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物理是以實驗為基礎的一門基礎學科,關于物理的一些基本現象和一些基本原理,如果我們不通過實驗來進行說明,講解,不讓學生親自動手來做相關實驗的話,無論當時記憶的多么牢固,都不能很好的理解、掌握。對于職高的學生,更應加強實驗教學,在實驗過程中提高他們動手、實踐能力。然而,當前職高物理實驗教學存在著以下一些問題:
1.物理實驗室建設
據抽樣調查,一般情況下,職業高中、技校非常重視實驗室的建設,特別是對實習基地、模擬工廠車間的投入資金是很充足的,這是由學校的人才培養目標決定的,而作為基礎課的物理實驗卻普遍重視不夠。不少學校的物理實驗數目達不到教學大綱的要求,甚至有相當一部分學?;旧弦粋€學生實驗都不做。即使有的學校按要求完成了,但是實驗教學的效果往往不理想。
2.物理教學方法
學校和教師受傳統教育的影響,普遍存在著重理論輕實驗的思想。教學方法普遍采用講授法。有的老師甚至認為學生不會動手做實驗不要緊,只要會動筆考實驗就行。由此而引發了“做實驗不如講實驗”,“講實驗不如背實驗”的荒謬作法。加之科技的飛速發展,多媒體進入課堂,使得部分教師過分追求,迷戀多媒體的模擬實驗,讓學生看看了事,不重視讓學生看實物,實際操作.總而言之,目前相當數量的教師不做或少做實驗,放棄了運用實驗的直觀教學方法,這一現象嚴重妨礙了培養具有創新能力的人才。這樣教出來的學生一遇到實物就束手無策,不知道如何動手。
3.物理成績考核
教師不愿在實驗教學方案的設計上下工夫、花時間,導致實驗教學方法形式單一、陳舊。單純為了完成教學任務而安排實驗,對學生實驗能力的培養顯得沒有計劃、沒有目的、缺乏系統性?!耙龑W生積極、主動地學習,培養學生獨立思考的能力和習慣”的指導思想不夠明確,教師在實驗教學中一手包辦現象嚴重,學生最多只是機械模仿,缺少動手和動腦的機會,能力得不到相應的提高。
4.物理實驗模式
實驗教學模式僵化。物理實驗課上,教師總是照本宣科的將教材上有的實驗目的、實驗原理、儀器、操作步驟到注意事項詳盡的講一下,而留給學生真正動手親自做實驗的時間非常少,學生也一般都是照著現成的實驗步驟或跟著教師動幾下,取幾個數據,實驗就算完成了。在做實驗中間,很少有自己的一些想法,即使個別學生有新的想法,沒有按照教材上的實驗步驟進行的話,如果被老師發現,就會受到批評。這種教學模式不利于提高學生發現問題和解決問題的能力,不利于引導學生突破思維定勢這個思維障礙,不利于學生創新思維方法的形成,不利于學生智能的發展。
以上是當前職高物理實驗教學中存在的一些問題,如果不進行改革,是很難培養出動手能力強,具有創新精神人才的,這是與時代的發展和當前社會的要求不相適應的。
二、改進職高物理實驗教學的措施
1.轉變觀念,加大物理實驗室投入
物理是一門基礎學科,對于大部分職高學生來說,學好物理是學好其他專業課程的基礎。學校領導不能認為職高學生就是學一門技能,只主抓專業實驗室、實習基地的建設,而視基礎學科實驗室可有可無。而應轉變觀念,注意到學好物理的重要性,加大物理實驗室建設經費,從實驗室場地到實驗儀器的購買都有充足的資金保證,使職高開全所有教學大綱要求的實驗項目,在做實驗中調動學生學習的積極性,提高學生的創新思維能力。
2.提高教師自身素質
戰斗在教育第一線上的教師是實施教育的直接參與者,要真正運用好物理實驗,使之對提高教學質量發揮出獨特的作用,需要教師具備實驗教學的素質,既要有物理學理論和實驗知識,又要有教育學、心理學和教學法的知識,還必須腳踏實地親手實踐。
科學在發展,教育也要發展,沒有一成不變的教學。作為一名物理教師要通過不斷的學習使自己的實驗教學能力和知識水平提高,使自身具備良好的實驗能力和實驗技能;要有鉆研和創新精神,例如對物理中的疑難實驗進行專題學習和研究、改進一些實驗等;也應接受新的教育理論、新的教育思想,指導自己的教學實踐。
3.改革考試方法,加大實驗考核力度
以前我們在物理考試中,在檢查學生實驗部份的掌握情況時,基本上只局限于書面考試,關于實驗能力、特別是實驗操作技能的考試很少,導致出現學生背實驗、紙上談實驗的狀況,實驗考核極不全面。職高物理實驗考試總體要求是把考理論和考操作結合起來,全面反映學生實驗課的基本要求;不論哪類學生,考試的原則都是把考實驗和做實驗結合起來??荚嚦煽冇善綍r考核成績、理論考試成績、操作考試成績幾個部分組成。平時考核內容包括上課到位率、認真程度、實驗報告的書寫等三個方面;理論考試可全面考查學生掌握實驗基礎知識的廣度與深度;方法是在期中、期末考試卷中加大實驗理論題的比例。操作考試是根據教學大綱的要求把實驗操作能力要達到的教學目標加以分解,并按實驗內容難易程度將考試分解為考基礎實驗,一般以大綱中規定必做的實驗為主,時間一般安排在每學期期中、期末前兩個星期內。
4.探索改革實驗教學模式,發揮主導、主體功能
大力探索,改革不適應新時期形勢的職高物理實驗教學模式,建立起按科學設計實驗教學程序、優化實驗教學過程、指導實驗方法、培養創新能力的“引導—探索—實驗—掌握”教學模式。這種教學模式應充分發揮教師的主導作用,突出學生的主體地位。教師充分相信學生,使學生主動參與實驗。課本讓學生看,實驗讓學生做,思路讓學生想,疑難讓學生議,錯誤讓學生析。讓學生獨立設計實驗,利用物理實驗,發揮學生的主觀能動作用,最大限度地調動學生自主學習的積極性和主動性。變單向信息傳遞為雙向式、多向式信息傳遞與交流,教師在課內講重點、關鍵點和注意點,發揮好主導調控作用。
總之,只要切實地針對當前物理實驗教學中出現的問題,采取得當有力的措施,通過廣大物理教師、教育研究工作者的共同努力,職業高中物理實驗教學改革的步伐將進一步加快,實驗教學的效果肯定會有改進。
參考文獻:
[1]吳惠娟.職業中學物理實驗教學存在的問題及對策[J].中學理科(綜合),2008,(1).
[2]安忠,劉炳升.中學物理實驗教學研究[M].高等教育出版社,1988.
目前多數學校的實驗教學仍是傳統的教學模式,實驗教學只是教師傳授理論知識的“附屬品”,只側重于教師的實驗演示。對學生的要求只限于了解實驗目的,會用實驗儀器,記住實驗數據。學生思維只能在教師畫好的圈子里轉,學生只能觀察到沿著教師設計好的實驗思路去完成的實驗現象。做實驗變成了講實驗,學生對實驗認識只停留在表面上。長此以往,學生實驗學習的積極性必然會受到壓抑,實驗教學也將流于形式。因此,在物理教學過程中,更新實驗教學觀念,轉變陳舊的教學模式是必然的選擇。新的教學模式應充分發揮教師的主導作用,突出學生的主體地位。讓學生成為實驗教學的主體,自己設計,自己組織,自己操作,最終由學生得出實驗的結果,讓學生真正成為實驗的“操作者”和“設計者”。由學生自主地去觀察、發現、搜集信息,并用已有知識對所獲信息進行歸整,可以給學生提供更多創造性思維的學習機會。設法讓學生多動手做實驗,讓學生在實驗過程中體驗成功的喜悅和從失敗中發現問題,獲得新知識,從而在親身體驗中感受學習物理的興趣。這樣也很好地調動了學生自主學習的積極性和主動性。
二、新課程理念下,體現物理實驗教學回歸現實生活
在實驗室和課堂上有目的地安排物理實驗,對中學生來說還遠遠不夠。實驗室和課堂上的物理實驗不可以替代學生在自然界和生活環境中進行的實驗。要把他們的物理學習和他們身邊的自然環境、社會環境及個人的日常生活結合在一起,從其中學,在其中用,使學校規定的物理實驗教學變成令學生感興趣的活的物理學習,才能更有效地使學生學到物理學的方法,領悟到物理學與人類社會的相互關系。例如,在農村很多家庭都在自家院子外安裝一個門燈,但是門燈的開關卻是問題,晚上經常要摸黑開燈,很不方便。在電學部分通過對“樓道燈”原理的學習,學生了解到這種電路的原理,對于院子的門燈同樣適用。因此,教師可以鼓勵學生在家長的幫助下對于家庭的門燈進行改裝。對從出生就與自己相伴的自然界,學生已積累了相當多的體驗、了解和認識。這對學生的物理學習興趣、學習方法和具體的學習內容都可以產生較大影響。諸如,看見閃電的同時是否能聽見了雷聲,空氣的流動與風的形成,穿不同的鞋或滑板在土地、沙灘上行走的不同感覺。讓學生經常進行類似幾乎不用什么工具就可在生活中完成的實驗,可對物理學習產生很好的輔助作用。但是,學生的生活經驗有時可能讓學生形成一些錯誤的認識。如自行車不蹬不動,門不推不開,會使學生誤以為力是物體運動的原因;拋出的石子總比紙片落下得快,讓學生誤以為重物就是比輕物下落快;燈一開就亮,讓學生誤以為導線中的電流也是以光速運動的。教師需要正確分析這些體驗和經驗,讓學生認識科學的真面目。鼓勵學生從對自然界、社會環境的了解中,從自己親身體驗或經驗中,提出需要研究的問題,最大限度地拓展物理實驗教學的時間和空間。
三、新課程理念下,物理實驗教學中教師角色的轉換
新課程提倡的是要讓學生主動參與、發現、探究知識,在探究中掌握知識,培養創新精神和實踐能力。在新課程理念下,要求教師的角色不再只是知識的傳授者,而是學生發展的組織者、引導者和參與者;強調教師“教”的本質是在于幫助和引導學生的“學”,引導學生主動參與物理實驗教學,促進學生主動富有個性的學習;倡導在實驗教學過程中形成一個師生互動交流的學習過程,教師要把握好實驗教學理念和放的力度,在學生自主體驗的同時,加強引導隨時發現問題并給予指導,使學生成為實驗的主人。進行實驗的教學過程中,教師是學生的引路人,適當提一些引導性問題,會起到有益的作用。如在用漏斗拾起乒乓球的實驗中(流體壓強實驗),抓住學生因出乎意料而“目瞪口呆”的時機,提出一個引導思路的問題,就更為需要,這樣可以促使學生的思維走到正確的方向并向縱深發展。讓學生自己在實驗中發現問題,產生質疑甚至爭論,讓學生自己感受從問題的提出到解決的整個過程,就充分突出了學生在實驗活動中的主體地位,也體現了教師對學生學習進行必要的指導和點撥的作用。
四、新課程理念下,組織多種形式的實驗教學
物理實驗教學的組織形式是多樣的。要建立開放的實驗室,充分開發和利用實驗室的豐富課程資源,盡快改變實驗室的封閉式管理狀態;要發揮教材中小實驗的作用。課本中“紙盒燒開水”“小風輪”“電鈴”“樓梯開關”等小實驗、小制作,有很強的趣味性和知識性,要很好地利用;要有效利用多媒體,通過多媒體向學生展示多種多樣的新技術,使學生對于這些新技術有所認識和了解;要多開展科技創新、小發明、小制作等物理競賽和興趣小組活動。如小火箭、簡單計時器、兩用卷尺、自制潛望鏡、密度計等制作活動的開展,使學生置身于科學的海洋和有趣的物理情境中,擴大學生的知識面,提高學生的動手能力。
五、結語
[摘要]本文介紹了在校內實施的“加強學生實驗,培養學生物理實驗素養和能力”的教改情況,探索改進、完善后的教改實驗對全面提高學生素質的作用。
[文獻標識碼]A[文章編號]1002-5308(2000)03—0012-04[中圖分類號G633.7
為切實推行素質教育、全面提高學生素質。自1997年8月開始我們諸城市西郊學校物理教研組全體物理教師和實驗員在學校領導的大力支持和各級教研室的指導下,在九七屆初二學生中開展了周期為兩年,以“加強學生實驗教學,培養學生物理實驗素養和能力”為課題,以有效落實“在初中物理教學中實施素質教育”為目標的教學改革實驗,并取得了十分顯著的效果?,F將經過第一個實驗周期不斷探索、不斷改進和完善后的教改實驗過程和實驗對全面提高學生素質的作用作——總結,與大家共同探討。
一、實驗課題的提出和實驗目的
素質教育具有自主性、全體性、全面性、創造性和發展性等特征。要切實推行素質教育,就必須根據學科特點,找準素質教育的要求與各學科特性的接榫點。物理學是一門以實驗為基礎的學科,物理實驗在培養學生能力、提高學生素質方面具有其它任何手段不可替代的作用。故提高初中學生的實驗能力,是培養學生自己學習,自己思考、判斷,更好地解決問題的能力和素質的關鍵。通過對我國現行教材(93年人教版)和發達國家物理教材對比不難看出,我國在重視“實驗教學”,特別是“學生實驗教學”方面遠落后于發達國家。如西德初中物理教材(塞爾肖夫·烏勞貝爾著)中實驗次數(演示實驗+學生實驗)為344個,是我國(138個)的2.5倍;尤其是學生實驗,西德(296個)是我國(19個)的16倍;我國的演示實驗(119個)是西德(49個)的2.5倍。從我國的總體教學現狀看,為了使學生在考試中取得一個高分數,教師更是重理論輕實驗。這樣勢必對培養學生學習物理的科學態度和良好習慣,提高學生理解能力和素質方面都會帶來很大的負面效應。對他們以后的學習和工作中的自我發展更是危害無窮。因此,“加大物理實驗的力度,尤其是增加學生實驗的時間和次數,把學生實驗作為創造物理情境,探索物理問題的主要手段”是在初中物理教學中實施素質教育的必由和科學之路。鑒于此,我校確立了“加強學生實驗教學、培養學生物理實驗素養和能力”的教改課題。實驗的主旨是探索一條“在現行教材編制體系基礎上,創造條件盡可能將演示實驗和課后小實驗變為學生實驗或學生隨堂實驗,變以演示實驗為中心為以學生實驗為中心,盡可能多的為學生提供動手、動腦的機會,從而真正突出物理學科特點。以學生實驗為主線,創造物理情境,激趣設疑,引導學生準確觀察、動手操作、深入思考,使學生的知識和能力得以同步增長,綜合素質得以全面提高的新途徑。
二、推行實驗需要的物質條件和配套措施
1.實驗儀器的配備
根據我校實際情況,一方面由學?;I集資金將教材中演示實驗或小實驗中涉及的實驗器材或學具盡最大能力象配備教材中規定的學生實驗器材那樣配齊、配足;另一方面,對一些能自己制作的器材,由教師或發動學生及學生家長動手制作齊備。為實驗的開展奠定堅實的物質基礎。
2.實現兩個轉變
(1)改變實驗室的管理方式
把原來必須由任課教師定時、統一組織到實驗室做指定學生實驗的封閉式管理變為由任課教師集中組織或學生自己向實驗員申請隨時到實驗室進行實驗的開放式管理。
(2)改變和增加實驗員的職能
學校聘請和安排有豐富教學經驗的物理教師擔任實驗員。把實驗員原來只負責管理實驗儀器和準備實驗的職能變為除管理儀器和準備實驗外,還要負責管理和指導利用課外時間到實驗室進行實驗的學生的實驗操作情況。
(3)根據初中學生好奇心強,自制力差,還沒有養成良好的觀察、操作等實驗習慣,經常出現實驗紀律混亂、容易損壞實驗儀器的情況。在推行教改實驗前制定出嚴格、完備的實驗室制度和實驗儀器損壞賠償制度,以保證實驗改革的順利實施。
三、教改實施過程
1.宣傳、發動階段
改變原來一切以“應試”為中心,不重視初中物理緒論課教學的傳統教學方法。首先通過緒論課教學,使學生正確認識物理學科特點、學習和研究物理學的方法及意義,并能初步了解初中階段物理學研究的主要內容。然后組織學生參觀物理實驗室,有目的、有計劃的向學生介紹或演示部分有代表性且能激發學生興趣的實驗儀器、學具的作用和使用方法。從而激發起學生對物理學習的興趣、求知欲和求成欲;并使學生進一步認識到物理實驗在學習和研究物理學中的作用。在此基礎上,任課教師向學生宣布這次教改實驗的計劃、措施和意義以及學校制定的實驗室制度和儀器損壞賠償制度;并由學校專門組織實驗班學生家長召開“物理實驗知識專題講座”報告會。讓學生和家長都能充分了解學生實驗在物理教學和培養學生能力、提高學生素質中的作用以及在這批學生中推行該教改實驗的意義和配套措施。以取得學生及家長的積極配合和支持,從而保證實驗的順利實施。
2.具體操作過程
第一步:根據著名教育學家沙塔洛夫提出的“理論知識起指導作用”的原則。首先由教師在講授每章(或單元)前精心設計和編制出該部分內容的“信息綱要圖表”——主要是把準備講授內容中涉及的實驗及所用器材(包括學生能自己準備的隨堂實驗或小實驗器材)、需要觀察的現象(或記錄的數據)以及引導學生通過實驗歸納、總結物理概念或規律的問題;本章(或單元)要求掌握的知識點及各知識點之間的聯系等內容提綱攀領、簡明扼要地表示出來,給學生提供依靠點。然后指導學生以“信息綱要圖表”為引導用1-2節課時間自己閱讀本章(或單元)教材,使學生初步了解這一章(或單元)涉及的實驗及所用器材,要求掌握和知識點和知識結構總體框架。
第二步:在學生對將要學習章節(或單元)內容從總體上初步了解的基礎上,任課教師和實驗員要做好實驗前的一切準備工作。如把這部分內容中用到的實驗器材在檢查無故障后到實驗室內的專用儀器櫥中;任課教師組織學生到實驗室以實物為例為學生講授各種儀器的用途使用方法和使用注意事項等效任課教師組織學生到實驗室分組輪流操作各個實驗(主要指由演示實驗轉變成的學生實驗)。在實驗過程中放手讓學生根據預習和“住處綱要圖表”提供的信息自己確定所要操作實驗的順序,自己選擇實驗儀器自己設計實驗方案并按實驗要求獨立操作實驗和記錄觀察到的實驗現象(或數據)。最后由教師引導學生對實驗數據和實驗誤差進行分析處理,并由學生自己通過討論初步設計完成每個實驗的實驗報告。
第三步:在學生初步完成實驗報告的基礎上,教師再根據指導學生實驗和檢查實驗報告獲得的反饋信息,以學生通過實驗獲得的事實性實驗依據(實驗報告)為線索,引導學生學習新知識。并要求教師在授課過程中對刻度尺、天平、量熱器等測量儀器的使用方法、操作規范要求高的實驗和電學部分中電路圖的連接、儀表的使用、電路故障的排隊等復雜實驗在講授新課過程中高標準、嚴格規范地為學生演示一遍,把實驗中應注意的事項給學生強調清楚,為學生課的演示實驗,可以變為隨堂實驗,選擇適當時機穿插在講授新課過程中指導學生操作完成。并鼓勵學生開展小制作、小創造、小發明和撰寫小論文等活動。這樣才能真正使學生在學習過程中通過實驗創設問題情境;通過對實驗的操作、觀察和思維來發現問題。在教師的指導下討論、修正自己的認識、取得共識、進而得出正確的結論并加以應用。
第四步:在講授完一章(或單元)的內容后,再引導和發動學生利用課外活動、科技活動或自習課等外時間在規定期限內隨時向實驗員申請到實驗室,在實驗員的指導和監督下,嚴格按實驗要求,重新規范操作一遍由演示實驗變成的學生實驗,并把授課前完成的每一個實驗報告作以修正和補充。這樣不僅能使學生在實驗過程中通過積極動手、動腦、獲得直接經驗,更有助于學生對已掌握的物理知識的鞏固、深化和應用。
四、教改實驗的特點和作用
1.通過改變實驗室管理方式和傳統授課模式,改變了原來做演示實驗和分組實驗時完全由教師操作或只有極少數學生能操作實驗,大多數甚至是全體學生只能看實驗的教學狀況,給每個學生都提供了自己動手操作實驗的機會。這樣必然使學生自然而然地產生一種“自主、平等、進而主動”的心理作用;再加上物理實驗本身都有較強的趣味性和探索性。故對激發每個學生對物理學習的興趣,培養學生主動參與,積極探索的精神和訓練培養學生動手做、動腦想的習慣和能力都會產生極其重要的作用。
2.在這次實驗改革中注重了學生預習五一節的教學。通過教師精心設計的“信息綱要圖表”指導學生預習,為學生的實驗過程和新知識的學習過程做好知識儲備。這樣對培養學生獨立思考、自我探究的習慣和自學能力、自我發展能力都大有裨益。
3.通過這次實驗教學改革,給學生提供了充足的實驗操作練習時間,并且使教師在實驗過程中能放手讓學生獨立操作完成每一個實驗和指導學生獨立設計完成每一個實驗報告。從而使學生對實驗原理的理解能力、對實驗儀器的選擇能力、對實驗現象的觀察能力、對實驗數據和實驗誤差的分析處理能力以及學生在實驗中靈活運用所學物理知識解決實際問題和創新實驗的能力都得以長足發展。
通過這次實驗教學改革,使教師改變了傳統的教學方法。在教學過程中注重充分利用學生通過實驗創設的物理情境和獲得的事實性實驗依據為引導,啟發學生在對實驗過程中獲得的大量直覺表象進行分析、綜合、比較和概括等思維活動中掌握物理概念或規律的實用,并加以應用。這樣對培養學生以實驗為基礎來學習和研究物理學的科學態度,在問題解決及探究中的自主性和有創造性的吸收知識的良好學習素養,掌握物理學習的科學方法都會產生傳統教學方法不可比擬的作用。
Strengtheningthestudyonphysicalexperimentteachinginsecondaryschool
DONGGuo-rongLIJian-zhong
(Zhuchengwestsuburbschoolforemployee’schildren,Shandong262200,China)
實驗以其形象、生動、形式多樣,蘊藏非常活躍的因素,需要嚴謹、踏實的治學態度,為學生提供全面發展和個性發展的空間,活化知識結構和訓練思維空間,塑造完善品格和為以后從事科研工作打下堅實基礎。
在物理新教材中《從微安計改裝為歐姆表》一文中僅從理論上予以研究,本人試著從理論分析和實踐相結合的角度入手,給予學生充分的自。通過這個實驗使學生了解科學實驗的一般思路和研究方法,鍛煉了學生刻苦耐勞的毅力和嚴謹治學的態度,取得了學生的共識。
在實驗中力求貫穿如下教學原則:
一、教師的主導作用與學生的主動性相結合的原則
創設實驗條件,讓學生自主性學習實驗操作規程和能力訓練目標。讓學生懂得萬用電表的使用,能掌握測量電阻、電流、電壓的方法,懂得一些常用電子元件的測量方法、電子器材的操作測量,掌握電烙鐵的焊接技術,印刷電路板的制作與加工,化學用品的使用,電動器具的使用和安全注意事項。
二、科學性和思想性原則
培養學生嚴謹的科學態度和工作方法,深諳電路理論知識是我們的目標。強調電路原理的解讀,強化實驗的各個環節有條不紊地進行,包含各種儀器儀表的使用、電子元件的測量、電路的焊接和聯接、實驗數據的測量、表頭面板的繪制,需要學生的細心、耐心和恒心。在長期的實驗中,思想上會有一些波動和挫折感,適時地進行個別引導是必要的,總體上應進行一些科學家的成長故事的講座,使學生產生共響,從而深化實驗的教學過程。
三、循序漸進和因材施教的原則
要充分了解學生的認識規律和心理特點,進行成功教學方法。在實驗中會有迷茫失措的時候,困難會時時困擾每一個學生,發揮成功教學方法的優越性,分階段進行各個實驗環節,使學生在每個階段都有成就感,體驗成功的快樂蘊藏于每一次的成功中。第一階段:實驗器材的準備階段。包含微安計、電阻、電容器和二極管的準備和電路板的制作。第二階段:電路的焊接、連接和元件的測量使用。第三階段:儀表的裝配、調試、安裝階段。
四、自主式原則
自主理解控制實驗條件、探索物理規律的思維方法,強化圖象處理的技能訓練,學習排除簡單故障的實驗方法,不通電電阻測量法,通電電壓、電流測量法的應用,認識總結實驗技術。
1、實驗儀器設備準備階段
微安計、直流電源、變阻器、變阻器、電阻、微調電阻50mm*50mm的印制電路板、化學用劑fecl3、電動鉆(含0.8mm鉆頭)、萬用電表、電解槽、透明膠、電池盒、螺絲、組合工具。
2、實驗實施操作階段
①、根據電路原理圖設計繪制電路板,把需要的電路布線結構用透明膠貼上,放入加熱的30-50度的fecl3溶液中腐蝕,一個小時左右腐蝕完畢,放入水槽沖洗涼干,用0.8mm鉆頭在需要連接元件的地方鉆孔,用砂紙擦亮銅箔,用電烙鐵熔化焊錫均勻涂于銅箔表面,均勻分布焊錫,保護鋼箔不被養化.②、根據電路原理圖焊接有關元件和連接線路,檢測電路各部分是否正常,分為通電測試和不通電測試.③、調節變阻器確定四個是量程的中值電阻,用已知電阻代替電阻變阻箱.④、繪制表頭面板刻度。調節變阻器的電阻分別為1、2、3、5、10、15、20、25、30、40、50、100、150、200、250、300、400、500等,根據指針所在位置確定面板刻度。
目前很多學校的物流管理專業人才培養中都設置了實驗教學環節,但是都存在不少問題,究其原因主要有:
1.資金缺乏
雖然就全國本科院校的物流類專業來說,大約50%均建設有功能齊全的物流實驗室,一些211、985類高校由于自身發展較早,資源相對充裕,進而可以通過大量的資金來支持物流管理實驗教學.但是,一些發展較晚的普通類高校由于自身資源不足,缺乏相應的資金,導致基礎設施不夠完善,硬軟件更新不及時.必要的資金支持是高校發展物流管理實驗的基礎條件,資金的缺乏也使得高校很難加強實驗教學師資隊伍建設.
2.物流行業自身特點
物流是一個操作性很強的行業,所涉及的環節很多,包括物流信息處理、倉儲、配送、運輸、包裝、流通加工、裝卸搬運等,而每一個環節所涉及到的操作要求和難度又是不一樣的.但在我國高校物流管理實驗教學的過程中很難顧及到各個環節的專業操作技能,只能選擇部分進行實訓,這就導致了物流管理實驗體系難以系統化.物流業同時也是個不斷更新的行業,這就需要高校物流管理實驗教學跟上時代的步伐,但是大多數高校由于自身資源的不足在實驗教學上不能完全跟上社會發展的步伐致使物流管理實驗教學具有一定的滯后性.
3.傳統教學觀念束縛
在我國傳統的教育體制下,一直存在著這樣的觀念和傾向,即重知識概念輕能力、重理論輕實踐,同時忽略了實驗教學對學生能力培養的重要性,將其置于次要位置,使得實驗教學在方法、內容等方面存在著不合理的現象.在我國絕大多數高校都抱有重科研,輕教學的理念,對教師的科研成果采取了重多的激勵政策,可在實驗教學方面,學校的激勵政策遠遠不夠,這導致了教師對實驗教學的輕視.
4.學生積極性不夠
在實驗教學中,學生對實驗課程表現出“眼高手低”的現象,對于太過簡單的基礎性實驗,認為不能夠提高自身能力,而對于較高難度的創新性實驗,學生又會認為太過復雜,摸不到頭緒.就調查問卷顯示,大約50%以上的學生在實驗前對于實驗目的并不是很明確,也很少主動嘗試在實驗課前對所做實驗進行大致的了解,帶著問題去做實驗.學生主動性不夠,不僅使自身在物流管理實驗中能力得不到提高,也讓教師逐漸失去了信心.
二、針對實驗教學問題提出改善建議
高校為物流管理實驗教學投入了大量的資金建設,這為物流管理實驗教學奠定了有利的基礎條件,但在其逐步發展的同時,也存在相應的問題.面對物流管理專業本科實驗教學中所存在的問題及其原因,結合實際情況和國外成功經驗,可以從以下幾個方面來改善物流管理本科實驗教學,從而完善實驗教學質量,提高學生物流技能.
1.加強資金支持和政策扶持
由于現今開設物流管理專業的院校很多,分散了資源,使得優質資源得不到很好的利用,因此政府應該加強高校物流管理專業的申報批準的控制,并不斷規范、完善審批流程.并對重點培養的各級高校進行一定的資金和政策扶持,解決學校資金不足問題,為完善學校物流管理實驗教學硬軟件建設提供足夠的經濟支持.政府和高校加強聯系和交流,高校要在教育行政部門領導下,充分發揮專業優勢,加強實驗室建設,開展實驗教學研究,制定實驗教學評價體系,從而保證高校實驗教學工作的順利進行.
2.完善高校實驗室
就目前實驗教學現狀來看,在物流管理本科實驗教學中最重要的是建設和完善好物流管理實驗室.許多院校自專業建設開始,就將實驗教學課程設置和實驗室建設作為教學中的重要部分,投入了大量的人力物力,但是,就實際情況來說,高校應該根據自身的實驗資源和學生的需求,合理規劃建設物流管理實驗室.物流管理本科實驗教學著重培養學生的綜合能力,逐步提高學生的操作能力、管理能力和創新能力,因而實驗室的建設需要更加全面地考慮到這些,建立綜合實驗室.在這一綜合實驗室中,可以開展一些體現專業特色的實驗,讓學生們在一系列以模擬實驗為主的實驗項目中,扮演各部門角色,模擬參與電子商務、營銷、物流管理、企業管理等經營活動,這不僅讓學生了解了企業物流運作過程,還能提高自己的動手操作能力和綜合能力,將各門知識融會貫通,同時學生能夠更早的熟悉企業運營基本流程為日后工作打好基礎.而這一綜合實驗室在全國高校并沒有完全普及,因此建立完善實驗室是構建物流實驗教學體系的基礎.
3.加強校企結合
現代物流業是一個操作性很強的行業,要求理論與實際相結合,但就目前的實際情況來說,高校所培養的物流專業人才所掌握的理論知識,與工作崗位不相適應.高校所培養的人才最終是為企業所服務的,如果能夠加強校企合作,培養應用型人才,就能進一步實現三方共贏的局面.校企合作就是高校和企業發揮各自的優勢,通過優劣勢互補,達到預期的效果.而為了保障物流管理校企合作能夠取得預期效果,可以采取以下幾個策略:
(1)共同建立人才培養方案
高校與企業可以根據實際情況和企業需要,制定合適的人才培養方案加強校企之間的交流,共同培養滿足社會需要的應用型物流人才.高校與企業根據以共同利益點制定的培養方案發揮各自的優勢,學校提供教學場所,企業提供實訓基地、技術資料、相應的設備和一定的資金支持來完善高校物流實驗教學硬軟件,高校可以安排一定的課時,讓教師組織帶領學生去物流企業進行參觀、學習,同時讓學生主動融入到物流實際運作過程中去,了解和親自操作相關的物流設備設施.
(2)共同加強師資隊伍建設
物流管理,作為一門實踐性操作性都很強的專業,在對學生各方面能力提出高要求的同時,也對教師能力提出了相應的高標準.但就目前高校師資情況而言,大多教師都是理論知識大過實際操作.加強校企結合,高??梢云刚堃恍┢髽I的精英人士來作為兼職教師,或者來校開展相應的主題講座;學校同時還可以選拔一些理論知識豐富的教師去企業進行實地培訓,了解企業物流運營情況,提高自身的實驗實踐能力.從而壯大師資隊伍,這樣能更好地為物流管理本科實驗教學做貢獻.
4.完善實驗教學內容
調查數據表明,74%的學生認為本校的實驗教學內容更新不及時,沿用幾年前內容,其案例教學少部分能夠反映學科前沿.僅有7%的學生表明該校的實驗教學內容能夠緊扣科技和社會發展情況.這一實際情況就要求,教師在實驗教學中引用的案例,能夠與時代相同步.根據具體的科目設計相應的情境,編寫實驗,并著重學生的參與.同時選用的配套實驗教材應該因地制宜,依據學科需要和特色選用教材作為實驗教學輔助工具.
5.發揮學生主動能力
社會的發展帶動了各方面事業的發展,包括教育方面水平的提高,首先教育硬件設施比較齊全,并且比較高級,能夠解決各種課堂問題,使得學生在課堂中有更豐富的感知能力,能夠對物理學科有更深刻的記憶.初中物理教學中可以多開設實驗課,讓學生在物理實驗課堂中培養動手能力,能夠完善自己物理知識結構網,獲得更多的知識.課堂上可以采取多媒體的形式,把物理中的圖像和聲音表現出來,豐富學生學習物理的立體思維,教師還要熟練地應用多媒體,能夠把物理知識合理的運用到多媒體中去,多媒體是通過課件形式把課堂內容表現出來的,課件的設計要有創新意識.每堂課都要有明確的教學目標,每個環節都要運用不同的教學方式來表達,這樣可以大大的激發學生學習物理的興趣,消除認為物理多枯燥無味的想法,可以更好的投入到學習物理中去,才可以最大限度的提高教學的質量.
2.加強物理課程的實踐活動,提高學生學習興趣
物理課程的教學中不僅僅要注重理論知識的授課,還要加強實踐活動的開設,實踐活動是培養學生實踐能力的重要前提,學生在實踐活動中提高動手能力,尋找到一定的物理規律,加以運用.在實踐活動中,可以以小組的形式進行,各個小組開展競爭活動,鼓勵學生都要踴躍參與,并且每個小組都要有自己獨特的設計,明確自己小組的主題.物理實踐活動的實施可以大大提高學生學習物理的積極性,從中體會到學習物理到來的快樂.初中物理教學加強實踐活動不僅延續和補充了物理知識的基本概念和規律,幫助學生進一步理解、深化和鞏固物理知識;而且還能對學生學習的技巧以及學習成績有所提高,同時還能拓展學生的發散思維,培養學生的學習主動性和積極性,從而提高其對物理知識的興趣.
3.加強實驗教學,體現物理教學的魅力
物理課程少不了實驗教學的配合,只有在實驗教學中學生才可以鍛煉自己的技能.在實驗演示中,是教師和學生發現物理知識、規律、現象的重要源泉,學生可以在實驗中引發思考,激發學生的求知欲,學生之間可以相互討論,學生之間交換意見可以學到更多的知識,并且更深刻的接觸了物理學科所表達的魅力,鞏固了物理知識的學習.
4.開啟引導式教學
物理教學中要實行引導式教學,因為物理課程知識比較枯燥,都是一些原理和公式,學生需要通過理解才能運用這些原理和公式,如果啟動引導式的教學方式學生可以以探索的心情去學習物理,會發現物理中存在的樂趣,愿意探索這門學科,學生在教師的引導下,發現問題和提出問題并且做到自己解決問題,引導式的教學方式可以更好的提高物理教學質量.
5.延伸課本知識
教師對物理課本中的知識適當的進行延伸,物理課本中的知識具有一定的局限性,教師要適當的補充一些課外的物理知識,讓學生對物理課程的本質有更深刻的理解,能夠學習到更多的物理知識,能夠探索到更廣闊的物理知識和原理,還培養了學生對知識的探索能力,能夠在教師所講授的課外知識中探索出適合自己的學習方法.
6.課堂作業及時批改
物理學習不僅僅需要課堂效率,課堂之外的學習也是必不可少的,學生的課堂作業教師要及時批改,存在的錯誤要及時的反饋給學生,讓學生了解到自己的錯誤,及時得到糾正,如果不及時進行批改,會影響到學生以后的學習,物理知識也具有連貫性.通過批改作業教師也可以發現自己教學中存在的不足,與學生共同糾正錯誤,保證教學的質量問題.
7.介紹物理科學家
一、為什么要改革物理演示實驗教學
物理實驗教學,從18世紀德國、法國建立了學校的演示實驗室,教師經常用昂貴的儀器演示生動的現象,從此便開始了世界上的物理實驗教學,成為物理教學中重要的教學手段和有效的教學形式。
近年來高考物理試卷對實驗的考查,不僅從學生實驗發展到演示實驗,而且已從簡單的背誦實驗知識轉向考查對實驗的思想、原理、方法的理解上,重在考查學生的實驗能力和綜合分析能力。例如,1993年是用干涉法檢查平面的實驗,1994年是簡諧振動圖象的演示實驗,1995年是光電效應演示實驗,1996年是運用靜電計研究平行行板電容器電容量的決定因素,1998年有關光電效應的演示實驗和LC振蕩電路的演示實驗。但是實驗題的得分率都不高,反映了目前在中學物理教學中,實驗教學是一個薄弱的環節。許多物理教師都不同地只重視理論的講授和解題能力的培養,而忽視了對學生動手能力的培養。不少學校教學經費不足,儀器設備陳舊簡陋,地方陜小擁擠,嚴重制約了實驗教學的正常開展,對于大綱規定的實驗,不僅開出率低,而且演示實驗的作用和地位還在低水平下徘徊,使學生實驗動手能力普遍較低。近幾年我國中學生實驗素質較差。又如1990~1995年期間,國家教委儀器研究所對一萬余名學生進行實驗能力測試,結果是我國中小學生實驗動手能力幾乎都不及格。說明了我國中小學生實驗動手能力普遍較差。因此,為了培養學生的實驗技能、觀察能力、思維能力和科學的思維方法,提高他們發現問題、分析問題和解決問題的能力,進一步提高學生學習物理的興趣和愛好,調動他們的學習積極性,發揮非智力因素的能動作用,引導他們從小愛科學、學科學,激發他們樹立敢于攀登科學高峰的雄心壯志,縮小與世界先進國家實驗教學的差距,我們應進一步改善實驗條件,改革演示實驗教學,直觀形象地為學生提供感性認識。
二、怎樣改革物理演示實驗教學
1、重視演示實驗教學,加強能力培養。
目前,學生普遍感到物理“難學”,其原因之一就是物理教學中缺乏實驗。而一些經濟發達的國家,他們非常重視物理實驗教學和研究問題的方法,如日本初中物理的課時數只有75課時,但安排的學生實驗卻有20個,演示實驗有130個,并且絕大多數都是研究性實驗,基本形成以實驗為中心的課堂體系??梢?,他們的學生在實驗方面得到訓練和能力培養比我國的學生多得多,他們學生的實驗心理素質比我國中學生強。因此,在當前我國中學教育由應試教育向素質教育轉變過程中,我們對物理實驗教學,必須引起高度的重視,為了研究好這些課題,教師必須研究教材中哪些地方學生感到抽象、容易混淆、接受困難,并結合教學實際,研究解決的方法,努力開發一些直觀的演示,同時在教學中引進近代物理學的某些思想方法和現代科學的新成就,例如:用激發演示光的干涉和衍射,用發光二極管演示電磁感應中機械能與電能的相互轉化等。在實驗教學中,可在規定的實驗中,適當增加相關演示項目,使教學內容更加豐富,使學生的眼界更加開闊。例如“分子間作用力”的演示,可在兩只乒乓球間夾上一段彈簧,球的外側套上橡皮筋,平衡時,引力等于斥力;增大球距時,引力大于斥力;縮小球距時,引力小于斥力。這樣不僅培養學生對物理的學習興趣,更多地拓寬學生視野豐富他們的想象,而且能有效地提高了學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力。
2、在演示實驗中增加學生的參與。
演示實驗是教師利用課堂時間為學生演示,在操作的同時又引導學生對實驗進行觀察、思考和分析的一種物理實驗教學方式。傳統的課堂教學,演示實驗通常教師演示,學生看,但是很多實驗學生根本看不清,特別是后邊的學生。不同程度的限制和阻礙了學生智能和潛能的發展,直接影響學生實驗心理素質的提高。因此,在演示實驗中,應積極引導學生觀察、猜想、分析、歸納總結,甚至在實驗操作上讓學生積極參與,讓學生充分了解實驗的內容,多次重復,加深印象,鞏固記憶。例如:在“楞次定律”一節的教學中,筆者變原來的課堂演示實驗為邊做邊講實驗,每兩位學生發一套實驗器材(干電池、電流表、原線圈、條形磁鐵、導線),實驗中讓學生首先觀察電流方向與電流表指針偏轉方向的關系,再觀察原線圈的電流方向與磁鐵運動方向的關系,把直觀的材料作為培養學生知覺、觀察力的材料,引導學生仔細、準確地進行觀察,然后引導學生討論、研究、對比、總結出感生電流所引起的磁場方向與磁鐵運動方向的關系,最后訓練學生用科學的語言描述,并解釋所觀察到的現象,從而順理成章地寫出楞次定律??梢?,演示實驗在教師指導下讓學生參與,不僅有顯示學生實驗技能的機會,又能得到科學方法的訓練及能力的培養,加深理解和掌握物理概念和規律,同時可領略物理學的思想,培養科學態度和科學方法。、變驗證性實驗為探索性實驗。
中學物理課堂演示實驗可分為驗證性實驗和探索性實驗,而大部分是驗證性實驗。驗證性實驗是對知識的正確與否加以驗證,鞏固和加深對基本規律和基本原理的認識。但是,對學生在學習物理的科學方法和科學態度方面不能得到鍛煉,也不利于培養學生主動探索物理規律的能力,而探索性實驗對培養學生思維能力、創造能力、自學能力、觀察實驗能力及解決實際問題的能力有獨到的作用。正如愛因斯坦所說:“對真理的探索比占有更加寶貴”。
因此,在教學中可把一些驗證性的實驗變為探索性的實驗。在實驗教學中,要盡量再現實驗的設計過程,多讓學生想想:“為什么要這樣做?”“換種方法行不行?”以此滲透物理思想,啟迪學生思路。例如在“牛頓第二定律”一節的教學中,筆者將這個驗證性實驗變為探索性實驗。其研究方法:①邊學邊做實驗:首先讓學生按照自己設計好的實驗方案做實驗,使學生從實驗中初步認識物體的加速度a與物體的質量m及它所受外力F有關。然后,筆者再演示課本上的實驗,規范操作,這樣,不僅使學生掌握科學的實驗方法,而且讓學生觀察實驗過程,注意發現研究對象引起變化的原因和條件以及在實驗中出現的現象,使學生對a和F、m的關系獲得感知。②探索知識:指導學生對問題進行具體研究,處理實驗數據、列表、畫出a-F、a-1/m的圖象。③歸納總結:師生共同分析、歸納、總結出牛頓第二定律。這樣,讓學生用實驗探索和理論探研兩種方法自我進行推證,在推證過程中學生就自然而然地對核定的研究對象、成立條件、使用范圍、注意事項搞得一清二楚。讓學生由學知識變為主動探索自然規律,對知識學得更扎實更牢固,同時使學生受到科學方法的熏陶。
4、合理運用多媒體,優化演示實驗教學。
利用常用儀器、教具進行演示是一種最基本的手段,而利用多媒體教學,是教學現代化的重要標志,是教學改革的重要組成部分。因為多媒體教學是指在教學過程中運用系統科學的觀察和方法,組織多媒體信息,形成合理的教學結構,以實現教學優化,使學生真正體會到物理學科的學習方法,提高學生觀察及分析問題的能力。如應用多媒體展示課堂實驗無法演示的宏觀的、微觀的、極快的、極慢的物理過程,從而突破時間以及空間的束縛,進行逼真的模擬,靈活地放大或縮小物理場景,將物理過程生動形象地展現于學生眼前,使學生認識加強,理解透徹。例如,對于“LC電磁振蕩電路”的振蕩過程分析,筆者應用電子計算機的動畫功能,展現了隨著電容充放電的進行,LC回路中的電場能和磁場能之間的周期性變化,振蕩電路的大小和方向變化的全過程,安全逼真,激發學生學習興趣,使學生在學習過程中保持精力高度集中,思維高度活躍,求知欲高度旺盛的狀態。對于可見度小,不易觀察,且只能水平演示、觀察的內容,例如水波的干涉、衍射現象,用發波水槽借助投影儀演示,既起放大作用,又使其有動感,使學生看到清晰的干涉條紋,對學生腦子里形成正確概念有極大的幫助。但是還有部分同學對波的疊加原理難以理解,又缺乏想象力,為此筆者又用計算機模擬制作了一條直線上兩傳播方向相反的兩列波的疊加,可十分形象直觀地表現波的疊加,學生也容易理解,并取得了良好的效果。
關鍵詞:物理實驗觀察能力物理理論
物理學是以實驗為基礎的科學,實驗始終是研究物理學的重要方法,因此在中學物理教學中實驗是重要的教學方法,通過演示和實驗不僅能提供學生對所研究的物理現象的感性材料,培養學生的觀察能力,而且還可以使學生獲得一定的實驗技能,培養學生的實驗能力。
物理實驗使指人們根據研究的目的,利用科學儀器設備人為的控制或模擬物理現象,排除干擾,突出主要因素,在最有利的條件下研究物理規律的一種活動。物理實驗可以簡化和純化研究過程;可以強化研究條件;可以加速或延緩物理過程;可以重復再現物理過程;可以對物理現象或過程進行定量研究。總而言之,物理實驗在物理教學中有十分重要的作用。下面從以下幾點加以說明:
一、物理實驗可以培養學生的觀察能力。
教師在演示實驗中,首先要讓學生明確實驗觀察的目的,其次要讓學生觀察實驗的裝置,認真觀察實驗儀器的初始狀態,了解各部分儀器、儀表的作用與功能,使學生對觀察的目的,實驗的儀器裝置有一個整體認識。在做電學實驗時,要先讓學生看清電路。第三,要引導學生認真觀察實驗現象的發生和變化過程,演示實驗一般要重復做二至三次,以便于學生反復觀察,紀錄實驗現象、結論,教師還要帶領學生分析思考逐步形成理論。這樣,學生的觀察能力得到了培養,對理論知識建立的過程有了較清楚的認識,使知識具體化,幫助學生理解較抽象的理論物理知識,能夠使其久久留與腦海之中,保持較長的記憶時間1。一般地,第一次演示時,讓學生集中觀察發生的現象,第二次要求學生觀察老師的操作,以便明確現象是怎樣發生的,第三次讓學生綜合觀察現象發生的過程及其結果如何。
為了增強演示實驗的效果,培養學生的觀察能力,教師可以在演示實驗前或演示實驗過程中,提出一些思考性的問題,以便引導學生觀察實驗中發生的現象及現象變化過程,把學生的無意注意轉化為有意注意,引導學生集中注意力觀察最需要觀察的事物,并在演示實驗過程中指導學生觀察方法,以及觀察中應注意的問題。
在演示實驗的觀察訓練中可以逐步減少教師的指導,從開始時實驗前做詳細的指導觀察逐步地變為有重點地指導觀察。在學生具備一定的觀察能力后,可運用“無聲演示”的方法,即教師在演示前和演示過程中都不講解指導,而只操作給學生觀察,演示結束后,讓學生把觀察到的現象和過程用科學語言正確描述出來,可以先提一名學生回答,然后請其他學生補充,直至達到要求為止。也可以讓每個學生看完教師的無聲演示后,寫下自己所觀察到的現象和過程,這也是考察學生觀察能力的有效方法之一。經過這樣反復多次的訓練,即可不斷提高學生的觀察能力。
二、通過物理實驗發現物理規律,建立物理理論。
在物理學中,物理規律一般都是通過實驗總結出來的。一些物理學家為了探索自然的規律,不惜從事十年數十年的艱苦實驗,有的還要冒著生命的危險來進行實驗研究。例如法拉第電磁感應定律是經過十年的實驗探索才發現的,在此之前1820年奧斯特發現了電流的磁效應,這使善于思考的法拉第由此得到啟發并提出“磁轉化為電”的設想,1822年法拉第就開始了艱苦漫長的轉磁為電的研究,經過無數次的實驗,終于在1831年發現了電磁感應現象,接著又進行了一系列的實驗研究,最后成功的實現了磁轉化為電的設想,并經過進一步的實驗探索,總結出了法拉第電磁感應定律,開創了人類的電氣化時代。美國科學家富蘭克林是冒著生命危險進行“捕捉雷電”實驗的,并為電學的發展作出了貢獻。科學實驗也是發明家取得成功的必由之路。如美國發明大王愛迪生曾獲1093項發明專利,可以說,他的每一項發明都是通過實驗取得的。例如愛迪生發明白熾燈時為了尋找燈絲的合適材料,曾先后用1600多種礦物和金屬材料進行反復的實驗,歷時13個月,終于研制成功一只亮度達40燭光的炭化竹絲燈泡2??梢哉f科學實驗是人們認識自然,改造自然的重要途徑。因為人們只有通過變革自然界的活動才能獲得關于自然界的現象和本質的種種感性材料,并在概括大量感性材料的基礎上發現規律和建立理論。
、通過物理實驗可以驗證物理假說,檢驗物理理論。
通過實驗不僅可以發現物理規律,建立物理理論,而且還能驗證物理假說,檢查物理理論的真偽。因此,實驗既是建立理論的源泉,又是檢驗理論真理性的標準。例如1956年李政道、楊振寧提出的“弱作用下宇稱不守恒”的假說,在被吳健雄的鈷—60實驗驗證后,才被公認。法拉第由“電生磁”萌發的“磁生電”的假說,被實驗驗證后才變為物理規律。另一方面一些物理理論被實驗檢驗后不得不拋棄,如亞里士多德的“落體觀念”在統治了物理學兩千多年后被伽利略的實驗證明是錯誤的而被人們拋棄。有如“以太”和“燃素”雖在物理學中存在多年,最終還是被實驗檢驗而宣告并不存在。
作為物理實驗,它之所以能夠充當驗證物理假說的依據,檢驗物理理論的標準,是由于物理實驗具備檢驗科學真理性的根本屬性。物理假說和理論是人們的思維對于自然界規律性的反映,那么作為檢驗這種反映正確與否的標準不能是理論本身,同時又不能是客觀對象本身,因為作為純粹的客觀對象并不能證明理論與對象是否符合一致;另一方面,作為標準又必須具有把人的思維同客觀世界聯系起來的特性。物理實驗恰恰具備以上作為檢驗標準的條件,所以物理實驗是驗證假說,檢驗理論的標準。
四、通過實驗完善理論體系,發展物理理論。
大學物理實驗教學雖然重要,但當前發展現狀并不值得樂觀,在許多高校普遍存在以下方面的問題:一是實驗內容陳舊,據有關統計,60%以上來源于經典物理,反映當代物理發展的新趨勢、新方向的內容較少;二是實驗項目類型缺乏新意,現行的大學物理實驗開設的實驗大多是一些驗證性、仿效性的實驗,設計型的、創新型的實驗很少,這既不不利于激發學生做實驗的興趣,更難達到培養學生創新的能力;三是考試考核方式方法落后,目前大學物理實驗考核辦法基本上是沿襲傳統方法——統一時間,讓所有學生做同一個實驗,在根據學生完成的實驗報告給予評分,既不重視學生做實驗的過程,也不看重學生在做實驗過程中表現出來思想、能力,因此,考試難以做到客觀準確;四是教學管理落后,多數高校的大學物理實驗教學的管理仍停留在傳統的教學管理模式和水平上,未能充分利用信息技術革新的優勢,學生只能按照學校的課程計劃一成不變地去做實驗,導致大量的實驗資源(儀器設備、師資)閑置,未能發揮應有效益,開放性實驗形同虛設,致使許多有興趣、有天賦潛能的學生的要求難以得到滿足。凡此等等,我們必須認真思考并回答——當今大學物理實驗教學向何處去?
2信息化是大學物理實驗教學的發展趨勢
大學物理實驗教學信息化就是以計算機、互聯網等信息化技術手段帶動實驗教學、管理的科學化、現代化,以提高實驗教學質量和效益的過程;它是將現代信息技術與先進的管理理念相融合,轉變大學物理實驗教學的方式方法、師生教學互動模式、管理模式、成績評定模式,重新整合大學實驗教學資源,提高實驗教學質量、提高大學生科學素質和科研能力的過程。大學物理實驗教學信息化管理的精髓是信息集成,其核心依托計算機數據庫及其網絡平臺,數據管理系統把實驗教學項目的選擇、方案的設計、時間地點的安排、儀器的配置與準備、指導老師的選擇、實驗報告的撰寫與收集、實驗成績的評價等各個環節集成起來,形成師生及管理者共享資源、信息,實行最優化原則來提高現有實驗儀器設備的利用效率,充分發揮教師的能動性和積極性,同時在尊重大學生的自主性的基礎上,激發其學習的興趣、發掘其學習潛能,從而使大學物理實驗教學取得良好的教育、教學效果。相對于傳統的教學模式,實驗教學信息化具有二大特征:一是改變實驗教學的傳統管理模式,實行立體全方位管理,實現對教師、實驗課堂、實驗設備、學生全面管理的管理目標。就得要求對實驗教學管理進行深化改革,在現有信息資源共享的基礎上,使教師與學生、教師之間、實驗教學部門與理論課教學部門之間以及負責實驗教學的部門與學校相關部門之間交流和溝通更直接,從而大大提高管理效率,降低管理成本。二是運用信息技術對實驗教學的各個流程和環節(如教師、學生、教學過程、作業批改、成績評定等)實行有效控制和管理,實現各種要素配置最優化、各個環節緊密結合而達到最合理化,即能實現資源共享,又可以達到實時監控。是故,信息化是當代大學物理實驗教學發展的趨勢。
3加大教改力度,實現大學物理實驗教學信息化
實現大學物理實驗教學信息化是一項較為復雜的系統工程,至少應進行以下幾方面:第一,實驗項目開設選擇信息化改革;現代科學技術(物理學更甚)發展日新月異,作為物理學的基礎課程——大學物理實驗,其內容的選擇必須與時俱進,體現現代科技發展變化的時代風貌,反映其時代特征。要開設好大學物理實驗項目、確定實驗內容(既適合本校學生的實際,又要體現現代科技發展要求),就要充分利用互聯網等信息技術,搜集國內外大學物理實驗開設的情況,通過網上調查,確準了解、把握本校學生的學習基礎等實際情況,確定開設實驗項目,并隨著情況變化而不斷調整,以確保大學物理實驗教學目的的有效貫徹。第二,實驗教學管理的信息化改革;實驗教學管理信息化可分為三個層次:最高層次是學校層次,中間是教學系部層次,最后是實驗管理員和任課教師層次。傳統意義上的實驗教學管理僅僅集中或注重中間層次,學校很少掌握實驗教學的有關數據、信息,對開設了些什么實驗項目、是誰主講、實驗計劃、進度等等很少過問,這往往導致實驗項目開設缺少頂層設計與指導,降低該課程教學目的的全局性、前瞻性;傳統的實驗教學管理也不太重視最低層次的管理,導致管理難以做到具體化、精細化。[3]由于信息技術的進步,為實驗教學管理實行全面化、三層次協同化提供的技術支持,充分利用計算機和互聯網等信息技術平臺,學校從宏觀上進行設計、指導,系部進行具體規劃管理,將學校的意圖、指導思想傳達給授課教師,并將教師反映的信息數據匯總存檔保存,同時向學校有關部門報備;教師與實驗管理員合作,收集授課對象——學生的有關信息數據,在此基礎上開設具體的、切實可行的實驗項目計劃,制成電子文檔,發送給系部管理者。如此,對實驗教學管理既可宏觀調控,又能具體、精細到人,甚至到每一節課、每一個實驗。第三,實行教學計劃、教學方案、教學內容等有關課堂教學信息化;[4]實驗教學是以學生為主體、教師為主導的雙邊活動,教學能否取得預期效果(使學生掌握相關知識、發展能力等)其關鍵在于教師的所作所為。教師的基本能力素養是比較穩定的,難以短時間內得以提高,但課前準備工作(主要包括教學計劃、教學方案)可以做得盡可能的完善完美。將實驗教學的內容、教學計劃、教學方案進行信息化,能產生兩個方面的良好效果:其一,科學合理的教學計劃、適用完善教學方案公諸于網上,可供同行學習、參考,提高學習者的教學水平;其二,教學新手或教學水平較差的將其教學計劃、教學方案公諸于網上,可以得到同行或水平較高者的幫助指導,再改進自己的計劃與方案,快速提高自己的教學能力和水平。第四,學生課堂學習、實驗操作信息化改革;[5]現代教學理論研究指出,現代課堂教學方式正向大眾化和個別化方向發展。利用計算機、視頻監控和互聯網技術,將學生的課堂學習、實驗操作實行信息化,教師可以輕松地監控整個課堂或多個課堂(主要是開放性實驗)情況,盡可能地實現教學大眾化,克服傳統實驗教學受場地和人數限制的缺點;另一方面,學生通過計算機和視頻設備與指導老師直接對話,接受一對一的個別幫助與指導,實現課堂教學的個別化。第五,實現實驗教學效果評估、考核、總結信息化;評估、考核是檢驗教學效果的方法手段。對學生實驗考核實現信息化,即學生在裝備計算機和視頻監控設備的實驗室完成考試考核,教師既可以得到學生考試的結果如實驗報告,又可以了解掌握學生實驗操作的過程,綜合二者的情況,給出的成績會更加科學合理;同時,利用計算機對試卷進行評判,可以減少人為因素,使之更為客觀、高效,使教師從繁重枯燥的閱卷工作中解脫出來。每個學期或每門實驗課程結束,教師寫好總結與心得,電子文稿存檔匯總,既可做考評依據,又可與同行或他人進行相互交流,或提高自己,或幫助他人。信息化是大學物理實驗教學的發展趨勢和方向,是一項富有挑戰性的工作。需要我們不斷地研究、探索、嘗試,不停地總結經驗教訓才能逐漸地走向成熟、完善。
作者:周文真 單位:湖南科技學院
參考文獻:
[1]胡成華,史玲娜.大學物理實驗教學創新模式的探索與實踐[J].物理與工程,2012,(1):44-46.
[2]王素紅.大學物理實驗教學改革的嘗試[J].工科物理,1998,(6):32-33.
[3]黃英群,王秀娥,趙佳,劉漪.大學物理實驗計算機與網絡輔助教學研究[J].中國地質教育,2007,(4):115-117.