深化物理實驗教學改革的探索與思考

一、目前高校非物理專業物理實驗教學中存在的問題

1.教育觀念方面,仍然存在著重理論輕實踐、重理論教學輕視動手能力培養的錯誤觀念。

2.實驗內容方面,聯系現代高科技的內容較少,跟不上現代科學技術的發展要求。

3.教學方法方面,多年來一直采用以班級為單位一次完成一個實驗內容,教師以完成教學任務為目的按部就班地教,學生按照教師的講解和實驗指導書按部就班地做實驗,學生無法根據自己的水平和能力自由選擇實驗項目,教師也不能因材施教,這對培養和提高學生的實驗技能和創新能力十分不利。

4.教學手段方面,經過多年的改革發展,教學手段有了很大的提高。實驗教學儀器與設備基本上都進行了更新換代,但實驗技術上的發展較緩慢,尤其是計算機技術在物理實驗教學中的應用程度較低。

5.實驗室建設方面,由于教學改革和發展的需要,各高校都加強了實驗室的建設,但部分高校特別是非物理專業的院校,只注重加強重點實驗室的建設,對物理實驗室建設重視不夠,如實驗儀器設備、實驗場地不足,實驗課時少,師資隊伍嚴重薄弱,特別是在師資隊伍引進上只注意引進高水平的理論教師,對高水平的物理實驗教師和高級物理實驗技術人員的引進很不重視,造成理論教師扎堆、人員超編.有的理論課教師為了完成課時,不管懂不懂、會不會物理實驗,都到實驗室來搶課時。這影響了物理實驗教學的質量,阻礙了學生實踐能力的提高。

以上這些問題嚴重地阻礙了物理實驗教學質量的提高,因此必須深化物理實驗教學改革,充分發揮物理實驗教學在人才培養中的重要作用,真正實現物理實驗教學的現代化。

二、深化高校非物理專業物理實驗教學改革的思考

1.樹立以人為本的教育觀念。以人為本是科學發展觀的核心內容。高校非物理專業物理實驗教學應堅持以人為本,樹立全面協調、可持續發展的科學發展觀,以培養學生的科學實驗素質和創新意識作為改革的根本點和出發點,把創新教育貫穿在物理實驗教學中,建立以培養學生實踐能力和創新能力為宗旨的實驗教學觀。

2.建立適合高校非物理專業物理實驗教學模式。高校物理實驗改革應以培養學生的實踐能力和創新能力為目標,建立適合非物理專業的物理實驗教學模式是關鍵。我認為在改革中應注意以下幾個方面:

(1)課程設置及教學內容方面。高校非物理專業物理實驗課程設置應分為三個部分,它們分別是:基礎實驗、綜合型設計性試驗、研究性試驗。教學內容可根據各專業的特點,按照課程設置的三個部分,建立從低到高、從基礎到前沿、從接受知識型到綜合能力型的實驗教學內容體系。①基礎實驗。基礎實驗主要是學習基本物理量的測量、基本實驗儀器的使用、基本實驗方法和技術的訓練等內容。這些基本實驗內容要涉及到力、熱、電、光以及近代物理的各個知識點。作為普及型實驗,基礎實驗要求學生在理解實驗原理的基礎上,不僅要學會基本實驗儀器的使用,而且還要掌握儀器內部的結構和與其相關的基礎知識以及運用實驗原理解決問題的方法。②綜合性設計性實驗。綜合性實驗所涉及到的物理知識面較廣,并且具有一定的綜合性和技術性,同時在實驗內容上要適當引入邊緣學科、前沿學科和交叉學科,拓展學生知識面的深度和廣度,培養學生對各種實驗方法的運用能力和動手能力。設計性實驗由學生自己根據實驗項目自己提出設計思想、實驗原理和自己擬訂設計方案。至于應用什么實驗方法、選擇何種實驗儀器以及如何解決問題,完全由學生自己獨立實踐。通過綜合性設計性實驗,能夠激發學生強烈的學習熱情,變被動學習為主動學習,在主動學習中培養學生的科學思維和創造能力。同時使學生在實驗的失敗和成功中得到鍛煉,使他們的整體素質得到提高。③研究性實驗。研究性實驗是以科研實踐為主題,以課題組為組織形式,選擇若干個物理實驗(如新實驗的設計、傳統實驗的更新改造等)作為課題,以科學研究的方式進行實驗教學。通過選題、開題、初研實驗儀器的調試到課題的完成及總結答辯等訓練,讓學生們了解科研的環節和方法,提高學生們的科研素質,使得學生們的科研能力得到鍛煉和提高。

(2)教學方法和手段方面。教學方法和手段是為教學目標服務的。因此,實驗教學的方法和手段要以“學生為本”,按照因材施教、講究實效的原則,滿足不同層次學生提出的要求,達到我們培養和提高學生實踐能力和創新能力的目標。為了實現實驗教學的目標,我認為應采用以下的實驗教學方法和手段:①加強對學生實驗預習情況的檢查。要求學生實驗前預習實驗內容,并根據自己預習的情況提出問題,寫出實驗預習報告。②在實驗教學過程中,教師要采用啟發式、討論式和開放式等多種教學方法和手段。教師要根據實驗內容,有的實驗可以進行實驗原理和操作要領的講解,如基礎實驗;有的實驗不進行實驗原理和操作的講解,如綜合型設計性實驗。對于基礎實驗,我們要給學生留出足夠的時間,放手讓學生自己去研究、去摸索,發揮學生的個體作用。綜合性設計性實驗的教學中要引入科學研究的思維方式,遵循科學研究的思路,根據學生的具體情況提出適當要求,給予恰當地引導。如我們對一些綜合性設計性實驗,依據實驗內容可采用兩種方法:一是給定實驗題目,由學生自己擬訂實驗方案,設計實驗線路,自己選擇實驗儀器;二是給定實驗儀器,由學生自己制定實驗題目,擬訂實驗方案等。在實驗過程中,學生們可以通過討論、研究,在教師的指導下完成實驗。對研究性實驗可采用導師制,學生可以自由選擇指導教師。指導教師在實驗教學中,要引導學生去研究、去聯想,將書本知識和已做過的各種物理實驗中的物理思想、研究方法、實驗技巧以及課外閱讀的知識聯系起來,形成一個牢固的知識網絡,使學生對書本知識、物理思想、研究方法和實驗技巧等融會貫通,舉一反三,靈活應用,并在實踐中探索創新,從而培養和提高學生的科學思維和創新能力。③將計算機和網絡技術應用到物理實驗教學中,提高實驗水平,強化學生的實驗興趣。采用多媒體和板書相結合的教學方法,充分利用演示實驗幫助學生觀察物理現象,增加感性認識,提高學生學習的主動性和積極性。利用計算機模擬開發與高科技相關的實驗,進行仿真實驗教學,使學生開闊眼界,在實驗教學中不斷提高學生的科學思維和創新能力。

(3)加強物理實驗室建設。①建立一支高素質的物理實驗隊伍。物理實驗隊伍包括物理實驗教師和專職實驗人員。要提高物理實驗水平,就必須努力建設一支人員穩定、思想觀念新、實驗技能精湛、科研能力強、具有奉獻精神、學歷結構和年齡結構相對合理的實驗隊伍。首先,實驗教師是實驗教學的主力軍,是關系到實驗教學質量好壞的關鍵。為了培養具有創新能力的優秀人才的需要,要求實驗教師必須具有創新意識,自身具備創新能力并能夠運用創新手段去培養創新人才。因此,實驗教師要親自參加科學研究活動,關注世界變化發展的趨勢,尤其要注意教育科技與經濟領域的發展變化,研究本學科及相關學科實驗科學的進展,不斷吸收新知識,研究新問題,將新的實驗思想、方法、技術和成果引入到實驗教學中去。改變單純傳授知識的傳統教育觀念,突破傳統的教育方法,變革陳舊落后的實驗手段,采用形式多樣的實驗教學方法,引導和鼓勵學生勇于發現問題、提出問題,啟發學生對影響實驗對象和實驗結果的各種因素進行科學的分析研究,從而不斷地提高學生分析問題、解決問題的能力。其次,實驗專職人員是保證實驗教學高效、順利完成的專業實驗技術人員。實驗技術人員水平的高低,直接影響著實驗教學質量的高低。因此,實驗技術人員不僅要有強烈的責任心和科學管理實驗室的能力,還必須具有扎實的基礎理論知識和專業知識,具備較高水平的實驗技能和豐富的實驗經驗。為了提高實驗人員的素質,可以采取請進來送出去的方法對實驗技術人員進行培訓和進修,讓實驗技術人員了解、學習科學管理實驗室的先進經驗,掌握先進的實驗技能,更新實驗技術人員的知識結構,不斷提高實驗技術人員的素質。②科學管理實驗室,以適應物理實驗教學發展的需要。物理實驗室要高效順利地運轉,滿足物理實驗教學的需要,就必須科學管理實驗室,實行物理實驗室的全面開放。開放實驗室是指學生根據自己的情況,采用事先預約的方式,隨時進入實驗室,利用實驗室的儀器設備完成實驗項目。開放物理實驗室為物理實驗教學提供了充分的時間和空間。物理實驗是大學生進入大學的第一門實驗課,由于大學生來自全國各地,而各地中學階段實驗教學發展不平衡,造成大學生們的動手能力也參差不齊,通過開放實驗室可以使不同層次的學生在充足的時間和空間里,逐步鍛煉和提高他們的動手能力。開放物理實驗室還可以解決計劃課時不足的問題。通過開放實驗室,學生們可以把在計劃課時內沒有完成的實驗補做、重做、把沒有掌握牢的實驗去吃深、吃透,把不完善的綜合性、設計性和研究性實驗在實踐中不斷地完善。開放物理實驗室也為開放性實驗、創新性實驗提供了最有力的條件,學生們可在實驗室里,利用實驗室的儀器和充足的時間去探索、去研究,展示他們的聰明才智,不斷提高他們的實踐能力和創新能力。

物理實驗教學的改革是一個長期的系統的改革,我們要按照“科學發展觀”的要求,堅持“以學生為本”,以培養學生實踐能力和創新能力為目標,不斷充實完善實驗教學內容,改進實驗教學方法和手段,運用科學的思維方式引導和啟發學生,培養和提高學生的實踐能力和創新能力,為培養和造就一批具有高素質的創新型人才而努力。

參考文獻:

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