从实际出发,探索分层次实验教学模式

姜晓云,杨成全,刘炎松,陈爱军

(山西省大同大学,山西大同 037009)

从实际出发,探索分层次实验教学模式

姜晓云,杨成全,刘炎松,陈爱军

(山西省大同大学,山西大同 037009)

普通物理实验对高等学校理工科类专业学生的培养具有重要的意义。从实际出发实施分层次实验教学模式是是激发学生兴趣、确保教学质量、实现教学目标有效途径。

物理实验;分层次教学模式;改革

普通物理实验是高等学校理工科类专业学生进行科学实验基本训练的必修基础课程。普通物理实验课程由于其覆盖面广,具有丰富的实验思想、方法、手段,同时能提供综合性很强的基础实验技能训练,是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础,具有其它课程无法替代的重要作用。深化大学物理实验教学改革,探索分层次实验教学模式,是适应创建一流院校,培养高素质人才的需要。

1 深化实验教学改革的必要性

普通物理实验是运用科学仪器,人为控制、创造或优化实验条件,尽可能减小客观干扰的状态下,通过测量物理量及其变化过程,验证或发现物理规律的学习过程。物理实验在培养学生分析解决实际问题,体验探索与认识过程的乐趣与成就感,提高科研实践和创新能力等方面具有十分重要的作用。以前实验教学主要以简单验证性实验为主,未能充分发挥该课程对学生能力素质培养的优势,主要体现在以下几个方面:

1.1 对实验课重要性认识不足

由于大多数实验是简单的验证性实验,所以在教师和学生中不同程度地存在将实验课作为理论教学辅助环节的思想,学生学习的主动性和积极性不高。

1.2 为实验而实验的现象普遍存在

对预习不重视,实验中被动地按照教师告诉的实验步骤测量数据,实验的目的转变为测得几组数据,凑合写出实验报告就可以,对实验设计思想、实验方案选定等缺少思考和研究。

1.3 实验课程教学科研工作薄弱

由于学校扩招,学生人数急剧上涨,实验仪器套数不足,使得实验课教学任务繁重,教师疲于应付完成教学任务,诸多因素客观上影响了实验教学队伍的建设和实验教学科研活动的开展。

1.4 实验课教学方法和实验室管理有待改进

传统实验教学的重心是仪器使用、操作步骤、数据测量和注意事项,忽略了对实验原理和方法的深入剖析,束缚了学生创造性的培养,使学生认识不到实验设计与理论证明之间的必然联系,体会不出实验设计思想的精妙和证明过程中的逻辑关系。

当前解决问题的关键是从实际出发,转变实验教学观念和思想认识,以创新教育和素质能力培养为目标,深化实验课程教学改革,充分发挥现代教育手段,采用分层次教学模式实施教学。

2 建立分层次实验教学模式

建立分层次实验教学模式的宗旨是在实验教学中突出创新教育和素质教育。

首先,整体优化实验教学内容体系,以创新教育和素质能力培养的观点重新审视基础实验内容,删除一些内容、方法和手段陈旧的实验,精简基础实验。突出实验方法和思想的训练,选择一些物理思想较好、实验手段巧妙的实验进行教学。

其次,加快实现物理实验教学内容的现代化,即以现代物理学的发展和科学技术的进步为着眼点,选择和改进实验项目,使基础实验在内容和方法上与现代科学技术接轨。

最后,合理利用现代化的教学手段,有效的利用学校网络资源,建立中心网站。将学生必选和选修的实验项目安排、中心人员管理、主要仪器的图片和使用方法、教师的电子教案、等一些实验资料放在网上。同时建立教师和学生论坛,便于互动。

分层次实验教学模式的中心思想就是独立设课、分层次教学,把整个物理实验课程分为四个层次进行。

2.1 基本实验

第一层次物理实验的主要目的是使学生在物理实验的基本知识、基本技能、基本方法等方面受到较系统的训练。其中包括基本物理量的测量原理和方法、基本仪器的合理选择与正确使用、初步对测量结果的不确定度评定、数据的处理能力等,从而使学生具有初步的科学实验能力。基本实验涉及力学、热学、电磁学、光学等教学内容的各个知识点,为普及性实验,适用于所有理工科专业,计划用一个学年完成30个具体实验的60%。“基础实验”成绩评定方法:实验日志成绩占20%,实验操作成绩占 50%,实验报告成绩占30%。

2.2 综合设计实验

第二、三层次物理实验课程的目的是使学生在物理实验的基本知识、基本方法和基本技能方面受到系统的训练,使学生在具有初步的科学实验能力的基础上,进一步激发学生强烈的学习热情,变学生被动学习为主动学习,在主动学习中提高他们思维和创造能力。由教师安排好实验内容,准备好实验仪器,学生来做实验的模式,过渡到学生在教师的指导下,自己设计实验,自己准备实验仪器并完成实验的模式。由此学生可以在成功和失败中得到更多锻炼,整体实验素质得以提高。

该阶段计划用时一个学期,完成18个实验的50%以上。在课程安排上尽量让教授理论课的教师加入到实验教学中,便于把握学生的动向。同时一批高学历、高职称的教师也加入到实验室建设中,给实验室注入新的血液,便于实验室稳步向前发展。

2.3 创新、研究实验

创新、研究实验阶段更加强调学生的自主性,培养学生不仅具有获取知识的能力,而且具有综合应用知识的能力。在本实验阶段,依托研究所,以科学实践为主题,根据专业方向和爱好的不同,在专业教师的指导下结合新的培养计划,制定新的实验课题,以科学研究的方法进行实验教学。学生在通过查资料理解该领域的基本知识、基本方法及其应用的基础上,在教师的指导下选择课题和研究方向,自行设计实验方案完成实验,自行分析实验结果,写出分析性小论文。综合设计实验的实施程序如图1所示。

图1 创新、研究实验的实施程序

本阶段计划在学生入学后的第七、第八学期完成,共6～8个具体实验课题。“创新、研究实验”成绩评定方法:实验成绩占10%,实验方案设计成绩占30%,实验操作成绩占30%,实验论文成绩占30%,实验成绩不及格者该科总成绩视为不及格。通过创新、研究实验,可以提高仪器的使用率,缩短教与学、教学与科研、教科书与现代科学技术的距离,缓解实验仪器不足的缺陷,还能使学生独立研究能力得到较大的提高。

为了保证分层次实验教学模式的顺利实施,使学生有充足的实验时间,提高仪器使用率,还要进行开放性实验教学,在实验内容、时间和空间对学生开放。随着网络的普及和信息化技术的发展,提高实验教学的开放性已经成为可能。要实现实验教学的开放性,首先从教学组织模式要提供学生自主学习的机会和条件。在现有师资力量的前提下,通过允许学生自主选择实验课程、自主选择实验内容、自主选择上课时间,提高实验教学的开放性。同时,通过人性化的统计分析,掌握学生上课的动态信息,防止教学过程中学生乱选课、少选课等情况发生,保证教学秩序的正常进行。

3 结 论

通过以上的实验研究与实践,实行物理实验的分层次教学,实验教学效果比以前有明显好转。我们既优化了实验技术手段,又提高了实验教学设备的利用率,并循序渐进的培养了学生的思维和创造能力,缩短了教与学、教学与科研、教科书和现代科学技术的距离,学生独立研究的能力得到很大锻炼和提高。同时考虑到学生不同专业和兴趣等因素的要求,最终分层次教学不仅使学生具有获取知识的能力,而且具有综合应用知识的能力,为培养社会需求复合型人才打下坚实的基础,这也是我们所作的实验教学改革所希望达到的目的。

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[2]詹宝菊,詹寻文,卢德华.大学物理实验分层次教学模式的构建[J].南昌学院学报,2008,22(1):136-138.

[3]姜铁臣,赵述哲.大学物理实验分层次教学研究与实践[J].大学物理实验,2005,18(3):89-90.

[4]张锐波,潘克宇.多层次物理实验教学体系设计的探讨[J].大学物理实验,2004,17(2):74-76.

Discusson the Physical Experiments Teaching System with Multi-level Structure

JIANG Xiao-yun,YANG Cheng-quan,LIU Yan-song,CHE NAi-jun

(Shanxi Datong University,Datong 037009)

Collegephysical experiments are very important to the education of science and engineeringcollege students. Based on the college’sreality , putting the new teaching System with multi-levelStructure into force is an effectivemet hod to activatest udent s’study interest ,guarantee the teachingquality and realize the teaching target .

physical experiments;teaching system withmulti-level structure;reform

G420

A

1007-2934(2011)04-0099-03

2011-01-06

全国教育科学“十五”教育部规划课题(FAB050722)