大学物理实验课堂教学改革的几点探索

2022-09-11

大学物理实验作为理工科学生必修的一门重要的基础实验课程, 是学生在大学阶段接触到的第一门系统学习实验知识。掌握实验技能和实验方法的实验课程。物理实验课不仅能培养大学生的观察能力、想象能力、分析能力、推理能力、动手能力, 而且还可以促进学生对其它学科的学习, 养成严谨的科学态度和作风。物理实验技能是学生今后进行其它实验的基础。物理实验培养周密实验设计、精确科学测量、熟练操作仪器、准确数据计算和处理能力, 是现代化建设的科技人才的必备素质。因此, 改革传统物理实验课教学方法, 提高学生物理实验基本技能和素质是十分重要的。

1 培养学生物理实验的兴趣

兴趣是最好的老师。我们要从实际出发, 以激发兴趣为导向来培养学生的实验技能, 让学生对实验感兴趣。学生如果对物理实验产生好奇心, 就会主动学习, 积极思维与探索。所以, 在学生进行实验之前, 根据实验要求提出一些问题。如:你能用螺旋测微器测量出你头发的直径吗?你如何测出你所处的位置的重力加速度?给你一段铜线, 你怎样测出其电阻呢?诸如此类的问题, 必然唤起学生的好奇心和表现欲望, 从而让学生对所做实验感兴趣。

2 改演示实验为协同实验

转变传统的教师讲解实验, 学生只是听与看的课堂教学模式, 改由教师指导学生动手操作来进行物理实验教学。学生亲自动手操作, 就更容易投入, 无论是操作、观察, 还是分析、归纳, 学生的兴趣更浓厚, 也更有利于学生能力的培养。这样在实验中师生的双边活动更为融洽, 学生更主动地积极地参与。这充分显示了教师的主导作用和学生的主体地位。

2.1 在物理实验课堂上运用启发式与讨论式等的教学方法

推进教学方法改革, 要把教师的主导作用和学生的主体作用结合起来, 这是教学过程中教与学的基本原则。凡是能充分调动学生积极性和主动性的教学方法都应称之为启发式教学。强调学生的主体作用, 决不是不要教师的指导。相反, 教师的指导是学生学好的关键。

物理实验操作过程中, 教师应关注学生的实验操作过程, 培养学生的实验操作技能, 放手让学生自己去想、去做, 允许学生犯错误, 允许学生质疑, 允许学生提问题, 引导学生在实验中独立分析、独立操作, 在实验过程中掌握实验的基本技能, 做到步骤明确, 操作准确。同时还要适时地多角度拓展设问, 激发学生的实验操作思路, 增强适应新实验情境的信心和能力, 把学生从“怕动手、懒动手”的思想枷锁中解放出来。这样做不仅有利于培养学生的独立分析问题、解决问题的能力, 还有利于培养学生的创新思维能力。

2.2 有目的的选择实验课内容

例如“伏安法测电阻”实验。有人认为像这样“原创性”的实验应被淘汰掉, 然而在一些发达国家的大学, 仍然保留着很大一部分这样的实验, 这些实验原理简单, 仪器非常简陋, 直观易于操作, 其目的一目了然, 一是体现实验的历史性, 让学生重回到当时科学家发现物理规律时的情景, 走一下前人的科学发现探索之路;二是体现科学实验的简单和谐性, 利用这些直观简单易于操作的仪器, 来培养学生的基本实验方法和技能, 像这样的实验, 实验原理简单、难度不高, 学生在实验中很容易将重心放在学习基本仪器的选择和使用上。这个实验涉及了电流表、伏特表、滑线变阻器、稳压电源等基本仪器, 在这个实验中学生可以学到磁电式仪表的使用方法。从仪器的放置到读数方法, 量程的选择和误差的估计等知识。还可以进一步复习巩固滑线变阻器的限流、分压作用, 从中掌握电路的最基本连接方法——回路接线法。由于实验原理比较简单, 在完成实验操作和数据记录后, 学生可以着重进行误差的计算及结果表示等方面的实践, 并很快掌握电学误差处理的一般知识。对于误差分析和数据处理是学生直到做综合性甚至是设计性实验时都比较难于掌握的问题, 而我们在基础性实验阶段就让学生掌握好, 可以扫清以后实验的障碍。所以, 像“伏安法测电阻”这样既简单又具基础性的实验, 是训练学生电学实验基本能力和实验数据处理能力的一个非常好的实验。把它作为基础性实验是一个相当好的处理。

3 以基础性与综合性实验为主以设计性实验为辅

根据学生知识结构的发展规律, 大学物理实验教学要遵守循序渐进的教学规律。由基础实验、综合实验再到设计性实验的教学过程。

传统的实验教学以验证性实验为主, 通过实验来检验已经学习过的理论知识。实验指导教师将实验所需设备、用品准备齐全, 学生根据实验指导书中的操作步骤进行操作, 观察并记录仪器仪表读数及实验装置屏幕上显示的数字和图形等实验结果。最后学生按照要求将实验所用的设备、实验中观察的各种数据和结果及理论对比情况等整理写成实验报告。这种实验教学, 虽然在培养学生掌握基本物理实验方法和技能方面发挥了重要作用, 但是这种教学使学生始终处于“学习”状态, 不利于提高他们的自主创新能力。

物理设计性实验就是打破现成的实验方案, 在一些特定的要求和条件下自行设计新的实验方案, 完成实验。由于这种设计性实验具有较大的灵活性, 需要学生在牢固掌握基础知识和基本方法的前提下, 富有创造性地进行实验。因此, 以设计性实验为载体, 培养学生创造性思维能力。在设计性实验中, 学生需要设计出实验课题名称及目的, 实验所需的材料和主要仪器设备, 实验的具体步骤等。教师根据学生设计出的实验内容的科学性和可行性提出修改建议, 然后由学生加以实施。通过这种实验方式来激发学生的创造力, 迫使学生去思考, 去查阅资料, 去解决问题, 完全打破了现成的实验教学模式。当学生自己设计实验解决了某个问题时, 学生的主动性、积极性就能提升, 实验知识和技能也能有很大程度的提高。具体完成实验后到实验后的分析总结, 学生在实验方法和技能上得到培训, 也熟悉了科学实验的全过程。

学生的创造性思维的能力在克服各种实验困难中提高了。为此, 设计性实验教学有利于训练学生掌握科学思维和科学研究方法, 有利于培养学生的综合能力和创新意识。