論大學物理設(shè)計性實驗教學對培養(yǎng)綜合性能力的作用

　　摘 要： 本文介紹了大學物理設(shè)計性實驗教學的內(nèi)容、教學特點，對其培養(yǎng)學生綜合能力的作用進行了探討， 認為加強實驗室建設(shè)、重視設(shè)計性實驗教學是提高學生綜合能力的基礎(chǔ)。
　　關(guān)鍵詞： 大學物理實驗 設(shè)計性實驗教學 學生綜合能力
　　
　　大學物理實驗是理工科專業(yè)學生步入大學后學習的第一門非常重要的基礎(chǔ)實驗課程，設(shè)計性物理實驗的開設(shè)作為大學物理實驗教學改革的重要途徑之一，改變了傳統(tǒng)的教學模式，把教師的教與學生的學有機結(jié)合起來，激發(fā)學生的求知興趣，是提高學生素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力的重要手段之一，有效地彌補了傳統(tǒng)實驗的不足［１］。
　　1.物理設(shè)計性實驗的內(nèi)容地位和教學特點
　　設(shè)計性實驗是指突破傳統(tǒng)的實驗教學模式，給定實驗?zāi)康摹⒁蠛吞峁嶒灄l件，由學生自行設(shè)計實驗方案并加以實現(xiàn)的實驗，是在掌握基礎(chǔ)性實驗和具備綜合實驗知識及能力后，對今后開展科學實驗全過程進行初步訓練的一種教學實驗。它要求學生在教師的指導下，根據(jù)現(xiàn)有的實驗條件，能較獨立地擬實驗題目和定實驗?zāi)康?，設(shè)計實驗方案、確定實驗方法、選擇實驗器材、擬定實驗操作程序，并自己加以實現(xiàn)和對實驗結(jié)果進行分析處理。
　　設(shè)計性實驗使學生在實驗過程中變被動為主動，它將學習的主動權(quán)交給了學生、學生成了實驗的主體。學生的實驗技能、查閱文獻、觀察現(xiàn)象、分析問題和解決問題的能力諸方面得到全面訓練。設(shè)計性實驗作為實驗教學的高級形式和階段，是學生實驗?zāi)芰φ嬲纬傻闹匾獦酥荆蚨谡麄€實驗教學中具有重要地位。
　　2.設(shè)計性實驗教學的“三階段”設(shè)計實驗?zāi)Ｊ?br/>　　2.1準備階段
　　本階段主要面向低年齡段或很少做過實驗的學生。對這個階段的學生，可選擇一些較簡單的驗證性實驗，通過仔細“解剖麻雀”的方式，使每一位學對實驗原理方法和步驟有充分理解，為設(shè)計性實驗做必要的準備。
　　這樣的實驗教學使學生的思維活躍起來。在已知實驗原理方法和步驟，分析實驗設(shè)計者意圖的過程中，學生能不斷地模仿學習，初步構(gòu)建設(shè)計實驗的框架。
　　2.2入軌階段
　　通過第一階段的訓練，學生已奠定了必要的基礎(chǔ)，這時可將設(shè)計實驗引入正式軌道，直接由實驗課題討論得出設(shè)計性實驗方案。對于學生來講，給你一個設(shè)計性實驗，你必須明白：你準備設(shè)計的實驗要解決什么問題？提出的方案通過什么方式實現(xiàn)？這個方案的優(yōu)缺點是什么？
　　2.3自主設(shè)計階段［2］
　　在前兩個階段，學生主要通過驗證性實驗、簡單的設(shè)計性實驗等途徑大致了解實驗過程中所蘊藏的設(shè)計思路，可以說通過前兩個階段的訓練，學生已初步具備了進行設(shè)計性實驗的能力。該階段具體可分為兩種情況。
　　2.3.1教師給出實驗題目，提出實驗要求，并提供實驗所用的儀器用具。這一過程可簡單表述為“教師提出課題，學生按要求做課題”。
　　下面以“測定半波整流電容濾波電路負載電阻上消耗的平均功率”這一設(shè)計性實驗為例闡述設(shè)計實驗的具體過程：
　　（1）提出設(shè)計實驗題目，測定半波整流電容濾波電路負載電阻上消耗的平均功率。
　　（2）查閱相關(guān)資料進行設(shè)計分析。
　?。?）選擇儀器用具。
　?。?）檢驗設(shè)計方案。
　?。?）分析實驗結(jié)果。
　　2.3.2教師給出實驗課題，學生自主設(shè)計實驗，儀器用具學生自選。此過程可表述為“教師提出課題，學生自主做課題”，一切由學生自行負責，教師只做指導和最后評判。
　　“測量小燈泡伏安特性曲線”可作為這樣一個設(shè)計性實驗的示例。
　　實驗要求：小燈泡（6.3V/0.15A）在一定電流范圍內(nèi)其電壓和電流的關(guān)系為U=kIn，k和n是與燈泡有關(guān)的系數(shù)。要求:設(shè)計電路測小燈泡伏安特性曲線;驗證公式U=kIn;求系數(shù)k和n;求室溫下燈絲電阻。
　　由實驗要求可知，小燈泡兩端的直流電壓U與通過它的電流I滿足U=kIn，k和n是待求的系數(shù)，如何求出k和n？怎樣得到室溫下的燈絲電阻?
　　根據(jù)實驗要求，儀器用具選擇:小燈泡一個，注意參數(shù)要求;測伏安特性離不開測量儀表，準備電壓表、電流表各一只。如果用固定電源（如干電池），要用一滑線變阻器;當然一些導線開關(guān)必不可少。
　　畫出測量電路，按圖連接線路，檢驗設(shè)計方案。
　　3.設(shè)計性實驗教學的教學特點對培養(yǎng)學生綜合能力的作用 ［３—５］
　　3.1有助于培養(yǎng)學生的應(yīng)用知識能力
　　設(shè)計性實驗實驗是學生根據(jù)老師提出的實驗項目，運用自己所學的知識自己設(shè)計實驗，通過實驗的設(shè)計，學生將學到的知識運用于實驗。這類實驗的訓練，可以提高學生綜合運用知識的能力，將所學知識運用到生活和實踐中去。這也是我們教育教學的宗旨和目標。
　　3.2有助于培養(yǎng)學生的自學能力和思維能力
　　學生在要進行實驗設(shè)計學生要對相關(guān)知識有一定了解，并自己學習與實驗相關(guān)的知識，這樣就鍛煉了自學能力。物理學中許多規(guī)律都是通過實驗獲得的。實驗中人們通過對大量實驗數(shù)據(jù)的篩選、分析、歸納和演繹推理得出規(guī)律性的結(jié)論。設(shè)計性實驗可以培養(yǎng)學生這方面的思維能力。
　　3.4有助于培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力
　　設(shè)計性實驗由教師下達實驗?zāi)康暮鸵螅瑢嶒炇姨峁┰O(shè)備和儀器，由學生自己確定實驗方案、選擇實驗設(shè)備、設(shè)計實驗線路及步驟等。在實驗過程中，學生始終是實驗活動的主體，體現(xiàn)了以學生為中心的教育思想，有利于充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性。設(shè)計性實驗是一種對科學實驗全程進行綜合訓練的實踐教學，實驗過程可能有多種方法，給學生提供了較大的思維空間和選擇余地，使學生獨立解決實際問題的能力及創(chuàng)新能力得到提高。
　　4.結(jié)語［６］
　　總之，設(shè)計性實驗教學是具有典型個性特征的智力創(chuàng)新活動，不僅使學生有效地鞏固理論知識，而且使學生學會多種科研方法和思維方法，有利于培養(yǎng)學生嚴謹求實的實驗作風，激發(fā)學生的求知欲與探索精神，形成自我判斷能力、創(chuàng)造能力、科研能力，讓學生在充分體驗自己探索、在自我拓展的樂趣中鍛煉分析問題的能力。
　　開展設(shè)計性實驗?zāi)Ｊ?，是重視教學活動中學生的主體性，重視學生對教學的參與。它和傳統(tǒng)實驗的區(qū)別在于：當確定實驗題目后，學生做什么、怎么做，都是以學生為主完成的，老師只是一個參與者，在適當?shù)臅r候給予啟發(fā)和引導，使學生有充分展現(xiàn)自我的機會，激發(fā)學生的自主性和積極性，提高學生利用所學理論知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，加強學生綜合能力培養(yǎng)，有助于實現(xiàn)培養(yǎng)跨世紀的復合型人才的教學目標。
　　作為實驗教學改革的重要內(nèi)容，開設(shè)設(shè)計性實驗還存在著管理方面的問題。目前各級各類院校的設(shè)計性實驗教學都還不夠成熟，如何深入、持續(xù)地進行此項教學，逐步增加設(shè)計性實驗比例是我們面臨的重要課題。我們堅信，各級教師努力探索，學生積極參與，通過該課程實現(xiàn)教學相長，形成一種良性循環(huán)，必然會是一種非常好的實驗教學形式。
　　
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