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摘 要 ：大学物理实验课程是对高校学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修基础课程.本文结合目前大学物理实验课程教学的现状,总结多年的教学实践,进行分析和反思,分别从教师理念的更新、教学模式的改进、实验内容的更新和实验成绩考核的优化等方面进行了探讨,目的在于不断提高物理实验教学的质量,培养学生的科学素养和创新能力.
关 键 词 ：大学物理实验；探索；创新
一、对大学物理实验课程教学现状的分析与反思
大学物理实验课程是高等院校的一门重要的基础科学实践课程,其开设目的在于培养学生的科学素养、实践动手能力、创新能力、理论联系实际并适应科技发展的综合应用能力.过去传统的物理实验教学模式,在一定程度上对培养我国20世纪的工作者起了重要作用,但进入21世纪后,以数字化为核心的信息技术高速发展,计算机技术广泛应用,人们的思维方式和工作模式也发生了相应的变化,然而我们的大学物理实验教学由于长期受到教学理念、教学条件和师资水平的限制,没能审时度势对其加以调整,严重制约了学生的创新能力及科学素养的养成.
二、国内外大学物理实验教学的比较
在国内传统的大学物理实验教学中,实验课程的开展往往是教师根据实验教材在实验室里详细讲解实验原理和实验步骤,学生则照搬教师的讲解进行实验,很多情况下,学生做完实验后对诸如实验步骤为何这样确定、实验方法的依据何在等问题不甚明了.真正的实验课程需要学生主动参与,包括主动寻求实验原理和方法、设计实验步骤、对实验数据进行处理与反思,而这方面国内大学物理实验教学却较少要求.在欧美发达国家,实验教学理论可以认为是一种合作学习理论,普通物理实验是一种探究式实验.大学物理实验教学和大学物理课堂教学一般都是整合在大学物理课程之中的.如在MIT普通物理学课程中,学生按照3人一组进行分组,以学生自主学习为主,教师讲解理论知识并指导学生实验.
三、对大学物理实验课程教学的探索
1.与时俱进,转变教师教学理念
虽然高校实验教学改革的呼声已过多年,但传统的“模仿式”教学模式依然根深蒂固,实验教师的教学理念并没有发生实质性的改变.教师苦口婆心地详细讲解实验原理、步骤、操作的方法和注意事项,学生盲目效仿,完全失去独立思维的真正支配权,更无创新能力可谈.时代在发展,科技在突飞猛进,教师必须具有强烈的责任和使命感,高瞻远瞩,更新教学理念,不仅要让学生受到严格的、系统的实验技能训练,掌握科学实验的基本知识、方法和技巧,更要通过学生理论联系实际解决实际问题的过程,培养学生的科学思维能力和创新能力,也只有在富有时代性的理念导引下,才能不断研究、探索、改革、创新实验的教学,培养出社会需要的高素质人才,否则理念不改变而大谈改革与创新,那只是一场空话.
2.加大新科技实验设备的投入,更新陈旧实验内容
随着新技术的出现,有些实验设备和实验内容明显与时代脱节,不能满足时代对学生素质培养的需求,此时教师必须果断决策,用新技术设备替换陈旧设备仪器,同时更新相应实验的内容.如通过开尔文双电桥电路,将电阻应变式传感器应用到测量金属丝杨氏模量的实验中,通过测量金属丝电阻的办法,测量金属丝杨氏模量,此方法不仅克服了传统光杠杆放大原理测量杨氏模量存在的系统误差,还减少了测量的直接数据,克服了传递误差,提高了实验的精确度,同时又把当前应用较广的传感器新技术应于实验,拉近了学生与社会应用新技术的距离,有助于培养学生的良好科学素质.
3.拓展实验环境和实验内容,变单一为多元化
传统的物理实验教学往往是三个固定固定的时间、固定的地点、固定的实验.显然,这种过于单一的教学方式,与信息化高速发展的时代不相匹配,拓展实验环境、丰富实验内容、加大设计性和综合性实验的教学也就成为实验教学改革的大势所趋.对此,我校做了以下主要工作： （1）针对不同层次的学生重新整合实验内容,将其划分为三大类别,第一类为基础性实验,即普通物理力、热、电、光等各部分的基本实验,旨在培养学生的基本实验能力.第二类为综合性实验,实验的内容涉及本课程综合知识或与本课程相关课程知识,主要对学生进行实验技能和方法的综合训练.第三类为设计性实验,教师根据教学要求提出实验目的和实验要求,并给出实验室所能够提供的实验仪器设备、器件等实验条件,由学生运用已掌握的基本知识、基本原理和实验技能,讨论并提出实验的具体方案、拟定实验步骤、选定仪器设备、独立完成操作、记录实验数据、绘制图表、分析实验结果等.这样,实验选择的灵活性,不仅突出了学生的主体性地位,更调动了学生的实验积极性,取得了良好的效果. （2）利用计算机网络拓展实验环境,开放服务性实验室.通过校园网,建立专门的实验网站,学生做实验前,必须通过网络提前预习实验,完成预习思考题,对设计性实验写出设计方案,并通过网络提交,待老师审阅合格后方可参加实验操作.这样,不仅克服了传统实验教学受到课堂、课时的限制,将教学内容在时空上得到很好的延伸,还调动了学生的独立科学思维,提高了具体实验操作的效率.
4.完善实验成绩评价方案
对大多数学生来说,科学的实验成绩评价方案是学生完成实验并取得良好效果的指挥棒,我们在传统实验教学成绩评价基础上,除了关心其出勤、上课和实验报告外,为了体现学生的自主性和创新性,增加了课前预习的创新性评价、实验操作中的创新性评价、设计性实验设计方案独创性的评价等等.另外,还增加了最后的操作考核,考查所做实验的重点仪器或重要测量的部分实验操作,随机抽签,现场操作,教师对照评分标准现场打分,采取这种方式后,学生对待平时实验操作的重视程度明显加强,也改变了以前个别学生做完实验后还不知仪器怎样使用的糟糕境地.
大学物理实验教学改革是一项长期性的工作,我们仅是取得了一点成效,同时问题重重.改革创新是时代的要求,物理实验教学的改革必定没有回头路,也只有这样,才能进一步提供给学生更广阔的平台,激发他们的创新意识,培养他们互助合作、求真务实的科学精神,更好地服务于社会,体现这一课程的价值所在.