大学物理实验开放式教学模式探讨

马 靖,陆培民

(福州大学,福建 福州 350108)

大学物理实验开放式教学模式探讨

马 靖,陆培民

(福州大学,福建 福州 350108)

提出与创新型教学方法相结合的大学物理实验开放式教学模式并进行了实践,在培养学生实践能力和创新精神方面取得了良好的效果。

大学物理实验;开放式教学模式;创新能力

物理是一门重视实验的科学,物理学中的任何创新成果都必须经过实验的检验,物理学本身及理工科的发展都与物理实验密切联系,因此实验教学在物理教学中占有极其重要的地位,它对于高素质创新人才的培养有着不可替代的作用。高等教育法提出“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高等专门人才”的要求,大学物理实验必须改变传统的教学模式,强调探索与创新思维的训练,将大学物理实验创新型教学方法和开放式实验教学模式相结合,建立培养学生创新精神和实践能力的新型实验教学模式。

1 大学物理实验开放式教学模式

大学物理实验是理工科学生进行科学基础训练的重要环节,是培养学生理论联系实际的能力,动手能力、创新精神及科学素质的重要环节。在实验教学中,着眼于每个环节,探索符合新时代要求的教学模式,对培养新世纪创新人才有着极其重要的意义。大学物理实验开放式教学模式即摆脱传统封闭式实验教学时空关联的束缚,在运用开放式实验教学管理系统的基础上,实现实验教学时间和内容的开放、实验资源的开放、实验教学方法及手段的开放及实验教学评价体系的开放。开放式教学模式能发挥学生的主体地位,有效的培养学生的思维能力、自学能力、动手能力及分析问题和解决问题的能力,有利于学生创新意识和创新精神的培养。

1.1 开放式实验教学管理系统

目前高校网络已非常普及,使用计算机网络来进行实验室管理成为了必然。学分制改革使学生有了更大的自由度和学习自主性、灵活性,学生可以更好地安排学习内容和学习进程。开放式实验教学管理系统利用网络信息技术为实验教学提供了较好的辅助教学和管理平台,为实验教学改革提供了较好的技术支持。特别是实验室开放选课给传统的实验室管理提出新的挑战。开放式实验教学管理系统能实现实验教学全过程的计算机管理,减轻实验室管理人员的工作负担,提高了工作效率和服务水平。开放式实验教学管理系统由软件和硬件两个部分组成,以校园网(或局域网)为平台,将实验教学的各环节进行计算机网络化管理,使实验课的选课、预约、上课签到、实验成绩录入、实验成绩查询、实验综合成绩生成等均在计算机上操作完成,从而实现实验室资源优化配置和共享。使实验教学管理更加科学、规范,真正实现实验教学管理的现代化、网络化、信息化。开放式实验教学管理系统软件主要由“学生操作模块”、“教师操作模块”、“管理员操作模块”及触摸查询一体机与服务器的“数据接口模块”等操作功能模块组成。开放式实验教学管理系统硬件主要由校园网(或局域网)平台、服务器、触摸查询一体机、LED电子综合显示屏等设备组成。开放式实验教学管理系统的使用实现了实验室管理的规范化、流程化和信息化,提高实验室的教学质量、管理水平和服务水平,为实验室主管部门的宏观管理和科学决策提供依据,为实验室评估提供详实数据,为实验室全面开放提供有力保障。

1.2 实验教学时间和内容的开放

教学时间的开放是实验室开放的基本形式和保障,是实验室开放的基础,在开放式实验教学管理系统下,可以让各专业学生根据各自的教学要求及排课情况,自主地选择实验项目、实验时间、实验指导教师,实现网上实验预约。这样,提高了学生做实验的积极性和主动性。在时间的开放上,实验时间开放又包括两层含义:第一,学生进入实验室的时间点开放。第二,学生做实验的时间时数开放。也就是每项实验在时间长短上没有限制,每个学生可以根据自己的实际情况进行实验,不同学生做实验的时数不等。对于校综合班和实验成绩优秀的学生,试行实验室“绿色通行卡”制度。这部分学生在实验室开放的时间里,可根据实验室仪器和座位情况,随时进入实验室进行实验,并且实验的内容也可根据自身兴趣或专业情况自行选择。

但是仅有时间上的开放,没有充实的内容就会使实验室开放的效果大打折扣。开放实验的内容,充分考虑了实验教学改革的成果,通过改革传统的物理实验教学体系,以有利于对学生能力的培养和素质的提高为目的,把实验教学体系更加完美地建立在分阶段和层次的新体系上。即,本科物理实验教学分为三个阶段:基本实验阶段;近现代、综合与设计性实验阶段;以及科技实验阶段。对于不同层次的学生,按不同的目标进行管理。基础层次的教学目标定位在通过课程学习,能独立地完成一般实验;提高层次的教学目标定位在通过课程学习,能独立完成小型设计性实验和综合性实验;创新层次的教学目标定位在通过课程学习,能有创造性地完成基本设计性实验。具体地,基础层次的学生教学管理的重点在于保证基本实验和一般实验;提高层次的学生教学管理的重点在于完成一定数量的设计性实验;创新层次的学生教学管理的重点在于较好地完成全部设计性实验。

综合与设计性实验能全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力以及解决问题的能力,是一条培养学生创新能力的主要途径。综合与设计性实验要求学生自行设计实验,灵活运用知识和技能进行创新性思维的实践活动。在每次实验前,教师要提出要求。学生根据题目和要求,去独立查阅资料,制定实验方案,在自己认真思考的基础上,提出解决问题的设想,并列出所需实验器材,在教师的指导下,进行操作,最后写出实验报告。这样可以发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生自主学习的积极性,变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流。在此过程中教师要发挥好主导作用.实践证明,加强设计性实验,能使学生的思路越来越广,动手能力越来越强。学生每次成功后,总觉得有成就感,这样就更加激发了学生设计实验的积极性,而每次都会有一些较为新颖的设计方案,创新能力不断提高。

1.3 实验资源及教学方法的开放

实验资源开放,不仅是指实验室的所有实验资源对学生全面开放,同时也是理工科院校共享的物理实验教学基地。利用校园网的大学物理实验开放式教学管理系统,保证了实验资源开放的顺利进行。实验资源在网上全面展示介绍,为物理实验的全面开放提供了物质保证。实践表明,实验资源的开放,使学生能够在实验前充分了解各种仪器的功能、特点及使用方法,节约了实验时间,提高了实验效率,调动了学生的积极性,培养了学生对物理实验的兴趣。

教师要以创新实践激发学生的创新热情,应设置较多的新的问题情景,以培养学生发现新问题、解决新问题的能力,即对知识的应用能力。创新意识能力与创新思维能力密切相关,创新思维能力的培养应该从培养学生的问题意识入手。在实验中应该充分发挥学生的主动性,可以让学生在实验室搞课外创新活动,做一些科技作品,维修仪器,设计实验,遇到问题让学生自己想为什么,自己回答怎么办,一直探索下去,直到问题得到解决。通过解决问题,学生能够明白自己哪些做法和想法是正确的,哪些是错误的。在与他人合作的过程中对自己和他人作出一分为二的评价,从而培养学生自我反思和正确的评价能力。培养学生创新思维可以考虑以经验为基础逐步展开,同时引导学生对物理实验现象像科学家一般进行创造性想像,促进创新思维能力的全面发展。

学生创新能力的培养,是通过创新的教育教学活动得以实现的。教师应指导学生,让学生多动手、多思考,引导和培养学生思考问题及实践动手能力。通过指导学生研究问题和解决问题的实践来训练和提高学生的创造能力,使学生有可能致力于某一知识的前沿,去探索未知领域,创造出更具有社会价值的新事物。为此,我们必须要提供一个良好的创新硬件环境,使学生通过实验室这块基地得以实现。此外,在具体的实践教学环节中,要注意提高学生的动手能力。根据形势的发展和现代化教学的要求,优化实验教学内容,改被动为主动实验教学,改变单调的演示、验证性实验,开放综合型、设计型实验,充分发挥学生自己的创新思维和想像能力,自己动手操作,独立完成每一个实验,从而提高其动手能力,拓宽知识面,改善知识结构,为以后的学习和工作打下良好的基础。

在开放式实验教学中,教师要从实验现象、故障或异常现象入手启发学生积极思考,引导学生结合所学理论知识,独立分析产生故障或异常现象的原因,进而得出正确结论。要充分调动学生的创新意识,培养学生的科学精神。开放式实验教学要真正做到“开放”,还必须改变传统的“实验一定操作”的观念,善于在实验教学中运用现代教育技术手段如多媒体教学、幻灯、录像、CAI、计算机软件、网络等辅助实验教学,这样既可以提高效率,又可以节省人力,如验证性实验运用计算机做模拟实验,不仅能提高实验结果的精确度,还可以缓解实验设备紧张的问题。

1.4 实验教学评价的开放

客观公正地对学生开放性实验的评价能促进开放性实验教学的深入。因此实验老师要对学生实验成绩的评定,要重视实验的过程,特别是实验过程中学生所表现的独立分析问题的能力、解决问题的能力及创新意识等等。对于探究性、创新性和器材的替代性要给予高度的评价,积极地鼓励,以激发学生学习科学,探究科学的积极性。变知识考核为全面能力考核和综合素质考核,特别侧重学生的创新精神和能力的考核,对其实际能力进行全面的评价。全面考核学生的实验能力,包括学生的动手能力、思维能力、创造能力、设计能力、查阅资料的能力、提出问题的能力等等,即使学生在基础常规实验中完成情况一般,但在开放实验中有独特见解和创新的也应给予较高的评价。通过实验操作检验学生的动手能力和实践能力;通过实验报告考核学生综合分析、处理数据和书面表达能力;通过创新设计实验检验学生的创新精神和能力。三者之和为实验成绩,总成绩为各实验成绩的加权平均值。实验成绩的评定变知识考核为全面能力考核和综合素质考核,特别侧重学生的创新精神和创新能力的考核,对其实际能力进行全面的评价。

2 结 论

以大力培养国家所需要的应用型、研究型人才为指导思想,建立了一套与创新型教学方法相结合的大学物理实验开放式教学模式,让学生自主选择学习内容,实现探究学习能力的培养,开放式实验教学就是在实验的时间、空间、内容、管理手段和评价上开放,分别从教学方法、教学管理、教学评价等方面进行了实践探索并取得了良好的效果。

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The Exploration of Open Teaching Modelon College Physics Experiment

MA Jing,LU Pei-min

(Fuzhou University,Fujian,Fuzhou 350108)

The open teaching model of college physics experiment and creative teaching methods werep roduced.The developments of students’creative spirit and cultivate p ractical ability for the app lica-tions of the new teaching model were introduced.

college physics experiment;open teaching model;creative ability

G642.41

A

1007-2934(2011)04-0102-03

2011-02-08