緒論:寫作既是個人情感的抒發(fā),也是對學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
2、以分析解決問題為中心的動手操作過程中的啟發(fā)式訓(xùn)練
課堂操作是實(shí)驗(yàn)中一個重要環(huán)節(jié),我們主要通過兩個步驟對學(xué)生進(jìn)行了引導(dǎo)。
2.1注重講解過程中對學(xué)生的引導(dǎo)
實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生動手操作前教師有一小段的講授時間,講解原理、儀器的使用注意事項(xiàng)等,這個過程要精練簡潔,不能平鋪直敘地講解,我們采取講解與提問相結(jié)合的形式,加強(qiáng)與學(xué)生互動,引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生去不斷思考。以靜態(tài)拉伸法測量鋼絲的彈性模量為例,講解時強(qiáng)調(diào)該類實(shí)驗(yàn)都是去測量一個參數(shù),做這種實(shí)驗(yàn)都是去尋找一個定律,給出一個公式,公式中含有這個待測量,將其他值測出來,這個待測量自然就可以求出來,如測量物質(zhì)密度,粘滯系數(shù)的測定等,將這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相互聯(lián)系讓學(xué)生有總體了解,然后提問學(xué)生這個實(shí)驗(yàn)使用的哪個原理,那么就是胡克定律,將拉力F、鋼絲的橫截面積S、鋼絲的長度L以及鋼絲的形變L測出,彈性模量就可以求出來,隨后啟發(fā)提問學(xué)生以上各量怎么測量,使用哪些儀器,將儀器的介紹與實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來,然后著重提問學(xué)生鋼絲形變怎么測出來,用的什么方法,將放大法和光杠桿、標(biāo)尺望遠(yuǎn)鏡以及放大倍數(shù)講解給同學(xué),最后將整個實(shí)驗(yàn)要測量的物理量進(jìn)行總結(jié),整個講解過程緊緊抓住學(xué)生的思維,不斷去啟發(fā)他,讓他最后有種恍然大悟的感覺,通過這個過程,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時候頭腦就是清醒的,他就有了主動性,會去思考,而不是教師平鋪直敘的講解,如果抓不住學(xué)生的思維,他就并沒有去領(lǐng)悟核心內(nèi)容,做完實(shí)驗(yàn)可能還是不清楚。所以課堂引導(dǎo)的目的還是學(xué)生最終會獨(dú)立地去完成實(shí)驗(yàn)。
2.2加強(qiáng)學(xué)生動手操作過程中的啟發(fā)引導(dǎo)
在學(xué)生的動手操作過程中,我們注意引導(dǎo)學(xué)生去分析問題,如觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象。當(dāng)學(xué)生按照電路圖將光電管正負(fù)極分別接微安表正負(fù)極時,會發(fā)現(xiàn)微安表指針反偏,這個時候教師沒有直接給出解釋,而是啟發(fā)學(xué)生去分析問題,為什么按照電路圖接好了,指針卻反偏了,如何去著手,引導(dǎo)學(xué)生看問題看本質(zhì)。既然指針反向偏轉(zhuǎn),說明電流從微安表的負(fù)極流進(jìn)去,正極流出導(dǎo)致的,那么為什么電流這樣流,引導(dǎo)學(xué)生去分析光電管的電子發(fā)射過程。然后再讓學(xué)生將正負(fù)極導(dǎo)線換位連接,就可以發(fā)現(xiàn)指針正偏了,這個時候接著提問學(xué)生,為什么指針雖然正向偏轉(zhuǎn)了,就是把光源靠的光電管很近,偏轉(zhuǎn)角度還這么微小,這樣就可以深入分析光電子的發(fā)射。那么現(xiàn)象分析了,如何才能增大光電流,通過什么方式可以把其他電子拉過來形成電流,將問題拋給學(xué)生,讓他們緊跟著教師的思維去思考,既然要把電子拉過來,電子就要受力,這個力怎么提供,磁場力可以,電場力也可以,那么加電場就可以解決該問題,這樣就可以引入光電管的伏安特性這個實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,如何連接電路學(xué)生就會很清楚。對學(xué)生操作過程中出現(xiàn)的問題,我們并不直接指出來,而是讓學(xué)生去分析為什么這樣不行,該怎么解決它,也是采取提問的方式。比如在三線懸擺實(shí)驗(yàn)中,上下盤的調(diào)平順序,有些同學(xué)先調(diào)下盤水平,這時候教師可以讓學(xué)生先自己畫示意圖分析,如果上盤不平,下盤先調(diào)平,此時三根懸線不等長,等把上盤調(diào)平了,下盤又不平了,啟發(fā)他去獨(dú)立思考。這個實(shí)驗(yàn)要求下盤擺角不超過10度,那么如何滿足,為什么要測50個周期,能不能測100次,還是將問題拋給學(xué)生,每次實(shí)驗(yàn)課從開始到結(jié)束都有大量的問題交給學(xué)生,讓他不停的去思考去分析,努力去分析解決問題。
3、以歸納總結(jié)為核心的撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告中啟發(fā)式培養(yǎng)
在課后的撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程中,加強(qiáng)學(xué)生對結(jié)果歸納總結(jié)及分析討論,并針對實(shí)驗(yàn)相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)一步布置問題。如讓學(xué)生分析完成課題過程中有沒有什么地方需要進(jìn)一步完善的;又如讓學(xué)生思考通過設(shè)計(jì)什么儀器可以精確測量三線擺的擺動周期;為什么光電效應(yīng)中光電管的伏安特性曲線后面變平緩,如果再增大電壓會有什么現(xiàn)象;粘滯系數(shù)測定中如果小球沒有從中心下落,那么時間是怎么變化的等等。讓學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)再去思考,在實(shí)驗(yàn)課的中期抽出時間進(jìn)行總結(jié),讓學(xué)生進(jìn)行討論,對某些測量方法進(jìn)行回顧分析。
[摘要]基于TRIZ創(chuàng)新方法,論文提出了一種全新的開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案,即學(xué)生通過前期講座掌握RTIZ創(chuàng)新方法,按照創(chuàng)新方法實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板的指引完成實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)思,最終得到具有創(chuàng)新性、新穎性及實(shí)用性的創(chuàng)新成果。
[
關(guān)鍵詞 ]TRIZ;創(chuàng)新方法;開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室;建設(shè)方案
1、引言
為進(jìn)一步推行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,形成動態(tài)、開放、自主、多元的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新興趣,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒖茖W(xué)研究能力,許多高校正在開展開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)目標(biāo)是能夠找到一條既適合大面積教學(xué)需求、又適合少數(shù)有需求學(xué)生的探究性研究的有效教學(xué)實(shí)踐模式。
創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法在創(chuàng)新能力培養(yǎng)中占有重要地位,創(chuàng)新思維與創(chuàng)新方法正在被人們認(rèn)可和重視。TRIZ理論是前蘇聯(lián)-阿塞拜疆Azerbaijan發(fā)明家根里奇?阿奇舒勒所提出的,他從1946年開始領(lǐng)導(dǎo)數(shù)十家研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)組成了TRIZ的研究團(tuán)體,通過對世界高水平發(fā)明專利(累計(jì)250萬件)的幾十年分析研究,基于辯證唯物主義和系統(tǒng)論思想,提出了有關(guān)發(fā)明問題的解決理論。TRIZ理論通過對人類創(chuàng)新活動的高度概括,目前已經(jīng)形成了一套具體求解創(chuàng)新問題的工具和方法。
在當(dāng)前“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的歷史背景和機(jī)遇下,高等教育在培育創(chuàng)新精神和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面肩負(fù)著特殊的使命,而在傳統(tǒng)教育模式的基礎(chǔ)上如何導(dǎo)入創(chuàng)新教育是一個亟待解決的問題,需要我們在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行不斷的探索。大學(xué)生創(chuàng)新能力與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)可從創(chuàng)新認(rèn)識、創(chuàng)新方法、創(chuàng)新活動流程等多方面切入,其中,創(chuàng)新思維是框架,創(chuàng)新思維到創(chuàng)新能力的轉(zhuǎn)變至關(guān)重要。基于TRIZ創(chuàng)新方法,論文提出了一種全新的開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方案,即在指導(dǎo)學(xué)生了解、熟悉、應(yīng)用RTIZ創(chuàng)新思維方法思想的基礎(chǔ)上,結(jié)合學(xué)生專業(yè)實(shí)際,依托可行性較高的溶創(chuàng)新方法于一體的實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板,讓學(xué)生在潛移默化中接受創(chuàng)新能力訓(xùn)練,通過后期的專利和論文成果的輔導(dǎo)使得創(chuàng)新成果得以凸顯。
2、開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)
開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室具有適用性、開放性、創(chuàng)新性的特點(diǎn)。適用性要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的規(guī)模至少能滿足10人以上同時開展實(shí)驗(yàn)的要求,這是由于創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開課對象一般為具有一定專業(yè)基礎(chǔ)的相關(guān)專業(yè)大面積本科生,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目本身也包含面廣量大的學(xué)科基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課和專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課;開放性要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件下或通過建設(shè)后能夠真正開出,滿足開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求,在實(shí)驗(yàn)時間、實(shí)驗(yàn)空間、實(shí)驗(yàn)資源和實(shí)驗(yàn)室管理等方面實(shí)現(xiàn)開放,學(xué)生在教師指導(dǎo)下,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、開展探索研究、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,注重實(shí)驗(yàn)過程評價而不是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的評價;創(chuàng)新性要求實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題應(yīng)盡可能反映學(xué)科前沿課題或社會生活中有待解決的問題,從最新的科研成果或教改成果中凝練出實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自主性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果未知性、實(shí)驗(yàn)方法和手段的探索性,注重啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維,培養(yǎng)學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)能力。
3、開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案
鑒于開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的上述特點(diǎn),從TRIZ創(chuàng)新方法應(yīng)用的角度出發(fā),我們提出了一條基于TRIZ創(chuàng)新方法的開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案。開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的開課模式主要分選課、上課、提交報(bào)告、評定成績四個階段,下面分別進(jìn)行說明。
選課階段,針對我校每學(xué)期2500名左右選修實(shí)驗(yàn)課程的本科生,給出250名左右的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選課名額,遴選出對創(chuàng)新有興趣的同學(xué)。
上課階段,首先通過兩次課堂講座形式對2 5 0名選課同學(xué)進(jìn)行TRIZ創(chuàng)新方法及創(chuàng)新思維的培訓(xùn)以及專利相關(guān)知識的輔導(dǎo),然后分發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板,讓學(xué)生按每10人一組自行分組,并確定每組進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室確切時間;在實(shí)驗(yàn)課堂上,實(shí)驗(yàn)室提供多個與本校專業(yè)密切相關(guān)的課題供學(xué)生自行選擇,每個課題又可以衍生出若干子課題,例如我們實(shí)驗(yàn)室的“空氣阻力系數(shù)測定”項(xiàng)目是在南京千韻公司的QY-KZIA空氣阻力系數(shù)測定實(shí)驗(yàn)儀的基礎(chǔ)上建立起來的,當(dāng)一個物體與空氣的氣流發(fā)生相對運(yùn)動時,氣流會對物體產(chǎn)生一種阻力,這種氣流對物體的阻力可簡稱為流阻(或風(fēng)阻),對于在迎著氣流方向上同樣的橫截面情況下,不同的形狀的物體所受流阻是不相同的,這種不同形狀物體所受流阻的系數(shù)就是本實(shí)驗(yàn)要研究的主要內(nèi)容,通過本實(shí)驗(yàn)來研究不同形狀物體的阻力系數(shù),對水文、流體力學(xué)、建筑設(shè)計(jì)、航空和汽車設(shè)計(jì)、高速列車設(shè)計(jì)等與氣流速度密切相關(guān)的行業(yè)都有很現(xiàn)實(shí)的意義,每位同學(xué)可以根據(jù)自己的專業(yè)與興趣,選擇一個問題,應(yīng)用TRIZ方法,按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板的指引,完成自己的創(chuàng)新研究。
提交報(bào)告階段,按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板的要求,提交問題解決過程及最終優(yōu)化方案,教師分析方案創(chuàng)新性、新穎性及實(shí)用性,擇優(yōu)推薦申請專利或發(fā)表在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部刊物《創(chuàng)新方案》上。
評定成績階段,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)最終成績由參加兩次講座及實(shí)驗(yàn)過程及方案綜合評定,提交完整問題解決方案并公開發(fā)表者,實(shí)驗(yàn)成績?yōu)閮?yōu),并優(yōu)先推薦參加校級物理創(chuàng)新競賽。
4、總結(jié)
論文從TRIZ方法應(yīng)用的角度出發(fā),結(jié)合高校教學(xué)現(xiàn)狀與需求,提出了一套具體翔實(shí)并具有適用性的開放式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案,可供教學(xué)改革與TRIZ應(yīng)用研究者借鑒與應(yīng)用。
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1、引言
物理是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科,古往今來,物理學(xué)的發(fā)展與物理實(shí)驗(yàn)密切聯(lián)系。物理實(shí)驗(yàn)不僅應(yīng)讓學(xué)生收到嚴(yán)格、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技巧,還應(yīng)訓(xùn)練學(xué)生敏銳的觀察力,獨(dú)立思考解決問題能力和創(chuàng)新精神[1,2]。但是,目前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一,大部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)步驟去做,就能順利的測到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),完成實(shí)驗(yàn)。這種方式在一定程度上限制了學(xué)生的積極主動地去認(rèn)識物理規(guī)律,難以激發(fā)學(xué)生對物理實(shí)驗(yàn)的興趣和獨(dú)立探索物理規(guī)律的意識[3]。針對這個問題,本人在物理實(shí)驗(yàn)中心做了相關(guān)教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革試點(diǎn),在學(xué)生進(jìn)行基本的系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作的基礎(chǔ)上,選拔優(yōu)秀學(xué)生,做探索性實(shí)驗(yàn),目的是提高學(xué)生自主的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约芭囵B(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,為獨(dú)立學(xué)院的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行探索性嘗試。
2、教學(xué)基本過程
2.1基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)
目前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基本上都是測量性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),稱為基本實(shí)驗(yàn),其目的是讓學(xué)生掌握嚴(yán)格的、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技能,這樣的訓(xùn)練是必不可少的。基本實(shí)驗(yàn),如基本物理量的測量,基本儀器的使用,基本測量方法以及誤差分析,試點(diǎn)學(xué)生按教學(xué)計(jì)劃完成基本實(shí)驗(yàn)操作,安排多余學(xué)時做探索性實(shí)驗(yàn)。
基本實(shí)驗(yàn)一般可分為力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)五部分,按照本校教學(xué)安排,一般工科學(xué)生做8個物理實(shí)驗(yàn),總共24學(xué)時。學(xué)生提前根據(jù)個人興趣和專業(yè)特點(diǎn)自選實(shí)驗(yàn),要求每個部分選1-2個實(shí)驗(yàn),總共7個實(shí)驗(yàn),最后一個實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)。
力學(xué)部分實(shí)驗(yàn)主要為:鋼絲的楊氏模量,落球法測定液體的粘度,扭轉(zhuǎn)法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量,波爾共振儀研究受迫振動,空氣的聲速等。
熱學(xué)實(shí)驗(yàn)包括:導(dǎo)熱系數(shù)的測量,冷卻法測定金屬的比熱容,傳感器測定空氣的比熱容比,電阻溫度系數(shù),溫差電偶的定標(biāo)與測溫,PN結(jié)溫度傳感器特性等。
電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)包括:電位差計(jì),自組惠斯通電橋測電阻,電子比荷的測定,示波器的使用,鐵磁材料的磁滯回線,霍爾效應(yīng)及應(yīng)用。
光學(xué)實(shí)驗(yàn)包括:牛頓環(huán)與劈尖干涉,菲涅爾雙棱鏡,薄透鏡,偏振光的觀測,邁克爾遜干涉儀,光柵研究,測定玻璃的折射率等。
近代物理實(shí)驗(yàn)包括:光電效應(yīng)與普朗克常數(shù),弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn),發(fā)射光譜吸收光譜,硅光電池,周期信號的傅里葉分析。
在教學(xué)方法上,只講解基本的實(shí)驗(yàn)要求,實(shí)驗(yàn)儀器使用方法,在限定的時間內(nèi),充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,完成實(shí)驗(yàn)。這就要求學(xué)生在課前必須提前預(yù)習(xí),勾畫初步實(shí)驗(yàn)方案,課上認(rèn)真思考,勤于動手,理論聯(lián)系實(shí)際,遇到問題隨時與學(xué)生老師探討,對學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、動手能力、邏輯思維能力都有很大提高。
2.2 探索性實(shí)驗(yàn)
在做好基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選拔最物理實(shí)驗(yàn)感興趣的學(xué)生3-5人,做探索性實(shí)驗(yàn)。教師先安排幾個探索性實(shí)驗(yàn)課題,由學(xué)生自己選作實(shí)驗(yàn)。根據(jù)報(bào)名情況結(jié)成小組,每組選擇一個課題進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)情況開設(shè)開放性實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以全天任意時間來網(wǎng)上查資料、做實(shí)驗(yàn),課題規(guī)定三天內(nèi)完成,以實(shí)驗(yàn)報(bào)告或者小論文的形式結(jié)題。為激勵學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,探索性實(shí)驗(yàn)的分值為10+2分(2為提高分?jǐn)?shù)),總分將做為一次成績計(jì)入實(shí)驗(yàn)成績。
探索性實(shí)驗(yàn)題目為:
(1) 測量小球碰撞過程中的能量損失
實(shí)驗(yàn)要求:自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,測量能量損失,分析誤差來源,計(jì)算能量損失的不確定度。
實(shí)驗(yàn)儀器:小球2個、支架兩個、米尺、細(xì)繩等。
(2) 制作磁懸浮小儀器
實(shí)驗(yàn)提示:掌握磁懸浮原理,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路,自行制作。
制作材料:根據(jù)需要先自行購買,憑發(fā)票報(bào)銷。
特別注意:因電磁學(xué)實(shí)驗(yàn),需用較高電壓電流,一定注意自身安全!
(3) 波長相對測量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)要求:設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,由已知鈉黃光的波長測定另一未知波長的方法。
實(shí)驗(yàn)儀器:牛頓環(huán)、劈尖、顯微鏡、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡
(4) 薄膜厚度測量
實(shí)驗(yàn)要求:分別給出薄、厚、透光、不透光薄膜,最少選用3―4種設(shè)計(jì)方案,測定薄膜厚度。
實(shí)驗(yàn)儀器:顯微鏡、牛頓環(huán)、劈尖、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡、螺旋測微器等。
(5) 學(xué)生興趣制作儀器
研究內(nèi)容:進(jìn)行相關(guān)的理論研究,選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材,進(jìn)行實(shí)物制作與調(diào)試。
實(shí)驗(yàn)要求:制作儀器應(yīng)體現(xiàn)物理思想,有一定的應(yīng)用價值。
以上五個課題為學(xué)生自選題目,根據(jù)選題結(jié)果結(jié)成小組后,由小組共同完成實(shí)驗(yàn)課題。學(xué)生可以通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館閱讀國內(nèi)外論文等渠道、篩選收集信息,這是一個完全自主的過程,學(xué)生根據(jù)需要自發(fā)學(xué)習(xí),鍛煉了學(xué)生自學(xué)能力,同時也激發(fā)了學(xué)生的興趣。
開設(shè)開發(fā)性實(shí)驗(yàn)室,規(guī)定學(xué)生在一定的時間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)課題,相關(guān)實(shí)驗(yàn)室全天開放,學(xué)生隨時可以來做實(shí)驗(yàn),通過小組研究討論制定實(shí)驗(yàn)方案完成實(shí)驗(yàn)課題。在這個過程中,鍛煉了學(xué)生自學(xué)能力,團(tuán)結(jié)協(xié)作能力,邏輯思維能力以及創(chuàng)新精神,這種素質(zhì)的培養(yǎng)對以后學(xué)習(xí)和工作生活都是受益終身的。
3、結(jié)論
我校作為工科類型的獨(dú)立學(xué)院,一直注重應(yīng)用性人才的培養(yǎng)。大學(xué)物理作為基礎(chǔ)性學(xué)科,也應(yīng)立足學(xué)生于自主學(xué)習(xí)能力、動手實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此,物理實(shí)驗(yàn)中心在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革上做了大膽嘗試。一方面注重學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的培養(yǎng),在此基礎(chǔ)上選拔優(yōu)秀學(xué)生因材施教,做探索性實(shí)驗(yàn)。
實(shí)施探索性實(shí)驗(yàn),教師要有全新的教學(xué)理念。教師要從知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的促進(jìn)者、組織者和指導(dǎo)者。教學(xué)行為必須發(fā)生轉(zhuǎn)變,教師要學(xué)習(xí)用研究性學(xué)習(xí)的態(tài)度對待教與學(xué),要加強(qiáng)自身的學(xué)習(xí),從“更好地教”轉(zhuǎn)到“為學(xué)生更好地學(xué)”,從單純的知識傳授轉(zhuǎn)到關(guān)心學(xué)生的終身發(fā)展。
探索性實(shí)驗(yàn)還存在一些問題和矛盾,需要我們深思。如何更好利用現(xiàn)代教育技術(shù),充分利用網(wǎng)絡(luò)資源;如何科學(xué)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)選課、預(yù)習(xí)、答疑;如何更好解決師資配置問題;如何引導(dǎo)學(xué)生在有效的時間內(nèi)高效地完成學(xué)習(xí)任務(wù);如何公正、合理的評價學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的編寫、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)小論文,進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)物理、做物理實(shí)驗(yàn)的積極性,這些問題都亟待解決。教師在教學(xué)中起著關(guān)鍵的作用,教師應(yīng)引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生在自主、合作與探究的學(xué)習(xí)過程中實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)的教育目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
由于中學(xué)物理模塊化處理,學(xué)生學(xué)到的知識是不完整的,不同學(xué)校選學(xué)的內(nèi)容不一樣,做過的實(shí)驗(yàn)也不一樣。如此一來,有的學(xué)生沒學(xué)習(xí)到熱學(xué)、光學(xué),有的沒學(xué)習(xí)到振動和波,有的沒學(xué)習(xí)到動量和近代物理知識。在中學(xué),自習(xí)老師去輔導(dǎo),有問題能及時得到解決;進(jìn)入大學(xué)之后,物理學(xué)習(xí)更偏向抽象推導(dǎo),依托強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具可以將研究進(jìn)行得更深入,也更精確。在大學(xué),老師對物理概念講解多,課堂知識密度大,低年級學(xué)生很不適應(yīng),導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時,在理解實(shí)驗(yàn)原理上感到困難,對實(shí)驗(yàn)的重要性認(rèn)識不夠,缺少基本的實(shí)驗(yàn)操作技能,有的甚至連接簡單的線路都不會,只能是依葫蘆畫瓢地完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
2.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課和大學(xué)物理課在課程上的銜接
物理實(shí)驗(yàn)從原來的物理課程中分離出來,形成了一門獨(dú)立的課程后,教學(xué)時間安排上與大學(xué)物理課不同步,大一下學(xué)期開始上實(shí)驗(yàn)課,力、熱、電、光、近代物理各方面實(shí)驗(yàn)全有。大學(xué)物理課還沒講到的知識可能在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中就要用到,所以,在做實(shí)驗(yàn)時難免會遇到一些新知識、新概念。這樣,老師講的就顯得多了,有點(diǎn)不像實(shí)驗(yàn)課,這也導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的不適應(yīng),加大了學(xué)生的認(rèn)知難度,實(shí)驗(yàn)時困難重重。
二、教學(xué)改進(jìn)的幾點(diǎn)思考
1.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)也要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
其一,通過聯(lián)系生活實(shí)際,將本實(shí)驗(yàn)的重要性告訴學(xué)生,可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。教師在備課時應(yīng)關(guān)注實(shí)驗(yàn)在實(shí)際中的應(yīng)用。比如,“用箱式電位差計(jì)測量熱電偶的溫差電動勢”,可以告訴學(xué)生,人們家里用的燃?xì)庠睿渲杏械碾姶砰y就是用溫差電動勢原理控制燃?xì)狻⒓皶r報(bào)警的,簡單地講一下其工作原理。“RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)過程研究”,一方面可以聯(lián)系供電設(shè)備中實(shí)際電路,當(dāng)電源接通或斷開后的“瞬間”,這時電路中的電流或電壓可能出現(xiàn)過電壓或過電流的現(xiàn)象,如果不預(yù)先考慮到暫態(tài)過程中的過渡現(xiàn)象,電路元件便有損傷甚至毀壞的危險(xiǎn);另一方面,通過暫態(tài)過程的研究,還可以控制和利用過渡現(xiàn)象,如提高過渡的速度,可以獲得高電壓、大電流,起到延時等作用。“全息照相”,可以加進(jìn)白光再現(xiàn)拍照,介紹生活中的全息防偽標(biāo)識原理。“調(diào)相型磁通門實(shí)驗(yàn)”,可以介紹磁通門測磁法在第二次世界大戰(zhàn)中被應(yīng)用于探雷、探潛等方面,戰(zhàn)后被廣泛應(yīng)用到地磁研究、地震預(yù)報(bào)研究等。這樣通過聯(lián)系生活實(shí)際進(jìn)行教學(xué)會收到好的效果的。
其二,實(shí)驗(yàn)課上要精講,多給學(xué)生操做和思考的時間培養(yǎng)興趣。教師要弄清學(xué)生做這個實(shí)驗(yàn)的目的是什么,講解重點(diǎn)是什么。比如,“三線扭擺測轉(zhuǎn)動慣量”實(shí)驗(yàn),如果其教學(xué)目的是掌握測量原理和方法,訓(xùn)練不確定度的計(jì)算,那么,其中公式的推導(dǎo)就不必細(xì)講,不要占用學(xué)生那么多的時間。如果老師還像教小學(xué)生那樣手把手地教學(xué)生怎么做實(shí)驗(yàn)、怎么算不確定度,那么,學(xué)生只能模仿重復(fù),而不會被激發(fā)興趣的。“吃人家嚼過的饃不香”,學(xué)生的興趣是在動手、動腦中培養(yǎng)起來的。
1.注重知識點(diǎn)的銜接,降低難度
大學(xué)物理與中學(xué)物理教學(xué)的銜接,是高校物理教師在大學(xué)低年級教學(xué)時必須面對的問題。但很多教師更多關(guān)注大學(xué)范圍的物理專題研究,而能夠深入了解中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的不多,對二者的銜接問題研究則更少。如果我們多一些關(guān)注中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容是可以將二者的銜接問題處理好的。如“霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用”實(shí)驗(yàn)原理講解時,洛倫茲力的方向就可以用學(xué)生熟悉的左手定則加安培定則來判斷;“電表的改裝及其校準(zhǔn)”“光電效應(yīng)測普朗克常量”“受迫振動的研究”“惠斯通電橋測電阻”“示波器的使用”等實(shí)驗(yàn),可以多回顧中學(xué)做的實(shí)驗(yàn)原理,讓學(xué)生感覺到大學(xué)物理與中學(xué)物理知識的銜接點(diǎn)及不同點(diǎn)。
基金項(xiàng)目 湖北工業(yè)大學(xué)2012年教學(xué)改革研究項(xiàng)目 (項(xiàng)目號2012016)
[中圖分類號]G642.423 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B
1 引言
《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006 -2020 年)》中明確提出:到2020年我國進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列,努力走出一條有中國特色的自主創(chuàng)新之路。當(dāng)代大學(xué)生作為一個特殊的社會群體,其科學(xué)素養(yǎng)的水平對于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)知識的傳播的影響不言而喻.
2“問題式”教學(xué)方法的實(shí)踐,凸顯探究性學(xué)習(xí)新理念
武漢地區(qū)高校林立,如何突出省屬高校理工科辦學(xué)特色,如何在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力,我們在探究性實(shí)驗(yàn)方面做了一些有益的探索和實(shí)踐。
實(shí)驗(yàn)物理學(xué)是研究和探索客觀物質(zhì)世界的奧秘和規(guī)律的基礎(chǔ)學(xué)科,因而也可以說實(shí)驗(yàn)物理學(xué)就是不斷地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和創(chuàng)造問題的基礎(chǔ)科學(xué)。為配合科學(xué)思維訓(xùn)練和問題式教學(xué)方法的教學(xué)改革,我們組織力量編寫了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》(科學(xué)出版社),每個實(shí)驗(yàn)后面設(shè)置若干思考題,讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入學(xué)習(xí) 、思考問題主動學(xué)習(xí)、分析問題深化學(xué)習(xí)、解決問題總結(jié)學(xué)習(xí)、尋找問題提高學(xué)習(xí)。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中應(yīng)該有意識地引導(dǎo)學(xué)生主動去探索、去觀察、去發(fā)現(xiàn)科學(xué)問題,教會學(xué)生掌握分析與解決“科學(xué)問題”的思維方式和實(shí)驗(yàn)方法,啟發(fā)學(xué)生從解決“老問題”的過程中,發(fā)掘更具“科學(xué)價值的新問題”。例如:在測量金屬楊氏模量實(shí)驗(yàn)中主要涉及到光放大原理,我們引導(dǎo)學(xué)生去思考湯姆孫是如何發(fā)現(xiàn)這一原理的。原來湯姆孫在領(lǐng)導(dǎo)敷設(shè)世界上第一條跨越大西洋的海底電纜時遇到一個難題:電纜終端的電信號太弱,以致電報(bào)機(jī)無法接收。有一次他和同伴乘船外出游玩時,好友開玩笑似的用鏡子將陽光反射到船艙下面的湯姆孫的臉上,并不停的晃動鏡子,細(xì)心的湯姆孫發(fā)現(xiàn),鏡子只要轉(zhuǎn)動一小點(diǎn),而遠(yuǎn)處的光斑卻會移動一段較大的距離,這一偶然發(fā)現(xiàn)讓湯姆孫認(rèn)識到這就是一種放大。根據(jù)這一原理,湯姆孫很快就發(fā)明了鏡式電流計(jì)電報(bào)機(jī),使長途電纜通信最終得到了實(shí)現(xiàn)。我們在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置這樣一個問題:光杠桿測量金屬伸長量時,改變哪些量可增加光杠桿的放大倍數(shù)。學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)后,提出了不同的設(shè)計(jì)方案,盡管有些設(shè)計(jì)比較簡單和幼稚,但說明他們不是簡單的重復(fù)實(shí)驗(yàn),而是運(yùn)用邏輯思維去分析問題、提出問題并試圖去解決問題了。又如:成千上萬個蘋果從樹上掉了下來,為什么只有牛頓一個人發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律?人們常常覺得這個就是牛頓的機(jī)遇,但他們卻忘了,在蘋果掉下來之前,牛頓已經(jīng)在為重力問題做了許多的研究,進(jìn)行了無數(shù)富有成效的探索。
3 利用網(wǎng)絡(luò)和信息化平臺,實(shí)現(xiàn)探究性實(shí)驗(yàn)新途徑。
實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,2009年秋季我們研制了《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》網(wǎng)絡(luò)預(yù)約系統(tǒng)和信息化教學(xué)管理系統(tǒng),極大了提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理水平,系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了物理實(shí)驗(yàn)中心介紹、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)引、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)視頻錄像、虛擬實(shí)驗(yàn)以及問題解答等部分。為了讓學(xué)生深刻理解物理思想,在實(shí)驗(yàn)種類和實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段上,既有真實(shí)的實(shí)驗(yàn)又有虛擬實(shí)驗(yàn)、虛實(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)。還設(shè)置了開放性實(shí)驗(yàn)室,把一些近代物理實(shí)驗(yàn)以及趣味物理實(shí)驗(yàn)放置其中,學(xué)生可以根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和自身興趣在網(wǎng)上選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、上課時間和地點(diǎn),不同院系、不同專業(yè)的學(xué)生可以同一時間實(shí)驗(yàn),打破多年來一個年級同一張課表的作法,每人都有自己的課表,,激發(fā)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)的熱情,提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。利用教學(xué)網(wǎng)站學(xué)生和教師可以在BBS上進(jìn)行課前的咨詢和課后的交流與討論,將教學(xué)過程延伸到課外,實(shí)施互動式教學(xué)模式,使學(xué)生在遇到問題或有新的想法可以及時和教師溝通,得到及時的指導(dǎo)。網(wǎng)絡(luò)和信息化平臺的建設(shè),為學(xué)生進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)提供了新途徑。
4 多元化的教學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)探究性實(shí)驗(yàn)個性化教育模式
科技進(jìn)步對教育提出越來越高的要求,對人才的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)是一種趨向個性化的教育。2008年秋季我校實(shí)驗(yàn)中心組織力量研制了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包含光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、薄透鏡焦距測量實(shí)驗(yàn)等20多套虛擬實(shí)驗(yàn),為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了有力輔助工具,同時克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)長期受到課堂、課時限制的困擾,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在時間和空間上得到延伸。實(shí)驗(yàn)中心每學(xué)期接待實(shí)驗(yàn)同學(xué)約3500人,有普招二本同學(xué)、還有獨(dú)立學(xué)院同學(xué)及專科生,在教學(xué)內(nèi)容上,為了滿足不同專業(yè)不同層次學(xué)生的需求,在實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)和安排上既有基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn),又有近代物理實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),教師的重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生主動觀察物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、規(guī)律與效應(yīng),學(xué)習(xí)如何去發(fā)現(xiàn)問題和主動提出問題、學(xué)習(xí)運(yùn)用學(xué)過的知識去分析和解決問題,得到科學(xué)的結(jié)論。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的同學(xué)層次不同,教師明確三個層次的教學(xué)定位:第一層次就是注重基本實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng),學(xué)習(xí)基本物理量的測量技術(shù)方法以及正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、分析處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確描述和規(guī)范實(shí)驗(yàn)報(bào)告;第二層次側(cè)重突出學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),在突出“三基”訓(xùn)練(即物理實(shí)驗(yàn)的基本思想、基本方法和技術(shù)、基本儀器的使用)的基礎(chǔ)上,增加實(shí)驗(yàn)的綜合性、設(shè)計(jì)性和應(yīng)用性,增加近代物理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,增加與現(xiàn)代科技、工程設(shè)計(jì)及與社會應(yīng)用密切相關(guān)的內(nèi)容,增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐動手能力;第三層次采取引導(dǎo)式指導(dǎo)方法,即目標(biāo)引導(dǎo),問題引導(dǎo),擴(kuò)展思維引導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識、討論問題和協(xié)商解決問題的態(tài)度,互相幫助、互相照應(yīng)的協(xié)作精神,培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析和科技創(chuàng)新能力。不同層級的學(xué)生教學(xué)定位有所區(qū)別,為了評價學(xué)生的綜合素質(zhì),在實(shí)驗(yàn)考核方法上采用多樣化,既有實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績、實(shí)驗(yàn)操作成績、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績,又有實(shí)驗(yàn)小論文成績、實(shí)驗(yàn)小改進(jìn)成績,還有參加各類組織的實(shí)驗(yàn)競賽成績,充分體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力及實(shí)踐能力。
5 結(jié)論 多年的探究型實(shí)踐教學(xué),讓我們深刻認(rèn)識到,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課雖然是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課,但它是大學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后第一門實(shí)驗(yàn)課程,對于同學(xué)們鍛煉實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、提升大學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力具有不可替代的作用。
2大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開放教學(xué)對策
2.1合理地選排課
合理的選排課環(huán)節(jié)是學(xué)生能否順利完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的前提,我們提出將手工排課和選課系統(tǒng)自主選課結(jié)合的辦法去克服目前出現(xiàn)的問題。學(xué)期初,教師首先將不同專業(yè)的學(xué)生分組,盡量保證同一班級的學(xué)生在同一時間段上課。接著,要求學(xué)生按照分組情況進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)選課系統(tǒng)自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣的選課方法既統(tǒng)籌安排了實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程,又體現(xiàn)了開放教學(xué)的自主性,其優(yōu)點(diǎn)有:(1)學(xué)生上課時,可相互提醒,避免了因記錯上課時間而延誤實(shí)驗(yàn);(2)可指派班長或?qū)W習(xí)委員核查學(xué)生身份信息,有效遏制了學(xué)生替做實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;(3)實(shí)現(xiàn)了學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)特色和學(xué)習(xí)興趣自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo);(4)選課系統(tǒng)已包括了成績管理的功能,學(xué)期末可直接導(dǎo)出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)平均成績,克服了手工計(jì)算實(shí)驗(yàn)成績的冗繁過程。
2.2物理仿真實(shí)驗(yàn)與考試系統(tǒng)
我校地處國家中西部,盡管隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)和學(xué)校的發(fā)展,實(shí)驗(yàn)條件已有很大改善、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目亦在陸續(xù)增加,但與清華、北京大學(xué)等一流院校相比較,可供學(xué)生操作的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目畢竟有限。仿真實(shí)驗(yàn)是擴(kuò)展課堂教學(xué)內(nèi)容、拓展學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效教學(xué)手段。我校已于去年購買了中科大奧銳科技有限公司的大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和考試系統(tǒng),該系統(tǒng)具有界面友好、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)信息豐富,靈活選擇實(shí)驗(yàn)儀器,實(shí)驗(yàn)針對性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前包含30個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:用單擺法測量重力加速度、交流諧振電路及介電常數(shù)的測量、熱敏電阻溫度特性研究實(shí)驗(yàn)、用凱特?cái)[測重力加速度、不良導(dǎo)體熱導(dǎo)率的測量、半導(dǎo)體溫度計(jì)的設(shè)計(jì)、雙臂電橋測低電阻實(shí)驗(yàn)、動態(tài)磁滯回線的測量、溫度傳感器溫度特性測試與研究、示波器實(shí)驗(yàn)、分光計(jì)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)萬用表實(shí)驗(yàn)、聲速的測量、三線擺法測剛體的轉(zhuǎn)動慣量、測量銻化銦片的磁阻特性、偏振光的觀察與研究、干涉法測微小量(牛頓環(huán)和尖劈)、橢偏儀測折射率和薄膜厚度、邁克耳孫干涉儀、檢流計(jì)的特性研究、塞曼效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、密立根油滴實(shí)驗(yàn)、直流電橋測量電阻(自組式和箱式)、拉曼光譜實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)和普朗克常量的測定、交流電橋、太陽能電池的特性測量、拉伸法測金屬絲的楊氏模量、霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)、光強(qiáng)調(diào)制法測光速。考核是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié),也是教學(xué)過程和教學(xué)方法的重要組成部分。為此,我們購買了物理實(shí)驗(yàn)考試評判系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了上述仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和試題庫,命題教師也可根據(jù)自己的教學(xué)情況自主命題。具體教學(xué)過程中,我們鼓勵學(xué)有余力的學(xué)生在修完必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后,有選擇地完成仿真實(shí)驗(yàn)。學(xué)期末,將根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)的完成情況和考試成績,給予加分鼓勵。針對重修的學(xué)生,可要求其完成仿真實(shí)驗(yàn)并進(jìn)入考試系統(tǒng)進(jìn)行測試。仿真實(shí)驗(yàn)和考試系統(tǒng)的引入極大地豐富了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容教學(xué)的靈活性。
2.3實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評閱
我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室對所有的學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告仍采取手工評閱方式。這種評閱方式造成報(bào)告評閱后不能及時、甚至無法返回到學(xué)生手中,以便學(xué)生查證自己實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題;同時也耗費(fèi)了教師大量的精力。我們正在嘗試學(xué)生的部分實(shí)驗(yàn)報(bào)告采用網(wǎng)絡(luò)自動評閱的方式進(jìn)行,學(xué)生既可以及時查看自己的實(shí)驗(yàn)成績,也可以發(fā)現(xiàn)自己實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果中存在的問題。目前,已購買了中科大奧銳科技有限公司的實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動評閱系統(tǒng),但實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與我們開設(shè)的項(xiàng)目并不完全吻合,需進(jìn)一步合作完善。
2.4開設(shè)實(shí)驗(yàn)選修課和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放,可以在每學(xué)期開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)選修課和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選修課的儀器臺套數(shù)可以少一些,但實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)要盡量多,有助于開拓有興趣學(xué)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)生的學(xué)術(shù)視野、加強(qiáng)動手能力、形成良好的科研素養(yǎng)。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)主要基于現(xiàn)有廢舊儀器,鼓勵學(xué)生去改造發(fā)掘新功能,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的主觀能動性、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
1 Origin在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中的優(yōu)勢
Origin軟件是一種科研人員、工程技術(shù)人員、高校老師、研究生及理工科本科生經(jīng)常使用到的軟件。Origin是國際科技出版界公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)作圖軟件,可以幫助理工科人士以圖像形式跨越語言和專業(yè)的障礙實(shí)現(xiàn)科研成果的有效交流。除了滿足一般的作圖需求,Origin還能進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析、圖形處理、函數(shù)擬合等工作。這里拋磚引玉,探討Origin在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析中的應(yīng)用,推進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在數(shù)據(jù)處理和誤差分析方式方法的改進(jìn)[4]。
完成實(shí)驗(yàn)后,我們需要對實(shí)驗(yàn)中測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算和分析,進(jìn)行去粗取精、去偽存真的工作,從中得到最終的結(jié)論和找出實(shí)驗(yàn)規(guī)律,這一過程就是數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理是實(shí)驗(yàn)中一個不可缺少的部分,包括列表法、作圖法、圖解法和最小二乘法等處理方法。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出發(fā)計(jì)算求出經(jīng)驗(yàn)方程,稱為方程的擬合問題。該文以擬合為例,介紹Origin軟件在數(shù)據(jù)處理與誤差分析方面的應(yīng)用。擬合分析方法是處理變量之間相互關(guān)系的有效工具,Origin不僅能擬合建立變量間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式,而且能利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的抽樣理論來檢驗(yàn)樣本擬合的可靠性,具體分為擬合程度評價和顯著性分析,從而判斷檢驗(yàn)公式的正確性。根據(jù)自變量和因變量函數(shù)關(guān)系是直線還是曲線,擬合分為線性擬合和非線性擬合。
2 用Origin對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合
2.1 線性擬合
線性擬合或線性回歸是數(shù)據(jù)處理中最簡單但最重要的一種分析方法,其主要目標(biāo)是尋找數(shù)據(jù)集中數(shù)據(jù)增長的大致方向,以便對未知數(shù)據(jù)的值做出預(yù)測。Origin按以下算法把曲線擬合為直線,對X(自變量)和Y(因變量),線性擬合方程為Y=A+BX,參數(shù)A(截距)和B(斜率)由最小二乘法求得。采用Origin軟件進(jìn)行線性擬合時,先建立數(shù)據(jù)表并導(dǎo)入要進(jìn)行分析的數(shù)據(jù),然后選中要分析的數(shù)據(jù),生成散點(diǎn)圖。再通過Analysis菜單中的Fit Linear模塊進(jìn)行擬合。擬合前在Fit Linear對話框?qū)M合參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,包括輸入數(shù)據(jù)的范圍、誤差權(quán)重及是否產(chǎn)生協(xié)方差等。擬合完成會產(chǎn)生一個擬合結(jié)果的分析報(bào)表。分析報(bào)表以表格和圖形的形式詳細(xì)顯示了擬合方程式、斜率、截距、標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)系數(shù)、方差分析及擬合結(jié)果縮略圖等信息,利用標(biāo)準(zhǔn)差及方差分析的相關(guān)數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行不確定度計(jì)算,這樣處理數(shù)據(jù)非常方便快捷。
2.2 非線性擬合
計(jì)量是國民經(jīng)濟(jì)的重要技術(shù)基礎(chǔ),一個國家的計(jì)量水平標(biāo)志著其經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平,一個企業(yè)的計(jì)量水平?jīng)Q定了其產(chǎn)品技術(shù)水平和質(zhì)量控制能力。沒有計(jì)量,產(chǎn)品的質(zhì)量將無法保證;沒有計(jì)量,經(jīng)濟(jì)活動將不能正常運(yùn)轉(zhuǎn),公平、公正、誠實(shí)、守信就成了一句空話。在經(jīng)濟(jì)社會中,計(jì)量的經(jīng)濟(jì)效益除檢定、檢測的顯性效益外,主要體現(xiàn)在維護(hù)正常的經(jīng)濟(jì)秩序、保證公平的交易、打破技術(shù)性國際貿(mào)易壁壘、提高產(chǎn)品質(zhì)量、正確評定科研、科技水平。特別在醫(yī)療衛(wèi)生、安全防護(hù)、節(jié)能降耗、社會民生等領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。加強(qiáng)計(jì)量工作,充分發(fā)揮計(jì)量在各行業(yè)中的技術(shù)基礎(chǔ)作用,有利于促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、質(zhì)量提升和節(jié)能減排,保持國民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展,有利于打造和諧、誠信的社會環(huán)境[1-3]。
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教育作為眾多教育領(lǐng)域的重要組成部分,它的基礎(chǔ)無疑是測量活動,與計(jì)量測試有著密不可分的聯(lián)系,尤其是理工科高等院校,在實(shí)驗(yàn)教育中不斷增強(qiáng)計(jì)量意識,更應(yīng)引起足夠的重視[4]。
一、計(jì)量是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)
計(jì)量本身就是科學(xué)技術(shù)的一個重要的組成部分,任何科學(xué)技術(shù),都是為了探討、分析、研究、掌握和利用事物的客觀規(guī)律;而所有的事物都是由一定的“量”組成,并通過“量”來體現(xiàn)的。為了認(rèn)識量并確切地獲得其量值,只有通過計(jì)量。比如,哥白尼關(guān)于天體運(yùn)行的學(xué)說,是在反復(fù)觀察的基礎(chǔ)上提出的,并在伽利略用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了進(jìn)一步觀測之后而確立的;著名的萬有引力定律,被牛頓的敏銳觀察所揭示,并在百余年后經(jīng)卡文迪許的精密測試而得到了確認(rèn);愛因斯坦的相對論,也是在頻率精密測量的基礎(chǔ)上才得到了一定的驗(yàn)證;李政道、楊振寧關(guān)于弱相互作用下宇稱不守恒的理論,也是吳健雄等人在美國標(biāo)準(zhǔn)局(金標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院)進(jìn)行了專門的測試才驗(yàn)證的。總之,從經(jīng)典的牛頓力學(xué)到現(xiàn)代的量子力學(xué),各種定律、定理,都是經(jīng)過觀察、分析、研究、推理和實(shí)際驗(yàn)證才被揭示、承認(rèn)和確立。計(jì)量正是上述過程的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
歷史上三次大的技術(shù)革命,都充分地依靠了計(jì)量,同時也促進(jìn)了計(jì)量的發(fā)展。
以蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用為主要標(biāo)志的第一次技術(shù)革命,在蒸汽機(jī)的研制和應(yīng)用的過程中,需要對蒸汽壓力、熱膨脹系數(shù)、燃料的燃燒效率、能量的轉(zhuǎn)換等進(jìn)行大量的計(jì)量測試,發(fā)展起力學(xué)計(jì)量和熱工計(jì)量;另外,機(jī)械工業(yè)的興起,使幾何量的計(jì)量得到了進(jìn)一步的發(fā)展。
以電的產(chǎn)生和應(yīng)用為基本標(biāo)志的第二次技術(shù)革命中,各種熱電偶的研制成功,對溫度計(jì)量、電工計(jì)量、以及無線電計(jì)量等提供了一種重要手段;邁克爾遜等人為了實(shí)際測量地球運(yùn)動的相對速率,研制出了邁克爾遜干涉儀,從而為長度計(jì)量提供了一個重要方法;愛因斯坦成功地解釋了光電效應(yīng),成了熱輻射計(jì)量的理論基礎(chǔ),使計(jì)量開始從宏觀進(jìn)入微觀領(lǐng)域;隨著量子力學(xué)、核物理學(xué)的創(chuàng)立與發(fā)展,電離輻射計(jì)量逐漸形成。
以核能及化工等的開發(fā)與應(yīng)用導(dǎo)致的第三次技術(shù)革命中,原子能、化工、半導(dǎo)體、電子計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)、激光、遙感、宇航等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使計(jì)量日趨現(xiàn)代化,計(jì)量的宏觀實(shí)物基準(zhǔn)逐步向量子(自然)基準(zhǔn)過渡。原子頻標(biāo)的建立和米的新定義的形成,有著相當(dāng)重要的意義。頻率和長度的精密測量,促進(jìn)了現(xiàn)代科技的發(fā)展。
至于人們廣泛談?wù)摵完P(guān)注的所謂第四次技術(shù)革命的先導(dǎo)是微電子學(xué)和計(jì)算機(jī),集成電路又可以說是先導(dǎo)的核心。集成電路的研制,依賴于相應(yīng)的計(jì)量保證。比如,硅單晶的幾何參數(shù)、物理特性,超純水、超純氣的純度,化學(xué)試劑、光刻膠的性能,膜層厚度、層錯位錯,離子注入深度、濃度、均勻度以及工藝監(jiān)控測試圖形等的測定與控制,都是精密測量。當(dāng)前,我國集成電路研制尚比較落后,計(jì)量工作跟不上是其中的原因之一。
總之,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是物理學(xué)的成就,為計(jì)量的發(fā)展創(chuàng)造了重要的前提,同時也對計(jì)量提出了更高的要求,推動了計(jì)量的發(fā)展;而計(jì)量的成就,又促進(jìn)了科技的發(fā)展。
二、計(jì)量測試與實(shí)驗(yàn)教育密切相關(guān)
除了驗(yàn)證、確認(rèn)和深化相應(yīng)的理論課內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高校理論實(shí)踐的基礎(chǔ),也是依據(jù)實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行的一種測量活動。諸如計(jì)量單位的選取,計(jì)量檢測設(shè)備的選用,測量原理及方法和誤差理論的研究,測量結(jié)果的獲得等,其最終目的都是為了獲得統(tǒng)一和準(zhǔn)確的量值,從而得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這正是計(jì)量測試技術(shù)的核心,也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。因此可以說,計(jì)量測試是實(shí)驗(yàn)教育的基礎(chǔ),計(jì)量測試技術(shù)滲透于實(shí)驗(yàn)教育之中。
從計(jì)量學(xué)的角度研究,計(jì)量測試技術(shù)是一個綜合性體系,它從方案的策劃到儀器的配備、測試方法、環(huán)境要求以及測試者的操作技能等,無一不對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著直接的影響。因此,在實(shí)驗(yàn)教育中應(yīng)緊密結(jié)合計(jì)量測試技術(shù)的應(yīng)用,在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)思想上要注意以下幾個方面:首先要正確認(rèn)識計(jì)量單位的運(yùn)用;其次要選用科學(xué)合理的生產(chǎn)儀器設(shè)備;再次實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)性文件,對引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)有著重要作用,應(yīng)特別著重于編寫有層次、有深度的測量試驗(yàn)原理、程序和數(shù)據(jù)處理方法。
一、教學(xué)理念
美國大學(xué)十分重視教育觀念的更新,教師的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法很活。這與美國教育中鼓勵冒尖、創(chuàng)新、標(biāo)新立異是分不開的。教師主要是提出問題、啟發(fā)思路和引導(dǎo)爭論,絕不“抱”著學(xué)生走。物理實(shí)驗(yàn)的目的不只是教學(xué)生使用各種儀器設(shè)備,也不僅是讓學(xué)生學(xué)會一些實(shí)驗(yàn)的方法與手段,而是讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中既動手又動腦,通過實(shí)踐真正掌握物理規(guī)律的真諦,學(xué)會用實(shí)驗(yàn)方法去檢驗(yàn)理論。美國大學(xué)為學(xué)生開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的目的十分明確。在斯坦福大學(xué),DouglasD,Osheroff教授特意在黑板上寫下“GOAL:Learn how to do Physics,not specifictechnique,”意思是說要通過物理實(shí)驗(yàn)使學(xué)生懂得如何去研究物理問題,而不是只局限在知識的傳授和技能的訓(xùn)練范圍內(nèi)。這給了我們很大的啟示,我們應(yīng)該更加充分地認(rèn)識到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用和性質(zhì),在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中樹立更高的目標(biāo)。在我國部分高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,其實(shí)驗(yàn)儀器往往由實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員提前備好,實(shí)驗(yàn)時由學(xué)生被動地按照規(guī)定好的步驟與方法進(jìn)行,然后計(jì)算結(jié)果。學(xué)生往往進(jìn)行的是美國人稱之為“COOK”實(shí)驗(yàn),即像照著菜單煮飯一樣,學(xué)生按照老師安排好的程序和結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),為了使實(shí)驗(yàn)具有精確性,學(xué)生不能過于隨意,不能有創(chuàng)造性。可見,我們對于學(xué)生獨(dú)立探索的訓(xùn)練有欠缺,學(xué)生只是簡單模仿,真正自己動腦動手較少,這樣的教學(xué)理念與方法不利于學(xué)生創(chuàng)新性思維能力的培養(yǎng)。
二、教學(xué)模式
美國學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手意識和能力普遍較強(qiáng)。物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)過程大體上分為三個階段:第一是基礎(chǔ)訓(xùn)練階段,學(xué)生主要進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法和基本實(shí)驗(yàn)儀器使用的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,該階段主要由助教和工程技術(shù)人員來指導(dǎo);第二是教師指導(dǎo)性階段,主要由教師指導(dǎo)學(xué)生利用基礎(chǔ)階段已掌握的基本知識和技能,學(xué)習(xí)和掌握一些高一層次的物理思想、物理模型、物理方法和物理實(shí)驗(yàn)。教師的任務(wù)是引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生通過具體的物理實(shí)驗(yàn)來學(xué)會如何剖析實(shí)驗(yàn)問題、如何制定最佳實(shí)驗(yàn)方案,并給學(xué)生留下了很多啟發(fā)性和能夠開闊視野的思路和問題:第三是學(xué)生的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)階段。學(xué)生需要獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)儀器的選配、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和對實(shí)驗(yàn)問題的進(jìn)一步研究。有些實(shí)驗(yàn)專題可以是個人獨(dú)立完成或是由幾個學(xué)生組成小組來完成的,整個實(shí)驗(yàn)階段學(xué)生是主角。
我國高校的物理教學(xué)已經(jīng)初步建立起從易到難、從簡單到綜合、從注重傳授知識到注重創(chuàng)新能力培養(yǎng),循序漸進(jìn)、逐級提高的物理實(shí)驗(yàn)三級教學(xué)課程體系。一級實(shí)驗(yàn)為基本物理量的測量和基本儀器的使用,主要為預(yù)備性、基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。二級實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)測量方法和常用物理量的測量,主要內(nèi)容為提高性實(shí)驗(yàn)。三級實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)規(guī)律的學(xué)習(xí),主要內(nèi)容為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。盡管在體系建立方面我國高校已經(jīng)初現(xiàn)規(guī)模,但教師在指導(dǎo)過程中仍然過分重視實(shí)驗(yàn)認(rèn)知性結(jié)果的正確性,常常忽略學(xué)生的過程性體驗(yàn),而這正是美國高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)所推崇的。我們要善于將這些所謂的“正確方法”用“為什么”、“怎么做”、“做什么”等進(jìn)行設(shè)問,從中創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)方法的問題情景,啟發(fā)探究欲望。甚至教師可以有意識地在教學(xué)過程中設(shè)置問題、制造錯誤,讓學(xué)生在師生共同探索過程中培養(yǎng)和發(fā)展自己的個性和創(chuàng)新能力。
三、教學(xué)內(nèi)容
針對一、二年級學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,美國大學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比國內(nèi)綜合性大學(xué)的普通物理實(shí)驗(yàn)要少。哈佛大學(xué)將這部分實(shí)驗(yàn)中的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為學(xué)生的家庭作業(yè),帶回家去完成。他們發(fā)給學(xué)生一個實(shí)驗(yàn)箱,里面裝有各類工具及一些簡單實(shí)驗(yàn)部件,如萬用電表、電阻、電感、電容、米尺、激光筆等,還有一張附有實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料的CD盤,學(xué)生可在家中完成一些簡單實(shí)驗(yàn)。針對三、四年級學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,每個學(xué)校各有特色,這與學(xué)校的科研方向密切相關(guān)。如麻省理工學(xué)院的高級實(shí)驗(yàn)課程中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,一個實(shí)驗(yàn)學(xué)生要做2~3周,每周6小時。對于這些較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求也很嚴(yán)格。斯坦福大學(xué)三年級學(xué)生做的光學(xué)實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生按的格式寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比國內(nèi)高校的近代物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要深,有很多反映學(xué)科前沿的實(shí)驗(yàn)。美國高校物理實(shí)驗(yàn)選修內(nèi)容十分豐富,類型變化較多,涉及面較寬,為學(xué)生提供了許多可選擇的學(xué)習(xí)機(jī)會。學(xué)生可根據(jù)專業(yè)需要和個人興趣來選修物理實(shí)驗(yàn)。在美國,學(xué)校與教師都十分重視把最新的實(shí)驗(yàn)方法、測試技術(shù)和儀器設(shè)備引進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中,讓學(xué)生及時地了解、接觸和掌握新事物,并從低年級就開始接觸到先進(jìn)設(shè)備和技術(shù),使學(xué)生體會到科技的進(jìn)步和競爭。同時,為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及訓(xùn)練奠定了較高的起點(diǎn)和寬厚的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了基本的力、光、電實(shí)驗(yàn)外,還有與專業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),例如:霍耳效應(yīng):麥克爾遜干涉儀;塞曼效應(yīng):光電效應(yīng);偏振光;衍射光柵;氣體中的聲速:帶電耦合裝置;介電常數(shù):粘滯度測量;串聯(lián)和并聯(lián)諧振電路:Meade望遠(yuǎn)鏡的組裝和使用;類星體的發(fā)現(xiàn);人造變星的光度測定;利用Starlink軟件的CCD圖像數(shù)字壓縮技術(shù):利用Starlink包對簡單光譜進(jìn)行分析等。這些設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使我們強(qiáng)烈感受到了科技發(fā)展跳動的脈搏。在麻省理工學(xué)院的“量子信息處理”實(shí)驗(yàn), 斯坦福大學(xué)的“超流”實(shí)驗(yàn),哥倫比亞大學(xué)的“混沌實(shí)驗(yàn)”、“鑷子”實(shí)驗(yàn)和UCLA的一系列核物理實(shí)驗(yàn)對比之下,我們真正根據(jù)自己的特點(diǎn)來設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)的還比較少,因而各校的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大同小異,缺乏特色,不夠新穎。這些內(nèi)容可以啟示我們要進(jìn)一步推進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的近物化和科研化進(jìn)程。
美國大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容是通過自編教材實(shí)驗(yàn)來體現(xiàn)的。內(nèi)容中的實(shí)驗(yàn)操作步驟被有意識地粗略化,但是留給學(xué)生許多結(jié)合實(shí)驗(yàn)的思考題,目的是促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行思考與創(chuàng)造。實(shí)驗(yàn)過程中有不清楚之處時,可以隨時查閱實(shí)驗(yàn)室中儀器資料和實(shí)驗(yàn)設(shè)備說明書等參考文獻(xiàn)。實(shí)驗(yàn)教材基本是自編的講義,這與我國目前實(shí)驗(yàn)教材大多采用正式出版的書籍大不相同。究其原因, 是因?yàn)樗麄兊慕虒W(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容年年都改,因而不必要也不可能用正式出版的書籍。他們追求的是新穎、現(xiàn)代、有特色, 而不追求完整、系統(tǒng)、規(guī)范化。這種教學(xué)思想與我們有較大的差異。許多學(xué)校都強(qiáng)調(diào)教材不應(yīng)像烹調(diào)書那樣一步一步寫得很清楚, 讓學(xué)生按部就班去做, 這種培養(yǎng)操作工式的教學(xué)方法不利于人才的成長。我國傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊,傳統(tǒng)、經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)多,體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)少;內(nèi)容單一的實(shí)驗(yàn)多,
設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)少,且多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。并且教材改革滯后于當(dāng)今經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步,諸如以信息技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、遙感技術(shù)等高端科技已廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域而且進(jìn)入家庭,但有些高校的物理實(shí)驗(yàn)課程仍然開設(shè)黑白影像、電子管晶體管電路等。古老的傳統(tǒng)教育要培養(yǎng)能適應(yīng)自主創(chuàng)新形式下的創(chuàng)新型人才,必須更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,既要關(guān)注科技發(fā)展的前沿,又要考慮學(xué)生的專業(yè)實(shí)際,充實(shí)一些與現(xiàn)代生產(chǎn)聯(lián)系密切的實(shí)用性實(shí)驗(yàn),并且有一定比例的設(shè)計(jì)性和綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。即使學(xué)生開闊眼界,又能將物理理論與現(xiàn)代技術(shù)和生活融合起來,因此能充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性,激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新精神。
四、現(xiàn)代化教學(xué)手段
計(jì)算機(jī)在美國高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用十分廣泛。美國大學(xué)的近代物理實(shí)驗(yàn)中幾乎100%都用計(jì)算機(jī),而普通物理實(shí)驗(yàn)中約1/3使用計(jì)算機(jī)。有的學(xué)校寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、批閱報(bào)告也都用計(jì)算機(jī)。大學(xué)中有許多為教學(xué)服務(wù)的CAI軟件,質(zhì)量很高,學(xué)生可以隨時通過校園網(wǎng)絡(luò),提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí);學(xué)生在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)中可以利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)采集和處理等工作。實(shí)驗(yàn)報(bào)告也基本上是在計(jì)算機(jī)上完成的,并通過校園網(wǎng)絡(luò)傳遞給教師;利用計(jì)算機(jī)模擬,開發(fā)高新科技相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn),進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),開闊學(xué)生的眼界:用CAI介紹和模擬更新的實(shí)驗(yàn)方法、技能和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用等。從美國高校中可以體會到計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)中的普及和應(yīng)用程度之高,已成為高等工程教育中不可缺少的重要工具。顯然,我國高校物理實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)使用比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏低,這不能滿足學(xué)生適應(yīng)今后在信息社會的工作要求。可喜的是我們在這方面已經(jīng)做出了有益的嘗試,例如建立了仿真物理實(shí)驗(yàn)室,通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生的操作有機(jī)地融合為一體,形成了一部活的、可操作的物理實(shí)驗(yàn)教科書;將多媒體、CCD和錄像等手段引入實(shí)驗(yàn)教學(xué):建立物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站,實(shí)行網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。例如同濟(jì)大學(xué)物理CAI中心就是網(wǎng)絡(luò)和多媒體教學(xué)的結(jié)合產(chǎn)物,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,中心以網(wǎng)絡(luò)為載體,積極開發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源,使得網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代化的教育資源在實(shí)驗(yàn)室的管理、實(shí)驗(yàn)室的開放式教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性提高和能力素質(zhì)的培養(yǎng)等方面發(fā)揮了很好的作用。但計(jì)算機(jī)并非越多越好,因?yàn)樵S多基本的物理思想的掌握、物理現(xiàn)象的觀察、操作能力的培養(yǎng)以及基本的數(shù)據(jù)處理的思路與能力等,都不能也不應(yīng)由計(jì)算機(jī)來完全代替。美國各實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)使用十分方便,但他們也認(rèn)為只有用了計(jì)算機(jī)能加深對物理原理的理解、對實(shí)驗(yàn)方法的掌握和對測量精度的提高時才用計(jì)算機(jī),而讓學(xué)生實(shí)際動手去觀察真實(shí)的現(xiàn)象,學(xué)會基本的操作,仍然是十分必要的手段。
一、更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思路
物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科,也就是物理的定義、定理、規(guī)律、定律都建立在大量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動中。那么我們所說的實(shí)驗(yàn)也就不僅僅局限于現(xiàn)行物理教科書中所安排的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),演示實(shí)驗(yàn)和若干課外小實(shí)驗(yàn)。我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以在課上,也可以在課下;可以使用實(shí)驗(yàn)室所配備的器材,也可以自備自制教具,甚至可以使用我們?nèi)粘I钪械默F(xiàn)有物品,用學(xué)生身邊的物品做實(shí)驗(yàn),如用手拍打桌子手感覺疼說明力的相互作用;用同樣大小的兩張紙,一張展開一張揉成紙團(tuán),讓它們同時自由下落,駁斥亞里斯多德的錯誤觀點(diǎn);把易拉罐側(cè)壁鉆一個孔,盛滿水讓其自由下落,水不流出,演示完全失重現(xiàn)象。這些器材學(xué)生更熟悉,更有利于使學(xué)生明白物理就在身邊,物理與生活聯(lián)系非常緊密。而且通過這些課本上沒有出現(xiàn)的器材啟發(fā)學(xué)生,一起來想一想,還可以用什么來說明我們要知道的內(nèi)容,或者,這種類似的方法我們可以用來解決其他什么問題,等等,調(diào)動學(xué)生剛剛起步的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。
二、角色轉(zhuǎn)變
即改傳統(tǒng)的教師為主、學(xué)生為輔,為學(xué)生為主、教師為輔。
以前,學(xué)生實(shí)驗(yàn),課本有較全面的目的原理介紹、方法步驟說明、數(shù)據(jù)分析處理要求;教師、實(shí)驗(yàn)員在實(shí)驗(yàn)前幫學(xué)生選好、調(diào)試好儀器;教師在上課前還要講解注意事項(xiàng),帶學(xué)生預(yù)習(xí);甚至為了保證實(shí)驗(yàn)順利完成,課前還要先看實(shí)驗(yàn)錄像;實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題,也由教師代勞。總之,整個實(shí)驗(yàn)都以老師為主。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式嚴(yán)重阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展,學(xué)生所學(xué)知識得不到升華,能力得不到提高,反而助長了學(xué)生的依賴性,學(xué)生一旦離開老師,就束手無策。可見,這種傳統(tǒng)教學(xué)模式不符合現(xiàn)代創(chuàng)新教育的要求,因此要改。要讓學(xué)生獨(dú)立自主完成一個實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位,學(xué)生自己預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn),明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模x懂實(shí)驗(yàn)原理,擬定實(shí)驗(yàn)步驟,選擇實(shí)驗(yàn)器材,組裝實(shí)驗(yàn)儀器,控制實(shí)驗(yàn)條件,規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,記錄測量數(shù)據(jù),處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,分析實(shí)驗(yàn)誤差,寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這就要求學(xué)生的基礎(chǔ)知識非常扎實(shí),學(xué)生的思維相當(dāng)嚴(yán)密,對實(shí)驗(yàn)技能要求相當(dāng)熟練。為了使學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn),最好的辦法就是指導(dǎo)學(xué)生做課本上沒有的探索性實(shí)驗(yàn)和指導(dǎo)性實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生獨(dú)立完成上述程序的全部操作。例如:測電阻的實(shí)驗(yàn)中,給出學(xué)生足夠的電學(xué)器材,讓學(xué)生做測小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn),要求從零電壓開始逐漸到額定電壓為止。從器材的選擇,電路的設(shè)計(jì),測量記錄到作出圖象,分析圖象的意義等都由學(xué)生自行設(shè)計(jì)。最后評比交流,使同學(xué)們相互學(xué)習(xí),取長補(bǔ)短。指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力、動手能力,鞏固物理知識,發(fā)揮學(xué)生主動性的最佳途徑。
三、改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)
比如,課本上有一些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),教師就不妨將其改成探索式的實(shí)驗(yàn),如驗(yàn)證力的合成與分解的平行四邊形法則、驗(yàn)證牛頓第二定律等,經(jīng)過適當(dāng)改造完全可以變成學(xué)生探索式實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生充分的動腦、動手、動口,發(fā)揮學(xué)生的主體作用,從而有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的激發(fā)。當(dāng)然,這不是說驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)就沒必要做,事實(shí)上,驗(yàn)證做為對于某種新思想的檢驗(yàn),也是創(chuàng)新不可缺少的一部分。這樣做,目的只是為了換一種方式更好地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
中圖分類號:G420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1002-0845(2012)04-0057-02
一、困境:理論上重視不夠
物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課對于培養(yǎng)師范生的實(shí)驗(yàn)技能具有十分重要的作用。然而,許多高師院校經(jīng)常將教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課置于教學(xué)法(或教學(xué)論)課程之內(nèi),加之教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課不像普通物理實(shí)驗(yàn)?zāi)菢佑小吧疃取保蚨鴽]有受到應(yīng)有的重視,經(jīng)常被忽視甚至被邊緣化。筆者通過中國知網(wǎng)對1990到2010年的研究成果進(jìn)行了檢索,結(jié)果顯示,以“物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)”為主題,僅檢索列20條文獻(xiàn),以“物理教法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到7條文獻(xiàn),以“物理教學(xué)論實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到1條文獻(xiàn),以”中學(xué)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到14條文獻(xiàn),以“物理教材教法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到1條文獻(xiàn)。而且,發(fā)表的期刊層次都不是很高。對于這樣一個重要的傳統(tǒng)課程,研究成果少得令人瞠目結(jié)舌!
義務(wù)教育階段以及高中階段的《課程標(biāo)準(zhǔn)》都對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约芭囵B(yǎng)目標(biāo)提出了明確的要求。然而,我們的師范生畢業(yè)后能否順利完成課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的育人目標(biāo)還是個未知數(shù)。筆者雖沒有針對上述問題開展過系統(tǒng)的調(diào)查,但從目前教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的地位和研究情況來看,準(zhǔn)教師們是很難順利達(dá)到新課改的要求的。如果我們不對此進(jìn)行改革,教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程可能連生存的空間都沒有了。
二、加強(qiáng)銜接:方式與內(nèi)容
1實(shí)驗(yàn)理念的銜接
實(shí)驗(yàn)理念是“向?qū)А薄8邘熚锢斫虒W(xué)法實(shí)驗(yàn)的理念應(yīng)與中學(xué)階段的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)相一致。隨著時代的發(fā)展,中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和理念都已經(jīng)發(fā)生了改變。早在1950年,教育部在《物理精簡綱要》中就提出要“重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),把實(shí)驗(yàn)安插在講授中間,便于學(xué)習(xí)和理解”[1]。1956年頒布的《中學(xué)物理教學(xué)大綱》中又明確規(guī)定,“實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生掌握物理知識的重要方式,而且是使學(xué)生掌握量具儀器和工具的使用方法的實(shí)際手段”[1]。如今,新課程改革對中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)提出了新要求,如在高中物理實(shí)驗(yàn)專題的開設(shè)目的中提到,“使學(xué)生較為深入地學(xué)習(xí)與物理實(shí)驗(yàn)有關(guān)的理論、方法和技能;進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣;增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識;培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度;使學(xué)生養(yǎng)成交流與合作的良好習(xí)慣;提高學(xué)生的實(shí)踐能力”[2]。時代的變遷為中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)注入了新的內(nèi)涵,根據(jù)傳統(tǒng)的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)來規(guī)范現(xiàn)時的教學(xué)法實(shí)驗(yàn)將是毫無意義的,更無法適應(yīng)中學(xué)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際需要。為此,物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)必須加強(qiáng)與中學(xué)的銜接,讓師范生明確物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的目標(biāo),提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
我們在開展物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的過程中,應(yīng)緊密圍繞中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)新課程的目標(biāo)和理念,提高指導(dǎo)教師和學(xué)生對物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的理論認(rèn)識,為課程定位奠定基礎(chǔ)。
2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的銜接
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是“抓手”。任何改革都要針對具體的內(nèi)容,否則便會顯得很空洞。物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)在題目和內(nèi)容的選擇上應(yīng)與中學(xué)實(shí)驗(yàn)課程有一致的部分,也要有不同之處。只有加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程的聯(lián)系,才能有效促進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的銜接。
根據(jù)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置情況,我們及時對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做出了調(diào)整。首先,刪除了陳舊的以及在普通物理實(shí)驗(yàn)中做過的實(shí)驗(yàn),包括電影機(jī)的放映技術(shù)、氣墊導(dǎo)軌、基本測量等。其次,適當(dāng)增加了與新課程實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的內(nèi)容,包括光敏電阻、熱敏電阻、邏輯電路、光電效應(yīng)、萬用表使用、傳感器使用等。同時,還部分修改了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,例如由于萘有一定的毒性,我們將晶體的熔解和凝固實(shí)驗(yàn)改成海波和焊錫的熔解與凝固;改變了牛頓第三定律在傳統(tǒng)上使用彈簧測力計(jì)的做法,用力傳感器來完成實(shí)驗(yàn),使學(xué)生進(jìn)一步熟悉了中學(xué)課程中涉及到的傳感器內(nèi)容。
通過改革課程內(nèi)容,大大加強(qiáng)了物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系,很多學(xué)生都感覺到教學(xué)法實(shí)驗(yàn)對中學(xué)物理教學(xué)具有直接的指導(dǎo)作用。
3教學(xué)方式的銜接
教學(xué)方式是“途徑”。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式指教師講解原理、擬訂方案、演示操作,學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集、填寫表格,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告[3]。但它的教條化、統(tǒng)一化和靜態(tài)化卻扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新精神[3]。很難想象一個只會模仿實(shí)驗(yàn)的師范生將來能在工作崗位上成為優(yōu)秀的教師。為此,應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式,讓學(xué)生在過程中獲得知識和能力。
首先,應(yīng)改變傳統(tǒng)的教師講解、演示的方式。教師在課前只對學(xué)生進(jìn)行簡單的介紹,讓學(xué)生通過自學(xué)和研討完成實(shí)驗(yàn)操作。在此過程中,學(xué)生之間相互探討,遇到典型問題在小組內(nèi)共同解決,這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。
其次,改變傳統(tǒng)的”教師講、學(xué)生聽,教師示范、學(xué)生模仿“的教學(xué)方式。讓學(xué)生體驗(yàn)教師角色,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的演示和講解。上述體驗(yàn)應(yīng)確保每個學(xué)生每學(xué)期至少輪一次,如果第一輪不合格還要進(jìn)行第二輪,直到達(dá)到要求為止,其他學(xué)生和教師在此過程中擔(dān)當(dāng)“學(xué)生”和“評委”,協(xié)助體驗(yàn)教師角色的學(xué)生完成任務(wù)。
再次,增加實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)探究是中學(xué)新課程改革的重要內(nèi)容,師范生的實(shí)驗(yàn)探究能力是將來指導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ),只有在職前培訓(xùn)過程中得到了良好的訓(xùn)練,才能順利適應(yīng)中學(xué)階段對實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的要求。為此,在物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)中,除了常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)探究內(nèi)容之外,我們還增加了兩周在探究實(shí)驗(yàn)室利用傳感器開展的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)活動。
4學(xué)生制作能力的銜接
自制教具是“作品”。自制教具有著解決實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足、補(bǔ)充部分物理儀器缺乏以及加深對物理概念和規(guī)律的理解等功能。它同時也是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性和主動性、使學(xué)生掌握科學(xué)方法的重要過程和手段。“自制教具的目的并不只是為了省錢,還可以培養(yǎng)教師和學(xué)生動手和動腦的能力,培養(yǎng)他們的創(chuàng)造精神”[4]。另外,自制教具也是中學(xué)物理教師必須具備的一項(xiàng)重要的基本技能,是中學(xué)物理教師的基本功之一。
我們在課程改革過程中十分重視教具制作能力的培養(yǎng),鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣進(jìn)行教具的制作。
首先,強(qiáng)調(diào)自制教具是考核的一部分,在每學(xué)期的課程中有兩周是自制教具時間,在學(xué)期末每個學(xué)生都要上交“作品”,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行打分。
其次,結(jié)合中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容開展集中自制教具活動。學(xué)生自制的教具最后都要貼上姓名和學(xué)號,作為他們自己的“作品”,這樣做讓學(xué)生很有成就感,有的作品已經(jīng)成為后續(xù)各屆學(xué)生參考的“樣板”。
5評價標(biāo)準(zhǔn)的銜接
評價標(biāo)準(zhǔn)是“準(zhǔn)繩”。除了要制定學(xué)生平時表現(xiàn)評價標(biāo)準(zhǔn)外,還應(yīng)制定相應(yīng)的“技術(shù)”標(biāo)準(zhǔn)。如自制教具的評價參考標(biāo)準(zhǔn)(見表1)[5]、講解演示實(shí)驗(yàn)評價參考標(biāo)準(zhǔn)(見表2)等,為學(xué)生判定自己的成績、改進(jìn)自己的不足提供了依據(jù)。
6實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ你暯?/p>
實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ恰昂诵摹薄A己玫膶?shí)驗(yàn)?zāi)芰κ菢?gòu)成科學(xué)素養(yǎng)的基本要素。物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵疙樌_展物理實(shí)驗(yàn)所應(yīng)具備的個性心理特征,是學(xué)生各種基本能力在實(shí)驗(yàn)活動中的綜合體現(xiàn)[6]。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Π▽?shí)驗(yàn)觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)分析能力、實(shí)驗(yàn)探究能力等。提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ墙虒W(xué)法實(shí)驗(yàn)課程改革的核心,因而上述改革都應(yīng)圍繞能力培養(yǎng)展開。高師學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰w移到日后的工作過程中去,即使職前課程沒有涉及到相關(guān)實(shí)驗(yàn),學(xué)生也能較好地完成中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣呤俏锢斫虒W(xué)法實(shí)驗(yàn)課程與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程銜接的保障。
實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)除了上述手段外,還應(yīng)結(jié)合我國中學(xué)目前的現(xiàn)有情況,開展多種形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué),如微型物理實(shí)驗(yàn)、非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)[7]等。這些形式的實(shí)驗(yàn)是對常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)的一種補(bǔ)充,對提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哂蟹浅V匾淖饔谩?/p>
參考文獻(xiàn):
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[2]中華人民共和國教育部普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[S]北京:人民教育出版社,2003:65
[3]王莉華高師物理教法實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究[J]中國成人教育,2009(5)
[4]沈新家自制教具在物理教學(xué)中的獨(dú)特地位及作用[J]中國現(xiàn)代教育裝備,2003(9)