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全息照相實驗報告優選九篇

時間:2022-10-07 15:04:20

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第1篇

關鍵詞:創新能力;素質教育;實驗室開放項目;開設模式

作者簡介:熊翠秀(1980-),女,彝族,云南大理人,湖南城市學院通信與電子工程學院,講師;徐蘭云(1965-),女,湖南益陽人,湖南城市學院通信與電子工程學院,高級實驗師。(湖南 益陽 413000)

中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0099-03

全息照相”通過物光與參考光相干疊加形成干涉條紋,該干涉條紋記錄了物光波前上各點的全部信息(包括振幅和相位),因此能再現與原物一致的三維立體圖,并具有可分割性。[1]由于“全息照相”技術的特殊性,自1960年第一臺激光器問世以來,全息技術得到了迅速發展,在醫學、干涉計量、科研、影視、[2-4]商品防偽標簽、身份證的防偽及錢的防偽等方面均有廣泛的應用。

鑒于“全息照相”技術的應用價值,筆者本著提高學生創新能力,普及生活常識進行素質教育的目的,對“全息照相”實驗的開設模式進行探討,這也是湖南城市學院目前正在嘗試的開設模式。

一、傳統開設模式的不足

“全息照相”實驗是物理學專業“光學”課程必開的實驗,一般情況下只開設基本的暗室激光全息。實驗過程包括調整光路、曝光、顯影、水洗、停影、水洗、定影、水洗、漂白及水洗等一系列環節,對每個環節都有嚴格的要求,整個過程很繁瑣,所需要的時間也比較長,成功率很低。由于實驗難度較大,一般情況下給物理學專業開設4個學時。由于中間某個環節出錯都有可能導致整個實驗失敗,因此即使學生認真做了實驗都有可能實驗不成功,再加上學生第一次接觸該實驗,對各個環節的時間把握不當,有可能一大組的所有學生都沒有拍攝成功,導致學生對該項技術及指導教師的技術水平產生懷疑,同時也不可能激發學生的學習興趣。

對于非物理學專業的理工科學生來說,“大學物理”是公共課,由于受到課時的限制,一般《大學物理》教材中沒涉及到“全息照相”技術,[5]或只是以小字的形式出現在閱讀材料中。[6]故湖南城市學院也沒有開設相關的實驗,學生對“全息照相”技術的認識完全是一片空白,對日常生活中的相應應用也知之甚少。

二、“全息照相”實驗對工科學生開放的開設模式探討與實踐

1.“全息照相”實驗對工科學生開放的內涵

素質教育強調要全面提高受教育者各個方面的素質,并注重受教育者的思想道德品質、身心健康和創新能力的培養等,是與傳統的應試教育相對應的新時期主流教育方式。[7]學校必修的公共課和專業課的課堂教育主要傳授基礎知識與專業知識,雖然是素質教育,但始終離不開各種考試,因此很多學生以考試及格為目的。為了落實素質教育的職責,提高學生的綜合素質和培養學生的創新能力及動手能力,各學校都分別提出了開放性實驗室的舉措,具體做法大致都是在正常上班的時間內向學生開放實驗室,學生可以根據自己的愛好和興趣進行課程規定之外的實驗。[8,9]為了進一步落實素質教育的職責,除了普通意義上的開放性實驗室之外,湖南城市學院提出了實驗室開放項目的舉措,且已執行兩年。

由于“全息照相”實驗所需時間較長,以及實驗室能容納的學生數有限,因此公共課和選修課都沒有涉及該實驗。但全息技術在現實生活中有廣泛的應用,因此,湖南城市學院以實驗室開放項目的方式對非物理學理工科專業的部分學生開放了“全息照相”實驗,目的是實施素質教育,提高學生的綜合素質。該部分學生掌握了日常生活中的一些相關的防偽技術后又可以向不同的人傳達該技術,從而可以使更多的人掌握相關的防偽技術,也就達到了素質教育的目的。

2.基于素質教育的“全息照相”實驗開設模式的實踐

(1)指導教師申報與立項階段。與“全息技術”相關的實驗都需要一定的耗材,而由學生自己出錢買耗材則會為學生帶來經濟負擔,也就不可能開展相應的實驗。每年下半年,湖南城市學院組織教師申報實驗室開放項目,指導教師根據自己的實驗教學經驗、實驗室現有條件和學生的基礎申報實驗室開放項目。學校根據經費預算和實驗的難易程度配備一定的經費,以保證實驗室開放項目得以順利開展。

(2)學生報名階段。實驗室開放項目立項之后,指導教師根據申報書中所寫的招收對象,在相應專業的班級介紹與該實驗相關的基礎知識和日常生活中的具體應用,以激發學生的學習興趣;介紹實驗所需的時間和時間安排,讓學生結合自己的實際情況自愿報名。

(3)學生具體實驗階段。學生自愿報名后,根據指導教師的實驗時間安排,學生進實驗室。首先,指導教師簡單講解“全息照相”技術的基本原理和對實驗的基本要求;其次,指導教師詳細介紹“全息技術”在日常生活中的具體應用(如防偽商標、身份證的防偽標簽、錢的防偽標志及全息影像等),以及具體的制作方法;最后,以學生為主、教師為輔,設計出具體的實驗方案。在不同的環境溫度下由學生分小組完成激光全息和白光全息的單次曝光與重復曝光實驗。分析實驗結果,總結出不同環境溫度下各個環節的比較合理的時間。

三、基于素質教育的“全息照相”實驗開設模式的質量監控和成績評價

對“全息照相”實驗開放模式進行質量監控和成績評價,一方面是為了確保實驗室開放項目的順利開展,保障素質教育的實施;另一方面是為了保護實驗室的實驗儀器,從學生實驗方案的設計、學生實驗過程、實驗結果的分析再到實驗報告的書寫進行全程跟蹤指導和實時質量監控。對整個項目從以下三方面進行質量監控和評價實驗室開放項目的質量,即優化實驗方案、規范指導過程和創新成績評價體系。

1.優化實驗方案

指導教師布置了實驗內容后,學生通過相關書籍和網絡查詢資料,自行設計具體的實驗方案。學生把已設計的實驗方案交給指導教師,指導教師從以下三方面對學生的實驗方案進行審核:一是現有的實驗條件能否滿足實驗方案的需求。如果實驗條件不具備,要把實驗方案進行適當修改,直到湖南城市學院現有的實驗條件能滿足學生的實驗方案。二是實驗方案是否能起到普及日常生活常識,即達到素質教育的目的。三是實驗方案對學生來說難度是否適當。由于是課余時間的實驗室開放項目,如果難度太大,一方面學生不能順利的獨立完成,另一方面所需要的時間太長,則會影響學生對其他課程的學習。滿足以上實驗方案,既能保證學生在現有實驗條件下順利完成相關實驗,又能起到普及日常生活常識進行素質教育的目的。

2.規范指導過程

為了有效地對實驗室開放項目進行質量監控,從實驗方案的設計、實驗的操作環節到實驗研究報告的書寫都要進行嚴格的監控,具體就是要提供一些具體的過程材料,且過程材料以表格的形式提供。

(1)實驗方案的設計過程。首先,通過網上查閱文獻及閱讀相關的書籍,學生畫出所設計實驗方案的光路圖、列寫所需的實驗儀器、沖洗藥水及相應的每個實驗環節所需的時間。其次,指導教師提供實驗室現有的實驗儀器和相應的沖洗藥品。結合指導教師提供的信息和學生自己設計的實驗方案再次修改實驗方案。所有材料都以表格的形式提供,以備以后參考和結題時提供過程材料。

(2)實驗過程。指導教師不參與實驗的操作過程,但對整個實驗過程進行全程跟蹤指導,實時記錄學生操作過程中出現的各種實驗現象,以便及時指出學生不當的操作方式,盡量使實驗成功,如果實驗不成功,學生對“全息技術”產生懷疑,也就不可能達到教學目的。此外,也可以讓學生及時記錄實驗現象,指導學生分析實驗成敗的原因。

(3)學生書寫實驗報告的過程。實驗結束后,書寫實驗報告是實驗課的必須要求,是對實驗課教學的書面考查。書寫實驗報告的過程能夠培養學生實事求是的科學態度和作風,幫助他們樹立學術意識,鍛煉語言表達能力,有利于他們將來總結研究資料,撰寫科技論文等等。[10]對于實驗室開放項目,雖然不是必修的實驗課程或課程實驗,但仍然要書寫實驗報告,以便考查該項目的教學目的達到與否。另外,也方便指導教師對學生的實驗給出更合理的評價。對于該實驗室開放項目“全息照相”實驗,筆者認為實驗報告的形式和平時學生的課程實驗或實驗課程的報告大致一致,但內容的側重點不同。本次學生書寫的實驗報告應包含:實驗目的;實驗原理;實驗儀器;實驗藥品;實驗方法及步驟;實驗數據記錄及數據分析(數據分析是本次實驗報告的重點之一);誤差分析及問題討論(誤差分析是本次實驗報告的重點之二,主要分析本次實驗成功、失敗或實驗結果不太理想的原因及改進的措施,問題討論可以分析一些具體的應用實例)。實驗操作過程允許不成功,只要“實驗數據分析”和“誤差分析及問題討論”兩部分寫好了,就達到了普及日常生活常識,進行素質教育的目的,也就達到了教學目的。

3.創新成績評價體系

實驗室開放項目“全息照相”實驗的教學目標是素質教育,一方面培養受教育者的創新能力和動手能力,另一方面培養受教育者的認識水平,普及日常生活常識,而不是以傳統的考試通過為目標。因此,成績評價方式也要體現教學目的的兩方面。筆者將本次實驗室開放項目“全息照相”實驗的成績分為實驗操作成績和實驗報告成績兩部分,且比例為70%和30%,把兩部分成績按該比例折合為總評成績。實驗操作成績綜合體現了兩方面的教學目的,而實驗報告成績則體現第二方面的教學目的。

其中,實驗操作成績是對實驗過程的評價,采用“表現性評價”方式。[11]該評價方式注重對學習過程的評價,包括學生實驗方案的設計、實驗儀器的合理選擇、實驗操作(包括光路的調整、曝光及沖洗等環節)和根據實驗事實調整實驗方案的能力等。筆者在本實驗室開放項目中招收了8名學生,分2批做實驗,每批4名學生,因此可以保證指導教師對每位學生的實驗過程全程跟蹤進行實時“表現性”評價。由于筆者在本實驗過程中采用“表現性”評價方式,加上該實驗過程比較繁瑣,因此允許實驗不成功。具體做法是:在不成功的情況下首先看學生的態度,學生認真對待從設計實驗方案到最后整理實驗儀器的每個環節,雖實驗結果不理想,但學生認真分析了不理想的原因,且分析了原因之后調整各個環節再重新進行實驗,實驗結果有所改善,則達到了教學目的,因此也對其實驗操作給予很好的評價成績。

對于實驗報告,一方面實驗報告是學生對實驗(實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法及步驟、數據記錄及數據處理和實驗誤差分析及問題討論)內容和實驗各個環節的一個匯總,[12]是對實驗的總結。[13]另一方面實驗報告又可以提升學生的認知水平。實驗過程中可能會出現一系列預想不到的現象,寫實驗報告的過程中會對實驗現象進行一一分析,對實驗現象給出合理的解釋,因此書寫實驗報告是學生提高認知水平的有效環節,是完成實驗過程后必須的一項任務。結合該實驗的特點和該實驗室開放項目的教學目的,筆者對本次實驗報告的成績評定的具體做法是:在實驗報告的各項內容完整的情況下,重點看“實驗數據分析”和“實驗誤差分析及問題討論”兩部分。不管實驗操作的結果如何,只要這兩部分分析到位,則會對該份實驗報告給予很好的評價成績。

四、教學效果

1.基本情況

通過教師申報和立項,學生自愿報名的方式,實驗室開放項目“全息照相”實驗共招收了8名電子信息工程專業的學生,分2批,每批4名學生,每2名學生組成1個小組。其具體的實驗內容是對激光全息和白光全息進行單次與重復曝光實驗,其中激光全息的單次和重復曝光實驗已完成,白光全息的相關實驗將在下半年進行。

2.實驗結果

首先由第一批的4個學生在白天進行激光全息的單次曝光實驗,2個小組都沒拍攝成功。學生結合實驗過程分析原因,排除了實驗過程出錯的可能性,最后檢查實驗室發現實驗室的門有微小的縫隙,此外,玻璃窗的遮光紙有多處破裂的地方,初步判斷是因為漏光導致實驗失敗。于是把實驗調整到晚上,測量室溫之后,也重新調整了曝光、顯影及定影所用的時間。在室溫21℃下,曝光、顯影和定影的時間分別用25s、4min和8min,成功拍攝了激光全息的單次曝光全息圖,很清晰的再現了被拍攝物。在相同的室溫下用單次曝光所用的各環節的時間制作了激光全息重復曝光的全息圖,對每塊干板曝光2次,第一塊干板在拍攝過程中不小心動了參考光,導致只有一次成功曝光,第二塊干板從兩個不同方向成功曝了2次光。經過沖洗之后,第一塊干板再現了一個三維小物,而第二塊干板再現了兩個三維小物。一個星期后,第二批學生進行激光全息的單次和重復曝光實驗,其室溫為17℃。在該室溫下,曝光、顯影和定影的時間分別取27s、4min和9min,成功制作了激光全息的單次曝光全息圖。對于重復曝光實驗,2個小組的學生都出現了相同的失誤,即曝光之前不小心動了參考光,導致參考光沒有投射到干板上,再次調整了參考光之后,又進行了1次曝光。因此重復曝光的干板都只再現了1個三維小物。

由于時間有限,湖南城市學院指導教師在“光學實驗”的“全息照相”實驗中一直沒有涉及重復曝光,學生對書上的提法一直持懷疑態度,直到本次實驗室開放項目成功制作了重復曝光的全息圖之后才真正信服,這對教師和學生來說都是對知識的一種升華。

五、總結

本文以培養學生創新能力和動手能力,提高學生的認知水平,普及日常生活常識,提高學生的綜合素質為目的,嘗試對“全息照相”實驗進行開設模式的探討和改革,通過擴充實驗教學內容、改進實驗教學方法和采取“表現性”的實驗過程評價方式,有效激發了學生思考問題的興趣,進一步提高了學生發現問題和解決問題的能力,達到了良好的教學效果。

參考文獻:

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[2]傅振堂,李曄.全息照相技術及其軍用前景[J].武警工程學院學報,2000,16(4):39-40.

[2]胡萍.全息照相的研究與應用[J].大學物理實驗,2004,17(2):22-24.

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[5]陳曙光.大學物理學[M].長沙:湖南大學出版社,2013.

[6]趙金芳.大學物理[M].北京:北京郵電大學出版社,2008.

[7]張鑫.探討素質教育視野下的教師工作[J].科技創新導報,2012,(26):232.

[8]關惠銘,劉海昌.對開放性實驗室和開放性實驗教學模式的思考[J].科技資訊,2007,(24):93-94.

[9]熊芳,劉甫.開放性實驗室培養創新人才的實踐與研究[J].中國科技信息,2013,(1):144.

[10]肖洪祥,楊志清,雷亞平.談電子技術綜合實驗的實驗報告書寫方法及模式[J].教育教學論壇,2011,(21):112-113.

[11]葉佩華.開放式實驗教學評價體系中的表現性評價研究[J].職業時空,2012,8(6):104-105.

第2篇

物理實驗被部分師生看著是專業理論課的附屬,學好學壞一個樣,重理論、輕實驗的現象依然比較普遍。在這種錯誤的思想認識下,物理實驗課在很多高校得不到應有的重視,導致出現了很多教學問題,如教師不認真備課、隨意刪減教學內容,學生課前不認真預習、實驗過程馬虎大意、編造數據等等。因此,從思想上提高師生對物理實驗課程的認識是首要解決的問題。應該認識到實驗教學和理論教學是相輔相成、互為補充的,只有處理好二者之間的關系,才能培養出全面的、適應社會發展的高素質人才。為此,實驗中心特別安排了一節緒論課來著重和同學們介紹物理實驗的地位和作用、實驗前的預習準備、實驗中的觀測與記錄、數據處理與誤差分析等相關知識。為了激發同學們的學習興趣,還會講一些實驗物理學家的趣事,例如奧托•馮•格里克的馬德保半球實驗,伽利略的比薩斜塔實驗,以及泊松光斑發現的過程中理論和實驗的完美結合等等。除此之外,就業是當今大學生非常關注的問題之一,從一些畢業生的反饋來說明物理實驗對工作態度和實踐能力的所起的促進作用,使學生充分認識到本課程的作用和重要性。從近年來的教學情況來看,課程開始階段正確有趣地引導學生重視物理實驗課程對后期的實驗教學順利開展有良好的促進作用。

2改進實驗教學內容

物理學是在實驗與理論緊密相互作用的基礎上發展起來的,期間成就了豐富的實驗內容,實驗方法和技術以及精妙的儀器設備。如何選取相關知識作為實驗教學內容是值得我們深思和探討的。為此,本實驗中心結合現代大學生的特點,做了如下幾個方面的改進:

(1)精選優化實驗教學內容

在保證基礎物理實驗對學生基本實驗素養培養的前提的下,一方面淘汰了或更新了一些存在重復和過時的內容,如電橋法和電位差計,其基本原理類似,只需保留其中一個就可以了。另一方面,對一些傳統的物理實驗內容在也做了一些改進和調整,如加入一些實驗背景的介紹,讓同學們了解科學發現的過程,這既能提高學生的學習興趣,又能潛移默化的提高了學生發現問題,解決問題的能力。此外,還集中制作了相關的電子課件,以動畫的形式激發學生的更多的學習興趣。

(2)注重實驗儀器的選取

現代的物理實驗儀器具有簡單,便于操作的優點,但同時由于高度集成化,很多功能就匯集成一個按鈕,這不便于學生真正理解現象背后的原理,也不利于學生動手能力的培養。因此,實驗中心刻意保留了很多傳統的實驗儀器,像電橋法,萬用表等都需要學生一根導線一根導線的去接,扭擺法需要自己動手用天平,游標卡尺等去測量重量和長度等。在購置新儀器的時候,都綜合考慮操作難易程度的平衡性,讓學生能真正從實驗過程中得到應有的知識和能力的提升。

(3)加大綜合和設計性實驗的比例

為了進一步培養學生的自主創新和動手能力,選擇的基礎實驗與綜合實驗和設計實驗的比例約為2:3。像電橋、楊氏模擬的測定、扭擺法等基礎實驗能很好地鍛煉了學生的實驗基本功,而像全息照相、赫茲共振以及自主設計簡單充電器等綜合和設計性實驗的內容與前沿科技和實際應用緊密聯系,這些實驗能在開拓學生視野、激發探索科學興趣的同時,也很好的培養了學生的自主創新能力。

(4)多樣化的實驗形式相互補充

實驗中心始終重視學生創新能力的培養,然而在必修的實驗中學生可以自由發揮的空間不多,因此在保證學生完成必修的實驗內容之外,我們整合資源,建立了一批開發性實驗室和演示實驗室。開放性實驗是以學生自主預習和操作為主,老師指導為輔形式完成一些學生感興趣的內容,如組裝收音機,利用廢舊材料(如易拉罐,塑料瓶等)演示像虹吸原理、共振現象和潛水艇的工作原理等。演示性實驗,如哈哈鏡、無根之水和彎曲的光線等集趣味性與科學性與一體,目的是讓更多的學生走進實驗室、走進科學,從而能在激發學生興趣的同時傳授一些內在的物理知識,取得了非常好的教學效果。

3建立科學的實驗教學評價體系

據了解,有很多學校的學生實驗成績的評定基本上是依據實驗報告或者是最后的筆試。這種評價方式過于片面,可能會導致某些學生不重視平時的實驗操作和打擊學生實驗的積極性,認為只要做好題、考好試就行了,這就背離了物理實驗的初衷。因此,實驗中心采取了如下改進措施:

(1)將課前預習納入評定體系

正如物理實驗課的緒論部分介紹的,粗大誤差必須要避免,這就要求學生課前要充分預習,了解實驗目的、原理和基本操作。雖然很多高校都要求學生預習,但是流于形式,執行的不是很好。為此,中心要求學生課前必須寫好預習報告,同時要求教師課前抽查提問,根據學生回答問題準確性和預習報告完成的情況,按等級對課前預習加以區分,并按比例將其計入該實驗的最后成績。在這個模式下,學生預習報告寫的非常認真,回答問題也很踴躍,達到了很好的預習效果。

(2)將課堂實驗操作為重點,納入考核體系。

培養學生的實踐動手能力是物理實驗最重要的目標。因此,盡量少些教科書式的灌輸講解,多留點時間給學生們自己動手操作。在實驗過程中,老師實時檢查每位同學的操作情況,對不正確的地方給予糾正和指導。為了激勵學生,同時對操作情況按照優、良、中、差進行評定,并納入最后的實驗成績。

(3)綜合評定實驗成績

實驗中心采用“2+4+4”模式評定單個實驗的成績,即預習報告(包括課堂提問)、課堂操作、實驗報告分別占成績的20%、40%、40%。這種評價模式突出了前期的預習和實踐動手能力的重要性,在這種導向下,學生會更加重視實驗操作過程,而不是僅僅完成一份實驗報告。同時,這樣評定的方式,從預習、操作和數據處理三個方面較為全面客觀的反映了學生對實驗的掌握和能力的提升情況。物理實驗的期末考核方式有多種,常見的有筆試、小論文和考核已做過的實驗等,這些方式各有優缺點。中心采取的方式是,將學期末的最后一個實驗作為考核實驗,要求授課老師簡單的介紹一下基本步驟和注意事項,其余由學生自己參照課本獨立完成,在這過程中,老師根據學生的操作情況,對每一步的完成情況評分,同時要求當堂完成實驗報告并上交,并將其考核成績按照30%的比例計入最后的總成績。

4結論

第3篇

關鍵詞 大學物理實驗 學生現狀 銜接 實驗教學 思考

中圖分類號:G424 文獻標識碼:A

《大學物理實驗》和《大學物理》兩門課程具有同等的重要地位。物理實驗課將使學生得到系統實驗方法和實驗技能的訓練,了解科學實驗的主要過程和基本方法,為日后的科學實驗活動奠定初步基礎。①可是,學生對實驗并沒有給予足夠的重視。筆者對該問題進行分析,總結其原因,提出實驗課教學的幾點看法。

1 學生對實驗沒有興趣的原因分析

1.1 學生的興趣習慣養成

在中學,由于物理不是主科,課時很少,尤其是在高一階段,力學分析本身就難,可是每周只有兩三節課上物理,可以說每上一節課時前面講了什么都忘光了,老師上課既要做好復習又要追趕教學進度,每節課對老師來說那是相當的金貴,為了高考,做實驗的機會就很少了(因為做實驗不如講實驗見效快),本來學生很喜歡物理,但經過一年的高中學習感覺物理越來越難學了,這樣就導致學生懼怕物理,動手能力當然得不到鍛煉。中學的學習是憑自己的感覺、興趣學習或被強迫學習。進入大學后缺少老師、家長的強迫,自己就不知所措了,迷茫了,沒有養成良好的學習習慣,缺少學習動力。大一、大二的學生還沒有完全適應大學的學習生活,還處在中學生思維習慣中。體現在上課注意力不集中,老師講實驗原理、電路連接技巧、數據處理及注意事項時,學生在下面并沒有認真地聽,動手做實驗時出現了許多問題。

1.2 大學物理與中學物理教學的銜接

中學物理重點介紹了經典物理學的基本概念和基本規律,并對近代物理學的基本思想進行了簡單介紹,同時對教材內容進行模塊化處理,方便學生進行選擇。②由于中學物理模塊化處理,學生的學到的知識是不完整的,不同地方的學校選學的內容是不一樣的(高中教材選修3-3、3-4、3-5高考只要求選其一),做過的實驗也不一樣,有的實驗條件好的學校做的實驗多些,有的學校則很少做實驗,為了高考也只好講實驗。這樣一來,有的學生沒學到熱學、光學,有的沒學到振動和波、有的沒學到動量和近代物理知識。

在中學,自習老師去輔導,有問題能及時得到解決,中學的老師更貼近學生的學習生活。進入大學之后物理學習更偏向抽象推導,依托強大的數學工具可以將研究進行得更深入也更精確。在大學,老師對物理概念講解多,課堂知識密度大,低年級的學生很不適應,他們更留戀高中的學習生活。由于這些銜接問題,導致實驗時,在理解實驗原理上感到困難,對實驗的重要性認識不夠,缺少基本的實驗操作技能,有的甚至連接簡單的線路都不會,只能是依葫蘆畫瓢的完成實驗報告。

1.3 大學物理實驗和大學物理兩門課程的銜接

物理實驗從原來的物理課程中分離出來,形成了一門獨立的課程后,教學時間安排上與大學物理不同步,大一下學期開始上實驗課,力、熱、電、光、近代物理各方面實驗全有。大學物理還沒講到的知識可能在大學物理實驗中就要用到,所以在做實驗時難免會遇到些新知識、新概念,這樣,老師講的就顯得多了,有點不像實驗課,這也導致學生對實驗課的不適應,加大了學生的認知難度,實驗時困難重重。

1.4 現在的大學生有相當一部分是在混學歷

這些沒有明確的學習目標、沒有責任感、沒有一個遠大的理想的人不知道自己應該怎樣度過大學時光,當然對學習知識不會產生興趣。

2 實驗課教學改進的幾點思考

2.1 興趣是最好的老師,大學物理實驗也要激發學生的學習興趣

(1)通過聯系生活實際,將本實驗的重要性告訴學生,可以激發學習興趣。教師在備課時應關注實驗在實際中的應用。如《用箱式電位差計測量熱電偶的溫差電動勢》可以告訴學生我們家里用的燃氣灶有的電磁閥就是用溫差電動勢原理控制燃氣、及時報警的,簡單地講一下其工作原理;《RLC串聯電路的暫態過程研究》可以聯系供電設備中實際電路。當電源接通或斷開后的“瞬間”,這時電路中的電流或電壓可能出現過電壓或過電流的現象,如果不預先考慮到暫態過程中的過渡現象,電路元件便有損傷甚至毀壞的危險。另一方面,通過暫態過程的研究,還可以控制和利用過渡現象,如提高過渡的速度,可以獲得高電壓、大電流,起到延時等作用;《全息照相》可以加進白光再現拍照,介紹生活中的全息防偽標識原理;《調相型磁通門實驗》可以介紹磁通門測磁法在第二次世界大戰中被應用于探雷、探潛等方面,戰后被廣泛應用到地磁研究、地震預報研究等等。這樣通過聯系生活實際進行教學會收到好的效果的。

(2)實驗課上要精講,多給學生操作和思考的時間培養興趣。我們老師要弄清學生做這個實驗的目的是什么,講解重點是什么。如《三線扭擺測轉動慣量》實驗目的是掌握測量原理和方法,訓練不確定度的計算,那公式的推導就不必細講, 不要占用學生那么多的時間。如果老師還像教小學生那樣手把手地教怎么做實驗、怎么算不確定度,學生只是模仿重復,學生是不會被激發興趣的。吃人家嚼過的饃不香,學生的興趣是在動手動腦中培養起來的。

2.2 注重大學物理與中學物理知識的銜接,降低難度

大學物理與中學物理教學的銜接,是高校物理教師在大學低年級教學時必須面對的問題。但很多老師更多關注大學范圍的物理專題研究,而能夠深入了解中學物理教學內容的不多,對二者的銜接問題研究則更少。③如果我們多一些關注中學物理教學內容,是可以將二者的銜接問題處理好的。如《霍爾效應及其應用》實驗原理講解時洛倫茲力的方向就可以用學生熟悉的左手定則加安培定則來判斷;《電表的改裝及其校準》《光電效應測普朗克常量》《受迫振動的研究》《惠斯通電橋測電阻》《示波器的使用》等的實驗可以多回顧中學做的實驗的原理,讓學生感覺到大學物理與中學物理知識的銜接點及不同點。

2.3 課上多些探討,多些互動

大學物理實驗的目的要求我們能發現、提出、解決問題,提升實驗能力?!队秒娮邮經_擊電流計測互感》讀數不費時,可以在電路連接上下文章,搞點小動作,如設置一條導線斷路等;《邁克爾遜干涉儀的調節和使用》、《分光儀的調節使用》《示波器的使用》可以搞個小競賽看誰先按要求調試成功,分出等級。這樣讓大家討論互動,課堂也就不會死板,還能鍛煉學生的動手動腦能力,解決一些實際問題。

注釋

① 張旭峰等.大學物理實驗.張旭峰,王志斌,王秉仁,編.機械工業出版社,2003.8.

第4篇

關鍵詞:近代物理實驗 學習興趣 動手能力 創新能力

中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)08(c)-0173-02

在科技高度發展的今天,科技創新是提高社會生產力的必由之路,而人才是科技創新的前提。高校作為培養人才的搖籃,為了適應新時期對創新型人才的需求,教學培養模式已經發生了變化,由原來的以理論為主的教學模式逐步轉變為重視實踐能力的培養。作為地方綜合型大學的佳木斯大學以“明德勵學,崇尚實踐”為校訓,從中可見學校對學生創新能力、實踐能力的重視程度。目前社會對人才的綜合素質提出了更高的要求,要求對能夠靈活運用所學的專業知識、具有較高的應變能力以及創新能力。這就要求學生在掌握知識的同時,更具有更強的動手能力和創新能力。

實驗教學是培養學生創新思維與能力的重要教學環節之一。近代物理實驗在物理教學中具有特殊的地位,是一門綜合性很強的實驗。近代物理實驗的大部分實驗都選自物理學發展史上具有重要作用的著名實驗,在實驗技術和實驗方法上都具有劃時代意義[1]。該課程的相對于其他專業物理實驗具有涉及的知識范圍廣、需要的知識深度大、應用的設備更現代化和應用背景更接近科技前沿等特點,這樣的特點決定了學生在進行實驗的過程中需要對近代物理學有更加全面和深入的了解,同時也可以為學生綜合利用所學的物理知識和實驗手段提供更多的思考、實踐的機會,能夠激發學生學習興趣,培養學生學習的主動性和積極性[2,3]。所以近代物理實驗教學在培養學生創新能力方面具有重要的意義。本文結合我校近代物理實驗課程實際進行了探索和改革,采用不同層次的實驗題目、提高對實驗報告的要求、利用多媒體展示實驗難點以及改革考核方式等措施,激發了學生的學習興趣,提高了學生的動手能力及創新能力,使近代物理實驗真正成為創新能力培養基地。

1 近代物理實驗教學存在的弊端

實行大類招生以來,學生可以按照自己的喜好來選擇專業,所以對專業教學質量的期望更高,這就對近代物理實驗的教學提出了更高的要求。而且大類招生的學生在層次上有較大的差別,再用一刀切的方式進行實驗教學勢必會影響教學效果。在以往的近代物理實驗教學過程中,多是在教師安排好的進程下進行,由于教學學時有限,學生既要熟悉實驗的原理,又要了解復雜的儀器設備,還要實施具體的操作,沒有足夠的時間去思考和疑問,只能按照教師的安排進行實驗,學生思考的少,操作比較盲目,模仿的痕跡比較重[4]。另一個影響學生學習積極性的因素是實驗原理的復雜性,近代物理實驗多為綜合性比較強的實驗,實驗設備集成程度較大,學生不能夠獲得直觀的印象,對于實驗原理理解不夠透徹,不能深入到較深的層次上。這樣的教學嚴重影響了學生學習的積極性和主動性,限制了他們創造力的發揮,不利于學生創新能力的培養;沒有積極性的實驗必然導致學生對實驗過程不認真,對實驗結果的不重視,抄襲實驗報告現象十分普遍。這樣的實驗課程根本起不到培養人才的目的。此外近代物理實驗的教學大多的依賴于實驗設備,而大型設備的購置、保養、維修等環節復雜,周期長,很多設備的更新換代比較遲緩,有的設備由于老化而出現殘缺、配件不全等問題,這些都降低了學生學習的興趣,影響了對學生創新能力的培養。所以,在近代物理實驗教學中如何改革教學模式,更新教學理念,真正實施以學生為主體、發揮學生主動性的實驗教學方法,對培養學生的創新能力具有重要意義。

2 革新近代物理實驗教學內容,培養學生的創新能力

2.1 按照學生要求設置不同級別的實驗題目

大類招生后,學生的能力水平差別有所加大,為了兼顧各類學生的不同需要,我們將近代物理實驗題目分為不同級別:必做實驗、選做實驗、設計性和探究性實驗幾個層級,每一個層次的教學要求有所差別,以適應不同層次學生的學習需求。

必做實驗旨在強化學生的基本測量技能和數據處理技能,對實驗思想的理解和物理方法的掌握。選擇比較容易掌握和操作,同時也是物理學發展史上非常著名、具有劃時代意義的實驗,如光電效應、電子衍射、塞曼效應等實驗題目。必做實驗的數目以6個為宜。

選做實驗的數量要多于必做實驗,要給學生留有一定的選擇空間,我們開設了20個選做實驗,學生至少選擇并完成10個實驗題目。這些選做實驗大多數為各個領域的代表性實驗,有高新科技應用的實驗題目,前沿科技涉及的實驗題目,還有在實驗思想和實驗方法上創新的實驗題目,如微波技術、氫原子光譜、光泵磁共振、巨磁阻效應、色度實驗、高溫超導、光速的測量、光譜學、現代光學技術等。這些實驗融合了不同學科的知識體系,知識的難度和綜合性都大大提高,而且難度程度有一定的差異,學生可以根據自己的興趣和能力選擇不同的實驗題目,這樣的教學方式有利于學生發揮主觀能動性,對自己能力有準確的定位,以便于發揮自己最大的能力。

設計性和探究性實驗題目約為8個,要求學生自主選擇完成4個實驗題目。這些題目主要是對現有實驗進行拓展和創新,一部分是對實驗室現有設備進行初步的改造,以期實現額外的功能,培養學生動手能力以及創新能力;一部分來源于教師的科研課題中的內容,讓學生參與到教師的科研工作中來,體驗科研的樂趣與艱辛,進行科學方法的教育;一部分針對學生在不同實驗中發現的感興趣的現象和問題進行進一步的探索;還有一部分可以利用計算機和網絡資源進行數值模擬計算,使學生從理論上進一步理解物理概念和物理過程。設計性的實驗包括高真空的獲得和測量、全息照相、第一性原理計算,磁控濺射等題目。設計性實驗的綜合性比較強,既需要教師的精心設計,細心挑選,要有足夠的深度和廣度的把握,還要兼顧學生的水平和能力,要求學生在熟悉基本理論和操作的基礎上有所延伸和擴展。學生自己設計實驗方案、選擇實驗方法和器材、擬定實驗步驟,并在實驗中不斷修訂實驗方法和步驟,對實驗結果進行科學的分析。在設計性實驗中可以充分培養學生思考能力、發現問題解決問題的能力以及創新能力。

2.2 提高對實驗報告的要求

在以往的教學模式下,學生學習的主動性被限制,對實驗沒有過多的了解和認識,只是機械的接受,在這種學習狀態下不可能認真對待實驗報告,更有甚者直接抄襲別人的實驗報告,學術作風日漸下降,而撰寫實驗報告過程也是了解實驗、設計實驗的一個重要環節。所以,提高對實驗報告的要求對學生創新能力的培養也是一種途徑,同時也培養學生樹立嚴謹的學術作風。

首先要求學生按照預習、操作、總結分析三個階段撰寫實驗報告,對待預習的要求不僅僅停留在上交預習報告層面上,還要求在報告中指出本次實驗所用的科學方法、物理思想,督促學生對實驗進行深入的思考和探究。在操作過程中,將原來教師講解實驗原理改為由學生匯報預習情況,由于通過撰寫預習報告,學生對實驗過程有了一定的理解和認識,再經過語言加工講解出來更加深了學生對實驗的理解,這樣就將原來單純的檢查預習報告改為驗收預習的效果,大大增強了學生對實驗的認識和重視。強調對實驗進行總結的必要性,鼓勵學生對實驗結果加以深入研究及拓展,積極思考,提出疑問,重視學生提出的問題,并對這些問題加以解釋,同時指導學生如何通過實驗來驗證科學的解釋,強化學生利用理論解決實際問題的能力,激發學生的想象力和創造力。

2.3 多媒體課件展示實驗重點難點

由于近代物理實驗原理復雜且抽象,儀器集成度高,其中的原理不容易展示,容易給學生造成感知上的障礙,影響學生學習效果。為了解決這個問題,可以根據實驗的具體需要,將實驗原理或儀器的工作原理制作成多媒體課件展示給學生,幫助學生深入掌握近代物理實驗的物理思想和科學方法,從而能達到舉一反三的教學效果。

多媒體課件的制作必須按照教學大綱的要求,突出教學的重點和難點,講究科學性和系統性,適當加入Flas或視頻元素以及圖片,豐富教學內容,引起學生的學習興趣。在制作多媒體課件的過程中,教師可以與學生一起交流討論,共同完成,也可挑選綜合素質較高的學生,組成小組,按照教師布置的任務,自己尋找素材獨立制作,再由教師進行審核修改直至最后完成。在課件的制作過程中學生會對近代物理實驗原理了解的更加深入透徹、對步驟會更加清晰完整,學生會投入更多的精力對近代物理實驗進行深入的研究、思考,不僅鞏固了所學的物理知識,而且還培養了學生的動手能力、團隊意識、創新意識、獲取素材的能力以及綜合能力,提高了學生的科學素養,對提高學生進入社會的實踐能力和創新能力都有很大的促進作用。

2.4 考核制度突出實際操作和物理思想

傳統的考核方式靈活性差,不能針對學生的實際特點作出評判,單純的以成績的高低來界定學生的好壞,這種考核方式抹殺了學生對實驗的積極性,不能引起學生的足夠重視。所以,改革考核制度應加大對實際操作和對物理思想理解的考核,如儀器操作、數據處理、誤差分析等,綜合在設計性實驗中的具體表現,可以適當加大設計性實驗在考核中的比重??己诵问蕉喾N多樣,可以以個人為單位,也可幾個同學組成小組共同解決較困難的問題,可采用操作演示、書面報告和口頭報告等形式解決具體問題。結成小組進行考核不僅鍛煉學生提出問題、解決問題的能力,還能鍛煉學生的團結合作、互相配合的團隊協作能力,為今后的工作學習打下一定的基礎。

通過采用上述的幾種方式,學生實驗的積極性明顯增強,實驗過程中的認真程度大幅度提高,能夠對一些問題進行深入的討論,解決問題的能力大大提高,學生不僅獲得了一定的創新能力,還在科學方法和團隊合作方面得到了極大的鍛煉。

3 結語

近代物理實驗本身就是一個創新的產物,它蘊含了豐富的物理思想、物理方法和創新思想,在近代物理實驗中培養學生的創新能力更能體現創新的重要性。通過激發學生學習興趣、提高學生動手能力,使學生更深入了解物理思想、運用科學方法,培養學生創新能力。當然學生創新能力的培養不是一朝一夕的,需要在教學中不斷的激發學生的興趣,引導學生采用科學的方法,認真思考,動手實踐,這是一個長期的培養過程,在不同課程中實施改革,不斷提高學生的創新能力。

參考文獻

[1] 麻煥鋒,董若穎.拓展近代物理實驗提高本科生創新意識[J].大學物理實驗,2013,26(1):120-122.

[2] 劉富池,孔文婕,覃以威,等.近代物理實驗培養學生創新能力探討[J].實驗科學與技術,2011,9(1):114-116.

第5篇

【關鍵詞】大學;物理實驗;教學;問題;創新

近些年,在教育教學改革的推動下,各項教學事業都在有條不紊地進行著。大學物理實驗教學是教育教學的重要組成部分,在推動教學事業發展方面發揮了至關重要的作用。在大學課程體系當中,大學物理實驗課是一門基礎性的必修課程。在教學實踐中,學生會接受到系統地實驗教育與創新教學,而大學物理實驗課就是其重要開端。與此同時,它還是各類專業實踐訓練的基本保障。與其它課程相比,它在提高學生創新能力與綜合素質方面發揮了不可替代的作用。如果在大學中能夠接受到良好的實驗訓練,就非常有利于增強學生的創新精神與科學素養?,F如今,加強大學物理實驗教學,成為素質教育的迫切需要。然而,當前大學物理實驗教學中還存在著許多問題,如教學模式落后,教學方法陳舊,教學實踐欠缺等等。這些問題嚴重限制了實驗教學作用的發揮,必須及時地解決?;诖耍疚膹拇嬖趩栴}與創新路徑兩個角度,對相關問題作了如下的闡述。

1.當前大學物理實驗教學中存在的問題分析

觀點認為,事物之間是相互聯系的。對于大學物理實驗教學而言,它會受到各種內部條件與外部條件的影響。這些影響既有積極的方面,也有消極的方面。因此,在大學物理實驗教學過程中,這難免不會存在這樣或那樣的問題。概括起來講,當前大學物理實驗教學主要存在這樣幾項問題:

第一,驗證性實驗較多,設計性實驗較少。在大學物理實驗教學實踐中,整個實驗過程完全依托于講義,導致簡單、機械、重復的現象比比皆是。受實驗講義的影響,在實驗之前,人們對實驗結果就已經熟記于心。在這種情況下,物理實驗教學就欠缺了探究的意味。而且,物理實驗還存在一個致命性的問題,那就是實驗內容與社會需求相脫節,使得各類實驗型人才很難獲得社會的認可。進一步講,在實驗內容方面,它還是過多地偏重于驗證性實驗,而設計性實驗涉獵較少。在這種不合理的實驗結構下,學生的創新思維很難得到激發,實驗實效性大大折扣。

第二,教師與學生的實驗任務分配不均勻。在整個物理實驗教學過程中,教師往往充當了主角,而學生只能充當配角。在有些情況下,學生甚至充當起了“群眾演員”的角色。很顯然,在素質教育環境下,這種角色的定位是極不準確的。受此影響,學生的動手能力與實踐能力很難得到提高,產生了眼高手低的壞習慣。因此,在實踐中,要想使物理實驗教學收到實效,就必須充分發揮教師的主導作用以及學生的主體作用。在整個物理實驗教學過程中,要有分工,教師與學生要分配不同的任務。根據不同的任務分工,產生一種良好的化學反應,使實驗教學收到意想不到的效果。

第三,物理實驗評價方法不科學。在學生成績考核方面,教師往往單純地依靠學生的實驗報告,忽視了對其它各項指標的考核。這種實驗評價方法是極不科學的。之所以這樣說,主要基于兩方面的原因。一方面,這些實驗報告存在很大的變化,真實性難以得到考證。有些學生為了獲得高成績,不去獨立地完成實驗。也有些學生存在著嚴重的弄虛作假的問題。另一方面,實驗評價考核是一項系統的事物,需要考核實驗動機、實驗態度、實驗作為等諸多因素。單純考評實驗報告的內容,并不能反映學生的全部。

第四,實驗教學的外部環境有待改善。大學物理實驗教學要想取得實效,首要前提是有一個良好的外部環境。這里所說的外部環境,包含了許多內容。當前,有些高校對物理實驗教學缺乏足夠的重視,資金投入嚴重不足,影響了實驗教學的正常開展。也有些高校物理教師嚴重不足或者水平有限,客觀上影響了實驗教學效果。還有些學校將實驗室處于封閉或半封閉狀態,使得教師和學生只能在教師中做實驗,也阻礙了實驗教學的發展。

2.加強大學物理實驗教學的創新路徑分析

發現問題、分析問題并解決問題,是一種良好的行為習慣與辦事原則。針對大學物理實驗教學中存在的問題,必須拓寬創新路徑。對此,本文提出了以下幾項創新路徑:

第一,要轉變教學觀念,注重實驗教學。在現實中,物理實驗教學是必不可少的。通過物理實驗教學,可以幫助學生加深對相關知識的理解和把握,提高學生的操作技能與實踐能力。對于這一點,我們必須有一個清晰的認識。因此,要切實轉變傳統的教學觀念,將物理實驗教學放在重要的位置。具體而言,高校要充分保證物理實驗教學的課時量,實現理論教學與實驗教學的有效互補。有了物理理論做基礎,實驗教學效果會更佳;同樣地,有了實驗教學做保障,物理理論傳授效果會更好。

第二,要引導學生端正實驗態度,提高實驗積極性。在物理實驗教學中,要充分尊重學生的主體地位。而學生主體作用的發揮,必須建立在良好實驗動機與實驗態度的基礎上。因此,在實踐中,要引導學生端正實驗態度,提高實驗積極性。具體而言,要堅持循循善誘的教學原則,讓學生做一些富有研究型與創造性的實驗器材,以此來激發學生的實驗興趣,調動學生的實驗積極性。與此同時,要引導學生將所學物理知識應用到實驗當中去,養成積極思考的良好習慣,提高科研創新能力。

第三,要完善課程體系,創新實驗教學內容。在新時期,學科之間的聯系日益密切,滲透性與互補性越來越強。而且,現如今,社會對綜合型人才的需求日益強烈,單純地基礎實驗教學已經遠不能滿足這種需求。因此,在物理實驗教學過程中,要將各類基礎實驗與其它實驗課程有機地集合起來,并有條件地引進或增加一些前沿性的實驗,如激光全息照相、液晶技術、低溫超導體等等。通過課程體系的完善以及教學內容的創新,切實培養出一批高素質、高能力、高水平的復合型物理人才。

第四,要科學使用師資力量,完善實驗考評辦法。從某種意義上講,物理教師使用效果的好壞,會直接決定物理實驗教學的成敗。無論是物理理論教學,還是物理實驗教學,要師配置,用一個教師來同時完成兩項教學任務。如果現實條件確實有限,不能實現這一點,也要加強理論教師與實驗教師之間的交流與互動,從而實現“理論服務實驗、實驗證明理論”。除了師資力量的應用以外,完善實驗考評辦法也是至關重要的。在考核的過程中,要突出對動手操作能力與自主創新能力的考察。通過實驗考核,旨在提高學生的實踐能力與綜合素質。

3.結束語

綜上所述,在新時期,加強大學物理實驗教學是一項非常系統的工程。這項工程關系到物理教學事業的成敗,必須夯實其發展基礎。而要實現這一目標,要重點注意這樣幾個問題:首先,要對加強大學物理實驗教學的重要性與必要性有一個清晰的認識;其次,要對當前大學物理實驗教學中存在的問題有一個全面的分析;最后,要對加強大學物理實驗教學的創新路徑有一個科學的把握。只有這樣,才能切實提高大學物理實驗教學水平,才能真正促進大學物理實驗教學事業的發展。

【參考文獻】

[1]李曄.大學物理實驗教學中構建創新實踐平臺的可行性[J].商情,2009(03).

[2]張曉瑩.大學物理實驗的教學研究與實踐[J].時代教育,2011(11).

第6篇

高考改革后,很多省份高考是自主命題,高考的模式也不盡相同,于是就出現了同樣是理工科的學生,他們在高中選修測試的科目也可以不同,即使是同一個專業學生,選修測試科目也不盡相同。對大學物理實驗課程而言,把物理作為選修測試科目的學生一般均能將物理理論與實驗知識結合起來,具有一定的實驗基礎技能,以及分析和處理數據的能力;而其他學生物理理論和實驗基礎相對薄弱。這種差異隨著應用型本科院校辦學規模的不斷擴大而愈發明顯。因此,大學物理實驗課程的教學,必須要考慮學生實驗基礎的差異,進行分層次、模塊化教學。即實驗內容打破傳統的按力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等順序編排的方式,按照由淺入深、循序漸進的原則,考慮到不同學生的物理基礎和各專業物理實驗的需求,把實驗內容分成預備性、基礎性、綜合性、設計或研究性實驗等四個教學模塊,其中基礎性和綜合性實驗模塊為必修,而預備性、設計或研究性實驗模塊為選修[2-4]。預備性實驗模塊又可稱為“前導性實驗模塊”,主要面向實驗基礎較差的學生,給他們提供一個前期的實驗訓練平臺,盡快的適應大學物理實驗課程內容,比如:單擺實驗、測量物體的密度,測定重力加速度,測量薄透鏡的焦距,測定冰的熔化熱、測定非線性元件的伏安特性等?;A性實驗模塊設置的主要目的是讓學生學會測量一些基本的物理量,操作一些基本的實驗儀器,掌握基本的測量方法、實驗技能以及分析和處理數據的能力等,范圍可包括力、熱、電、光、近代物理等領域的內容[2-3]。比如:金屬線脹系數的測量,轉動法測定剛體的轉動慣量、液體比熱容的測量,示波器的使用,直流電橋測量電阻,霍爾效應及其應用、邁克爾遜干涉儀、分光計測量棱鏡的折射率,光柵衍射等。綜合性實驗模塊可在一個實驗中包含力學、熱學、電磁學、光學、近代物理等多個領域的知識,綜合應用各種實驗方法和技術。這類實驗設置的目的是為了讓學生鞏固在前一階段基礎性實驗模塊的學習成果,進一步拓寬學生眼界和思路,從而提高學生綜合運用物理實驗方法和技術的能力,比如:共振法測量彈性模量,密立根油滴實驗,音頻信號光纖傳輸技術試驗,聲速的測定,夫蘭克-赫茲試驗等。設計或研究性實驗模塊,主要面向學有余力、對物理實驗饒有興趣的學生。第一種方案是根據教師設計的實驗題目,給定的實驗要求及條件,讓學生自行設計方案,并獨立操作完成實驗的全過程,記錄相關數據,并做出獨立的判斷和思考。第二種方案是沿著基礎物理實驗的應用性教學目標的方向,組成小組,讓學生以團隊的形式自行選題、操作和撰寫研究報告,完成整個實驗流程。教師只要擔負指導工作。通過以上兩種方案,充分激發他們的創新意識、團隊合作精神以及分析和解決問題的能力,使之具備基本的科學實驗素養,比如自組顯微鏡、望遠鏡,萬用表的組裝與調試,電子溫度計的組裝與調試,非線性電阻的研究,非平衡電橋研究,音叉聲場研究等。

二、開放式實驗教學

大學物理實驗主要是基礎教學,主要的目標便是培養學生的科學思維和創造精神。開放式實驗教學則給予了學生充分自由發揮的空間,學生活躍的靈感和充沛的創造力都可以藉由這個實驗平臺得到展示,讓物理實驗真正成為培養未來科學家的搖籃。同時,開放式實驗教學可以相應提高實驗室儀器設備的使用率,充分發揮其投資效益與使用價值,使應用型本科院校真正做到“成本最小化與效益最大化”[3-4]。因此,各高校應積極創造條件,盡可能進行開放式物理實驗教學的嘗試,更新教學觀念,在教學內容、方法和考核等多個環節做出改革。結合分層次、模塊化教學,筆者認為預備性實驗模塊、設計或研究性實驗模塊應向學生完全開放。物理實驗基礎薄弱的學生可選修預備性實驗進行補差訓練,學業優秀的、可獨立完成課題的學生可在教師指導下進行專題實驗研究,在時間、內容上靈活掌控,為培養優秀學生創造條件。但是,開放式實驗教學也有一定的不足,比如,加大了教師的工作量,課題的選擇良莠不齊,考核的標準難以掌控等等。所以,必須培養與建設一支愛崗敬業,同時又敢于革新、樂于革新的物理實驗教師隊伍。

三、建立網絡虛擬實驗室

虛擬實驗是利用計算機及仿真軟件來模擬實驗的環境及過程,隨著信息技術的發展,虛擬實驗教學已經成為加強實踐教學、實現培養應用型人才的又一重要手段。與昂貴的實驗設備相比,只要很少的投入,便可有效緩解很多應用型本科院校在經費、場地、儀器等方面普遍面臨的重重困難和壓力,在大學物理實驗教學中適當地引入虛擬實驗,無疑非常地具有吸引力。而且開展網上虛擬實驗教學,學生在課余時間可進行實驗前的預習和實驗后的復習,有助于提高大學物理實驗教學的效率,能夠突破傳統實驗對“時、空”的限制。對于一些實驗儀器結構復雜、設計精密且價格昂貴的實驗[3],學生無法進行實際操作,要彌補這些不足,可以通過仿真軟件來模擬操作,在虛擬的環境中,學生一樣可以接觸現代化設備和科學實驗方法。然而,虛擬實驗替代不了真實的實驗操作,而是作為傳統實驗的有效補充,因此,應該把傳統實驗和虛擬實驗這兩種教學模式有機地結合起來,揚長避短,才是更好的選擇。

四、以學生為教學主體,綜合運用多種教學方法

傳統實驗教學的流程往往是教師調整好實驗儀器,課堂上先詳細講解實驗原理、操作步驟和注意事項,然后做一個實驗演示,接下來學生機械地按照實驗既定步驟和要求重復操作,最后提交個大同小異的實驗報告應付了事,甚至有的不做實驗也能編造個大致的實驗結果[4]。這種傳統“灌輸式”教學方法容易導致大學物理實驗流于形式,不僅談不上對學生科學思維的培養,而且在一定程度上還限制和扼殺了學生的創造力和想象力,難以激發他們對物理實驗課的興趣,更是偏離了應用型本科院校對人才培養的目標和要求。因此,我們必須確立學生的主體地位,靈活運用啟發式、引導式、交互式等多種課堂教學方法,充分調動學生的積極性和創造性[4]。

(一)啟發引導式教學

在大學物理實驗教學中,教師應該大膽摒棄傳統教學思維,把課堂還給學生,專注于對學生能力的培養,善于啟發學生進行獨立思考。教師在實驗中恰當地設問,并給予基本理論的指導,由學生來自行探索、分析和解決問題。但是,啟發式教學也有很多的難點,所有實驗環節的設定,教師必須能夠掌控實驗的進程,具備深厚的理論素養和豐富的實踐經驗方可進行指導,不僅不意味著教學工作的輕松,反而對教師的職業素養提出了更高的要求。傳統課堂的機械灌輸工作量少了,但是實驗過程環節的前期準備和過程指導多了,環節設置必須更加的巧妙和科學,教師自身進行過多次嘗試后,確保實驗的大方向不出錯,試驗方法相對成熟,才能更加有效地啟發學生獨立去完成實驗,進行更多的嘗試和探索。否則,這種名為啟發,實則是放任自流的教學,不僅學生的創新精神得不到培養,教師也沒有起到真正的指導作用,這將比傳統的教學方法更加失敗。此外,結合大學物理實驗的特點,教師要引導學生運用多學科的知識從多角度來審視、分析和解決問題[4]。如測量半導體P-N結的物理特性實驗,教師要引導學生綜合運用材料學、固體物理學、電子學等多方面的知識來完成實驗;引入激光全息照相、核磁共振等實驗,使學生了解現代科技發展的前沿動態。全新知識點的引入同時也將極大地激發學生的學習興趣,領略到物理實驗與現代科學的魅力。

(二)交互式教學

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