高景霞 常 樂 劉 斌 張金平
(黃河科技學(xué)院,河南 鄭州 450006)
物理學(xué)是研究物質(zhì)的一般運(yùn)動規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。 作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科,物理學(xué)研究大至宇宙,小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運(yùn)動形式和規(guī)律,因此,成為其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)。 物理學(xué)以應(yīng)用數(shù)學(xué)為工具,以實驗為檢驗理論是否正確的標(biāo)準(zhǔn),因此,物理實驗在物理教學(xué)中起著非常重要的作用。 據(jù)統(tǒng)計,目前80%以上的諾貝爾物理學(xué)獎是實驗物理學(xué)家,由此可見,物理實驗的重要性是不言而喻的。 在高等教育中,大學(xué)物理實驗作為理工農(nóng)醫(yī)類等理工科專業(yè)的一門公共實驗必修課程,在理論知識與實踐活動中起著承上啟下的作用, 并對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及現(xiàn)代科的了解和掌握具有深遠(yuǎn)的意義,在學(xué)生的綜合運(yùn)用能力和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[1]。
雖然“大學(xué)物理實驗”課程的重要性不斷凸顯,然就目前很多高校物理實驗教師自身就未接受過專業(yè)的實訓(xùn),再加上實驗設(shè)備陳舊,得不到及時更新,技術(shù)相對落后,致使一些高校的大學(xué)物理實驗課程教學(xué)無法得到明顯的改善,也無法跟上時代的步伐,滿足不了社會市場對人才的需求。 因此,在目前的就業(yè)形勢下,大學(xué)物理實驗課程進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。
首先,非物理專業(yè)的大部分學(xué)生認(rèn)為大學(xué)物理理論課和實驗課程是可有可無的,所以對學(xué)習(xí)物理的興趣不大,更不理解物理在自己專業(yè)發(fā)展中的作用以及對自身專業(yè)能力培養(yǎng)的促進(jìn)作用。 其次,多數(shù)高校的儀器缺乏,實驗設(shè)備相對陳舊,所以,要及時更新實驗儀器,增加實驗儀器的套數(shù),拓展相應(yīng)的實驗項目等。例如,除了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)性的認(rèn)知性的實驗項目外,還應(yīng)增加一些綜合性、設(shè)計性的實驗項目,從而全面提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力。 最后,在教學(xué)方法相對落后的情況下,應(yīng)采用“流程化”的教學(xué)模式:即實驗課前要求學(xué)生做好預(yù)習(xí),寫好預(yù)習(xí)報告;課上驗證實驗結(jié)果,老師先講解實驗儀器的組成和具體操作過程,學(xué)生再重復(fù)這個過程,記錄實驗數(shù)據(jù);課后要求學(xué)生做數(shù)據(jù)處理和分析實驗現(xiàn)象, 并撰寫實驗報告。“流程化” 的教學(xué)模式致使學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)過程中缺乏探索物理實驗方法的動力,思想受到禁錮,無法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及主動性,與應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)及要求相差甚遠(yuǎn)。
打破傳統(tǒng)的“力、熱、光、電、近代”獨立設(shè)置實驗的教學(xué)模式,將五部分重組,呈現(xiàn)出不同層次的實驗氛圍,可分別設(shè)置為:認(rèn)知性實驗、基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗及創(chuàng)新設(shè)計性實驗四個層次。 實驗由簡單到復(fù)雜,難度逐漸增高,逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和綜合能力。 對于認(rèn)知性、基礎(chǔ)性及綜合性實驗是理工科學(xué)生的必修課程,繼而在全校不同的專業(yè)中篩選對物理實驗感興趣且動手能力較強(qiáng)的一部分學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實驗的訓(xùn)練。 創(chuàng)新型實驗內(nèi)容也可與物理實驗教師自身的教學(xué)研究項目或者是科研等實踐性項目相聯(lián)系,實現(xiàn)理論聯(lián)系實際,激發(fā)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的熱情。因此以學(xué)科及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向,實行“模塊化、項目化”教學(xué)[2]。
根據(jù)學(xué)校目前現(xiàn)有的和教學(xué)改革后可能要增加的實驗項目,可進(jìn)行優(yōu)化整合,編寫適應(yīng)學(xué)校實際教學(xué)情況的物理實驗教材是勢在必行的。 對于認(rèn)知性和基礎(chǔ)性實驗,可保留經(jīng)典的驗證性實驗題目,以期培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力和必備的實驗習(xí)慣。 而對于綜合性實驗項目,可設(shè)計一些與本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)有較大聯(lián)系的實驗項目,為專業(yè)實驗課程做好鋪墊。 在完成基礎(chǔ)性實驗和綜合性實驗后,學(xué)生已掌握基本的物理實驗原理和實驗方法,進(jìn)而開展設(shè)計一些開放性的實驗項目,可在不限定學(xué)時的情況下,由學(xué)生自擬實驗項目完成創(chuàng)新設(shè)計性實驗,從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計性的意識和基本能力[3]。 讓其懂得在實驗學(xué)習(xí)的過程中,他們不是被動的接受者,而是發(fā)現(xiàn)和探索物質(zhì)世界規(guī)律的主動參與者。 通過創(chuàng)新型設(shè)計性實驗的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生獨立查找參考文獻(xiàn)、設(shè)計方案、團(tuán)隊合作及實驗探究等各方面的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。
物理競賽旨在激發(fā)學(xué)生對大學(xué)物理和物理實驗課程的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)潛能,積極鼓勵讓學(xué)生參與競賽,通過競賽培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力,提升學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作意識和綜合素質(zhì),競賽搭臺,教學(xué)唱戲,不斷深化我國高校的物理實驗教學(xué)改革,著力提高物理實驗教學(xué)質(zhì)量和高素質(zhì)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此,物理競賽的組織和實踐有助于推進(jìn)物理實驗課程體系、教學(xué)目的、教學(xué)手段及教學(xué)方法的改革,對大學(xué)物理理論課程的教學(xué)也有一定的促進(jìn)作用。 因此,以物理實驗競賽為抓手不但有利于激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)物理知識的興趣,還能提高物理教學(xué)質(zhì)量和物理教師自身業(yè)務(wù)的能力,使物理教師能夠走出去,開闊眼界,增長見識。
大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革是一個漫長的過程,需要我們不斷摸索教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,逐漸摸索出一個讓學(xué)生成為實驗主體的教學(xué)模式。 為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力可在物理實驗教學(xué)過程中構(gòu)建多層次實驗教學(xué)體系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,同時以科技競賽為抓手全面提升學(xué)生物理科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力,構(gòu)建符合應(yīng)用型高校的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式。