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物理实验教学法改革探究

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《长春师范大学学报》2016年第9期

摘要:

近代物理实验是一门综合性很强的课程,在物理学专业教学中具有非常重要的作用。为了探索和发现有利于发挥学生主观能动性的教学方式和方法,培养学生的科研热情、创造性思维和实践能力,本文提出近代物理实验教学改革的新举措。

关键词:

近代物理实验;教学方法;创新能力

实验教学是提高学生综合实践能力和培养探究精神、创新思维与能力的重要教学环节之一。近代物理实验是一门面向物理学类专业开设的专业基础实验课程,它以物理学发展历史上最有代表性并对物理学发展起着重要作用的著名实验,以及在实验技术和实验方法上具有显著时代性的实验为教学内容[1]。该课程涉及的物理知识面较广,具有很强的综合性和技术性[2]。教师应该指导学生掌握实验在物理概念的形成过程中起到的重要作用,通过丰富而有趣的实验现象激发学生的实验热情,进而活跃他们的物理思想,培养学生观察实验现象、分析实验数据、概括和总结物理概念和物理规律的能力。与此同时,在实验过程中要尽可能为学生创造综合利用所学的物理知识和实践探索的机会,培养学生发现问题及解决问题的能力。因此,物理学专业学生创新意识和创新能力的培养很大程度上依赖近代物理实验教学。探索如何在近代物理实验教学中开展全方位的改革,如何在实验过程中培养学生的创新能力已成为我们迫切需要解决的问题。本文结合我校近代物理实验教学方法改革,采取开设先导性专题讲座、课前有效预习、淡化实验指导教师的作用和按论文的格式书写实验报告等措施,激发学生的学习兴趣,有效地提高学生全面地分析问题和创造性地解决问题的能力,使近代物理实验真正成为创新能力培养基地。

1开设先导性专题讲座

与普通物理实验相比,大部分学生感觉近代物理实验很难学,不仅实验原理不容易理解,实验操作步骤也较为复杂,学生在心理上容易产生畏惧,进而逐渐失去兴趣。因此,有必要在近代物理实验开课之前,进行一些先导专题讲座,为学生在实验前提供知识储备,向学生介绍近代物理实验中的物理思想、研究手段以及实验技术,让学生了解近代物理重要思想和概念产生的实验和理论背景以及它们对近代物理学、现代科学技术的影响。实践证明,这样的讲座可以很好地激起学生对实验的兴趣和创新动力。同时,在实验内容上有相当一部分是近代物理学发展的前沿领域,其中有些选题是近代物理发展中具有重大影响的著名实验,信息量较大,仅在一次实验课上无法形成完整的知识体系。实验指导教师可以通过专题讲座向学生介绍相关的实验技术发展趋势,让学生了解近代物理学的前沿知识,掌握最新的研究动态,拓宽学生的视野,以便在实验过程中产生灵感。

2课前有效预习

只有课前预先明确了实验目的、原理、仪器,才能在课堂上更加准确地把握实验课的学习内容[3]。实际教学过程中,我们发现尽管有些学生的预习报告的各项内容写得很详细,但是他们在实际动手操作时却一脸茫然、无从下手,预习没有真正起到作用。为了让学生主动、有目的地进行实验预习,教师可以在实验开始前适当地进行提问,增加互动环节。教师在每次实验结束布置下次实验内容时,要指出下次实验的重点,强调一下难点或者指出下次实验课将要提出的问题,为学生的预习指明方向,提高实验预习的效果。此外,近代物理实验中蕴含着丰富的物理思想和创新思想,为激发学生的探索和创新意识,使他们有效地进行课前预习,教师可以提前搜集与近代物理实验相关的经典物理学史资料,分发给学生,引导学生通过阅读资料来了解下次实验。提供给学生的资料要尽可能的全面并且有代表性,包括实验的设计思想、实验的应用、相关的趣味故事等。实践发现,这种方式可以使学生理解著名物理学家的物理思想和创新精神,从而对近代物理实验产生兴趣,变被动学习为主动学习。

3淡化实验指导教师的作用

学生是教学活动的主体,这一思想同样适用于近代物理实验教学过程。传统的实验教学模式主要以教师为中心,往往忽视了学生自主学习探索的能力。通常教师用更多的时间讲解与实验相关的基本原理,介绍实验仪器和实验过程,反复强调实验注意事项,有些实验还要先演示一遍。学生的学习任务变成了按照教师的讲解重现实验现象、测量数据及处理实验结果。这在很大程度上是用教师的“讲”代替了学生的“做”,抑制了学生实验操作的主动性和积极性。因此,近代物理实验教学过程中要适当淡化教师的作用。实验课的最终目的是培养学生创造性地分析问题和解决问题的能力,在实验过程中师生之间的双向互动是非常必要的。实验前教师可以讲解有难度的实验原理,强调一些注意事项。关于实验步骤,必要时可以让学生相互讨论。实验过程中出现的问题要让学生先思考或者小组内讨论,然后教师引导学生进行探索,代替教师直接告诉学生答案。教师要鼓励学生大胆地挑战权威性问题、创造性地解决问题。实验结束后,教师还要营造环境让学生讨论自己的实验结果,对于误差较大的实验数据要分析误差产生的来源,找到减小误差的办法,充分发挥学生的主体作用。近代物理实验教学过程中,应淡化教师的作用,采取教学互动模式,让学生从以往被动地接受知识变成主动地思考问题,充分调动学生的学习主观能动性,培养创新意识,促进发散性思维的形成。

4按论文格式书写实验报告

实验报告主要包括实验题目、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据及处理和结果与讨论等七项内容[4]。除了最后两项,前面所有项,很大一部分学生只是机械地照书抄一遍,达不到提高学生组织材料的能力。但如果以论文格式要求书写实验报告,需要学生搜集与实验相关的资料,需要对书上的内容进行整理,这种方式使学生变被动学习为主动学习,同时训练了学生的逻辑思维能力,为以后撰写科学研究论文奠定基础。按照论文的格式撰写实验报告内容如下:(1)实验题目;(2)摘要和关键词;(3)综述,包括实验背景、理论来源以及该实验的实际应用;(4)实验方法,包括实验原理和实验过程中使用的仪器以及操作步骤;(5)实验结果与讨论,要求将实验结果绘制成图或列出表格并进行文字说明,讨论实验的误差及减小误差的方法;(6)结论,说明本次实验得到哪些结果;(7)参考文献。在实践过程中我们发现,对于验证性实验,尤其是相对简单的验证性实验,可以指导学生按传统的实验报告格式书写。对于设计性实验,实验报告要按论文格式书写,不仅使学生能够使更深入地理解实验原理和物理思想,而且使学生初步了解如何进行科学研究,激发了学生探索近代物理实验的兴趣。

5结语

通过上述近代物理实验教学改革尝试,我们发现效果是比较理想的。学生对实验课程的预习由被动的敷衍变成了主动的想要了解,把枯燥的实验内容变成了有趣的学习和交流,尤其在实验过程中学生能够经常创造性地解决问题。就目前而言,我们的教学改革充分调动了学生学习的积极性,重点培养了学生阅读参考资料、选择测量方法和仪器、观察现象、独立操作、准确测量、科学地处理实验数据以及分析总结实验结果等方面的能力,有效促进了学生的创新意识和创新能力的提高。

参考文献:

[1]麻焕锋,董若颖.拓展近代物理实验提到本科生创新意思[J].大学物理实验,2013,26(1):120-122.

[2]李爱侠,叶柳,张子云,等.近代物理实验教学改革与大学生创新能力的培养[J].实验室研究与探索,2010,29(4):77-102.

[3]赵瑞娟,安盼龙,何森,等.有效提高大学物理实验教学水平的几点建议[J].大学物理实验,2013,26(2):118-120.

[4]何永凡,周红,周晓兵.基于STS理念的大学物理实验教学改革[J].实验科学与技术,2011,9(5):78-81.

作者:杨国春 单位:东北师范大学物理学院

长春师范大学学报责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次