农科大学物理教学论文

2022-04-18

[摘要]我国是农业大国,合格农业人才的培养关系到我国的长远发展。大学物理学是高等农业院校重要的基础课之一,但当前农科大学物理教学面临严峻挑战。为提高课堂教学效率,探索以学生自主探索为主的课堂教学模式,这改变了以往枯燥的课堂教学,有效激发了学生的学习热情,提高了课堂教学效率,促进了农业人才的培养。下面是小编精心推荐的《农科大学物理教学论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。

农科大学物理教学论文 篇1:

重定性轻运算的农科专业大学物理教学改革尝试

摘要:文章通过对现阶段农科大学物理面临的困境的分析,提出了过分强调定量运算的教学模式已经严重脱离现有的实际情况。指出要正确面对物理课程的地位、目标。并给出了经过实践证明行之有效的以定性分析为主要内容的改革措施。关键词:农科物理;科学素养;定性分析

大学物理是农科专业的一门必修的基础课。但是近年来,农科专业的大学物理教学遇到了很多的困难。面对困难,很多高校的物理教师采取了不同的应对方法,比如引入新的多媒体技术、虚拟技术等,或者将大学物理结合农科专业来讲授,或者开设各种物理周边的选修课来增加学生的接受度等等。但是各种治标的方法都不足以真正解决农科物理教学面对的困惑,本文提出了正确面对农科大学物理的学科地位,从学生成长的角度来思考如何改革大学物理教学的方法。

一、农科物理面临的困境

现阶段农科物理教学所面临的困难主要有这样几个方面:

(一)大学物理的直接应用作用不明显

在高等教育已经进入大众化的形势下,农科院校所培养的大学生除少部分通过考研进而开始从事研究工作外,绝大多数的学生毕业后都是要直接面向社会,开始一线的工作。接受高等教育,在这些学生看来,只是一个谋生的投资阶段。学生在学习中会更加重视那些会对其将来工作产生直接影响的专业课程,大学物理课程的基本性质就是一门科学基础科,它培养的是学生的科学素养,而非实践技能,它所具有的作用需要在学生长期的工作学习中慢慢体现,并不具有短期的直接作用。所以在一些学生看来,这门课程是可有可无的。这种“物理无用论”甚至在很多专业课教师中也存在着。

(二)大学物理不能反映最新的科技发展

现有的大学物理理论体系经过多少年的沉积,已经基本上形成了所谓力学、热学、电磁学、光学、近代物理这些成熟的理论框架。这一框架根深蒂固,虽然看似严密、扎实,却将物理学最新的科学成果挡在了外面。学生会感觉到,大学物理只是用微积分来重新讲解了一遍中学物理而已。而对于学生有兴趣的近代物理的各种理论、应用,在教学中往往只是泛泛的简介一下,或者干脆不讲。

(二)物理教师过于“专业”

物理教师们在授课时,常常以“专业”的姿态来进行课程讲授。在授课时进行大量的严密的定量运算。在物理专业人士看来,物理学的严谨、细密之美就是体现在这样的高度定量化分析中的,如果要培养学生严谨的科学态度,科学精神,似乎舍此再无他法了。殊不知,就是在老师的一遍又一遍的微积分运算中,作为非物理专业的农科学生离物理学也就越来越远了,因为这些物理教师没有全面的了解农科学生的基础水平,他们在大一第一学期开始的高等数学往往还没有结束,物理教学中就要开始使用高数中的各种工具了。最终造成了学生听不懂,不理解,进而不愿学。

(四)物理课时数太少,无法深入讲授

大学物理课程在农业院校中的课时数这几年越来越少,现在有些学校的大学物理课时数仅为四十学时,理论课加上十六学时实验。这么短的授课时间是根本无法系统全面地进行大学物理讲授的。在教学理念和教学大纲已经不适于现有的教学课时的时候,教师往往机械的缩减教学内容,前面的细讲,后面的粗讲甚至不讲。

二、正确理解大学物理教学目标

面对以上的困难,物理教师应该客观、正确地面对。在物理学的作用上,很多物理教师会本能地觉得物理学是所有自然科学的基础,所以物理学也就是所有农科专业的基础课程,从物理学中可以分出许多分支,来形成后续的专业课程。其实在实际的教学中,并不是这样的。在农科专业的课程体系中,大学物理其实是无法直接为任何一门专业课服务的,也就是说,大学物理不能作为任何专业的专业基础课。

物理教师在教学中应该牢牢把握大学物理的教学目标。物理教学的目标包括三个方面[1]:

(一)知识性目标

包括物理现象、定理、定律、原理,物理结构(理论结构),物理学的方法(理论化方法、数学化方法、实验化方法)等等。

(二)智能性目标

包括观察能力(注意日常生活现象的观察),提出问题的能力,解决问题的能力,解题能力(基本思想、物理问题数学化、数学推演、物理意义的讨论),实验能力(设计、操作、抽象)等等。

(三)思想性目标

科学的世界观,高尚的品格,坚强的意志等等。

在现有的教学环节中,物理教学对于知识性目标贯彻得很好,而对智能性目标和思想性目标涉足很少。具体的体现就是在课堂上,学生要面对大量的物理模型,进行繁琐的数学分析、计算。但是在后两项目标上做得很差,直接体现的就是学生在一般问题的分析中,大多不会熟练地使用物理知识来分析解决问题。对于科学的整体认识,大学物理现在做到的就更少了。

从物理的课程教学目标中去分析,不难看出,物理教学不仅要让学生学到物理学知识,更要让他们形成自己正确的科学自然观,了解和掌握物理学科所体现的认识论、方法论以及科学的思维方式。就此而言,物理学应该是一门科学素质教育课程[2]。

三、采取的改革措施及其效果

為了提高学生的科学素质,我们采取了以定性分析为主的主式,弱化定量计算;强调对一般问题的观察、分析并解决的能力。在教学中重点强调学生的直观感受与理论抽象和逻辑分析的结合。为此,我们从以下几个方面来进行实践:

(一)以实验现象为入口,引导学生进行对实际问题的分析及解决

比如,在力学课程教学中,使用一个常人经常出错的思想实验:跳蚤长大一千倍,其起跳高度能否也增大一千倍在这个问题的分析中,我们可以引导学生引入质量密度、能量密度、机械能守恒、能量守恒等概念,通过详细的分析加上简单的运算,即可得出正确的结论,即无论跳蚤长得多大,它都只能跳的和原来一样高。通过这一分析,可以进一步推广到,动物体型的比例变化,会带来什么样的影响。最后还可以推广至探空火箭为什么要使用多级火箭。通过这一系列的分析过程,可以使学生加深对力学规律的理解,同时培养了学生提出问题、解决问题的能力。并且还能够使学生的学习过程一直处于快乐的状态中。

(二)在近代物理的范围内,直接使用学生已经知道的结论,反过来推出其基本的原理

比如在相对论的教学中,传统的方法是从两个基本假设开始,使用洛伦茨公式去推导相对论的结论。但是其结论中的质能方程是学生非常熟悉的一个知识点。我们可以从该点出发,先设定能量与质量之间可以相互转化,即:dE=d(KM)=KdM,对于这样一个方程式,通过核爆炸、核电等知识很容易让学生理解。然后将该公式带入牛顿第二定律,通过简单的微积分运算就可以得到洛伦茨变换的公式[3]。通过这样的方法可以使抽象的物理理论更容易让学生接受。

(三)在实验中大量引入探索性实验,来提高学生的实验分析能力[4]。

比如,我们在传统的杨氏双缝干涉实验中,在观察并测量了光屏上的条纹后,增加一项内容,要求学生研究光屏上条纹的形成原因,并用实验验证。这里,无一例外,全体学生都会给出经典物理中的干涉理论(因为这在教科书中有详细的分析计算),在该理论中,每一条条纹都是两条双缝投射过来的光线的叠加。但是在学生尝试着使用一些障碍物遮在双缝和光屏之间时,出现了与经典光学理论完全不相符合的实验结果。并且该实验结果可以完全推翻教科书中的干涉理论。在这个实验结果中,不仅与几何或者波动光学完全不符,甚至与学生从初中开始学习的经典物理理论完全不符,这引起了学生强烈的兴趣,通过对这样一个实验的分析,学生意识到经典物理理论的局限性,增加了对于量子理论的直观感受。

(四)引入近代物理知识,介绍最前沿的科技发展

在课程中,我们设置了相当多的课时来给学生简介广义相对论、量子力学、宇宙学等最新的科技发展。在这些内容的讲解中,更多使用了物理学史的内容,基本不涉及具体的数学运算。让学生通过对物理学发展史的了解,能够建立自己科学的世界观。

(五)改革考试方式,减少运算项目,增加定性分析内容

在课程考核中,我们尝试了降低定量计算难度,减少计算量,增加分析题的比例,在考察基本的物理定律、定理的基础上,进一步考查学生的观察能力,提出问题解决问题的能力。在实践中,学生普遍反映这样的定性分析问题往往看起来好像很简单,但是仔细看时却发现需要很仔细的分析,其难度往往比计算题还要高,但是相比之下,分析题更能够让学生接受,学生可以尽其所能使用自己所掌握的物理知识来分析解答,能够体现出其真正而又全面的物理能力和水平。反观计算题,如果有数学障碍,学生就完全无法解答了。

(六)开设以大学物理为基础的相关选修课程

如开设《量子力学入门》、《农业生产中的现代检测技术》、《光学仪器原理与实用技术》等等,这些课程在大学物理的基础上,通过大量的定性分析与描述,在尽量不使用复杂数学运算的前提下,让学生将物理理论与实际的生产活动直接联系起来,使学生理解物理学基础理论的作用,同时加深对专业课程及生产中要使用的各种仪器设备的理解。

小结

通过以上的改革措施,通过在教学中大量引入定性分析,弱化定量运算,在近几年的农科物理教学中已经取得了很好的效果。学生普遍反映大学物理的学习变得有趣了,实用了。学生通过对大学物理的学习,不仅能够用科学的态度分析生活中遇到的问题,还对最新的科技加深了了解。这些不仅使学生的科学素养得到了提高,还使学生能够更好地融入到专业的学习与研究中。

参考文献:

[1]汪红翎.试论大学物理教学目标及教学原则[J].中山大学学报论丛,2004,(3):34-35.

[2]毛骏健,吴於人.建设以知识、能力和素质为教学目标的大学物理精品课程[J].大学物理,2008,(10):44-46.

[3]柴学平.一种新的质速关系推导方式[J].塔里木农垦大学学报,2003,(3):63-64.

[4]王祖源,毛骏健.国家大学生创新性实验计划[J].中国大学教学,2007,(9):26-28.

作者:柴学平

农科大学物理教学论文 篇2:

农业院校大学物理的自主探索式教学

[摘要]我国是农业大国,合格农业人才的培养关系到我国的长远发展。大学物理学是高等农业院校重要的基础课之一,但当前农科大学物理教学面临严峻挑战。为提高课堂教学效率,探索以学生自主探索为主的课堂教学模式,这改变了以往枯燥的课堂教学,有效激发了学生的学习热情,提高了课堂教学效率,促进了农业人才的培养。

[关键词]大学物理;农业院校;自主探索;教学方式;教学效率

高等农业院校作为农业人才的培养摇篮,无疑肩负着重要的历史使命,如何培养出合格的农业人才关系到我国的长远发展。大学物理学作为自然科学和现代工程技术的基础,已越来越广泛地应用在农学与生命科学中。作为一门科学素质课,它对培养学生科学的思想方法、创新能力、理论联系实际能力以及树立科学的自然观、宇宙观和辩证唯物主义世界观等,有着其他课程所不能替代的作用。然而随着我国高等教育大众化的推行,目前农业院校的大学物理教学面临严峻挑战:理论与实际脱节严重、教学内容陈旧、教学方式落后,导致学生学习热情不够,课堂教学效率低下,未能充分发挥大学物理学应有的优越育人功能。如何改进教学方法,提高课堂教学效率应是每个教师积极探索而又具有重要意义的问题。

1 农业院校大学物理的教学现状

物理学对农业科学的发展所起到的推动作用是不容忽视的,尤其是近代物理学中的声学、激光、遥感、电子显微镜等高新技术与农业的结合直接推动了物理农业的产生,因其无污染、可持续发展等特点,成为了近年来农业研究的热点。由于农业院校本身更倾向于应用化学方法,物理课基本上处于从属地位。以湖南农业大学为例,农科大学物理仅有36学时,实属罕见。面对如此少的课时量,教师不得不大肆缩减教学内容,只留下一些最基本的部分。近代物理及物理新技术在农业、生物方面应用的内容几乎从未提及,缺乏农业院校最基本的特色。这样,不但学生觉得收效甚微,而且各院系领导都觉得大学物理学与学生的后续专业课程关联不大,因而愈发不重视大学物理课程。作为一门系统性和逻辑性都很强的学科,若课时量太少,学生只能学到支离破碎的物理学,进而影响学习热情。长期以来我国在进行农业科技人才培养中,忽视了物理学的作用,使得很多的农业科技工作者物理素质不高,研究水平较低,这对提高我国农业科技水平是很不利的。此外,教师习惯于按传统的讲授式进行教学,只是教授学生简单了解表象而不能由表及里,深入分析缘由。

2 传统教学方式的不足

传统的教学方式,以接受程式化的知识为导向,习惯于传递现成的知识,注重聚合性思维和形象性思维的培养。不可否认,传统的教学方式系统性强,逻辑性强,但传统的教学方式过于强调教师的主导作用,多采用直接“注入式”,课堂教学是教师的“一言堂”,老师照本宣科,把教学大纲规定的知识内容机械地单方向灌输给学生,如同“填鸭”,忽视了学生的主体地位。学生处于被动接受状态,而对于学什么、学多少、如何学,完全由教师确定,课堂教学呆板、机械、单调,缺乏生气和活力。学生学习的独立性消失了,就很容易失去学习的兴趣和积极性。这种教学方式培养出来的学生只会按部就班继承前人的知识,而不会应用知识来解决实际问题,缺乏创造性思维能力和解决实际问题的能力。这样的教与学只是一种简单的机械式叠加,不能相干叠加,更不能产生教与学的共鸣。时间一久,学生很容易产生疲劳和厌倦,教师越教,学生越不想学。总之,传统教学的“教”不一定引起“学”,更不一定产生“会”。此外,传统的教学重知识而轻能力,重理论而轻实践。现代教育的目的不是单纯的传授知识,而更应该注重能力和素质的培养,特别是创新能力的培养。显然,这种教学方式不符合现代教育的本质。

3 大学物理学的自主探索式教学

“教”是为了学生“学”,而“学”是为了使自己“会”,要使学生由“教”而“学”并最终“会”,则其主要目标是要激发学生的学习兴趣和热情。教育心理学告诉人们,学习动机中最积极、最活跃的因素是学习的兴趣和求知欲望,兴趣和欲望是接受知识内在心理特征和思维活动的基本条件。教师的教学方式是实现教学目的的关键,因此,需要改革传统的教学方式,探索出一套既能发挥教师引导作用又能充分体现学生认知主体作用,充分激发学生学习热情的新型教学方式。

如何才能激发学生的学习兴趣和热情?孔子说:“疑是思之始,学之端。”著名心理学家鲁宾斯坦也说过,“思维通常是开始于疑问或问题,开始于矛盾”。学生只有对事物产生了好奇与疑问时,才能真正发自内心的去探究它。这就需要教师根据学生的特点,在课堂教学中最大限度地调动学生的求知欲望。为此,探索出新颖的自主探索式教学,实现学生由“教”而“会”的飞跃。在教学实践中,首先设计充满生机的学习情境,将物理学与学生的生活相融合,教师从日常生活现象或专业需求入手巧妙设疑,充分激发起学生的探疑兴趣,诱导学生主动参与。在教师的引导下,以学生自主(互助)探索为主,点拨启发学生利用已有的知识进行分析推证,归纳总结发现新规律,理解各种生活现象产生的缘由,最终教师适当地给予总结评价,指引学生利用新的知识进行实践运用,解释相关的生活现象,如图1所示。下面通过具体的教学实践加以说明。

表面张力是农学与生物学等专业都需要的一个非常重要的知识点,但该部分知识比较抽象,不好理解,是学生较难掌握的一个知识点。为此,在具体教学实践中教师首先应该根据生活现象设疑:为什么早晨的露珠呈现椭球状?为什么肥皂膜里松弛的弦线在某一侧皂膜被刺破后立即变张紧了?疑问一出,学生的学习兴趣立即被调动起来,纷纷表述自己的见解。针对这些疑问,引导学生根据已有的流体力学知识思考流体具有哪些特性?为什么流体可以呈现确定的形状?膜中的弦线为什么会张紧?学生们可立即意会到有力的存在。那这个力是什么样的力?是如何产生的?又如何表现出来?引导学生分析液体表面及其内部分子的分布特征,而分子间又具有相互作用力,从而获知液体表面分子的受力状态。适时插入一段放慢了的视频:绷紧的橡皮膜在释放外力后逐渐收缩,引导学生据此展开联想,很快就有学生意会到液体表面与橡皮膜的类似之处。因为受力不均匀,液体表面与橡皮膜一样,具有收缩的趋势。点拨学生认识到液体表面在收缩过程中所表现出的作用力称之为表面张力。启发学生从能量的观点来思考,由于液体的表面张力有使液体表面收缩到最小的趋势,这样分子间的势能就会发生变化,在内聚力的作用下,总是使表面积减小,即表面张力就是液体表面减小时所减小的表面自由能。这又说明了液体表面张力的影响因素,从而归纳出新的内容——液体的表面张力及其影响因素。再适当引导学生进行实践

运用,用新知识来解释前面的生活现象。同样,这些生活现象又可从另一方面证明刚才的理论分析。通过这样一种自主探索式的教学过程,牢牢吸引了学生的探疑兴趣,激发了学生创新的积极性,这样,学生大多都能准确掌握表面张力这个知识点。为了更进一步加深巩固,提高学生的应用能力,还可根据学生的具体专业进行适当拓展,比如说在喷洒农药时,如何才能使植物尽快吸收?植物的根茎如何输送养分等。

在传统的教学方式中,只是将表面张力这样一个知识点机械地传授给学生,虽然学生也知道表面张力的存在,也知道影响表面张力的各种因素,但在实践中时却不会灵活运用。通过考核对比发现,对于简单的识记或计算题目,大部分学生都能准确地完成,但对于灵活一点的题目如要求学生根据相关知识解释为什么通常人们看到小量筒的水面呈现下凹状,但当量筒里的水逐渐增多,液面最终呈现凸起状这一类型题目时,很多学生就不会实际运用了。而在自主探索式教学过程中,学生已深刻地掌握了表面张力产生的缘由及其作用机制,因而几乎都可对液面形状的变化作出正确的解释。

在教学过程中,教师不仅要善于“传道、授业、解惑”,更要善于“激励、唤醒、鼓舞”。通过自主探索式教学的实施,可有效激发起学生的学习热情,让学生主动地学,从被动接受知识转变为主动创造知识,实现从“学会”到“会学”、从“学中做”到“做中学”的飞跃。这改变了以往波澜不惊,暮气沉沉的课堂气氛,提高了课堂教学效率。而且在教学过程中将物理学与学生的生活、学习及专业联系起来,让学生学习有活力的、充满生机的物理学。将以往枯燥的课堂教学变成趣味盎然的知识转换站,让学生活学、活用,突出了物理思想体系对学生思维的影响。引导学生构建相关物理模型,用物理学的语言、思维来分析解决问题,指引学生透视现象看本质,抓住问题的关键所在,启迪学生实现知识的迁移,从而真正培养学生的科学素质与思维能力,使其善于观察、勤于思考、敏于分析。这样,使教与学从简单的机械叠加转变为相干叠加进而产生教与学的共鸣,实现师生互动。

当然,任何一种教学方式都有自身的不足之处,对于“自主探索”式教学也有很多需要注意的问题。首先,应用“自主探索”式教学无疑提高了对教师的要求,需要教师对所授内容精心设计,怎样提出问题,如何引导学生去思考、分析,对于可能出现的错误答案如何去辨析,同时还需广泛收集教学素材,拓展学生的知识面。只有当教师具有相对丰富的知识时才能巧妙设疑,恰当引导学生进行正确思考。其次,应用“自主探索”式教学需要较多的课时量,但在当前大学物理课时量越来越少的情况下,难以对所有知识点都实行这样的教学,只能精选重要的、难懂的知识点进行特殊教学。最后,自主探索需要学生具有良好的基础知识,能够较好地跟上教师的引导而进行思考,如若学生基础较差不能跟上教师的引导,则教学效果并不理想。这些需要教师不断完善进取,充分发挥新这种颖教学方式的特点,做到扬长避短。鉴于农业院校的特点,既然课时量被压缩,教学内容与其面面俱到,点到即止,学生收效甚微,还不如精选学生所需的重要知识点进行重点讲解,利用“自主探索”式教学,让学生真正掌握相关知识,并成为自身的能力。这样,不但可改变学生对上大学物理课学不到东西的感觉,改变大学物理课对专业课程用处不大的观点,而且加强了对农业人才物理素质的培养,间接推动了我国农业科技的进步与发展。

4 小结

在大学物理教学过程中,必须摒弃以往教师主导一切的落后教学方式,而应以学生为主体,充分实现师生互动。要充分激发起学生的学习兴趣和求知欲望,让学生从传统教学过程的束缚中解放出来,使学生从被动学习转变为主动学习,变知识接受者为知识创造者。通过“自主探索”式的教学,将生活实际与专业需求带入了课堂,牢牢吸引住了学生的学习兴趣,激发了学生的求知欲望,并且充分发挥了学生的主体作用,锻炼了学生的探索创新能力,使其思维敏捷,善于思考,能够利用已有知识建立合适的物理模型来解决实际问题,真正成为学习的主人。这样,改变了以往大学物理教学过程中理论与实际应用相脱离,教学内容与学生的专业需求没有紧密联系起来的缺陷,使学生切实感受到有趣的、有用的物理学,并真正掌握物理学知识和科学思维的方法,从而真正实现大学物理学对人才培养的目标。

参考文献

[1]韩红梅.论大学物理教学目的的应然和必然[J].中国教育导刊,2006,(14):41-42.

[2]习岗,李伟昌.现代农业和生物学中的物理学[M].北京:科学出版,2001:1-2.

[3]李军,崔峰.传道 授方 启疑——教师职责基本内涵新探[J].中国高教研究,2007,(2):87-89.

[4]陈建军,丁孺牛,谭佐军,等.农林类大学物理自主导学系统的研究[J].物理与工程,2008,18(5):59-60.

[5]龙卧云.农科大学物理自主探索式教学的探讨[J].现代教育技术,2009,19(S1):269-270.

[6]王垚.转变教学观念、探索教学方式[EB/OL].(2007-09-04)[2008-02-15].http://www.xsj21.com/YXSJ/XSYT/JXLW/200709/2788.hmd.

[7]朱红专,自主探索式教学课堂模式研究[J].湖南人文科技学院学报,2005,(3):115-120.

[8]赵玉英.激励式教学培养了学生的创造性思维[EB/OL].(2006-04-06)[2008-07-25].http://www.zx98.com/Article/jylw/200604/1699.html.

作者:龙卧云

农科大学物理教学论文 篇3:

大学物理实验教学体系的改革与探索

摘要:物理实验是高等学校对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修课程,但随着科技的发展,社会的进步,对人才的培养提出了更高的要求。结合农林院校的特色,对吉林大学农学部农科物理实验教学的改革与实践问题进行了探讨。其中包括教学培养目标的革新、实验内容的改革以及新的教学体系的建立。

关键词:大学物理实验;教学培养目标;分层次的物理实验教学体系

作者简介:马艳梅(1974-),女,黑龙江庆安人,吉林大学农学部,讲师。(吉林 长春 130062)

物理学是整个自然科学的基础,是人类认识自然、改造自然和推动社会进步的动力和源泉。物理学既是一门以实验为基础的学科,又是一门思想性、理论性和系统性很强的科学,是学生接受系统实验方法和实验技能训练的重要基础。物理实验是高等学校对学生进行科学实验基本训练的一门独立的必修课程,是学生进入大学后,接受系统的实验方法与实验技能训练的开端,是理、工、医、药、农等各专业学生学习后续实验课程的基础。20世纪,随着新科技、新技术的应用,促进了现代物理学的建立和发展,从而带动了整个科学技术的发展。电子技术、半导体技术、激光技术、航天技术、超导技术、计算机技术等高新技术产业发展,显示了现代物理理论和实验技术在人类认识自然、改造自然、推动科技进步和经济发展中所发挥的重要作用。吉林大学农学部(以下简称“我部”)具有农林院校的特色,长期以来,对物理实验课程的教学不够重视是普遍存在的问题。然而,现代物理学与现代农林科技的关系却日益密切,一些重大的农林科技难题,需要用物理学的原理、技术和方法来参与解决,物理学知识已经是农林科技工作者所必备的基础知识,而物理实验教学在大学物理教学中占有重要的地位,需不断改革和创新,下文从教学培养目标和教学内容的革新以及新的教学体系的建立等方面谈谈我部物理实验课程的改革。

一、教学培养目标的革新

开设大学物理实验课,其教学培养目标要在以下几方面帮助学生学有所成。第一,使学生较系统地学习基本物理实验的内容和研究方法,建立宽广的知识背景,把培养基础扎实、知识面宽、能力素质高的人才作为培养目标。第二,通过物理实验课的教学活动,增强学生的基本实验技能,掌握科学分析方法和科学研究方法;能够对实验现象进行分析和判断,撰写出有见解的实验报告;培养学生独立思考和独立判断的能力。第三,通过开设综合性、研究性实验项目,以培养和提高学生的科研能力为目标。综合性、研究性实验项目具有科研的性质,通过这些实验课程的学习,让更多的大学生参与创新实践活动,养成创新意识、拓展创新思维,在实验中发现新的物理现象和物理规律,培养学生的综合素质和科研能力。

二、教学内容的改革

传统物理实验教学存在着许多与时代要求不适应的情况,主要表现在:(1)实验内容陈旧,实验内容与现代科技没有很好地结合。大学基础物理实验大多以测量性、验证性实验为主,综合性、设计性实验比重过小,学生只会按部就班地完成教师安排好的实验,实验内容缺乏必要的更新,无法培养学生的创新能力。(2)教学模式、形式单一。目前大多数院校大学物理实验课仍然是在固定的时间,以固定模式进行,教师教学形式单一。通常教师把实验内容和步骤讲解清楚或者把实验过程示范一遍,然后再让学生动手,这样的教学形式和教学模式不能发挥学生的积极主动性,甚至还让他们感到实验过于简单、死板。基于以上的情况,我们对实验内容进行了以下几方面的改革。

首先,在教學内容方面,保留一些传统经典的实验,减少一些验证性实验,同时对传统实验内容进行扩充,增加开设具有新颖性、综合性、研究性的实验项目。提出了下文中的分层次的物理实验教学体系。单纯的验证性实验不利于培养学生的探索研究精神,减少一些验证性实验以提高基本实验起点。综合、设计性实验和研究性实验在实验难度上有一定的提高,在实验内容方面有一定的扩充。综合、设计性实验和研究性实验注重训练学生创造性思维的能力,激励学生探索问题的能力,培养学生综合运用所学知识解决问题的能力。学生通过自己艰苦的努力完成这些实验以后,就可以体会到自我能力和价值的实现,从而达到培养学生创造意识和能力的目的。

其次,在教学模式方面,实施开放型物理实验教学。开放型物理实验教学就是在实验的内容、实验的方法和实验的时间等方面对学生开放。所有的实验室全天对学生开放,学生可以到实验室来预习实验内容,熟悉实验仪器,操作仪器做实验。学生每个实验项目用多长时间完成实验室不作规定,要求学生以实验做好为原则,实验室规定学生每学期最少必须完成的实验时数。[1-2]在教学形式方面,充分利用现代教育技术,采取灵活、机智、有效的教学方法。

改变以传授知识为主的传统教学方式,树立以传授知识和培养能力并重的原则,将学习的主动权交给学生,激发了学生学习的主动性和积极性。实践表明,开放型物理实验教学激发了学生学习的主动性和积极性;强化了实验室的管理;实现资源共享,最大限度地利用实验室资源,提高了仪器设备的利用率。

三、分层次的物理实验教学体系

在近几年的教学中,发现即使同一个专业的学生,他们的高中物理基础也是参差不齐的,基础好的学生认为大学物理只是高中的扩充,用微积分来解决问题了,很简单;基础不好的学生认为大学物理太难理解,跟不上教师每堂课讲授的内容。为了满足不同基础、不同能力和不同专业的多层次的学生要求,借鉴近年来国内高等学校教学改革的优秀成果,在物理实验课程的教学安排方面,对物理实验教学体系进行层次化的划分,对不同层次的学生提出不同的教学要求,采用不同的教学方法。物理实验教学体系的层次化就是把整个实验教学过程分成“基础性实验”、“综合、设计性实验”、“研究性实验”三个层次阶段。这个课程体系最显著的特点是能满足不同基础、不同能力和不同专业的多层次的学生要求,既能适应一般学生的接受能力,又能培养尖子学生的科学研究能力。

首先,基础层次阶段是基础性物理实验阶段。基础层次阶段主要学习基本物理量的测量、基本实验仪器的使用、基本实验方法和技术的训练以及基本测量方法、实验数据处理方法和误差分析等。这个阶段主要是针对中学实验训练少,实验基础差的学生而开设的。通过对经典物理实验题目的教学讲解和练习,比如游标卡尺和螺旋测微器、示波器的原理和使用、读数显微镜的使用等,着重对学生进行基本实验技能的训练和数据处理能力的训练,使学生在理解实验原理的基础上,不仅学会仪器的使用,而且能运用该原理解决实际问题。本级实验基础差的学生可以利用课外的时间完成实验,基础好的学生利用较少的课时就能取得这个阶段的学分。总之,教师在这个阶段要对学生严格考核,取得这个阶段的学分才能进入提高层次的物理实验学习。

其次,提高层次的实验阶段,此阶段的实验多为综合、设计性实验。在基础层次实验的基础上进行综合、设计性实验,实验难度有一定的提高,实验内容有一定的扩充,给学生们提供了更多的选择空间。本级实验旨在把各种测量方法应用到具体的实验中,训练综合运用多种实验仪器的能力,培养学生从事科学实验的能力。设计性实验是在掌握基础性实验和具备综合实验知识及能力后提出的有利于启发思维的实验课题。

最后,高层次的实验阶段,此阶段的实验大多为研究性实验。该层次实验以科研实践为主题,每一个研究性实验基本就是一个科研课题。实验室为学有余力,对科学研究、发明创造或社会实践兴趣浓厚,具备从事科学研究基本素质的学生准备若干带有研究性质的实验题目,这些实验能反映现代物理思想和现代测试技术,具有明显的研究价值;实验题目也可由学生自己选定,但要求必须目标明确、具有创新性和探索性。目前,吉林大学已经开展“大学生创新性实验计划”系列活动,目的就是让更多的大学生参与创新实践活动,养成创新意识、拓展创新思维,要求学生在指导教师的指导下自主完成方案设计、实验实施、数据处理和撰写报告等工作。因此高层次的实验阶段有利于培养学生的综合素质和科研能力。

实践表明,上述的教学培养目标提高了教学起点,提高了学生的学习成绩和科学素养以及理论联系实际的能力。教学培养目标和教学内容的改革,调动了学生主动学习的积极性,充分挖掘了学生的潜力,促进了实验室建设的全面发展;分层次的物理实验教学体系在物理实验教学中取得了较好的效果,分层次教学方式的实行使实验内容层次化、多样化,通过基础物理实验课的学习,对学生将来从事科研工作的创新能力给予了较好的培养。随着现代物理学与现代农林科技的关系日益密切,基础物理实验课程对以后解决农林科技难题大有裨益。

参考文献:

[1]熊宏齐,钱锋,陈小凤.构建适应21世纪创新人才培养的大学物理实验教学新体系[J].实验室研究与探索,1999,(18):94-95.

[2]王显德,王严东.开放型物理实验教学研究[J].大学物理实验,2005,18(4):97-98.

(责任编辑:麻剑飞)

作者:马艳梅

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