趙秀英,許 景,周邸冰,白彥魁

(河北師范大學(xué),河北石家莊 050016)

普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的幾點(diǎn)建議

趙秀英,許 景,周邸冰,白彥魁

(河北師范大學(xué),河北石家莊 050016)

普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)物理教學(xué)的重要組成部分。針對(duì)普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀,就其相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、師資隊(duì)伍建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理等存在的問(wèn)題,提出相應(yīng)的解決思路。

普通物理實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);現(xiàn)狀分析;對(duì)策

普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在大學(xué)物理教學(xué)中起著舉足輕重的作用,它包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)及光學(xué)實(shí)驗(yàn)。普通物理實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),形成了從低到高,從接受知識(shí)到培養(yǎng)能力,逐步提高的普通物理實(shí)驗(yàn)課程體系。

盡管普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了多年,但仍然存在以下主要問(wèn)題:第一,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容過(guò)于陳舊,整個(gè)普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容多數(shù)是驗(yàn)證性和測(cè)量性實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教材中,每個(gè)實(shí)驗(yàn)都詳盡地列出了實(shí)驗(yàn)原理、方法、步驟等;同時(shí),在普通物理實(shí)驗(yàn)課上,多數(shù)教師還只是單調(diào)地講解實(shí)驗(yàn),學(xué)生只要依照教師介紹的實(shí)驗(yàn)步驟照葫蘆畫瓢就能輕而易舉地完成實(shí)驗(yàn),然后千篇一律地寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告則大功告成;這樣就極大限制了他們做實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)新意識(shí);第二,重理論、輕實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)意識(shí)仍然存在。教好教壞一個(gè)樣,一些實(shí)驗(yàn)教師只注重于應(yīng)付差事,完成工作量就萬(wàn)事大吉。另外,還有一些實(shí)驗(yàn)教師缺乏科研意識(shí),對(duì)自己從事的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作缺乏必要的總結(jié)和審視,不進(jìn)行教育教學(xué)問(wèn)題的探索。另外,學(xué)校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面科研立項(xiàng)的重視力度不夠,致使許多普通物理實(shí)驗(yàn)教師科研成果很少,甚至沒(méi)有;第三,實(shí)驗(yàn)儀器不能及時(shí)更新,實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間太少,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際需求。

上述問(wèn)題使得我們的畢業(yè)生動(dòng)手能力差,創(chuàng)新思維能力欠缺。那么,如何改善當(dāng)前普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀,使其更好地適應(yīng)高校培養(yǎng)人才目標(biāo)和發(fā)展的需要呢?提出如下解決思路:

1 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

1.1 合理調(diào)整課程結(jié)構(gòu)

進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)課程體系改革。將普通物理實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次,對(duì)學(xué)生的要求也由淺入深,由給學(xué)生詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)表格及誤差計(jì)算公式,過(guò)渡到學(xué)生自己設(shè)計(jì)表格、進(jìn)行誤差分析,最后學(xué)生自己獨(dú)立設(shè)計(jì)、完成實(shí)驗(yàn)?！盎A(chǔ)型實(shí)驗(yàn)”的目的是使學(xué)生初步掌握物理實(shí)驗(yàn)的一些基本知識(shí),包括:常用儀器儀表的使用、不確定度、數(shù)據(jù)處理的基本方法等?！熬C合型實(shí)驗(yàn)”主要訓(xùn)練學(xué)生靈活運(yùn)用不同的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法,使其不斷總結(jié),逐步積累、提升自己的綜合實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能?！皠?chuàng)新設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)”的目的是使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、科學(xué)分析和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.2 不斷完善實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,改進(jìn)教學(xué)方法,激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣

結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況,編寫適應(yīng)新時(shí)代需求的普通物理實(shí)驗(yàn)教材。在保證開設(shè)必做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前提下,設(shè)置盡量多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,供不同專業(yè)的學(xué)生選做或?qū)?shí)驗(yàn)有特別興趣的學(xué)生多做。將傳感器等現(xiàn)代器件的元素巧妙地加入到傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)中來(lái),變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為綜合性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。“興趣是最好的老師”,可以通過(guò)如下教學(xué)手段來(lái)激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。①錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像,供學(xué)生課前視頻預(yù)習(xí)。教學(xué)錄像主要演示實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程,另外還強(qiáng)調(diào)儀器操作的注意事項(xiàng)和容易出現(xiàn)的問(wèn)題及其解決方案。實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)教學(xué)視頻可以使學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前就得到了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的整體印象,之后,學(xué)生帶著疑問(wèn)、好奇和求知欲去上實(shí)驗(yàn)課,很自然地感受到實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中必須做到操作規(guī)范、次序嚴(yán)謹(jǐn)。由盲目被動(dòng)性實(shí)驗(yàn)變成自覺(jué)主動(dòng)性實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在興趣中完成實(shí)驗(yàn),享受到物理實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。②開放仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。仿真實(shí)驗(yàn)是真實(shí)實(shí)驗(yàn)的有力補(bǔ)充,與以往的物理實(shí)驗(yàn)相比,實(shí)驗(yàn)背景及原理的闡述更全面生動(dòng),對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟的介紹,更易被學(xué)生理解,對(duì)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)興趣,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造性起著不可忽視的作用。對(duì)于具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn),學(xué)生也可以放心大膽地去實(shí)驗(yàn),剖析儀器性能和結(jié)構(gòu),理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和測(cè)量方法,避免了人員傷害及儀器損壞。此外,仿真實(shí)驗(yàn)的更新?lián)Q代容易,能夠保證實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性,也能彌補(bǔ)一些昂貴實(shí)驗(yàn)儀器的不足。

1.3 變廢為寶,設(shè)立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

多年來(lái),好多儀器雖然購(gòu)置年限久遠(yuǎn),但因依據(jù)新的教學(xué)大綱要求已無(wú)配套實(shí)驗(yàn),使這些儀器長(zhǎng)期閑置;也有些儀器由于損壞嚴(yán)重、缺乏配件而無(wú)法修復(fù)直至報(bào)廢。其實(shí),有些閑置或報(bào)廢的儀器,雖然其性能有所降低,但還有一定的使用價(jià)值或者其上一些零部件(尤其是市場(chǎng)上不能買到的、廠家也因儀器更新改造不再生產(chǎn)的)可拆下來(lái)挪作他用。那么,如何利用好這些儀器及其上零部件,將其變廢為寶,則成為一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。因此,有必要將學(xué)院所有報(bào)廢的實(shí)驗(yàn)儀器集中到一起,設(shè)立一個(gè)“綜合開放性實(shí)驗(yàn)室”,對(duì)師生完全開放。本著“拆壞無(wú)過(guò),修好有功,創(chuàng)新有獎(jiǎng)”的原則,鼓勵(lì)廣大師生積極參與。在綜合開放性實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以充分利用廢舊儀器,大膽地拆、裝、創(chuàng)。教師則可幫助學(xué)生理解儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理以及測(cè)量方法,使學(xué)生能夠徹底地放開手腳、拓展思維,做自己想做的實(shí)驗(yàn),爭(zhēng)取利用廢舊儀器制作出科技小作品或開發(fā)出一些設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)作為將來(lái)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。這樣既激發(fā)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)潛能與創(chuàng)新精神,又修舊利廢,充分利用了我們閑置的實(shí)驗(yàn)室資源。

2 提升物理實(shí)驗(yàn)教師的素質(zhì)

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和創(chuàng)新要求實(shí)驗(yàn)教師必須具備多方面的能力,包括:教學(xué)科研常用儀器的使用、維護(hù)和保養(yǎng)能力;實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理能力;新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和自制教具的設(shè)計(jì)能力;編寫實(shí)驗(yàn)講義與撰寫實(shí)驗(yàn)技術(shù)論文的能力;處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中突發(fā)事件的能力;熟練掌握現(xiàn)代化的多媒體輔助教學(xué)技術(shù),充分利用 Internet上的信息資源,匯集普通物理學(xué)知識(shí),在網(wǎng)絡(luò)上搭建普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),為學(xué)生提供交流觀點(diǎn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、發(fā)表評(píng)論的更為廣泛的學(xué)習(xí)空間?？傊?實(shí)驗(yàn)教師應(yīng)該具有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)、創(chuàng)新能力,這樣才能調(diào)動(dòng)起學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性,要想給學(xué)生一杯水,教師自己必須有一桶水才行。

在這方面,學(xué)校特別鼓勵(lì)和支持實(shí)驗(yàn)教師和技術(shù)人員自己動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)儀器和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法。做到對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器能夠自制、自改,對(duì)需要改造和更新的復(fù)雜儀器設(shè)備,要組織專業(yè)人員聯(lián)合攻關(guān),做到把引進(jìn)和創(chuàng)新有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。通過(guò)建設(shè)“精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”、創(chuàng)建“實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”等途徑,鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)教師不斷開發(fā)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn);鼓勵(lì)他們不斷學(xué)習(xí)現(xiàn)代教育教學(xué)理論,探索如何最大限度地提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣。使學(xué)生由“要我做實(shí)驗(yàn)”變?yōu)椤拔乙鰧?shí)驗(yàn)”。

3 建立完善的普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套措施

3.1 改革實(shí)驗(yàn)室管理體制,規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理

首先要綜合考慮實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置和歸并工作,使實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理科學(xué)化、規(guī)范化,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的效能。其次,對(duì)儀器設(shè)備,做到統(tǒng)一調(diào)配和管理,杜絕實(shí)驗(yàn)儀器的重復(fù)購(gòu)置。另外,選擇實(shí)驗(yàn)儀器時(shí)不僅要考察其質(zhì)量,更要考慮它是否有利于啟迪學(xué)生的思維。特別是對(duì)于經(jīng)費(fèi)投入較多的實(shí)驗(yàn)儀器,還應(yīng)考慮它是否有利于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新。因此,可以任意拆裝的“組合式”教學(xué)儀器、可以看到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“敞開式”教學(xué)儀器、可以“一機(jī)多用”完成多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)儀器,應(yīng)是儀器采購(gòu)的最佳選擇。

3.2 開放實(shí)驗(yàn)室,利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段進(jìn)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

確立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,堅(jiān)持以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),采用交互式及課堂探討式教學(xué)方法,采用多種途徑和方式開放實(shí)驗(yàn)室。開放實(shí)驗(yàn)室包含兩層含義:第一,實(shí)驗(yàn)室時(shí)間上的開放,學(xué)生隨時(shí)可以進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn);第二,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間時(shí)數(shù)開放,也就是每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在時(shí)間長(zhǎng)短上沒(méi)有限制,具體地說(shuō),學(xué)生可以到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)習(xí),實(shí)驗(yàn)技能較差的學(xué)生可以反復(fù)操作;實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想的學(xué)生可以重作實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)的學(xué)生可以深入進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索研究。

3.3 立足現(xiàn)有設(shè)備,進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容更新

充分利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備,對(duì)普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新或改造,最大限度地提高儀器設(shè)備的利用率。在普通物理實(shí)驗(yàn)中,有的儀器設(shè)備可以“一機(jī)多用”,有的儀器設(shè)備是多個(gè)實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。我們可以利用原有實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)、設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn),也可以利用現(xiàn)代新技術(shù)改造舊實(shí)驗(yàn)。

3 結(jié) 語(yǔ)

普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而又艱巨的工程,只有經(jīng)過(guò)不斷地探索和實(shí)踐,才能進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量,希望我們的提法能給普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)一些有益的啟示。

[1]鄧少霞,張波,趙敏福,等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)資源庫(kù)建設(shè)及其應(yīng)用[J].科技信息,2009(17):401-402.

[2]董海寬,費(fèi)英.大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào),2008,29(1):80-82.

[3]馬穎,徐麗琴,詹康生.利用廢舊儀器建立綜合開放性實(shí)驗(yàn)室[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2009(2):140-145.

[4]馬曉波.研究型大學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)的新思路[C].首屆全國(guó)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室工作論壇論文集,2007,212-214.

[5]阿繼凱,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題及解決建議[J].科技信息,2009(22)443.

[6]張實(shí)華,周冬梅.優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào),2007(22):226-227.

Some Suggestions on Teaching Reform of Physical Experiment

ZHAOXiu-ying,XU Jing-zhou,DI Bing,BAI Yan-kui

(Hebei Normal University,Shijiazhuang 050016)

College Physical Experiment Teaching is an important part of College Physics Teaching.This paper probes intOthe problems in current physics experiment teaching by analyzing several aspects,including teaching content,teaching methods,cultivation of teaching staff,laboratory construction and management,and puts forward the corresponding solutions.Hopefully,solutions in this paper could be of help tOcolleagues in this field.

physical experiment;experimental teaching;current situation analysis;countermeasure

G642

A

1007-2934(2010)06-0093-03

2010-06-11

校級(jí)第十批教學(xué)改革項(xiàng)目