大學(xué)物理設(shè)計性實驗教學(xué)探討論文

　　【摘要】大學(xué)傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)是教師根據(jù)物理課本進行實驗的原理和步驟的基礎(chǔ)知識講解，學(xué)生在記下老師的講解重點后，在老師的帶領(lǐng)下進入實驗室進行相關(guān)實驗，驗證老師講解內(nèi)容的正確性。在這一模式中，實驗過程比較固定，學(xué)生需要教師的引導(dǎo)甚至是全程參與，沒有自己的想法，無法發(fā)揮自身的創(chuàng)造性。因此，本次課題從大學(xué)物理的設(shè)計性實驗教學(xué)角度分析，分別從設(shè)計性實驗教學(xué)概念、原則、問題解決等方面探究大學(xué)物理設(shè)計性教學(xué)的有效發(fā)展途徑。

　　【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理；設(shè)計性；實驗教學(xué)

　　大學(xué)物理是學(xué)生進入大學(xué)后的一門實驗性較強的學(xué)科，也是學(xué)生通過實驗提升動手能力、邏輯思維能力以及科學(xué)創(chuàng)新能力的有效途徑，是新時期素質(zhì)教育的要求。但是，傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)模式的弊端阻礙了大學(xué)物理實驗教學(xué)發(fā)揮最佳效應(yīng)，需要相關(guān)教育部門和機構(gòu)以及學(xué)生本身不斷改革創(chuàng)新，設(shè)計性實驗教學(xué)就是其中的有效途徑之一。

　　1.設(shè)計性實驗教學(xué)概念

　　設(shè)計性實驗教學(xué)是一種較高層次的物理教學(xué)方法，其地位和科學(xué)實驗的訓(xùn)練相近。設(shè)計性實驗教學(xué)的主要形式要求教師對學(xué)生發(fā)揮點播指導(dǎo)的作用，學(xué)生才是實驗的主體[1]。針對某一特定的實驗題目，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗要求，進行實驗相關(guān)準備資料的查閱，并能根據(jù)一定的實驗原則，科學(xué)合理的制定實驗方案，并能在眾多設(shè)計方案中挑選出其中最佳的實驗方案，在明確相關(guān)實驗的條件和操作步驟前提下開展實驗，并記錄出試驗中的主要數(shù)據(jù)和物理現(xiàn)象。最后能自主的根據(jù)所學(xué)知識和實驗過程數(shù)據(jù)記錄的情況進行實驗結(jié)果分析，能找出其中存在的問題，并能適時調(diào)整好實驗設(shè)置，為下一次實驗做好鋪墊。這一完整的實驗過程就是設(shè)計性實驗過程，在這一過程中，學(xué)生的實驗自主性、創(chuàng)造性，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力得到有效提升，面對實驗過程中遇到的疑難問題，教師適時給予點播和指導(dǎo)，促進學(xué)生獨立思維和發(fā)散思維的發(fā)展。

　　2.設(shè)計性實驗教學(xué)的原則

　　2.1簡化性原則物理實驗的方法一般都不止一種，通過不同的方法最終能達到同樣的效果，因此，在進行設(shè)計性實驗教學(xué)和實踐中，教師要指導(dǎo)學(xué)生如何在眾多的實驗方案中挑選出其中過程最簡便、實驗時間短、實驗所需材料少的方案進行實驗，在保證實驗科學(xué)性和可行性的前提下，堅持簡化性原則，盡可能的簡化步驟，節(jié)省人力財力物力資源。2.2可操作性原則設(shè)計性實驗教學(xué)中，學(xué)生要全面考慮實驗過程中所需的一切設(shè)備和材料等資源，考慮已具備的條件和不能達到的要求，最終選擇出操作性強的實驗方案。一般來說，物理實驗的開展要選擇操作性較好的方案，以避免實驗過程中一系列不必要的麻煩。

　　3.設(shè)計性實驗教學(xué)的有效途徑

　　開設(shè)實驗是大學(xué)物理課程不斷推進“大學(xué)物理實驗”課程教學(xué)改革、加大人才培養(yǎng)力度的一個重要舉措。我們在分析國內(nèi)外大學(xué)物理實驗課程發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，認為目前我國大學(xué)物理實驗課程還存在著教學(xué)內(nèi)容更新落后于當(dāng)代科技的發(fā)展、實驗教學(xué)模式單一、學(xué)生主動性和能動性難以充分發(fā)揮等問題。針對這些物理實驗教學(xué)存在的問題，大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生的積極性和主動性為目標。學(xué)�？蓪υ�有的“分層次的大學(xué)物理實驗開放式教學(xué)”做進一步完善，通過在“基礎(chǔ)性實驗、設(shè)計性實驗和近代綜合性實驗”3個層次實驗類型的基礎(chǔ)上，增加一個“DIY課題研究性”實驗層次等形式實現(xiàn)課程教學(xué)的創(chuàng)新。通過確定DIY實驗題目，形成學(xué)生們統(tǒng)一的認識，注重物理實驗內(nèi)容新穎、物理內(nèi)涵豐富、與實際應(yīng)用聯(lián)系緊密效果的發(fā)揮，從而實現(xiàn)學(xué)生能動性和素質(zhì)的提高。手動課題研究是設(shè)計性實驗教學(xué)的最直接有效的途徑，所選項目一定要有挑戰(zhàn)性，要能引起學(xué)生們的強烈興趣，要讓學(xué)生最大限度地參與到儀器制作、調(diào)試的全過程，并且要與已學(xué)過的實驗內(nèi)容有銜接。在這一方面，哈爾濱理工大學(xué)物理專業(yè)師生從最開始的忐忑到實驗原理的摸索、焊接電路到調(diào)試系統(tǒng)，最終看到裝有永磁鐵的物體懸浮在空中，進行該項實驗研究的同學(xué)們感嘆這是他們所做過的最有意思、最有意義、最有成就感的一次實驗。這次實驗如同一座橋梁，拉近了學(xué)生們與電子制作的距離。做完物理實驗“DIY制作電磁混合磁懸浮實驗系統(tǒng)”后，大部分同學(xué)都有類似的感想。該實驗項目是物理實驗中心經(jīng)過幾個月的精心準備、在本學(xué)期的大學(xué)物理實驗課為大二同學(xué)開設(shè)的一個全新的實驗選修項目。為了做好該實驗項目，他們做了充分預(yù)案，撰寫了實驗指導(dǎo)書、實驗講義，并研制了10余套和實驗配合的新儀器。在實驗過程中，實驗中心提供基本的儀器、元部件。學(xué)生要深入了解實驗原理，自行設(shè)計實驗方案，自己動手組裝儀器并根據(jù)實驗進行參數(shù)調(diào)試。這一新的實驗受到學(xué)生的歡迎，目前已有400余人參加了該實驗項目。此外，要保證設(shè)計性實驗教學(xué)的成效提升，還要不斷完善學(xué)校的物理實驗基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善師資隊伍配置，不斷提升師資水平，給予學(xué)生以高標準的引導(dǎo)，不斷提升學(xué)生實驗水平和科學(xué)素養(yǎng)。

　　結(jié)論

　　設(shè)計性實驗教學(xué)在開發(fā)學(xué)生思維、提升創(chuàng)造力、增強學(xué)生實踐能力、促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升等方面意義重大，大學(xué)物理相關(guān)教職人員和學(xué)生要認識到設(shè)計性教學(xué)的重要性作用和原則，通過創(chuàng)新實驗方式實現(xiàn)實驗教學(xué)水平和效果的提升。

　　參考文獻：

　　[1]安利民.分層次、開放性、團隊化的實驗教學(xué)模式構(gòu)建——以黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實驗中心為例[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2014,07:3-4.

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