大学物理实验教学改革与探索
大学物理实验教学改革与探索1
为了提高物理实验教学质量,培养具有独立科研能力和创新思维的人才,必须对传统的物理实验教学模式和教学体系进行改革,以适应新形势对人才的'要求.文章总结介绍了南京邮电大学多年来对物理实验教学进行的改革及探索工作.通过对教学模式、教学体系、教学方法和教学内容等方面的改革实践,极大地促进了教与学的相互提高,调动了学生的学习积极性,学生的实践能力和创新能力等综合素质得到了明显提高.
大学物理实验教学改革与探索2
一、实验教学模式单一
大多数独立学院教学模式单一，全是验证性实验。实验课程对理论课程的依附性比较强，各个实验题目间没有联系，因而不利于专业与专业之间知识的交叉，也不利于实践教学内容的有机结合。［３］由于出发点不是发挥学生主观能动性，现在的很多实验内容和实验方式都不利于学生各种能力的培养。
二、探索适合自己的实验教学体系
独立学院近年来发展迅速，已成为高等教育事业的一个重要组成部分，但其毕业生的就业问题却比较严峻，究其原因在于独立学院毕业生缺乏市场竞争力。因此，独立学院实验教学的目标应该是培养学生的基本技能和创新精神，不管学生将来从事什么职业、工作在何种领域，凭借着超强的实验素养、操作能力和创新能力都能够克服一切困难。［４］基于此，大学物理实验必需摈弃传统的“重理论，轻实践”的教学思想，探索一种与时代发展要求相符合的实验教学体系———三级实验教学体系。通过三级实验教学可加大对学生动手能力和实际工作能力的培养，这一措施如若能够贯彻于大学教育的始终，效果更佳。（一）演示性实验大学开学之初，带学生参观一些演示性实验室，让学生感受平时在生活中或以前的学习中没有见过的有趣的实验现象，使学生的感觉、知觉更加丰富，表象更加鲜明，学习兴趣更加浓厚，学习主动性更加强烈。另外，演示实验可使学生开阔眼界，扩大知识面，同时感受物理的博大精深。物理演示实验的内容可以包括很多方面的内容，如实物物理实验、模拟物理实验、音像资料和多媒体资料。（二）验证性实验本级的实验教学有两个目的：一是让学生熟练实验设备和实验仪器的工作原理及操作方法；二是让学生把实验结果与理论教学中的规律对比。开设的实验主要涉及到基本物理量的测量（如转动惯量的测量和杨氏模量的测量）、基本物理现象的观察与分析（如固定均匀弦振动的研究）、一些基本仪器的使用（如示波器的使用）、基本实验测量方法和技能训练、相对不确定度和绝对不确定度的计算、实验数据处理方法、实验结果分析及误差的来源等。本级实验台阶不高，力求学生快速适应大学物理实验课程。（三）设计性实验本级实验是一种较高层次的科研实验训练，它以学生为主体，充分发挥学生的主观能动性，整个实验都是依靠学生自身来完成。［５］与验证性实验最大的区别在于：设计性实验打破了传统的实验教学模式，学生可以由被动变成主动，可以自行确定实验方案，选择合适仪器，拟定测量方法和步骤。例如：测量毫安表内阻的实验方法很多，如“伏安法”“半偏法”“替代法”“电桥法”“补偿法”等等。经实验发现：这些方法都能满足设计的性能指标，但学生必须找出这些方案中的最佳方案，并按最佳方案进行实验。学生根据实验需要提出所需器材，给出实验的原理和设计步骤。开展设计性实验不仅可以检验自己原有的实验知识和实验能力，而且还可以进一步提高自己各方面的能力，为以后的科研或工作打下坚实的实践基础。设计性实验在客观上为学生创造了机会和条件，充分调动了学生的主观能动性，学生通过努力把强烈的自我发展意识转化为获取知识和提高能力的实际行为，创造性地提出了解决问题的方案。设计性实验教学不能盲目地照抄照搬，要因时因地因校和学生层次水平而定，但可以从比较成功的实践案例中汲取营养和精华，寻找适合本学校实验改革和发展的路子。
三、方案的具体实施
我校大一新生在开学之初，由学院统一组织参观演示实验室。参观过程中实验教师给到访的学生详细讲解并当场演示部分实验，如激光琴、幻影成像、水滴发电、静电跳球演示仪、共振演示仪等，让学生感到新奇不已。此次参观开阔学生眼界，令学生受益匪浅，为将来大学物理理论课和大学物理实验课的学习起到了很好的促进作用。通过本次观察，对学生提出以下基本要求：查阅资料，详细解释其中一个演示实验的基本原理；阅读科普资料，自己设计一项物理演示实验，并同实验老师交流。学生进入大二时，开展验证性实验，内容涵盖力、光、电磁等，侧重于实验方法、仪器设备的使用、常用物理量的测量等方面的训练。验证性实验主要采取“告知规律－实验验证－实际应用”的模式，少量的验证性实验可以激发学生的好奇心，培养科学探究能力。在验证性实验阶段，对学生提出以下基本要求：实验前，做好预习，熟练掌握实验原理及实验步骤；实验中，熟悉仪器的操作；实验后，能够独立处理数据，对实验结果进行科学分析。第三级实验教学难度较大，大二下学期开设。由传统实验教学模式直接过渡到设计性实验教学，跨度较大，学生有点难以适应，很多情况下设计性实验的设计部分往往需要教师帮助完成，这与学生人才培养的'宗旨相悖，不利于学生创新能力的提高。针对这种情况，我校物理实验中心把设计性实验分三个层次：第一个层次是原理比较简单的实验（如“电阻的测量”），教师给出实验的目的、原理和仪器的使用说明，学生主要用来设计实验方案；第二个层次与前者相比有所提高，教师给出实验目的和仪器的使用说明，学生通过查阅相关文献，总结文献资料，给出实验的原理；前两个层次的训练让学生掌握了设计性实验的基本概念和基本要求，到了第三个层次时，学生已经接受这种模式，实验教师给出几个实验题目，由学生选择其中一个、通过查询资料写出实验原理、确定所需实验仪器、整理出实验方案并付诸实施，最后提交一份实验课程总结和心得体会。
四、方案的实施效果和总结
（一）分级实验教学有利于学生掌握实验理论和提高实验技能。由于遵循了渐进性的原则，我校物理实验教学取得了良好的教学效果，得到了学生的认可。（二）独立学院三级实验教学，既有基本验证性实验进行技能训练，又要有演示性实验开阔视野，还开设有设计性物理实验来培养学生独立思考的能力。（三）三级实验教学既符合时代和科技发展的要求，又能提高学生的科学实验素养和创新思维能力，增强社会对独立学院人才培养水平及学生能力水平的认可度。