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完全学分制是近20年来高等学校教育教学改革的一项重要举措。全国不少高校顺应教学改革的大潮,都在试推行学分制。学分制是以学分作为学习量的计量单位,在教学过程中,允许学生在指导性教学规定范围内,在指导教师指导下,自主选修课程,以取得所选课程的总学分来衡量其学量,取得一定的学分作为毕业或获得学位的标准,采取多样的教育规格和较灵活的教学管理制度[1]。我校也在逐步推行完全学分制。本人对学分制在我校《大学物理实验》实施一段时间以来的实践进行思考,针对暴露出的一些缺点,提出了在实施学分制时应考虑的问题及改进建议。
一、学分制在《大学物理实验》课程中的实施方法
随着我国高校办学规模的日益扩大和高校体制改革的不断深入[2],[3],尤其是“一校两区、一校多区”的办学格局的出现,传统的教学管理模式已经无法满足现代高校教学发展的需要,所以推进学分制是当前教学管理发展的必然趋势。我校《大学物理实验》课程开设的具体方法:开学初,大学物理实验中心将本学期所有实验课的实验名称、开课时间、地点在校园网上公布,学生在规定时间内,根据自己的实际情况(如:兴趣、爱好等)在网上选课。并且同一时间段内选同一实验人数不得超过实验室的容量,同一时间段内选某一实验低于规定人数,则本实验在该时间段内不能开出。然后由实验中心派教师指导实验。实验室设有教师信箱和学生班级信箱,便于教师及时收发实验报告,每次实验成绩由指导教师在校园网上登出。
二、学分制在《大学物理实验》中实施的优点
学分制体现了以学生为本的教育理念,使学生的学习主动性得以充分发挥,体现了因材施教的教学原则,有利于我国当前社会所需人才的培养。以江苏大学《大学物理实验》为例,在实施学分制的过程中,与传统的教学模式相比,体现了许多优点。
1.对教师来说,可以挂牌上课,增强竞争意识,教学积极性被调动起来。
在《大学物理实验》的教学过程中,学生自主选课,而且每次实验面对的是不同教师,那么必然对不同教师的教学效果作出评价,这样必将促进教师不断采用更为合理的教学手段和改善教学方法,提高教学质量,使学分制能够在高等教育中稳步推行。
2.激发学生的积极性、主动性和创造性,有效地开发学生智力。
学生在选课的时候,根据自己的兴趣、爱好,以及所学专业选择实验。比如“声速测量实验”和“激光全息实验”[4]这些实用性较强或科技含量高的实验,选课的人数就比较多。由于激发了学生的主观能动性,使他们能够做到课前主动预习,课上积极配合老师,并且能提出一些问题和比较有创建的想法,课下认真总结,使学生由原来的“为成绩而学习”转变为现在的“为求知而学习”。
3.学生可以统筹安排自己的学习时间,使课堂教学和实践教学有机地结合在一起。
在实行学分制之前,实验内容和时间由学校统一安排,不同班级《大学物理》学习进度不一样,很容易出现学“光学内容”,而做“热学实验”的不协调现象。而实行完全学分制以后,不但学生可以充分利用课余时间,而且可以使实验和理论学习的步调相一致,使实验作为理论的必要补充,那么学生就能更深刻地掌握理论知识,使学习效果得到明显改善。
4.提高教学效率。
指导老师在一到两周内,指导同一个实验,对仪器的构造、使用方法和经常出现的故障一清二楚,在实验过程中出现的问题能及时解决,提高了课堂教学效率。
5.便于学生成绩管理。
指导教师将每次实验成绩登在校园网上, 每学期结束后,各个学生的总成绩和平均成绩由系统自动算出,避免了一系列的繁琐工作,同时学生也能及时知道自己的实验成绩。
三、学分制在《大学物理实验》中实施的不足之处
目前,我国普通高等学校实行学分制的模式大体上有完全学分制和学年学分制两种,纵观当前高校实行学分制的情况,同时结合学分制在我校《大学物理实验》中实施的情况,这种教学管理模式存在以下几点不足。
1.教学计划的完整性和系统性不易得到保证。
学分制为学生自主选课和学习进程创造了良好的条件,但是由于许多大学生自主意识不强,自我约束能力差,加上对学分制的理解片面,会出现“盲目选课”现象。这势必导致学生的学习“趋易避难,避实就虚”的现象,从而降低学习质量,破坏知识结构的系统性和完整性。
2.学分制会给教学秩序带来一定冲击。
由于部分学生对学分制片面地理解为只要取得一定的学分就可毕业,而且对物理实验缺乏实质性的认识,进而会出现迟到、早退和旷课现象,甚至有替代者,教师也不能及时发现,倘若学生自觉性较差,就会影响正常的教学秩序。
3.由于学生自主选课,教师每次课都面对的是不同的学生,因此上次实验出现的一系列问题,老师不能及时给学生指出,在一定程度上影响了教学质量。
四、稳妥地推进学分制的几点建议
1.加强学生学习的自觉性和对学分制的理解。
自1999年全国普通高等学校扩招以来,学生的素质也在相对地下降,有相当的一部分学生想蒙混过关,实行学分制后,他们不是为了知识而学习,而是单单只为了修够学分而学习,这种想法为目前高校教学质量大打折扣。所以在今后的教学工作中,要加强学生学习的自觉性和对学分制的理解,逐渐消除学生错误的想法,提高教学质量。对于学生“盲目选课”的现象,实验室可以根据内容的搭配,把所有实验有机结合成几个模块,学生在选课过程中只能按模块选择,而不能任意选择单个实验,可以有效地避免学生的盲目性。
2.建立完善的教学质量监控体系。
目前,在普通高校中,是在整个学校内实施教学质量监控,但是往往比较偏重于对理论教学的上课情况进行评价,而对基础课和专业课的各种实习等实践性教学环节的评价是一个薄弱的环节。因为这部分实践教学对学生来讲是难得的宝贵财富,能进一步丰富枯燥的理论知识,所以应该加强这方面的教学质量监控体系。
3.学分制的教学管理和传统的管理方式需要进行整合。
传统的教学管理方式即使在信息技术高度发达的当今社会也是无法替代的,甚至在某些情况下优于信息管理系统。例如在学生进行教学意见反馈时,面对面的交流和发言更能体现教师教学中的实际情况和学生的要求,更有利于教师与学生之间及时、充分地交流,这是网络教学反馈无法获得与衡量的。因此,在实行学分制的过程中,这些传统的教学管理方式应该予以适当的保留并发扬其优势,与信息管理手段相互补充、整合,达到教学管理的最优化。
以上对《大学物理实验》课程推行完全学分制的优缺点做了总结。当然随着时间的推移,我们会逐步积累经验,克服学分制中出现的一系列问题,使《大学物理实验》的教学适应我国高等教育教学改革的步伐。当然,推行学分制是一项庞大的系统工程,涉及诸多因素,其中良好的学校内部条件和协调的外部社会条件是实行学分制的基础。学分制条件下的教学管理工作既需要专门工作人员具有对学分制的深刻认识和研究,又需要他们精于管理,对教学工作有较高的造诣,能够熟练地运用现代化的管理手段使纷繁庞杂的日常事物变得井然有序。
参考文献:
[1]周小海,曹树国.学分制教务管理工作思考[J].重庆教育学院学报,2006,(4):99-101.
[2]彭云.对学分制条件下教务管理的实践与思考[J].文教资料,2007.1,(中旬刊):15-16.
一、引言
大学物理实验是高等院校开设的基础实验课程,可以使学生掌握实验的基本理论、基本实验方法和实验技巧,在培养学生的素质和能力方面发挥着独特的作用。大学物理实验可以使学生更直观地理解物理概念和物理规律,使学生感觉到物理并不枯燥,提高学生学习物理的兴趣。大学物理实验可以培养学生的创新能力与探索能力,在实验过程中,学生在实验方法、实验手段和实验仪器等方面可能产生新的想法,并不断地改进自己的想法,发挥自己的创造力。大学物理实验可以培养学生的团队协作能力,由于某些实验需要几个人团结协作、互相帮助才能取得较好的实验效果,在此过程中,他们可以体会到团结协作的重要性。大学物理实验可以培养学生理论联系实际的能力,通过做实验,学生从日常生活中总结物理规律的能力增强了,也善于应用物理理论解释生活中的现象,使他们真正做到学以致用。大学物理实验还可以培养学生严谨的思维能力和动手操作能力。总之,大学物理实验在培养学生素质和能力方面起着至关重要的作用。然而,受传统应试教育的影响,教师和学生都不同程度地存在着重视理论、轻视实验的观念,使得大学物理实验的教学效果并不十分理想。我国的高等教育工作者对大学物理实验教学提出了很多宝贵的经验和建议[1-4]。本文根据师范院校大学物理实验教学的实际情况,提出了师范院校大学物理实验教学中存在的问题,探讨了师范院校大学物理实验教学改革的思路。
二、师范院校大学物理实验教学存在的问题
由于受传统应试教育的影响,一些中学“重视理论,轻视实验”的观念很顽固,教师只注重对学生解题技巧的训练,把解题作为教学目的,题海战术风靡许多中学。学生很少有机会去实验室做实验,一些实验设备形同虚设,只是一种摆设而已。即使学生去做实验,教师的重点也往往放在实验结论的归纳总结上,对学生的实验过程重视不够。因此,这些中学毕业的学生实验技能很差。而那些注重素质教育的中学则会开设很多实验课,学生对实验仪器设备很熟悉,实验技能和动手操作能力强。由此可以看出,由于学生的教育背景差异较大,导致学生在实验技能方面差异较大。在大多数师范院校大学物理实验的教学过程中,教师处于中心地位,每次实验课教师都要花很长时间讲解实验目的、实验原理、实验内容、实验步骤、实验仪器、如何测量等等,学生被动地接受知识,然后按照现成的实验步骤操作获得数据,实验就算做完了。这样做实验学生缺乏积极性和主动性,他们也不认真思考,其实收获是很小的。由于受实验时间、实验仪器等条件的限制,通常是一组学生做同一个实验,这样一些不愿意思考的同学就会偷懒或者滥竽充数,他们不认真思考、不动手操作、不观察实验现象、不记录实验数据。照抄同组同学的实验报告应付教师。这样,一堂实验课下来,学生的思维能力、动手操作能力、发现问题和解决问题的能力都得不到有效地锻炼,不能达到大学物理实验教学的目的。近年来,一些师范院校的基础课程授课学时减少了,大学物理实验的授课学时也相应地减少了,授课教师也很无奈,只能少开展几个实验项目,大多数院校是从力学、热学、电磁学、光学四个模块中各选少量实验项目。由于开展的实验项目少,对提高学生的实践能力、创新能力和科学素质所起的作用很小,不能达到大学物理实验教学的目的。
三、师范院校大学物理实验教学改革的建议
1.合理安排实验项目。针对大一学生实验技能差异较大,可以将大学物理实验项目分为必修实验和选修实验两类。必修实验主要是基础性实验,内容主要是基本物理量的测量和基本仪器的使用,这样就可以使那些基础较薄弱、实验技能较差的学生从最基础学起,培养他们的基本实验技能,为以后做实验扫清障碍。选修实验主要是提高性实验和设计性实验,主要是为那些实验基础较好、有创新意识的学生开设,这部分学生可以自己选题并设计实验方案,然后动手操作、观察实验现象、分析实验结果,最终得出正确的实验结论,这类实验提高了学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,培养了学生认真思考、勇于探索、团结协作的精神,对于培养高素质、创新性人才有重要的作用。这部分同学往往对实验仪器有着浓厚的兴趣,他们愿意了解仪器的内部构造、工作过程和工作原理,可以给学生提供一些废弃的仪器进行拆装,让他们在拆装的过程中深入地了解仪器。有些同学还能设计、组装、自制实验仪器,在这过程中满足了学生的好奇心,激发了学生的学习兴趣和探索精神,学生的素质得到了较全面的提高。总之,通过合理安排实验项目,满足了不同层次学生的需求,使大学物理实验的教学效果明显改善。2.开放实验室。开放实验室,是高校培养创新型人才、实现素质教育目标的客观要求。开放实验室对于培养学生的实验技能、创新能力、探索能力都具有重要作用。目前,大多数高校都意识到了开放实验室重要性。许多高校对开放实验室进行了改革,但由于维护设备和购置耗材的经费较少,以及实验指导教师的工作量难以体现,可能影响到教师对此项工作的积极性。因此,高校应给予开放实验室一定的政策支持,使得开放实验室能够正常、有效地运行。对于部分高校,实验室全面开放可能困难较大,可以结合学校实际情况选择定期开放或预约开放两种方式之一。每学期初,开放实验室应公布所拥有的仪器名称、数量、可以开设的实验项目等,通过预约登记的方式接受学生的实验请求,学生在进入实验室之前应阅读有关的文献资料、设计好实验方案,在实验过程中,实验指导教师应注意培养学生的创造性思维和严谨的实验态度。通过开放实验室,打破了封闭实验室在时间和空间上的限制,使学生可以更加自由地进行科学探索,进行小发明、小制作、小论文等课外活动,从而提高大学物理实验的教学质量和教学效果。3.改革考核机制。合理的考核机制可以督促学生全面、系统地掌握实验的基本内容和操作过程。对于大学物理实验教学来讲,实验操作过程是非常重要的,为使学生重视实验操作过程就必须将其纳入考核范围。大学物理实验成绩可以包括平时成绩(占60%)和期末成绩(占40%),二者均是百分制。平时成绩依据预习报告(占20%)、课堂提问(占10%)、实验操作(占40%)和实验报告(占30%)给出,这样学生就会重视实验教学的各个环节,从而督促他们努力做好每一环节。期末成绩由笔试(占50%)和操作考试(占50%)给出,笔试是闭卷理论考核,操作考试采取抽取题卡的方式,题卡由实验教师制作,内容应覆盖学生应该掌握的内容。通过这种过程化的全面的考核方式,全面地考核了学生实验能力,对培养学生的动手操作能力和创新能力也有重要作用,提高了大学物理实验教学的质量。4.充分利用网络资源。实验教师应进行网络资源建设,将实验内容、实验仪器的使用等放到网络平台上,学生就可以利用网络进行预习,他们可以直观形象地预习实验内容、实验仪器的结构与使用方法等,提高预习效果。这样学生在做实验之前就将实验内容、实验注意事项、实验仪器等进行充分了解,学生就可以集中精力去发现和探讨实验过程中出现的问题。实验教师应指导学生如何查阅与实验项目相关的文献资料。经验表明,大多数学生对中国知网、万方数据库等网络资源知之甚少,有的学生甚至都不知道有这样的数据库资源。教师应该指导学生如何利用这些网络资源查找文献,学生通过查找文献,就可以了解实验的各种问题及解决办法、了解实验的新方法以及实验的最新进展,从而使学生更深入地理解实验、拓展知识的深度和广度。大学物理实验教学应充分利用慕课资源。通常来讲,慕课都是世界知名学校开设的,他们的实验仪器齐全,也有很多尖端的大型仪器,而在普通本科院校是没有这些高科技仪器设备的。这样,学生可以通过慕课了解到高科技仪器设备的原理和操作等,从而使学生了解到高科技前沿,激发他们的学习兴趣,开拓他们的视野。此外,慕课不受时间和空间上的限制,根据学生自身的水平,随时可以回放,学生的学习效果明显提高。
四、结束语
要想提高师范院校大学物理实验教学的质量,应该根据院校自身的特点和实际情况,以培养学生创新能力、探索能力、理论联系实际的能力、团队协作能力、严谨的思维能力和动手操作能力为目的,探索切合可行的教学方法。如何更好地发挥大学物理实验的作用,培养出合格的高素质人才和创新型人才,还需要从事大学物理实验教学工作的教师不断地总结经验、努力地改革创新。
作者:刘立华 张 勇 单位:1.吉林师范大学物理学院 2.物理国家级实验教学示范中心
【参考文献】
[1]石明吉,张定群.大学物理实验教学中存在的问题及应对策略,南阳师范学院学报,2011,10(9):97-101.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)21-0281-03
大学物理实验是理工科大学生入校之后开设的第一门公共的必修基础性实验课程、是大学生接受系统实验方法和实验技能训练的开端、是大学生今后从事科学实验工作的入门课程,它的一整套实验知识、方法和技能也是各专业后续课程的基础之一。大学物理实验课的思想和方法、实验条件的保证、实验仪器装置、实验技术、实验的数据处理及误差分析等方面都有自身的理论基础和教学内容,它与大学物理理论课既有紧密的联系,又互相独立,是一门独立开设的课程。通过对物理实验现象的观察、分析和对物理量的测量,使学生学习物理实验知识和基本实验方法,并加深对物理原理的理解;培养学生具有初步的实验能力、良好的实验习惯、遵守纪律和爱护公共财产的优良品德、严谨求实的治学态度、活跃的实验科学思维、敢于探索的创新精神、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力。随着时代的发展,在许多民办高校中大学物理实验教学仍存在着很多不合理的因素,难以与科技的发展相适应,因而对大学物理实验教学进行改革势在必行。本文结合我院对大学物理实验教学的实际情况,阐述民办高校在大学物理实验教学改革方面的一些探索。
一、当前民办高校大学物理实验教学的现状
1.实验仪器方面。由于民办高校生存和发展的需要,其招生规模发展迅猛,导致许多院校的物理实验教学设施跟不上学生数量的变化,再加上民办高校对物理实验教学经费投入的不足,使得物理实验仪器非常紧缺、陈旧。这样的物理实验课也就不再是探索性的研究,而是一味地去追求对物理实验现象的演示和验证,不利于学生综合能力的培养和发展;同时,在物理实验仪器的维护保养方面也就存在很大的问题,不利于物理实验教学秩序的稳步运行。另外,许多民办高校在物理实验仪器的采购上,往往只注重于集成化、智能化仪器,即实验仪器生产厂家把各种物理实验元件打包、密封安装在一个实验箱内;这样,学生进入物理实验室首先看到的不是单独的实验元器件,而是成箱成套的仪器,实验过程中简化了学生对实验仪器的操作,忽视了更为重要的实验过程及其物理本质。就我院而言,每种物理实验只有16套仪器并且都比较老旧,部分仪器已经出现实验元器件缺损的现象,在实验过程中学生对仪器的性能和构造认识不够,操作过于盲目,这些都不利于学生动手能力的锻炼。
2.实验内容方面。目前,民办高校的大学物理实验室仍附属于大学物理教研室。以我院为例,实验课程也较多附属于理论课程,突出的问题有下几个方面:①经典性实验题目偏多,有些内容已相当陈旧,而与当代科学发展和应用有关的热点性实验内容不足。②简单验证性、认知性实验比例偏多,综合性、设计性实验较少。③实验内容重复较多,许多基本实验操作技能在不同课程中多次反复进行,而有机组合安排实现培养目标的实验不足。④对先进的实验教学发展趋势、运作模式和实验内容的了解、跟踪和认识不够,这在相当程度上造成实验教学止步不前的局面。基本上都是以验证性的实验为主,学生只要按照实验讲义上的内容一步一步地做下来,都能得到实验结果;这其中缺少学生的思考,学生的创造性思维得不到开发,思维思考能力没有得到锻炼。
3.教学计划安排方面。当前,民办高校的大学物理实验课程在整个教学计划中所占学时比例普遍偏少,并且各专业学时分布不均衡,使得学生缺乏足够的必要训练。以我院为例,大学物理实验分为简明型和通用型两类,其中简明型物理实验主要是针对计算机科学与技术、通信工程、食品科学与工程、电子科学与技术、自动化、电气工程及其自动化和交通运输专业的学生,只有12个学时,并且不是单独开设的,而只是大学物理理论课的一部分,要求一个学期学完;通用型大学物理实验课是52个学时,单独设课,一个学期学完,主要是面向土木工程、机械制造及其自动化专业的学生。由于中学物理实验教学的发展极不平衡,很大一部分学生“重理论、轻实践”,也有一部分学生的中学物理实验知识很贫乏,在实验能力、素质方面基础薄弱,致使大学物理实验安排起点偏低。
4.教学思想与方法方面。部分民办高校教学观念落后,认为大学物理实验课只是大学物理理论课教学的附属环节,是为了巩固、加深对理论课知识的理解而做实验。在我们学院,老师在课堂上讲解实验原理、实验方法、步骤并进行实验演示,然后学生再按照老师的讲解、演示重复实验内容,千遍一律。这样虽然重视了教学规范性,但统得过死,按部就班,面面俱到,不利于学生个性与创造才能的发挥,从而抹杀了大学物理实验教学的实质,不能体现物理实验应当具有的探索性精神。
5.师资队伍与实验室建设方面。由于各民办高校在传统习惯上过度轻视大学物理实验工作,致使实验师资非常缺乏,特别是安心从事实验工作的年轻师资更是严重缺乏。通常由大学物理理论课教师兼上大学物理实验课,然而现有教师的大学物理理论课教学任务偏重,这将进一步影响物理实验教学水平的提高。另外,各民办高校对物理实验室的资金投入普遍不足,实验室的建设工作得不到可靠的保障。
二、民办高校大学物理实验教学改革的指导原则和措施
综合以上在民办高校大学物理实验教学过程中普遍出现的一些问题,我们以“强化基础、重视实践、创新思维、培养能力”为核心,联系实际情况,充分发挥教师的主导作用、调动学生自主学习的积极性和创造力,从而实现大学物理实验教学的多元化和服务性;使学生熟练掌握基本实验工具的使用方法,学会在课堂上运用已有的知识解决遇到的问题和分析发现的物理实验现象,能够主动尝试设计一些实验,克服在学习过程中遇到的困难,培养物理实验课学习的兴趣和自信心;同时,师生之间互相配合、相互促进,共同提高大学物理实验教学质量。为提升我院大学物理实验课程的教学质量,培养学生的探索精神和创造力,我们有必要多措并举,引导不同基础层次的学生提高其学习能力,树立起学习的自信心,使学生在整个大学阶段获得比较全面的发展。
三、实验仪器的选择
在选购大学物理实验仪器的时候,应当充分考虑仪器的实用性和准确性,与时俱进;淘汰老旧过时的设备,同时又不可盲目地追求实验仪器的现代化、智能化,因为学生是来学知识的,如果把各类物理实验器件集成起来,将不利于锻炼学生的动手能力和启发学生的思维进行创新性实验。因此,可拆装的组合式教学仪器和能进行多种实验的综合性仪器应当是实验仪器采购的最佳选择。以我们学院为例,在选购物理实验仪器之前,各位实验教师进行充分的调研,选购一批独立、模块化的电磁学、力热学、光学仪器,能够满足我们学院大学生的基本实验需求,锻炼他们的动手能力,激发其学习的兴趣。
1.编写与实验仪器相符合的实验教材。一般来讲,物理实验教材作为老师和学生学习的第一手资料,应当与培养学生的整个课程体系相适应。由于民办高校的特点和物理实验条件的限制,目前市面上各种版本的大学物理实验教材在内容与安排上和我们在物理实验课上所使用的实验仪器一般都不配套。学生在课前预习的时候只是理解了实验原理,在进入实验室之后往往会发现很难按照实验教材上预习对仪器进行操作。为此,在对各类大学物理实验教材分析总结的基础上,结合我院的物理实验仪器条件,我们组织了一线物理教师重新编写一套与我院教学计划相适应的、具有特色的物理实验教材。删除了一些老旧的实验内容,对可以运用新知识的传统实验项目进行了重新修订,并引入了新的测量方法,结合培养学生的目标,把原有的实验结构重新分类为:基础验证性实验、综合设计性实验和研究设计性实验。在实际教学中强化后两类实验,同时增加一些趣味性实验,克服了学生在实验过程中的惰性思维,提高了物理实验教材的适用性。
2.合理安排教学进度。由于近年来高考制度的改革,学生参加高考时可以选报“3+x”的科目。课堂抽查表明:有半数的学生高考时未选择物理科目;另外,还存在有些理工科专业的学生在高考录取时是文科生,比如交通运输专业就有相当比例的文科生的情况。在他们当中,大多数学生的中学物理基础差、物理思维训练不够,甚至有些学生对中学物理知识也没有什么概念,这样就会造成部分学生很难跟上教学进度,在课堂上不能按时完成物理实验的操作;有一部分学生甚至连实验报告的撰写都成问题;这既挫伤了学生的学习积极性,也影响其后面课程的学习。因此,针对大学物理实验课和大学物理理论课同时开课的缺陷,我们应根据大学物理理论课的教学进度,及时重新调整大学物理实验项目顺序,合理安排,尽量使大学物理实验的项目与大学物理理论课程同步,这样就使学生能够在学习理论课的同时结合实验现象来更好地理解物理原理。
3.引进多媒体辅助物理实验教学及物理实验仿真软件教学。多媒体技术是一种把文本、图形、图像、动画和声音等形式的信息结合在一起,并通过计算机进行综合处理与控制,能够完成一系列交互式操作的信息技术。大学物理是一门以实验为基础的学科,在大学物理实验的教学过程中,由于受实验条件的限制,实验效果并不是很理想,学生只能从理论上去理解,这会给物理实验教学带来了一定的困难。大学物理实验作为理工科院校的专业基础课程实验,其覆盖范围广、学生人数多、教学任务量大;另外,受实验环境条件、仪器设备、课时安排等因素的制约,如何更有效地利用有限的人力与设备资源在有限的时间和空间内取得良好的教学效果,是广大民办高校物理实验人员所面临的突出问题。为了解决这一矛盾,我们可以充分发挥多媒体技术的优势,在大学物理实验教学中以其图文声像并茂的特点形象地传输物理实验内容。把物理实验所涉及到的知识、现象、实验全部过程都反复地再现在学生面前。引入多媒体辅助物理实验教学有利于增强示范性教学的可见度,对物理实验操作的细节都可以从多方位、多角度来进行展示,让所有学生都能够清楚地看到教师的示范操作过程,不仅形象、直观、生动,而且有利于调动学生学习的积极性,提高物理实验操作的效率和准确度,从而克服传统的“一对一”辅导模式的缺陷。多媒体物理实验仿真软件集声音、图像动画于一体,富于情趣和吸引力,易于激发学生浓厚的学习兴趣。在物理实验教学过程中操作方便、交互性好、能够提供与真实环境及其相似的实验条件和环境、不会损坏实验仪器。我院采用的是美国麻省理工学院公开课程中的优秀课件《电磁场与电子器件》,可以真实精细地开展研究二极管、三极管和场致效应管特性实验,也可以形象地模拟描绘真空条件下电场、磁场在空间的分布情况。这样做完全可以克服物理实验环境条件的制约,生动形象地再现了物理实验场景,达到了良好的实验效果。
物理学在培养人的科学素质中具有举足轻重的地位。物理学是一门实验科学,物理实验课程为培养优秀人才做出了卓越的贡献。
物理实验是物理学的基础,它反映了理工科实验的共性和普遍性问题,因此大学物理实验一直是高等教育中理工类学生必修的一门基础课程。通过大学物理实验课程的学习和训练,同学们能够掌握各种基础的必要的知识和技能,大学物理实验的基础实践过程为顺利完成接续下来的专业实验的理论和实践打下良好的基础。
一、课程改革的指导思想
大学物理实验的教学一直以来秉承最基本的教学模式,即教师讲授原理和仪器操作步骤,学生跟着操作,测得实验数据,写出实验报告,则结束了一个实验项目的学习,然后重复上述过程完成其他项目的实验内容。这种教学模式无法达到锻炼动手能力和解决问题能力的预期教学目标,更不要提培养创新型人才的更高目标。
大学物理实验课应当以培养学生独立思考能力,综合思维和创造能力为主,并且主导学生自己动手,教师指导的原则。从这一出发点,大学物理实验的教学改革应当遵循一个最基本的原则就是“实践”。并且为了能够引起学生的学习兴趣,应当与其本专业学科的基本原理靠近,激发学生的求知欲望。
创新能力培养是课程改革的目的之一。目前的大学物理实验内容当中,经典的简单验证类型的实验偏多。这部分内容自然不可缺少,可以让学生能够更好的理解和消化物理理论课所学习的知识。但在此基础上应多增加综合性、设计性实验内容。增加能够培养学生综合能力的实验,使学生养成主动思考积极动手的习惯,培养独立思考和创新的能力。
二、课程内容的创新
针对大学物理实验课程存在的问题和国家对培养创新型人才目标的要求,大学物理实验教学内容改革的思路有以下几点:
(一)大学物理实验课程应该更多的具有趣味性,我们应该更倾向于想办法调动学生动手的积极性上来。物理实验没有更新鲜的教学内容,同学们自己的想法得不到有效的途径施展,完全是跟着老师操作。这样的实验课最终就流于形式,为了上课而上课,不能实现预定的教学目标。针对这种情况,我们应该实现开放实验室和选课功能。让学生自己有选择的余地,针对力、热、电、光等不同类型的实验项目,多列出一些能够同时开放的项目。让同学们根据自己的专业和爱好进行适当的选择。这样就可以较好的提高学生自主学习的兴趣。变被动的学习为主动。
(二)物理实验作为基础课程缺乏有针对性的对现代各应用专业基本技能的培养。因为物理学是各学科的基础,物理实验应能对各专业的基础理论有所涉及,因此在开设物理实验项目的时候,除了传统的验证性实验之外,应适当的增加针对不同专业的要求设计的更实用的实验项目。比如针对无线电专业我们可以开设电子元器件性能参数测定的实验;针对化工类学生,可以开设液体黏度测量等等。这样就能做到大学物理实验的可发展性。
(三)适当开设综合性和设计性实验培养学生的自主创新能力。物理实验应当以学生为主体,在适当的范围内教师应处于指导、解惑的地位,不应过多干预学生的实验过程,培养学生独立思考,解决问题的能力。让学生养成“发现问题——解决问题——总结规律——提出问题”这样一种思维方式,通过自主的学习和实践解决问题的能力。这样就达到了物理实验课程开设的真正目的。
三、授课方式的创新
大学物理实验课程的创新离不开教师的工作。新的物理实验课内容也对实验教师提出了更高的要求。应提高教师在课堂上的讲课效率,尽快引导学生进入正题,给学生更多的自主学习时间,同时又要给学生足够的信息,这就要求教师的授课方式要有所改变。
授课的形式可以很多样,可以用仪器教学,可以用多媒体讲解,甚至可以不在实验室里面,而是在多媒体教室,利用现代化设备。可以采取如图片展览,科技讲座等手段和方法丰富授课方式。例如教师可以以讲座的形式向学生讲授实验课基本理论和基本知识、误差理论和数据处理方法、文献查阅、科学论文和技术报告的撰写方法等。为了激发同学们对物理实验的兴趣,也可以通过在教师的主导下,通过演示实验的方式为学生展示一些直观有趣的物理现象。
对基础性实验,可以在学生预习实验教材的基础上,让每个学生在实验室独立完成实际操作训练和数据测量,课后撰写实验报告。对综合和设计性实验可以适当的由学生提出实验方案,在教师指导下完成实验;或者由教师提出实验题目、实验要求,推荐参考文献,让学生独立的通过阅读和查文献来制定实验方案,选取实验器材等,然后在教师把关下完成实验。
随着计算机技术的不断完善和发展,各种仿真软件不断普及,大学物理仿真实验目前是很好的教学方式。仿真实验就是用计算机来模拟物理现象和实验环境,可以逼真的模拟出学生进行实验的整个过程,可以实时显示结果,提供多种实验方法,可以实现更灵活的操作。教师可以通过掌握一种或几种仿真软件来根据各自的需要实现模拟仿真一些实验项目,达到预期的教学效果。比如虚拟实验室软件Labview,计算模拟软件Matlab等等。
四、结语
大学物理实验改革应以培养学生的创新能力,独立动手能力,探索开拓能力为方向,让学生通过实验课程的锻炼开创自己的创新思维,同时掌握一定技能。大学物理实验教学改革是一件任重道远的工作。应当在教学实践中不断的发现问题,解决问题,总结经验,坚持不断,一直探索下去。
参考文献
[1] 郑冬梅,黄思俞.大学物理实验教学体系改革探索与实践[J].福建教育学院学报,2010(04).