物理是一門重視實驗實證的科學,物理學中的任何創新成果都必須經過實驗的檢驗,物理學本身及理工應用科學的發展無不與物理實驗密切聯系,因此,實驗教學在物理教學中占有重要的地位,一方面可使學生鞏固所學理論知識,加深對物理現象和規律的理解,另一方面又可培養學生動手解決實際問題的技能,提高觀察和分析能力。
一、大學物理實驗課程地位與作用
大學物理實驗是理工類本科各專業的一門基礎課。通過該課程的學習,學生對物理知識、物理思想、物理思路等方面的知識會有較全面的認識掌握,受到必要的實驗技能訓練,為學習專業知識以及從事工程技術工作和科學研究打下良好基礎。大學物理實驗教學應該以提高與培養學生的科學素養為目的。
二、大學物理實驗課程教學面臨的問題
1.學生對大學物理實驗課程認識不足。
大學物理實驗分別在電子系各本科專業、機電系各本科專業、計算機系各本科專業開設。學生的專業背景不同,對所做的物理實驗興趣也不同。不少學生認為大學物理實驗和自己所學專業相差太遠,學了也沒有用,對大學物理實驗不感興趣。不可否認,目前一些學生實用主義思想較為嚴重,對大學物理實驗教學的認識存在誤區。但我們這種教學安排是否有值得改進的地方呢?本人認為可以嘗試進行大平臺課程模塊設置的實驗教學方式,結合不同專業開設一些跨學科的綜合實驗項目,在大學物理實驗大平臺下將所有的大學物理實驗項目組成若干個實驗模塊,讓不同學科的學生選擇不同的實驗模塊,滿足不同學科學生的學習需求,滿足個性化教育,激發學生主動學習的熱情。把大學物理實驗與專業有機結合起來,相信能達到事半功倍的效果。
2.學生理論知識基礎跟不上。
受高考模式的影響,相當一部分學生物理知識薄弱,理論知識基礎跟不上,在預習過程中感覺難度較大,甚至有不少學生抱怨一些物理實驗,做完實驗后仍似懂非懂,不知學了些什么。為了解決這個問題,本人認為可以組織部分教師,對部分物理實驗內容撰寫有關實驗背景、原理、方法的詳細介紹,以網絡課件的形式,提供給學生課前或課后瀏覽,使學生深入理解物理實驗的思想、原理、方法和應用,激發他們的學習熱情和積極性。
三、大學物理實驗教學思考與改革
1.實施開放式的管理、創新性的實驗教學。
傳統的實驗教學模式為:教師指定方式方法,演示實驗過程,學生進行模擬操作。這樣雖然能使學生規范操作,但同時也局限了學生的思維和方法,使學生感到實驗枯燥呆板,缺乏學習激情。所以我們倡導進行創新性的實驗教學。在創新性的實驗教學中首先我們應該實行開放式的管理,充分利用現有的資源,把實驗室和計算機全面開放。實驗室開放不僅是時間空間上的開放,更重要的是教學內容、教學方法、教學手段的開放,是觀念意識上的開放。實驗室中應引進現代化的教學手段和管理手段,改變以知識傳授為目標的價值取向,樹立以傳播知識和培養能力并重的原則。而在創新性的教學中,“教”應向“學”全面開放,將學習的主動權交給學生,激發學生學習的主動性和積極性。在實驗教學網絡化和學生創新能力的培養等方面應加大投入,以加快開放實驗教學的進程,進一步提高物理實驗教學的質量和教學效應,讓學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輔助是很有必要的。總之,通過開發式的管理及創新性的教學,能全面地發展學生的主觀能力,全面培養學生的創新精神。
2.實行分層次教學。
基于學生認知能力和個人興趣的不同,實驗教學的改革要尊重學生的個體條件,要為學生學習科學實驗方法和技能營造一個較為寬松的環境,讓他們在時間、空間、實驗內容和課題上都有較大的選擇性和自由度。這樣能力略低的學生在這里可得到實驗技術的補充,部分愛好物理實驗的學生會有發揮潛力的場所,并獲得結合運用所學知識設計實驗的能力和口頭答辯能力。實行分層次教學,因材施教,有利于全面提升教育教學質量。
3.改革實驗報告的寫作。
傳統的實驗報告有利于進行規范化書寫,但不利于學生科學論文寫作能力的培養。我們嘗試了這種做法:對于基礎型實驗,可以使用標準實驗報告紙,上面有分項目提綱,使學生知道實驗論文的大致框架,逐步進入規范論文的寫作;對于綜合型實驗,要求學生把實驗報告當作小論文來做,要求寫成論文式實驗報告;對于設計型實驗,要求學生把報告當做科研立項報告來做,寫成立項申請書和結題報告式的實驗報告。通過這個過程把實驗結果與理論分析結合起來,可以提高學生科學的歸納總結邏輯推導的能力。
四、深化課堂教學改革,提高實驗教學質量
1.加強對全體學生的思想教育。
教師應提高學生對實驗教學重要性的認識,克服“重理論,輕實踐”的思想,讓每一位學生都能上好每一節實驗課,認真地進行操作和訓練,獨立地完成各項實驗任務,不斷在實踐中提高自己的動手能力和操作技能。當然,思想教育不只是輔導員教師的工作,而是我們所有教師的職責,要貫穿于每一個學生和每一堂課中。
2.深化實驗教學改革,創新實驗教學模式。
大學物理實驗教學的改革和創新,是為了適應大學現代教育快速發展的需要,有利于為社會培養更多的高技能應用型人才。要更新思想,改變觀念,破除舊的不適應現代教學要求的教學模式。可以采取以下一些措施:
(1)重視學生的主體作用,以人為本,樹立以學生為中心的教育觀念和服務思想;在實驗教學的過程中,尊重學生的自由發揮,鼓勵學生自己選擇項目,發揮各自的特長;重視培養學生的“探究”品質,為學生的創新提供廣闊的平臺;提倡討論、兼收并蓄的精神。
(2)修正校內實驗的內容及項目,除必修實驗項目外,應增加選修實驗項目和綜合性、創新性實驗項目。加大探索性、創意性實驗,為創新能力的培養提供良好的環境。在保證基礎實驗項目的前提下,可化分層次,因材施教,強化開放性、設計性,按預備實驗、基礎實驗、課程設計實驗、現代專題實驗等進行分層次教學,突出學生創新能力的培養。
(3)改革傳統的“灌輸式”、“以教師為主”的教學方法,提倡“啟發式”、“討論式”的教學方法。實驗教學中,要營造一個民主、平等的氛圍,力求創造一個輕松、活躍的課堂氣氛,提高學生對實驗的興趣和熱情,變被動為主動。實驗教學中要大力提倡采用現代教育技術,如:多媒體技術、網絡技術、仿真技術、計算機課件制作等,使實驗教學生動活潑,效果逼真。
(4)改進學生實驗成績的評定和考核方法,克服過去完全依賴實驗報告成績來考核學生的弊病,注重實驗的過程和效果考核。可要求學生用實物來證明自己是否掌握實驗的內容和能力要素。這樣做,不僅能真實地反映學生的能力水平,而且能保證實驗教學的質量。
我們研究物理實驗教學的改革,目的就在于尋找到一種為時代發展所需要的教學方法,以提高教學質量,培養社會所需要的人才,更好地完成高等教育的使命。