的學(xué)生人數(shù)卻過多,那么物理實驗就難以適應(yīng)學(xué)生的發(fā)展需求,也不能有效做到與物理理論知識課的同步。鑒于此,高校在開設(shè)物理實驗課的時候,要充分結(jié)合院校學(xué)生的實際水平和發(fā)展需要,以現(xiàn)有的物理實驗儀器為載體,調(diào)動學(xué)院教師的力量,以本院校中的物理實驗教學(xué)為基礎(chǔ),科學(xué)編寫相關(guān)知識的物理實驗講義,其中涉及到的內(nèi)容要充分體現(xiàn)物理實驗的實用性,并且在其中詳細(xì)闡明某項實驗在某些專業(yè)中的應(yīng)用。以此物理講義為標(biāo)準(zhǔn),學(xué)生在做某項實驗時,就不會產(chǎn)生這項實驗與所學(xué)專業(yè)有何關(guān)系的疑問。另外,為了適應(yīng)社會對人才的需求,迎合現(xiàn)代科技發(fā)展的需要,同時也為了適應(yīng)社會對實踐應(yīng)用型人才的需求,高校的物理實驗課程中可適當(dāng)融入一些富于實踐操作性的實驗項目,例如自行車及鐘表的拆裝等內(nèi)容。社會在不斷發(fā)展,高校中的物理實驗也要與時俱進(jìn),為了進(jìn)一步與社會科技發(fā)展接軌,高校要根據(jù)自身的實際發(fā)展情況和學(xué)生對自身能力的需求,適時改革物理實驗講義,使得物理實驗講義為學(xué)生提供實驗參考的同時,也能跟上時展的步伐。高校為了加強物理實驗教學(xué)的影響力,也可以迎合學(xué)生的對物理實驗的興趣,舉辦物理實驗設(shè)計大賽,使得高校學(xué)生更好地適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。
(三)定量考核與定性考核相結(jié)合
物理實驗過程中,物理實驗的考核體系對科學(xué)判斷學(xué)生的實驗?zāi)芰驮u價學(xué)生的實驗成績具有重要的影響。物理實驗不同于理論知識學(xué)科,在它的評定過程中,物理實驗成績占據(jù)重要地位。正是鑒于這種學(xué)科的特殊性,其考核體系才更加需要完備。對物理實驗成績進(jìn)行評定的過程中,教師往往以實驗報告的形式來加強對學(xué)生的考察,但是在具體的操作過程中,這種考察形式具有一定的弊端,實驗報告是以紙質(zhì)的形式出現(xiàn)的,教師看到的只是學(xué)生實驗的結(jié)果,而難以看到學(xué)生實驗的整個過程。并且在這種考察形式中,即使學(xué)生不做實驗,也可以提交一份完整的實驗報告,因為學(xué)生可以抄襲其他學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)實驗記錄。鑒于實驗的準(zhǔn)確性和科學(xué)性,教師又很難發(fā)現(xiàn)實驗報告中的這些弊端。因此,教師在實際的物理實驗評定過程中,一定要創(chuàng)新實驗考核機(jī)制。在此,筆者建議利用定量考核與定性考核相結(jié)合的方式。在具體的考核過程中,教師要充分考慮到學(xué)生各方面的能力,考察的內(nèi)容不能過于單一化,學(xué)生對實驗方法和技能的掌握,學(xué)生對待實驗和相關(guān)實驗問題的態(tài)度等內(nèi)容都要納入考核體系,教師都要加以科學(xué)化的考察。從一定程度上說,這種全方位的考察,也是對學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)主觀能動性的一種激發(fā),讓學(xué)生充分重視物理實驗的過程,也讓他們明白物理實驗考察不只是一種簡單的成績判定,更是一種實踐能力和動手能力的考察。同時,也充分體現(xiàn)了評定的科學(xué)性和公正性。此外,口試、筆試以及現(xiàn)場操作等方式也可以被應(yīng)用到成績考核中,為學(xué)生營造良好的實驗考核氛圍,加強學(xué)生對物理實驗的興趣,力爭考核標(biāo)準(zhǔn)更加科學(xué),能全方位、公正地對學(xué)生進(jìn)行實驗考核。
綜合來說,高校物理實驗不僅能提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力,考察學(xué)生對理論知識的運用能力,還能培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力,強化學(xué)生創(chuàng)新思維能力。結(jié)合現(xiàn)代的經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境,社會對人才的培養(yǎng)也提出了更高的要求,實踐應(yīng)用型人才受到社會的普遍關(guān)注。而高校中的物理實驗則著重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和觀察能力,迎合了社會對人才的需求趨勢。在此基礎(chǔ)上,高校要進(jìn)一步適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,明確大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題,從物理實驗教學(xué)方法、物理實驗教學(xué)內(nèi)容和物理成績考核體系三方面來改革大學(xué)的物理實驗教學(xué)模式,在此基礎(chǔ)上有效促進(jìn)大學(xué)物理實驗教學(xué)效率的提高。
作者:薛禹 單位:北華大學(xué)物理學(xué)院
參考文獻(xiàn):
[1]朱婷,王春霞,韓財寶.獨立院校大學(xué)物理實驗教學(xué)模式改革初探[J].物理與工程,2014(S2).
關(guān)鍵詞大學(xué)物理實驗教學(xué)改革質(zhì)量體會
一、引言
物理學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)學(xué)科,是整個自然科學(xué)的基礎(chǔ)。而其中的物理實驗在培養(yǎng)高水平的工程技術(shù)人才中具有不可替代的重要作用。特別是在當(dāng)今的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中,突出物理實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng),卓有成效的實施教學(xué)改革,不斷提高教學(xué)質(zhì)量意義重大。通過教學(xué)實踐,作者深刻的認(rèn)識到,加強實驗室建設(shè)是提高實驗教學(xué)質(zhì)量的重要條件保證,明確實驗課程的定位與教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)實施的基本原則,深入開展教學(xué)改革是提高教學(xué)質(zhì)量的有力推動,積極開展教學(xué)研究活動是提高教學(xué)質(zhì)量的有效方式,嚴(yán)格實驗成績管理是保證教學(xué)質(zhì)量的必要手段。做好上述工作,會給物理實驗教學(xué)工作帶來新的起色。
二、加強實驗室建設(shè)是提高實驗教學(xué)質(zhì)量的重要條件保證
縱觀千年來科學(xué)技術(shù)發(fā)展史,可以看出科學(xué)實驗起著關(guān)鍵性作用。實驗室的建設(shè)發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了高度繁榮階段,它發(fā)揮著科學(xué)技術(shù)手段的巨大效能。這些效能體現(xiàn)為:在實驗室里,人們可以排除一些次要因素或偶然因素的干擾,把研究對象固定在某種人為環(huán)境和條件下進(jìn)行考察;實驗室的科學(xué)研究,可以導(dǎo)致基礎(chǔ)科學(xué)實現(xiàn)理論上的新突破;在實驗室里,人們可以用模擬的方法重復(fù)某些現(xiàn)象;實驗室能為開拓全新的生產(chǎn)領(lǐng)域打下基礎(chǔ);實驗室是科學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯由a(chǎn)力的中間環(huán)節(jié);實驗室可以縮短科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)的周期??傊诂F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的條件下,實驗室的科學(xué)地位日益突出,這個趨勢是與實驗室具備的多方面的效能分不開的。
對于大學(xué)物理實驗課程肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)性實驗的訓(xùn)練,實驗室發(fā)揮應(yīng)有的效能如何,與其實驗室建設(shè)密切相關(guān)。我校非常重視實驗室建設(shè)工作,2000年以來學(xué)校對大學(xué)物理實驗室建設(shè)投入經(jīng)費近300萬元,實驗的硬件條件得到了極大的改善。教學(xué)大綱規(guī)定的內(nèi)容100%開出。每個實驗課題實現(xiàn)1人1組獨立地進(jìn)行操作,充分鍛煉學(xué)生的動手能力,為有效的提高實驗教學(xué)質(zhì)量提供了良好的條件保證。
三、明確實驗課程的定位與教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)實施的基本原則
每門課程應(yīng)有明確、客觀、準(zhǔn)確的定位和教學(xué)目標(biāo),它是教學(xué)實施中要遵守的基本原則,物理實驗課程也是如此。物理實驗課程及教學(xué)目標(biāo)是:
1、物理實驗課程的定位。實驗是科學(xué)理論的源泉,由物理學(xué)倡導(dǎo)的用實驗觀測和定量探索自然,總結(jié)規(guī)律的科學(xué)方法,是一切現(xiàn)代科學(xué)工程技術(shù)的基礎(chǔ)方法。大學(xué)物理實驗是對理工科類各專業(yè)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門必修的公共基礎(chǔ)課。
2、物理實驗課的教學(xué)目標(biāo)。第一、幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握基礎(chǔ)物理理論。學(xué)生通過自己動手實驗,觀察現(xiàn)象,可以獲得比課堂上講授更為深刻的感性認(rèn)識;又通過對實驗結(jié)果的分析、驗證,使感性認(rèn)識進(jìn)一步深化上升為理性認(rèn)識,從而達(dá)到深刻理解、正確掌握物理理論的目的。特別是有些實驗把較為復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)問題進(jìn)行簡化剖析,突出主要因素、找出主要因素的內(nèi)在關(guān)系,這不僅有助于學(xué)生正確的掌握重要的基本物理理論,而且可以幫助他們擴(kuò)大知識領(lǐng)域,靈活應(yīng)用這些基本理論。
第二、培養(yǎng)學(xué)生具有科技工作者所必須的實驗?zāi)芰退刭|(zhì)。包括:讓學(xué)生掌握常用科學(xué)儀器的基本原理和測試技術(shù),熟悉基本實驗方法和程序,養(yǎng)成實事求是的科學(xué)態(tài)度,理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)以及嚴(yán)肅認(rèn)真、對學(xué)術(shù)負(fù)責(zé)的好品德。上述實驗?zāi)芰退刭|(zhì)實際上是一種綜合能力的訓(xùn)練。它不僅表現(xiàn)為會做實驗,更表現(xiàn)為對實驗方案的設(shè)計,實驗中的分析研究,實驗后的總結(jié)與提高;同時也包括實驗者的科學(xué)態(tài)度、求實精神和發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的能力。
四、深入開展教學(xué)改革是提高教學(xué)質(zhì)量的有力推動
我校大學(xué)物理實驗課程組以“提高起點,精選題目,優(yōu)化內(nèi)容;注重個性,培養(yǎng)技能,提高質(zhì)量”為教學(xué)改革的指導(dǎo)思想,結(jié)合學(xué)校特點,2003年以來課程組兩次修訂了“物理實驗”課程教學(xué)大綱,在大學(xué)物理實驗教學(xué)改革方面作了一系列扎扎實實的工作,對提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量起到了強有力的促進(jìn)作用。其中主要的教學(xué)改革工作為:
1、堅持實驗內(nèi)容的先進(jìn)性和前沿性。確定實驗教學(xué)內(nèi)容時,堅持提高起點,精選題目,優(yōu)化內(nèi)容的指導(dǎo)是想,避免與中學(xué)實驗的重復(fù),避免較低層次的實驗開設(shè),精選、優(yōu)化實驗內(nèi)容,堅持物理實驗教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性和前沿性。2000年以來,我校的大學(xué)物理實驗條件得到了極大的改善,儀器設(shè)備得到了大幅度的更新,目前有60多個實驗題目,其中更新率約為50%。開設(shè)的核磁共振實驗、太陽能電池特性測量、溫度傳感器實驗等充分體現(xiàn)了教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性。此外,任課教師中70%的教師主持或參與科研課題,在主講實驗課程中結(jié)合自身的科研經(jīng)歷和有關(guān)前沿科學(xué)技術(shù)(如:納米技術(shù)、光電技術(shù)等)有機(jī)地向?qū)W生滲透,讓學(xué)生“既見樹木,又見森林”。2、建立先進(jìn)的實驗教學(xué)模式。根據(jù)實驗教學(xué)發(fā)展的需要,2003年以來,我校大學(xué)物理實驗教學(xué)模式逐步實行層次化、模塊化,并不斷進(jìn)行完善。按實驗性質(zhì)和實驗方法將實驗課題主要劃分為三個層次,第一層次:驗證性和訓(xùn)練性實驗;第二層次:綜合性實驗;第三層次:設(shè)計性實驗。此外,還開設(shè)了創(chuàng)新性實驗、研究性實驗等。盡可能地按照力、熱、光、電及近代物理等體系開設(shè)出各種層次的實驗,實現(xiàn)實驗內(nèi)容模塊化,按照認(rèn)識規(guī)律實施教學(xué),有利于學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握和實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。
3、堅持教學(xué)方法的先進(jìn)性。物理實驗教師努力鉆研教學(xué)理論,依據(jù)教育學(xué)、心理學(xué)原理,遵從教育、教學(xué)規(guī)律。在講清基本原理的基礎(chǔ)上突出重點和難點(如不確定度概念、誤差分析、楊氏彈性模量測量的技巧等),努力強化“三基”訓(xùn)練。結(jié)合不同教學(xué)內(nèi)容,采用了靈活多樣的教學(xué)方法。如:對于基礎(chǔ)性實驗(如:固體密度測量、示波器的使用等),采用啟發(fā)式、引導(dǎo)式的教學(xué)方法,講解與示范相結(jié)合;對于綜合性實驗(如:沖擊法測螺線管磁場、聲速測量),充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性,采用討論式、提案式的教學(xué)方法;對于設(shè)計性和研究性實驗(如:太陽能電池特性測量、用電位差計校準(zhǔn)電表),采用研究式、答辯式的教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生增強自我探索的心理意識和習(xí)慣。利用先進(jìn)的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生對自然科學(xué)現(xiàn)象的興趣,促進(jìn)學(xué)生對現(xiàn)象、模型、概念和原理的深入理解。
4、實現(xiàn)實驗教學(xué)開放化。為適應(yīng)實驗教學(xué)發(fā)展的需要,大學(xué)物理實驗從2005年9月起在校內(nèi)率先實行開放式教學(xué),學(xué)生自主在網(wǎng)上選擇實驗題目及上課時間,學(xué)生成績實行計算機(jī)管理,建立了網(wǎng)上實驗教學(xué)基本平臺,為發(fā)揮學(xué)生積極性、加強個性培養(yǎng)提供了充分的自由空間,實踐表明效果良好。物理實驗在對學(xué)生時間和空間開放的同時,我們更重視的是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段的開放,教師不斷樹立以傳授知識和能力培養(yǎng)并重的思想,將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,實現(xiàn)“教”和“學(xué)”的全面開放。教學(xué)實踐表明,物理實驗教學(xué)開放化受到了學(xué)生的普遍歡迎。
五、積極開展教學(xué)研究活動是提高教學(xué)質(zhì)量的有效方式
大學(xué)物理實驗課程組經(jīng)常開展教學(xué)研究活動,推動了教學(xué)改革工作的不斷深入,并取得了明顯的成效。主要做法有:
1、課程建設(shè)群策群力。我校大學(xué)物理實驗課是校及精品課程,大學(xué)物理實驗課程組積極研討實驗室建設(shè)、課程建設(shè)等問題。如實驗室建設(shè)規(guī)劃,課程建設(shè)規(guī)劃,教學(xué)大綱的制定,教學(xué)日歷的制定,網(wǎng)上資源的擴(kuò)展及內(nèi)容的更新等,集中集體智慧,深入進(jìn)行討論和研究,使得制定的規(guī)劃及文件即與時俱進(jìn)又切實可行。
2、集體備課互相提高。教學(xué)中,堅持集體備課,對大綱中的內(nèi)容做統(tǒng)一要求。鼓勵每位教師參與課程內(nèi)容的改革。根據(jù)教改立項要求,課程組對教學(xué)中的難點內(nèi)容(如物理實驗緒論等),由教學(xué)經(jīng)驗豐富的教師做專題講授,共同研討,互相提高,效果良好。
3、教學(xué)交流互相學(xué)習(xí)。教師間堅持開展教學(xué)交流活動,包括會議交流、同行聽課檢查交流,評價實事求是,互相促進(jìn),互相學(xué)習(xí),形成了良好的教學(xué)交流氣氛。
六、嚴(yán)格實驗成績管理是保證教學(xué)質(zhì)量的必要手段
我校大學(xué)物理實驗課程組十分重視對學(xué)生實驗成績的考核,有嚴(yán)格的學(xué)生成績考核規(guī)定,考核規(guī)定在教學(xué)實踐中得到全面的貫徹落實,對保證教學(xué)質(zhì)量起到了重要的作用。成績評定包括以下內(nèi)容:
1、實驗報告評分規(guī)范。各實驗課題有統(tǒng)一的評分標(biāo)準(zhǔn),實驗報告成績評定中,每份實驗報告滿分10分,其中預(yù)習(xí)1分,課堂操作4分,實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理、回答問題5分。指導(dǎo)教師評閱實驗報告按照評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,評分規(guī)范。
2、總成績評定公正嚴(yán)格。學(xué)期總成績評定,按規(guī)定所做實驗題目的得分之和除以應(yīng)完成的實驗題目數(shù),所得的平均分?jǐn)?shù)作為實驗成績的分?jǐn)?shù)。按照不同分?jǐn)?shù)段制定優(yōu)、良、中、及格、不及格標(biāo)準(zhǔn)。如果曠課一次在上述評定成績中降一檔,如果曠課兩次及以上其學(xué)期成績按不及格記。成績的確定公正嚴(yán)格。
3、實驗成績管理科學(xué)。學(xué)生實驗成績輸入微機(jī)保存,總成績由計算機(jī)處理,在保證成績計算正確性的同時,提高了工作效率。主講教師按時報送實驗成績單,提交給教務(wù)處和相關(guān)學(xué)院。成績計算及管理科學(xué)化。
一、大學(xué)物理實驗課程地位與作用
大學(xué)物理實驗是理工類本科各專業(yè)的一門基礎(chǔ)課。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生對物理知識、物理思想、物理思路等方面的知識會有較全面的認(rèn)識掌握,受到必要的實驗技能訓(xùn)練,為學(xué)習(xí)專業(yè)知識以及從事工程技術(shù)工作和科學(xué)研究打下良好基礎(chǔ)。大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)該以提高與培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目的。
二、大學(xué)物理實驗課程教學(xué)面臨的問題
1.學(xué)生對大學(xué)物理實驗課程認(rèn)識不足。
大學(xué)物理實驗分別在電子系各本科專業(yè)、機(jī)電系各本科專業(yè)、計算機(jī)系各本科專業(yè)開設(shè)。學(xué)生的專業(yè)背景不同,對所做的物理實驗興趣也不同。不少學(xué)生認(rèn)為大學(xué)物理實驗和自己所學(xué)專業(yè)相差太遠(yuǎn),學(xué)了也沒有用,對大學(xué)物理實驗不感興趣。不可否認(rèn),目前一些學(xué)生實用主義思想較為嚴(yán)重,對大學(xué)物理實驗教學(xué)的認(rèn)識存在誤區(qū)。但我們這種教學(xué)安排是否有值得改進(jìn)的地方呢?本人認(rèn)為可以嘗試進(jìn)行大平臺課程模塊設(shè)置的實驗教學(xué)方式,結(jié)合不同專業(yè)開設(shè)一些跨學(xué)科的綜合實驗項目,在大學(xué)物理實驗大平臺下將所有的大學(xué)物理實驗項目組成若干個實驗?zāi)K,讓不同學(xué)科的學(xué)生選擇不同的實驗?zāi)K,滿足不同學(xué)科學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,滿足個性化教育,激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的熱情。把大學(xué)物理實驗與專業(yè)有機(jī)結(jié)合起來,相信能達(dá)到事半功倍的效果。
2.學(xué)生理論知識基礎(chǔ)跟不上。
受高考模式的影響,相當(dāng)一部分學(xué)生物理知識薄弱,理論知識基礎(chǔ)跟不上,在預(yù)習(xí)過程中感覺難度較大,甚至有不少學(xué)生抱怨一些物理實驗,做完實驗后仍似懂非懂,不知學(xué)了些什么。為了解決這個問題,本人認(rèn)為可以組織部分教師,對部分物理實驗內(nèi)容撰寫有關(guān)實驗背景、原理、方法的詳細(xì)介紹,以網(wǎng)絡(luò)課件的形式,提供給學(xué)生課前或課后瀏覽,使學(xué)生深入理解物理實驗的思想、原理、方法和應(yīng)用,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和積極性。
三、大學(xué)物理實驗教學(xué)思考與改革
1.實施開放式的管理、創(chuàng)新性的實驗教學(xué)。
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式為:教師指定方式方法,演示實驗過程,學(xué)生進(jìn)行模擬操作。這樣雖然能使學(xué)生規(guī)范操作,但同時也局限了學(xué)生的思維和方法,使學(xué)生感到實驗枯燥呆板,缺乏學(xué)習(xí)激情。所以我們倡導(dǎo)進(jìn)行創(chuàng)新性的實驗教學(xué)。在創(chuàng)新性的實驗教學(xué)中首先我們應(yīng)該實行開放式的管理,充分利用現(xiàn)有的資源,把實驗室和計算機(jī)全面開放。實驗室開放不僅是時間空間上的開放,更重要的是教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段的開放,是觀念意識上的開放。實驗室中應(yīng)引進(jìn)現(xiàn)代化的教學(xué)手段和管理手段,改變以知識傳授為目標(biāo)的價值取向,樹立以傳播知識和培養(yǎng)能力并重的原則。而在創(chuàng)新性的教學(xué)中,“教”應(yīng)向“學(xué)”全面開放,將學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。在實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)化和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等方面應(yīng)加大投入,以加快開放實驗教學(xué)的進(jìn)程,進(jìn)一步提高物理實驗教學(xué)的質(zhì)量和教學(xué)效應(yīng),讓學(xué)生在有限的時間里獲取更多的知識。此外,在物理實驗中引入計算機(jī)輔助是很有必要的??傊?,通過開發(fā)式的管理及創(chuàng)新性的教學(xué),能全面地發(fā)展學(xué)生的主觀能力,全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。
2.實行分層次教學(xué)。
基于學(xué)生認(rèn)知能力和個人興趣的不同,實驗教學(xué)的改革要尊重學(xué)生的個體條件,要為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)實驗方法和技能營造一個較為寬松的環(huán)境,讓他們在時間、空間、實驗內(nèi)容和課題上都有較大的選擇性和自由度。這樣能力略低的學(xué)生在這里可得到實驗技術(shù)的補充,部分愛好物理實驗的學(xué)生會有發(fā)揮潛力的場所,并獲得結(jié)合運用所學(xué)知識設(shè)計實驗的能力和口頭答辯能力。實行分層次教學(xué),因材施教,有利于全面提升教育教學(xué)質(zhì)量。
3.改革實驗報告的寫作。
傳統(tǒng)的實驗報告有利于進(jìn)行規(guī)范化書寫,但不利于學(xué)生科學(xué)論文寫作能力的培養(yǎng)。我們嘗試了這種做法:對于基礎(chǔ)型實驗,可以使用標(biāo)準(zhǔn)實驗報告紙,上面有分項目提綱,使學(xué)生知道實驗論文的大致框架,逐步進(jìn)入規(guī)范論文的寫作;對于綜合型實驗,要求學(xué)生把實驗報告當(dāng)作小論文來做,要求寫成論文式實驗報告;對于設(shè)計型實驗,要求學(xué)生把報告當(dāng)做科研立項報告來做,寫成立項申請書和結(jié)題報告式的實驗報告。通過這個過程把實驗結(jié)果與理論分析結(jié)合起來,可以提高學(xué)生科學(xué)的歸納總結(jié)邏輯推導(dǎo)的能力。
四、深化課堂教學(xué)改革,提高實驗教學(xué)質(zhì)量
1.加強對全體學(xué)生的思想教育。
教師應(yīng)提高學(xué)生對實驗教學(xué)重要性的認(rèn)識,克服“重理論,輕實踐”的思想,讓每一位學(xué)生都能上好每一節(jié)實驗課,認(rèn)真地進(jìn)行操作和訓(xùn)練,獨立地完成各項實驗任務(wù),不斷在實踐中提高自己的動手能力和操作技能。當(dāng)然,思想教育不只是輔導(dǎo)員教師的工作,而是我們所有教師的職責(zé),要貫穿于每一個學(xué)生和每一堂課中。
2.深化實驗教學(xué)改革,創(chuàng)新實驗教學(xué)模式。
大學(xué)物理實驗教學(xué)的改革和創(chuàng)新,是為了適應(yīng)大學(xué)現(xiàn)代教育快速發(fā)展的需要,有利于為社會培養(yǎng)更多的高技能應(yīng)用型人才。要更新思想,改變觀念,破除舊的不適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)要求的教學(xué)模式。可以采取以下一些措施:
(1)重視學(xué)生的主體作用,以人為本,樹立以學(xué)生為中心的教育觀念和服務(wù)思想;在實驗教學(xué)的過程中,尊重學(xué)生的自由發(fā)揮,鼓勵學(xué)生自己選擇項目,發(fā)揮各自的特長;重視培養(yǎng)學(xué)生的“探究”品質(zhì),為學(xué)生的創(chuàng)新提供廣闊的平臺;提倡討論、兼收并蓄的精神。
(2)修正校內(nèi)實驗的內(nèi)容及項目,除必修實驗項目外,應(yīng)增加選修實驗項目和綜合性、創(chuàng)新性實驗項目。加大探索性、創(chuàng)意性實驗,為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供良好的環(huán)境。在保證基礎(chǔ)實驗項目的前提下,可化分層次,因材施教,強化開放性、設(shè)計性,按預(yù)備實驗、基礎(chǔ)實驗、課程設(shè)計實驗、現(xiàn)代專題實驗等進(jìn)行分層次教學(xué),突出學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
(3)改革傳統(tǒng)的“灌輸式”、“以教師為主”的教學(xué)方法,提倡“啟發(fā)式”、“討論式”的教學(xué)方法。實驗教學(xué)中,要營造一個民主、平等的氛圍,力求創(chuàng)造一個輕松、活躍的課堂氣氛,提高學(xué)生對實驗的興趣和熱情,變被動為主動。實驗教學(xué)中要大力提倡采用現(xiàn)代教育技術(shù),如:多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)、計算機(jī)課件制作等,使實驗教學(xué)生動活潑,效果逼真。
21世紀(jì)高等院校面臨的一個重大的任務(wù)就是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才,如何使目前高等院校的實驗教學(xué)示范中心適應(yīng)這一任務(wù)是一個重要的研究課題[1-2]。物理實驗教學(xué)是理工科院校本科生的重要基礎(chǔ)課程,是學(xué)生進(jìn)入高校最早的必修課程之一。課程內(nèi)容豐富、課程時間長,而且涉及所有理工科專業(yè)學(xué)生。所以如何培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗素質(zhì)、提高學(xué)生實驗創(chuàng)新能力、滿足不同層次、不同專業(yè)學(xué)生對物理實驗課程內(nèi)容的需求,是目前國內(nèi)高校物理實驗教學(xué)中心研究的主要課題[3-6]。在近幾年的物理實驗教學(xué)中我們提出并實踐了“層次—遞進(jìn)—素質(zhì)互聯(lián)一體化的教學(xué)新模式”。新模式教學(xué)實施過程中包括了各種教學(xué)元素,例如課程體系、內(nèi)容、教學(xué)方法、教材等。我們在實施過程中優(yōu)化了多種教學(xué)元素[7],例如:教學(xué)模式結(jié)構(gòu)一體化課程體系層次化實驗知識遞進(jìn)化教學(xué)手段、方法多樣化融入教材注重實驗效率激發(fā)學(xué)生興趣和拓展研究個性學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊產(chǎn)生。實踐表明,該模式是一種行之有效的物理實驗教學(xué)新模式,取得了成效顯著的多項標(biāo)志性成果。1層次與遞進(jìn)互聯(lián)教學(xué)新模式與實驗中心建設(shè)有機(jī)結(jié)合所謂“層次、遞進(jìn)”,是指將課程體系內(nèi)容的展開為“層次化”,使課程內(nèi)容與教學(xué)方法的實施,按由淺入深、從基礎(chǔ)到研究的秩序進(jìn)行,使課程的實施逐步“遞進(jìn)化”。分層次、遞進(jìn)式教學(xué)模式突出了學(xué)生的主體地位,轉(zhuǎn)變了教與學(xué)的關(guān)系。其特點與作用表現(xiàn)在:教學(xué)新模式轉(zhuǎn)變了學(xué)生學(xué)習(xí)方式;加強學(xué)生自主性學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)體現(xiàn)了課程教學(xué)對人才培養(yǎng)的新模式,重點突出學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。針對本科生自主性學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)的特點,我們將分層次、遞進(jìn)式教學(xué)模式與物理實驗必修、選修課的教學(xué)有機(jī)結(jié)合,采用3個實驗教學(xué)層次并依次展開[8]:基礎(chǔ)性實驗(大學(xué)物理實驗課程,全校本科生必修)提高性實驗(近代物理實驗課程應(yīng)用物理類、光信息類本科生必修)研究性與創(chuàng)新性實驗(物理實驗新技術(shù)進(jìn)展與專題實驗,全校本科生選修,重點培養(yǎng)優(yōu)秀生)。
1.1基礎(chǔ)性實驗課程特點:①以基本實驗方法、基本實驗技能、基本實驗思想訓(xùn)練為主的、基本物理量測量的普及性實驗;②以逐步培養(yǎng)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)為主題的開放性基礎(chǔ)實驗(包括預(yù)備性實驗、網(wǎng)上實驗及多媒體課件實驗等);③內(nèi)容豐富(力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等)適應(yīng)不同專業(yè)學(xué)生需求?;A(chǔ)性實驗教學(xué)的要求:(1)對學(xué)生要求:①獨立完成實驗全過程,每個實驗結(jié)果數(shù)據(jù)經(jīng)教師簽字認(rèn)可,實驗結(jié)果數(shù)據(jù)處理正確,能夠撰寫符合規(guī)范要求的實驗報告;②通過基礎(chǔ)性實驗訓(xùn)練,基本掌握物理實驗中常用的實驗方法,例如比較法、放大法、轉(zhuǎn)換法及傳感器法、干涉法,補償法等;③在基本實驗訓(xùn)練中能夠進(jìn)行常用物理量的一般測量,如電阻、電壓、電流、磁感應(yīng)強度、長度及微小長度,溫度(含熱電偶測溫)、折射率、液體濃度、光強度等物理測量;④了解常用實驗儀器性能,并學(xué)會使用方法及操作技能,如測長儀器、電橋、測溫儀器、計時儀器、分光計、共振儀、He-Ne激光器、半導(dǎo)體激光器、固體激光器、干涉儀。(2)對教師的要求:授課講稿必須說明每個實驗的目的、要求和實施細(xì)則、授課時間、拓展思維性的實驗主題或能夠啟發(fā)學(xué)生既動手、又動腦的實驗問題;注重學(xué)生實驗過程中的實驗靈感的培養(yǎng),激發(fā)學(xué)生實驗興趣;對學(xué)生的實驗結(jié)果進(jìn)行講評,批改全部實驗報告,并指出實驗報告中的問題和不足。(3)對實驗人員要求:學(xué)生實驗情況及時反饋,征求每位學(xué)生對實驗儀器使用情況意見,每位學(xué)生實驗完成后,按實驗桌號(儀器號)填寫實驗儀器使用情況記錄本,包括實驗儀器使用的滿意度(儀器完好率、性能、穩(wěn)定性等)提出意見或建議,保證課堂教學(xué)儀器完好率達(dá)到100%。
1.2提高性實驗課程特點:①在同一個實驗中綜合應(yīng)用多種實驗方法和技術(shù)的“綜合性實驗”;②由學(xué)生按課題的設(shè)計要求自行設(shè)計實驗方案并獨立完成全過程的“設(shè)計性實驗”(完成方式:課內(nèi)與課外相結(jié)合)。在實驗類型與實驗內(nèi)容的安排上,將綜合性實驗與新技術(shù)實驗有機(jī)結(jié)合(在實驗訓(xùn)練中觀摩現(xiàn)代技術(shù)測量儀器)。原則上每個實驗大類配置1~2臺反映現(xiàn)代技術(shù)水平和物理實驗原理、方法緊密結(jié)合的實驗儀器,例如在長度或微小量測量的物理實驗中,配置了激光測距儀、電子水準(zhǔn)儀等;在物理光學(xué)類實驗中配置了光柵光譜儀、橢圓偏振測厚儀等;在電磁學(xué)物理實驗中配置了B-H特性測試儀、磁光或電光效應(yīng)實驗儀等。通過綜合性實驗的訓(xùn)練與觀摩現(xiàn)代技術(shù)實驗儀相結(jié)合,有利于學(xué)生在實驗過程中了解現(xiàn)代物理實驗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,有利于拓寬學(xué)生實驗技術(shù)應(yīng)用的知識面,引領(lǐng)學(xué)生站在新技術(shù)實驗領(lǐng)域的高度去審視實驗技術(shù)發(fā)展的過程,激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣,培養(yǎng)學(xué)生的實驗研究能力。
1.3研究與創(chuàng)新性實驗研究與創(chuàng)新性實驗的目的是在提高性實驗基礎(chǔ)上,通過對學(xué)生的科研基礎(chǔ)訓(xùn)練,進(jìn)一步提高其科學(xué)研究素質(zhì),錘煉其創(chuàng)新能力。訓(xùn)練的形式與內(nèi)容主要有下述兩類:①組織若干個圍繞基礎(chǔ)物理實驗的研究課題,學(xué)生以個體或團(tuán)隊形式參與,采用科研方式,創(chuàng)新性地完成所研究實驗項目;②結(jié)合教師科研項目,進(jìn)行科研基礎(chǔ)訓(xùn)練,在教師引導(dǎo)下,以學(xué)生個體或團(tuán)隊形式完成的研究與創(chuàng)新性實驗項目。研究與創(chuàng)新性實驗的步驟:創(chuàng)新性實驗要求學(xué)生在教師指導(dǎo)下或自行提出某個實驗原理、實驗方法、實驗條件、測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法等有創(chuàng)新的設(shè)想或一些新的構(gòu)思,以書面形式提出初步方案送交創(chuàng)意性實驗室或網(wǎng)上申請、登記,并約定實驗時間。研究與創(chuàng)新性實驗書面申請要求:①創(chuàng)新性實驗題目。②要完成構(gòu)思或設(shè)想的條件,是否要教師指導(dǎo)或自行完成。③重點要解決的問題,突出新構(gòu)思或創(chuàng)新點。研究與創(chuàng)新性實驗內(nèi)容提示:①實驗原理、方法及理論方面的創(chuàng)意性。②對提高或改進(jìn)實驗技能訓(xùn)練等方面的創(chuàng)意性。③基礎(chǔ)實驗原理、方法與小科技作品相結(jié)合的新思路、新方法。研究與創(chuàng)新性實驗結(jié)果總結(jié)報告:①創(chuàng)新性實驗技術(shù)報告(原理、方法、結(jié)果)。②創(chuàng)新性實驗結(jié)果成敗原因,提出下一步打算或設(shè)想。研究與創(chuàng)新性實驗是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識、培養(yǎng)學(xué)生科研能力的重要途徑,有利于學(xué)生在接受科研工作能力基本訓(xùn)練的同時,養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、實事求是的科學(xué)作風(fēng),從而為培養(yǎng)高素質(zhì)并具有創(chuàng)新精神的人才提供初步平臺。
2教學(xué)新模式促進(jìn)了實驗教學(xué)手段、方法多樣化
在“層次—遞進(jìn)—素質(zhì)互聯(lián)一體化的教學(xué)新模式”實施過程中,以6個結(jié)合為核心,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗素質(zhì),提高學(xué)生實驗創(chuàng)新能力。(1)基礎(chǔ)實驗與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)相結(jié)合。示范中心網(wǎng)站和國家精品課程網(wǎng)站上開辟了一個開放的、資源豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,豐富了課程資源,拓寬了教學(xué)的時間和空間,目前網(wǎng)上實驗有68個。每個實驗室都為多媒體實驗室,所有實驗都用PPT方式向?qū)W生進(jìn)行實驗前教學(xué),內(nèi)容豐富,效率高。此種結(jié)合方便學(xué)生實驗過程中能察看課件內(nèi)容去解決實驗中遇到的問題。(2)基礎(chǔ)實驗與新技術(shù)、新方法相結(jié)合。原則上每個實驗配置1~2臺反映現(xiàn)代技術(shù)水平和物理實驗原理、方法緊密結(jié)合的實驗儀器。通過基礎(chǔ)實驗、綜合實驗的訓(xùn)練與現(xiàn)代技術(shù)實驗的觀摩和測試,有利于學(xué)生在基本訓(xùn)練實驗過程中了解現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用,拓寬了實驗技術(shù)知識面,引領(lǐng)學(xué)生站在新技術(shù)實驗領(lǐng)域高度來審視實驗技術(shù)發(fā)展的過程,激發(fā)了學(xué)生對實驗的興趣。(3)課堂教學(xué)中自主性學(xué)習(xí)與研究性學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合。該結(jié)合促進(jìn)學(xué)生在實驗中逐步學(xué)會解決問題的能力。比如:通過熱電偶測量溫差實驗,引導(dǎo)學(xué)生查閱資料,了解其他測溫方法;在示波器基本實驗中,出現(xiàn)了儀器故障或理論與實驗不符合,通過啟發(fā)和引導(dǎo),鼓勵學(xué)生自主排除故障或解決為什么理論與實驗不符現(xiàn)象;對薄膜厚度測量的方法,在基本實驗中學(xué)生掌握了劈尖干涉法,通過提高性實驗又掌握了白光干涉法,通過研究性實驗又掌握了橢圓偏振法,采用“遞進(jìn)式”學(xué)習(xí)法,有利于激發(fā)學(xué)生的求知熱情,提高了學(xué)生的科學(xué)實驗素質(zhì)。(4)課堂教學(xué)與開放實驗室相結(jié)合。物理實驗中心所有儀器設(shè)備面向本科生開放,利用江蘇省實驗教學(xué)示范中心網(wǎng)站所有儀器設(shè)備名稱、用途和圖片等,有些儀器設(shè)備的介紹用展板掛在實驗走廊,展板的內(nèi)容為實驗原理、用途、儀器主要性能及測試參數(shù)等。所有開設(shè)的物理實驗必修和選修課程所涉及到的近百個實驗向本科生開放,利用國家級精品課程網(wǎng)站,開辟了一個開放的、信息資源豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境,豐富了課程資源,拓寬了教學(xué)的時間和空間。教師科研和學(xué)術(shù)思想面向本科生開放,在硬件(科研成果引入教學(xué))和軟件(提供一些研究性或創(chuàng)新實驗項目,提示、建議研究的思路與方法等內(nèi)容)上同步進(jìn)行(5)“層次、遞進(jìn)”教學(xué)新模式與實驗教材實時結(jié)合。實時組織編寫了典型的實驗教材[9],對實驗原理、方法和實驗過程進(jìn)行透徹剖析,向?qū)W生提供了26個設(shè)計性實驗案例、18個創(chuàng)新實驗案例、17個專題實驗儀器介紹,提高學(xué)生對實驗方法和實驗綜合運用的能力,使其逐步積累在實驗工程技術(shù)中廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代物理技術(shù),如激光技術(shù)、傳感器技術(shù)、共振技術(shù)、微弱信號檢測技術(shù)、納米材料或薄膜制備技術(shù)等,激發(fā)了學(xué)生的求知熱情,提高了學(xué)生的科學(xué)實驗素質(zhì)和創(chuàng)新能力。(6)課程考核內(nèi)容層次化與合理性結(jié)合。該結(jié)合有利于激發(fā)學(xué)生實驗興趣和拓展研究個性。考核層次分為三部分:基礎(chǔ)性實驗(包括誤差理論與數(shù)據(jù)處理方法考試)(50分)+提高性實驗(50分)+研究與創(chuàng)新性實驗(20分),滿分為120分。評定等級:優(yōu)≥90分,良≥80分,中≥70分,及格≥60分,不及格≤59分;凡超過100分的學(xué)生可優(yōu)先安排創(chuàng)新實驗和科研基礎(chǔ)訓(xùn)練項目。