普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索

1、普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索 摘要:基于傳統(tǒng)普通物理實(shí)驗(yàn)課程體系存在的主要問題，以研究性教學(xué)思想為指導(dǎo)，將學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)劃分為基本能力、綜合能力、科研能力培養(yǎng)三個(gè)階段，設(shè)計(jì)了障礙性、問題性和課題研究性的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施啟發(fā)式、探究式、導(dǎo)師制的研究性教學(xué)方法，提出了一種夯實(shí)基礎(chǔ)、強(qiáng)化綜合、面向科研實(shí)踐的“三位一體”的全程式研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式 關(guān)鍵詞:研究性教學(xué);創(chuàng)新能力培養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式;普通物理實(shí)驗(yàn) 普通物理實(shí)驗(yàn)是為物理專業(yè)類學(xué)生專門開設(shè)的一門必修基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，在廣度、深度和綜合程度上都要高于非物理專業(yè)類學(xué)生的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在工科院校中，物理專業(yè)類學(xué)生較少，教學(xué)上仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即根據(jù)相同

2、的教材，學(xué)生在相同的儀器上按照教師的講解，按部就班地完成相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1-4，傳統(tǒng)的教學(xué)模式對(duì)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)方面起到了顯著的效果，但卻不利于學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)揮和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)，不能滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求5-7為此，筆者提出了“一個(gè)目標(biāo)，三個(gè)階段，三個(gè)模塊，三種教學(xué)方法”的改革思路，以學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將創(chuàng)新能力培養(yǎng)劃分為基本能力、綜合能力、科研能力培養(yǎng)三個(gè)階段，采用基礎(chǔ)性、問題性、課題研究性模塊化教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施啟發(fā)式、探究式、導(dǎo)師制的教學(xué)方法，構(gòu)建夯實(shí)基礎(chǔ)、注重綜合、面向科研實(shí)踐的“三位一體”的全程式研究性教學(xué)新模式 1全程式研究性教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建 研究性教學(xué)更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主

3、體性地位，重視問題的研究，允許懷疑，鼓勵(lì)爭(zhēng)論8其顯著的特點(diǎn)是通過“自主、探究、合作”的學(xué)習(xí)方式主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和解決問題9傳統(tǒng)的普通物理實(shí)驗(yàn)由驗(yàn)證性、基礎(chǔ)性、綜合性等不同類型的多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組成，不同類型之間并沒有嚴(yán)格的界限，模式較為單一，不能滿足“自主、探究、合作”的教學(xué)要求根據(jù)能力培養(yǎng)的“三個(gè)階段”，在不改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的條件下，本文將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目加以改造，設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)性、問題性和課題研究性三個(gè)教學(xué)模塊，以保證學(xué)生從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ絼?chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)的全程中實(shí)施研究性教學(xué)方法11基于人為設(shè)置障礙的基礎(chǔ)性教學(xué)模塊實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)過程中人為的設(shè)置實(shí)驗(yàn)故障、障礙或者思考點(diǎn)，能培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力10-12基

4、礎(chǔ)性教學(xué)模塊由68傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組成，要求物理思想清楚、面向基礎(chǔ)、能力培養(yǎng)全面，選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如直流電橋及其應(yīng)用、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的原理與使用等基本項(xiàng)目但在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中需要人為地設(shè)置實(shí)驗(yàn)故障、障礙點(diǎn)，“逼迫”學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中停頓，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題如在直流電橋及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中，在操作時(shí)，提前把靈敏度旋鈕調(diào)節(jié)至最靈敏狀態(tài)，設(shè)置操作障礙;在單臂電橋測(cè)量電阻時(shí)提供一個(gè)內(nèi)部斷開導(dǎo)線連接的電阻，設(shè)置電阻測(cè)量故障;在測(cè)量銅棒直徑時(shí)設(shè)定直徑為3960mm，設(shè)置千分尺測(cè)量障礙12基于簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)講義的問題性教學(xué)模塊問題性教學(xué)模塊采用PBL教學(xué)模式13，14，即不改變傳統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)條件，印制活頁(yè)講義，采用一系列的問題

5、取代教材中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)步驟等固定內(nèi)容，讓學(xué)生自己查閱資料、制定實(shí)驗(yàn)方案、自主地完成實(shí)驗(yàn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和設(shè)計(jì)能力開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求具有一定擴(kuò)展性、儀器能夠組合、有多種方案可以實(shí)現(xiàn)如數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作實(shí)驗(yàn)，給定的實(shí)驗(yàn)儀器有加熱井、帶有數(shù)字電壓表的恒溫控制儀、穩(wěn)壓電源、滑線電阻器、電阻箱、單刀雙擲開關(guān)，并有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻溫度傳感器、正溫度系數(shù)熱敏電阻溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、PN結(jié)溫度傳感器等多種溫度傳感器，要求學(xué)生選擇一種溫度傳感器，設(shè)計(jì)制作溫度與電壓有線性變化關(guān)系的數(shù)字溫度計(jì)13面向科研實(shí)踐的課題研究性教學(xué)模塊為了使得學(xué)生盡早的掌握科研的基本流程、基本方法

6、，培養(yǎng)學(xué)生的初步科研能力，課題研究性教學(xué)模塊采用課題研究式教學(xué)模式15，由教師組成的課題組給學(xué)生提供不同深度的研究性課題，學(xué)生需要查閱資料完成開題、確定研究方案，創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，自主地完成研究?jī)?nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力課題研究性教學(xué)模塊完成時(shí)間設(shè)定在4周左右具體流程圖如圖1所示在課題準(zhǔn)備階段，全系教師根據(jù)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)條件、教學(xué)積累或者科研項(xiàng)目提出與物理實(shí)驗(yàn)有關(guān)的研究性課題，學(xué)生也可以參與，形成多個(gè)研究性課題教師組成的課題組依據(jù)“融入科研、緊貼實(shí)驗(yàn)、適于學(xué)生、儀器改造優(yōu)先”的原則對(duì)研究性課題的可行性、層次性進(jìn)行把關(guān)，確定合適的研究課題，對(duì)學(xué)生公布學(xué)生組隊(duì)并與教師雙向選擇，保證因材施教，使得低層次的

7、學(xué)生得到充分鍛煉，較高能力的學(xué)生得到更好的發(fā)展課題實(shí)施階段，學(xué)生根據(jù)課題，查閱資料，完成文獻(xiàn)綜述，確定研究?jī)?nèi)容和方案，根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件或者自己創(chuàng)造條件完成課題進(jìn)入課題驗(yàn)收階段，學(xué)生需要撰寫規(guī)范的科技論文并答辯，課題組對(duì)學(xué)生的成績(jī)進(jìn)行評(píng)定，對(duì)優(yōu)秀的結(jié)果進(jìn)行培育 2實(shí)施全程化的研究性教學(xué)方法 傳統(tǒng)的普通物理實(shí)驗(yàn)以教師為主體，教師的講解面面俱到，學(xué)生處于被動(dòng)接受的地位，自主學(xué)習(xí)性不足研究性的教學(xué)方法就是以學(xué)生為主體，學(xué)生需要“主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)實(shí)踐”為此，在不同的教學(xué)模塊中應(yīng)采用不同的教學(xué)方法21啟發(fā)式的教學(xué)方法基礎(chǔ)性教學(xué)模塊采用啟發(fā)式的教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)過程中，通過合理地設(shè)置實(shí)驗(yàn)障礙點(diǎn)，讓學(xué)生在

8、實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題，自己解決問題對(duì)于發(fā)現(xiàn)問題，通過自主分析解決問題的學(xué)生給予高分?jǐn)?shù)鼓勵(lì)對(duì)于發(fā)現(xiàn)問題而無法自主分析的學(xué)生，教師采用啟發(fā)、引導(dǎo)的方法讓學(xué)生復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理，在基本原理的指導(dǎo)下分析問題，自己動(dòng)手解決問題，培養(yǎng)學(xué)生批判性的思維能力如在直流電橋及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在剛調(diào)節(jié)電橋時(shí)發(fā)現(xiàn)一旦閉合開關(guān)檢流計(jì)指針迅速打偏，當(dāng)學(xué)生無法解決而咨詢教師時(shí)，對(duì)其進(jìn)行啟發(fā)，如什么是電橋的平衡，平衡狀態(tài)與檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)有何關(guān)系，平衡點(diǎn)的精確性保證與平衡的判斷有何矛盾，如何解決等;在學(xué)生遇到電阻測(cè)量障礙時(shí)，發(fā)現(xiàn)怎樣調(diào)節(jié)也不平衡，可以讓學(xué)生重新學(xué)習(xí)電橋的基本原理，并尋找導(dǎo)致電橋不平衡的各種可能，從而發(fā)現(xiàn)故障原因22探究

9、式的教學(xué)方法問題性教學(xué)模塊采用探究式的教學(xué)方法教師不再用傳授式的教學(xué)方法，學(xué)生需要自主探究探究過程如圖2所示課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，學(xué)生需要根據(jù)問題性講義自己查閱資料、制定實(shí)驗(yàn)方案，做好充足的課前準(zhǔn)備，教師檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)及方案制定情況，確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行;實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生先自主實(shí)驗(yàn)，教師根據(jù)學(xué)生遇到的問題進(jìn)行分析整理，指導(dǎo)學(xué)生分組、合作探究，對(duì)于合作探究后學(xué)生所遇到的障礙和問題，教師指導(dǎo)學(xué)生討論，后集中解疑;實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，教師則對(duì)整個(gè)教學(xué)進(jìn)行過程評(píng)價(jià)總結(jié)23低年級(jí)導(dǎo)師制的教學(xué)方法課題研究性教學(xué)模塊采用導(dǎo)師制的教學(xué)方法，一名教師指導(dǎo)一到三名學(xué)生，教師按照畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)方法指導(dǎo)學(xué)生完成選題、文

10、獻(xiàn)綜述、方案擬定，實(shí)驗(yàn)測(cè)試、結(jié)果分析整理和答辯導(dǎo)師要求學(xué)生每周匯報(bào)研究進(jìn)展，學(xué)生有問題可以隨時(shí)導(dǎo)師聯(lián)系導(dǎo)師為學(xué)生提供充足的實(shí)驗(yàn)儀器，保證高度開放的實(shí)驗(yàn)室條件并對(duì)學(xué)生科研行為進(jìn)行監(jiān)督和管理，學(xué)生在自由、民主、開放的環(huán)境下完成課題的研究同時(shí)，由教師組成的課題組對(duì)導(dǎo)師的指導(dǎo)及學(xué)生科研活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督和評(píng)判，確保導(dǎo)師制的實(shí)施質(zhì)量 3結(jié)束語 新教學(xué)模式中的模塊化教學(xué)內(nèi)容由傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目加以改造而成，不需要添置新的實(shí)驗(yàn)儀器，不改變現(xiàn)有的研究?jī)?nèi)容和實(shí)驗(yàn)條件，具有實(shí)施方便的特點(diǎn)在基本能力培養(yǎng)、綜合能力培養(yǎng)、科研能力培養(yǎng)的“三個(gè)階段”，分別實(shí)施啟發(fā)式、探究式、導(dǎo)師制的教學(xué)方法，保證了創(chuàng)新能力培養(yǎng)全程中研究性教學(xué)方法的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)從屬被動(dòng)的地位以研究性教學(xué)方法為抓手，以基礎(chǔ)性、問題性模塊化的教學(xué)內(nèi)容為載體，經(jīng)過狠抓基礎(chǔ)、強(qiáng)化綜合，使得低年級(jí)學(xué)生在課程內(nèi)具備了開展課題研究的基礎(chǔ)以學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為研究性課題來源，以“申請(qǐng)大創(chuàng)、參加競(jìng)賽、發(fā)表論文、申請(qǐng)專利”為研究性課題實(shí)施目標(biāo)，以導(dǎo)師制的教學(xué)方法為質(zhì)量保證，提出了低年級(jí)學(xué)生科研能力培養(yǎng)的新模式實(shí)踐證明，新的教學(xué)模式的實(shí)施大大提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，教學(xué)成果顯著，近三年以來，我院理科學(xué)生承擔(dān)國(guó)家級(jí)校級(jí)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目”10項(xiàng)，校級(jí)31項(xiàng);參加全國(guó)挑戰(zhàn)杯專項(xiàng)競(jìng)賽等國(guó)家級(jí)賽事，獲得國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)4項(xiàng)，其中