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【关键词】物理学;工科大学生;学习方法;科学研究方法
为什么工科大学生都要学学物理课程呢?其原因在于物理学的基本原理隐藏于物质世界的方方面面,渗透在自然科学的所有学科之中,同时也常常被应用于工程技术的各个领域。物理学是非常重要的一门学科,作为工科大学生,未来技术领域的领军者,物理基础的薄厚、物理意识的强弱都直接影响着学生对未来社会的适应性、创造力和发展潜力,所以要求大学生们一定要学习并学好这门重要的基础课程。物理学所研究的范围很广,从空间上讲,小到基本粒子,大到类星体;从时间上讲,短到基本粒子的寿命,长到宇宙的寿命,几乎包括了整个物质世界。在物理学产生和发展的过程中,形成了各种各样的科学研究方法,如实验法、分析综合法、归纳演绎、科学抽象等方法。通过对大学物理的学习,除了让学生获得物理方面的知识,最重要的是让学生在学学物理的过程中能够受到方法论的教育。重点培养学生的观察能力、分析能力、逻辑推理能力,学会正确的学习方法和科学研究方法。这才是工科学生学学物理的真正目的。
如何能学好大学物理呢?
一、大学物理和中学物理的学习方法有本质区别
起初学学物理时,学生们可能会觉得很多概念、定律、定理等都是中学时学过的,并且会发现有些问题仍然可以用中学时学习过的数学知识就可以解决。从而导致部分学生掉以轻心,不认真听讲,有了这种想法之后,到了后期就会觉得学起来越来越困难,跟不上教师的教学进度。最终出现批量学生掉队、对大学物理课程失去兴趣的现象,这也是大学物理课程不及格率较高的重要原因之一。因此,教师在进行大学物理课程教学之前,一定强调大学物理和中学物理的学习方法是有本质区别的,让学生在课堂上要绷紧学习神经,戒骄戒躁。
二、大学物理与中学物理的差异
回顾中学物理的学习方式,可以简单的总结为:学生在教师讲解知识点后,要劳记一些概念、公式、定律和定理,然后会利用它们解决实际物理问题即可。也就是说我们中学时教师讲解知识点,最注重的是如何利用所学的知识点去解题,教师在讲解知识点时,并不注重讲解这些概念、公式定律和定理都是如何演绎过来的。而在学学物理的过程中,学生们不仅仅要牢记一些物理概念、公式、定律和定理,最重要的是要掌握每个概念、定理的形成过程,要知道他们阐明了什么样的物理规律,体现了什么样的物理思想以及它们的适应条件和范围都是什么,在此基础上还要求学生们学会运用高等数学知识来解决物理问题。
三、高等数学是大学物理研究的重要工具
高等数学贯穿于大学物理知识学习的全过程,学学物理知识的过程就是应用高等数学知识的过程。大学物理学习中常用的高等数学的知识主要有:微积分、矢量和数学建模。微分、积分主要应用于公式推导的定量,同时微积分的思想方法是解决大学物理中实际问题的主要方法。比如:讨论变力的功问题时,即采用了高等数学中的积分方法又采用了微分方法。因此,学生们一定要把高等数学学好,灵活的运用数学知识解决物理问题。
四、提高课堂听课效率,掌握正确的学习方法
1.在物理课堂上,学生们应该更注重对物理思想和科学研究方法的掌握,学会举一反三,不能死记硬背,不能只生搬硬套公式,要加深对物理概念、公式等的理解,了解定理的演绎过程,从本质上弄清楚每个知识点中涉及到的物理原理。
2.课堂上学生一定要认真记笔记,跟上教师的讲课进度。由于大学物理课程课时的限制以及讲解内容的限制,教科书上有些相对不重要的知识点会被教师略讲或者删除。讲解的重点内容都将体现在课堂板书或者说学生的笔记中,所以学生一定要认真听教师讲解知识点的同时,有选择的记录教师讲解的重点、难点内容,特别是课上例题和解决方法都要详细记录在笔记中。在期末复习时,一本记录详实的笔记,会给学生们的期末复习带来很大的便利,是期末复习的好帮手,也是今后学生走上工作岗位的指导书。
五、养成课前预习新知识,课后复习笔记,独立完成作业的好习惯
关键词: 考试改革 大学物理教学 教学效果
引言
高等院校是素质教育的主要阵地,承担了向社会输送高素质、能力全面的人才的任务。为满足该教学要求,在大学物理教学中应该帮助学生系统理解和掌握物理教学知识,并在教学过程中逐渐培养学生的逻辑思维能力、抽象思维能力,为学生后续的新理论、新知识的学习夯实基础。考试是对大学教学效果进行考察和评价的一种主要形式,考试形式是否合适,考试内容是否恰当都会对学生的学习态度和思维方式产生影响。当前大学物理考试大多仍采用传统教育方式下的一次性闭卷考试方式,考查内容集中在定理定律的应用、书本知识等方面,而没有对物理教学和科研过程中的思想和方法体现出明确的考查,更无法让学生形成全面的、有效的发现问题、分析问题和解决问题的思维方式。这是非常限制学生的个人发展的。为弥补这种考试方式存在的不足,必须对其进行改革,并在改革过程中不断总结。
1.大学物理考试中的弊端分析
高校中的大学物理课程教学与评价受传统考评体制的影响很大,其考试通常集中在基本知识的片面性考查方面,没有对考试的评价功能引起足够的重视,也没有对考试的反馈和导向的作用形成正确的理解。综合来看,大学物理考试中存在的弊端主要集中在以下方面。
1.1考试内容固定,对学生应用知识的能力考查有所欠缺。
目前的大学物理考试主要集中在固定定理、公式的记忆与简单应用中,考点较多涉及经典物理相关教学内容,对于物理方法及思维方式的考查相对较少。在考试前教师还会向学生划定考试范围等。这些行为一方面助长了学生的懒惰心理,容易使学生留下学习无用的印象或感觉,另一方面阻碍了考试的评价功能的体现,教师不能通过考试对教学内容、教学方式等进行总结和反思。
1.2考核形式单一,不利于学生个人素质的发挥。
大学物理属于公共基础课,其教学定位决定了大学物理的考试是面向全校的,通常需要在全校范围内进行统一命题和考试。但是这种按照一个模式评价学生的考试方式不利于学生个人素质的发挥,对学生的创新精神具有阻碍作用。
1.3过于看重考试成绩,对考试的评价、反馈,以及分析作用认识不足。
考试所面向的对象不仅仅是学生,还应该包括教师,不仅仅是学生学习效果的反映,还应该是教师教学效果的客观评价和教学反馈。在考试结束后无论是学生还是老师都应该对考试试题、考试方式等内容进行分析与总结。但是目前的大学物理考试更看重考试成绩,对于考试的本质意义并没有形成深刻、理性的认识。
1.4注重结果评价,对教学过程的考核关注度不够。
大学物理教学知识点多,抽象度高,为实现内容覆盖、难度控制、试卷结构的协调,教师在出大学物理考试试卷时会尽量选取不同类型和不同知识点的试题组合。但即便如此,单一一张试卷还是无法全面、客观、准确地容纳整个大学物理的教学过程和教学内容。与此同时,注重结果评价,导致学生更加注重如何获取更高的考试分数,对于考试试题深层的物理思维方式的考察并没有形成统一认识,更谈不上创新性活动的开展。
2.大学物理考试改革思考与探索
鉴于大学物理考试模式中存在较多的弊端和不足,无法满足素质教育、全面教育的教学要求,故对考试内容和考试方式进行改革和探索必然成为今后大学物理考试改革的发展方向,达到客观、公正、全面反映与评价学生学习是否有效、教师教学方式与教学内容是否符合要求的目的。
2.1更新考试内容,增加考试题型。
近代物理的研究思想与研究内容对于促使学生认识物理现象,探索物理规律,应用物理工具解决实际问题等都具有十分重要的意义。因为在大学物理考试中应该适度添加对近代物理相关教学内容的考查。同时,大学物理考试的目的是考查学生是否在教学过程中学会了应用所学知识解决具体问题的能力,故大学物理考试中可以针对学生能力的考查设置新的题型或考查方式,如设置简答题“为什么桥都设计成凸形而不设计为凹形?”等考查点结合度高,与现实生活契合度高的问题。
2.2丰富考试方式,分阶段对学生进行考核,形成综合测评体系。
单次考核的偶然性相对较高,且考查内容有限。为提高大学物理考试改革的有效性,可以在教学过程中分阶段、分形式对当前教学进度范围内的内容进行测评,并将测评结果作为最终成绩的一部分计入考试总成绩。
具体可以从以下两方面着手。一方面,增大平时成绩的占比,注重对学生大学物理学习过程的考查,充分调动学生的学习积极性,消除学生的侥幸心理,培养学生注重平时课程学习的态度。另一方面,增加其他考核方式,如针对某一学习内容的小论文撰写、针对某一知识的实验操作设计等。这些考核方式的添加不仅能够让学生在大学学习阶段对如何分析问题、解决问题形成更清晰的认识,还有助于学生后续工作的开展。
2.3期末考试形式变更。
考试时间是有限的,学生的学习时间是有限的,如何在有限的时间内提高学生对知识的理解与运用能力是大学物理教学的重点和难点之一。将大学物理的期末考试方式由闭卷转化为半开卷,即允许学生考试过程中带入自己认为的与考试相关的公式或内容等,不仅能够减轻学生的学习负担,从而将精力更多地集中在对相关知识的理解与运用方面,还能够为教师提供更广阔的出题平台,让教师在教学知识的基础上出一些应用性更强、关联度更高的题目,这对于提高学生的自我学习、自我总结、自我归纳等能力具有积极的推动作用。
结语
考试是检验教学效果的一种载体,考试结果对于评价教学内容、教学模式等具有积极意义,考试方式和考试内容对于学生的学习能力和创新精神的培养具有积极的推动作用。推动大学物理考试改革,充分发挥考试的作用是现代综合素质教学的必然要求。
参考文献:
[1]张国丽.独立学院大学物理考试改革的研究[J].课程教育研究,2013(7).
【关键词】大学物理;教学改革;创新能力培养
大学物理是理工科非物理专业一门重要的必修基础课程,通过对课程的学习,可以提高本科生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力,并通过不断积累探索,逐步提升学生的科学素养与实践创新能力。但是,在目前的大学物理教学中,还存在着内容与前沿进展结合不足、学生重理论轻实验、创新意识和创新能力匮乏等突出问题。针对上述问题,吉林大学公共物理教学与研究中心(以下简称物理中心)以培养学生研究和创新能力为目标,通过优化课程、改变教学模式、更新教材、推进慕课建设等手段进行了一系列的教学改革与探索,使大学物理教学更具理论性、前沿性、体系性与创新性,为提高本科生的科学素养与创新能力提供了有力支撑。
1.打造双轨道学科教学体系
结合多年的教学实践,吉林大学物理中心将承担的大学物理课程进行了整合优化,总体上按照工科和医科(包括理科)两大学科对课程体系和资源进行了系统划分,其中工科细分为工学、地学、信息科学3个类别;医科细化为农学和医学2个类别,并结合各学科的特点,分别研究制定了相应的教学大纲与教材,确保了教学、考核各环节的统一,形成了以工科和医科两大学科为区分的双轨道学科教学体系(如图1所示)。
2.创新教学模式与方法
(1)引入研究性教学环节。根据教育部物理基础课程教学指导委员新近制定的《大学物理课程的教学基本要求》,结合吉林大学的定位和学科特点,物理中心经过长期的摸索与实践,在教学中适度匹配了研究性教学环节,由单纯的讲授转变为理论讲授+现象演示+研究型讨论三个环节的结合。既强调经典物理知识的掌握,又结合近代科学发展的前沿问题;既保障教学的内容及教学效果的完成,又提高学生对物理学习的兴趣,体现了因材施教、分类指导的教学指针。(如图2所示)。图2课程教学体系结构(2)突出演示实验与理论讲授有机结合。将演示实验列入课程教学大纲和教学日历,限定学时和基本的知识点,并将演示实验成绩计入(占总成绩的5%)本学期课程的考试成绩,保证了示教模式实施的有效性;将不同形式、不同手段、不同内涵的演示结合,实现了示教模式的综合性和立体化;各种演示形式、演示内容以展厅的形式对学生实现全天开放,学生可以各取所需,体现了示教模式的开放性和可选择性。示教模式的构建,一方面增强了学生观察实际、开拓思维的创新能力;另一方面让学生直观感受到了物理现象,便于了解掌握复杂的物理概念,提高了授课的效率。(3)注重课堂教学和课外自学有机结合。课堂教学分为授课、讨论课、习题课等多种形式。讲授时,结合物理学史,采用启发式、提问式和猜测式的方式引入新知识、定理和发现,培养学生的物理素质—洞察力、想象力和直觉;讨论课中,以学术意义和培养兴趣为出发点设置题目,促使学生主动思考,提出问题并讨论。另外,根据教学需要,对部分重点内容提出自学要求,学生通过自学掌握指定的内容,并写出自学报告,增强了学生自我补给知识的能力,加深了对学习内容的理解和消化能力。
3.丰富教材板块与内容
近年来,吉林大学物理中心在确保传统教材系统性、严谨性的基础上,结合学科发展特点和各专业培养方案,按照向近代物理、向现代高新技术、向学科前沿延伸的原则,对教材进行了部分编修调整,形成了以工科(大学物理学)和医科(医用物理学)为区分,体系衔接、相互配套的教材体系。《大学物理学》教材,被评为国家普通高等教育精品教材(2008年)和吉林省优秀教材一等奖(2011年)。2013年该教材通过了吉林大学“十二五”规划教材修订立项,在原有内容的基础上,增加了物理在工程中的应用、物理前沿和经典实验等三个新栏目,并在每章后面附上与本章教学内容相关的网站地址。与此同时,还配套编写出版了《大学物理学习指导书》、《大学物理读书笔记与问题研究》(科学出版社),以及电子版的“物理教学素材库”课件。《医用物理学》是“十一五”国家级规划教材,被多所学校采用。2013年该教材获吉林大学“十二五”规划修订教材立项,在原有内容的基础上,加大了近代物理学的比例,并在77个知识点旁加入了二维码,读者可通过手机扫描看到相应知识点的动画或视频图像,从而更形象地展示其物理现象及本质。
4.积极推进慕课建设
结合教学模式的发展变化,吉林大学物理中心积极推进慕课建设。2016年9月,物理中心申报了吉林大学教务处“大学物理慕课”项目,多位教师参与了大学物理慕课的建设,认真录制授课视频,并精心制作了课程介绍、演示文稿、习题库、素材资源库等课程资源,该平台计划于2017年9月正式上线运行。上线后,给学生提供了另一种自学及课后巩固课程内容的模式,同时网络互动平台作为传统教学模式一个有效的补充手段,不仅可以有效激发学生主动思考的意识,培育学习物理的兴趣爱好,进一步加深对所学知识的理解和掌握,还可以使部分成绩偏差、基础较薄弱同学享有平等的互动机会,充分调动其学习的积极性和主动性,及时“充电”“补课”,缩小与其他同学之间的差距,提升物理教学的质量效益。
5.结语
物理的学科特点,决定了物理课程教学不应该只是简单的知识传授,并随着数字资源的丰富以及现代信息技术手段的发展,迫使大学物理的教学改革势在必行。吉林大学物理中心顺应形势发展,以满足学生的需求和有利于课程教学目标为宗旨,在大学物理教学改革方面进行了有益尝试与探索,取得了初步成效,参与的教改项目获得国家级教学二等奖1项,大学物理教学团队被评为省级优秀教学团队,承担省级、校级多项教改课题,多名教师在国家、省级、校级教学比赛中获奖。希望通过本文的论述,引发同行的思考与交流,共同促进大学物理课程教学改革。
参考文献:
[1]白璐,吴振森.多层面分层次大学物理教学改革、物理与工程,Vol.20No.62010
关键词:微课;大学物理;泛在学习
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)14-0161-02
《大学物理》是我国高校理工科学生必修的公共基础课程,对于培养和提高学生科学素质、科学思维方法,增强学生分析和解决问题能力等方面,具有十分重要的作用。目前国内多数高校的大学物理课程教学模式经已经较为成熟,基本上能够实现教学预定的目标。但也存在一些问题,尤其是“灌输”式的课堂教学模式已落后于时代的发展,也不适合“00后”大学生的生活成长环境,因此,有必要根据时代的发展对课程教学模式进行创新,探索新的适应时代变化的课程教学模式也就成为必然。
微课形式源于美国北爱荷华大学的LeRoy A. McGrew教授,其内容短小精悍、重点突出,表现形式多种多样,以短视频、Flas等多媒体为载体,将移动性、交互性、方便性融为一体,得到了众多教育工作者广泛的关注与好评。本文在总结课堂教学经验的基础上,结合微课的特点,探讨《大学物理》课程教学模式的改革方法,尝试将微课的教学理念引入到《大学物理》教学过程中,实现《大学物理》课程的泛在学习。
一、为什么要引入微课
(一)时代的发展造就了微课
科学技术的飞速发展,给大学生的生活学习方式带来了巨大的改变,如无处不在的因特网、高速4G无线网络、必不可缺的智能移动设备、四通八达的交通网络等,这些技术革命带来的创新无时无刻都在影响和改变着大学生的学习和生活方式,同时也催生出了微课产生的时代土壤。
1.碎片化的学习生活模式。现在高校学生的学习生活方式与以往迥然不同,不再局限于教室、宿舍、食堂等三c一线,社交手段也更加多样化,如QQ、微信、微博等,旅行距离更远、频率更高,而教研室精心安排的教学计划随时都会被学生的一次旅行、一封E-Mail、一条微博打断,以往定时定点的课程教学活动秩序已经无法应对这种变化,而教育工作者更应直面这种时代造成的变化,对传统教学模式进行改革和创新。
2.泛在学习的可行性。泛在学习是指随时随地的学习,也就是说是每个人都能在任何地方随时开展的学习活动。无线4G高速网络的全覆盖及智能移动设备的普及为现代大学生提供了进行泛在学习的硬件条件,所以在现代《大学物理》课程教育中引入微课是必要的、可行的。
(二)微课是传统教学方式的有效补充
目前,国内多数高校的《大学物理》采用课堂集中讲授的教学模式。这种方式已经得到了较为广泛的认可,优点是能够有计划、有组织、系统性地开展教学活动,但也存在一些不足,如学生主观能动性不够、课堂教学效果参差不齐、教师课后辅导力度不够等,而这些问题可以以微课的方式进行改善,微课完全可以成为高校课程教学方式的有效补充。
1.有利于培养学生的自主学习能力。以教师为主进行课堂集中讲授是传统课程教学组织的主要模式。在这种模式下,学生为听众,被动接收信息。然而由于种种原因,如课堂时间有限、学生接受能力参差不齐等原因,容易造成部分内容教学效果不好,学生对部分知识点的掌握也不够透彻。在课后,学生复习遇到疑难困惑时,教师也无法提供随时随地的辅导,从而陷入无所适从的境地。微课可以很好地解决这个问题,把教材上的难点设计成短小、形象的短视频或动画,配上简洁的讲解。学生可以随时随地的访问微课资料,进行自主学习,把原来固定的、被动的、接受式学习变成了主动式学习,把集中式学习变成了分散式学习,从而充分利用现代大学生碎片化的时间,也更加适应时展的特点。
2.有助于先进教学理念的实施。社会的发展对人才的综合素质也提出了更高的要求。这也就要求教师必须用于创新,学习、借鉴国外的先进教学理念,借助现代教育技术手段,结合教学对象的实际情况,改善学生学习的体验,真正做到“寓教于乐”,才能赶上时代的发展。微课运用了计算机网络、多媒体软件、移动设备等多种技术手段,迎合了现代大学生碎片化的学习生活模式,是落实先进教学理念的有效方式。
二、《大学物理》微课建设
《大学物理》微课建设的目标不是为了完全取代传统的教学方式,而是传统教学模式的一种合理的补充,目的是改善和提高《大学物理》课程的学习体验,提高学生学习的效率和效果。因此,微课的内容不需要又大又全,而应有所取舍,尽量以点盖面,这样才能充分体现微课的特点。
(一)微资源
美国学者戴维・彭罗斯提出建设“微课”五步骤:(1)重点介绍课堂教学中的核心知识点;(2)对每个核心知识点进行简要的介绍;(3)录制1―3分钟时间的视频或音频对核心知识点进行讲解;(4)通过练习增加微课学习的效果;(5)将微课内容到网络教学平台上,便于学生进行访问和获取。依据这个思想,微课建设主要采用下面几种形式。
1.微视频。每段微视频讲授一个知识点,微视频之间尽量不要相互依赖,微视频内容设计要紧紧围绕知识难点,一段微视频时长为3―8分钟,视频格式为FLV,便于在浏览器上观看。
2.微练习。微练习主要用于巩固微视频的学习效果或引导学生进行较为深入的思考。每段微视频后设计1―3个练习,文件格式:HTML。
3.微点评。微点评是知识内容的浓缩和精华,运用概括性的语言总结归纳重要知识点,便于学生记忆。文件格式为HTML。
(二)微内容
微课的特点是短小精湛,方便获取和学习,这就要求其内容不同于传统的课堂教学,必须精炼。依据多年来的教学经验,我认为以下知识点适合制作微课:叠加法求磁感应强度、安培力的计算、动生电动势的计算、感生电场的理解及计算、位移电流的理解、旋转矢量法求相位、平面简谐波的波函数的导出、波的干涉的推导、光程差的计算等。
(三)微评价
微课作为一种辅助大学生自主学习的教育方式,面对的主体是学生。这就要求教育工作者制作完成后还要及时了解微课的实施效果。目的有两个:一是通过系统日志分析学生参与微课的活跃程度,分析内容包括学生访问微资源的时间、时长、次数等;二是通过动态反馈模块,获取学生的意见,为教师提供继续改进、完善微课的依据。
三、结束语
微课作为一种顺应时展的教育方式,运用了通信网络、视频技术、多媒体技术、移动设备等多种手段,把定时定点的集中课程学习延伸到了课外,适应了学生学习生活时间碎片化的趋势,有利于提高学生的学习效果,培养学生自主学习的能力,值得教育工作者在不断总结教学经验的基础上,勇于创新,探索新的适应时展要求的教学模式。
参考文献:
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[9]席景科,葛欣,李政伟,刘厚泉,高级语言程序设计微课程建设探讨[J].大学教育,2015,(4):60-61.
【关键词】演示实验;物理实验;实验室建设
物理学是一门实验科学。所有物理定律的形成和发展都是建立在对客观自然现象的观察和研究的基础上,物理演示实验可以使学生加深对物理教学内容的理解、巩固记忆、激发兴趣、诱导思考、纠正错误观念,能使学生真实感地看到支配物理现象的规律如何起作用,通过对实验现象的观察分析,学习物理实验知识,从理论和实践的结合上加深对物理学原理的理解,进一步提高学生综合素质与创新能力与科学素养。
华北理工大学物理实验中心作为河北省省级实验教学示范中心,一直在努力探索建立以工科为主、适用于各类别学生、具备创新和开拓特色的人才综合培养新体系。2012年12月,物理实验中心顺利通过省级实验教学示范中心验收。在此期间,物理实验中心通过一系列理论研究与实践探索,在大学物理实验课程在现有的三大平台:基础实验、综合实验、设计性实验基础上,将大学物理实验课程进行模块化。将“基础实验”作为“通用模块”,全体学生必修;将综合实验、设计性实验针对不同专业培养计划,细化成相应的“专业模块”,不同专业的学生可在相应的“专业模块”内根据自己的学习兴趣自主决定选修内容。初步形成了“大学物理模块化”的课程体系。同时为配合开放式实验教学模式,依托校园网建立了物理实验中心网站,可实现网上选课、网上预约、浏览电子教案及典型教学案例、在线预习及模拟实验。
在省级实验教学示范中心建设过程中,在学校的重视以及教务处等各部门的大力支持下,物理实验教学中心成功建设了3间演示物理实验室,教学内容涉及力学、热学、电学、光学、近代物理各个物理学分支的,开设60多项演示实验项目。在为大学物理课程提供教学辅助的同时,每学年面向全校理、工、文、法学院各专业学生开设物理实验欣赏公共选修课程供学生选修。
近年来,从大学物理演示实验教学的培养目标出发,结合我校教学实际对如何培养学生的创新思维、探索精神和实践能力等方面对大学物理演示实验教学体系进行了如下探索性改革工作。
1 演示实验课程紧密结合理论课程教学
物理课程教学是离不开实验课程教学的,而演示实验做为实验教学中的重要一环,既能增强学生对物理知识、物理现象的感性认识,又能培养学生的观察能力、思维能力和逻辑分析能力,因此,物理演示实验的教学在物理学课程的教学中有着非常重要的作用。首先,通过物理演示实验的教学方式,原本枯燥、抽象的物理概念和公式,经过一个动态的物理过程,变得生动、具体。其次,我们尝试改变传统的由教师演示、学生观看的课堂教学模式,在教学过程中引入启发式教学模式,增强与学生的互动,不仅可以大大调动了学生参与课程的积极性,而且还可让学生在思考的过程中领略物理学思维方法的魅力,培养严谨求实的科学态度与精神。最后,在课堂演示教学后,我们往往将相关知识点进行拓展,广泛与生活与实际应用相联系,启发学生思考相关物理现象对科学技术以及人类社会进步的影响与作用,从而起到良好的教书育人效果。在课堂教学过程中,我们将一些比较便携的实验设备直接带入课堂,直观的演示给学生们观看,如我们针对角动量守恒这一知识点,将角动量守恒演示仪带入课堂演示给学生观看;针对单缝、光栅衍射等比较抽象的知识点,直接将半导体激光器以及单缝、双逢、光栅片代入课堂,在课堂讲授相关知识点的同时,直观演示给学生观看。对于体积较大,结构比较复杂,不便于运输的实验项目,我们采取了录像给学生观看的方式,如针对波动中驻波的气体火焰柱演示,针对磁学中超导的超导小火车演示,我们在课堂教学中都在讲授相关知识点的同时,同步播放视频录像给学生观看,使得知识点更加形象具体,学生学习兴趣浓厚,教学效果良好。此外,为了给学生自学提供方便,打破课堂教学时间、空间的限制,我们将演示实验项目的视频开放提供在物理实验中心网站上,全校学生可自由观看,随时随地对自己感兴趣的内容进行自学。
2 开展演示实验探究性学习
我们将大学物理演示实验分为验证性实验和探究性实验两大类。验证性实验是对一些物理定律的直观展示,而探究性实验则包含更广泛的物理原理与更多值得讨论的物理内涵。相对与验证性实验,其更能使学生通过演示物理实验课程的学习而得到思维方法与创新能力层面的锻炼,也更有利于培养学生的科研能力,为学生向更高层次迈进打下良好基础。在每学期我们安排有兴趣的学生走进演示实验室,观看相关理论课程的实验演示。此外,在演示实验课程教学中,教师精心地为每个实验设计了探究性思考题,鼓励学生参与动手实践,引导学生通过查阅资料、理论探究、实验探究、改进性探究、拓展性探究和应用性探究等多方面开展实验的科学探究。实验室全天开放,相关实验室均配备专职实验教师,可以对学生感兴趣的实验的提供深入的指导。在开展探究性学习的过程中,我们广泛鼓励学生自由结组,以校级、省级大学生创新实验项目为依托,对自己感兴趣的问题,自主选题,在有教师指导下自由申报创新项目,开展相关课题研究工作。如针对电磁感应现象,学生在观看了相关演示实验后,提出能不能将电磁感应的原理用于为鼠标提供电能,在教师的鼓励下,几名学生组成研究团队,申报了校级创新实验项目,并成功获得资助,此后通过查阅资料,设计方案,反复试验等环节,成功设计完成了自供电鼠标原型,相关项目也顺利通过验收结题。学生们在完成研究工作后,反映通过对课题的系统研究,全面锻炼了自己的动手能力、创新能力,为自己进一步发展,向更高层次迈进打下了基础。再如,学生观看了傅科摆的演示后,提出能不能将太阳能供电与傅科摆演示相结合,做成太阳能驱动的环保演示实验,在教师的帮助支持下,相关几个学生组成的研究团队也成功申报了校级创新实验项目。
3 构建大学生科技创新实验室
在教学改革中,我们构建大学生科技创新实验室,在整合物理实验室现有多余的实验仪器或旧仪器,收集旧设备、旧散件、旧材料的基础上,添置多功能温控焊台、教学实践用组合电动工具等,结合学校每年举办的创新设计大赛,建设创新实践基地,面向全校学生开展创新竞赛,对富有创新性的项目给予软硬件支持。学生可以自行安排时间到创新实验室进行创新实践并有实验室教师给予针对性的指导,好的获奖作品针对性的予以陈列展示,启发学生的思维,结合我校现有3个演示实验室和现有实验室,逐步建立科技演示室、创新实验室、作品展示陈列室等。最大限度发挥基地为学生提供充分发挥潜力和创造力的平台的作用。促进学生学习的积极性,也培养学生的科研能力和合作精神。学生参与创新活动,推动和促进基地的建设和发展。实施过程中师生合作共同参与项目研究的全过程,创建“项目探究式学习”模式。同时采用“学生负责制”的方式进行,“学生负责制”是指学生自己负责提出项目的研究内容与实施方案,然后由教师组织学生讨论,论证实验项目的可行性。如项目可行,学生及自己组成的研究团队将主导整个研究过程。在实践过程中,我们的指导教师在学生的创新项目中择优进行推荐,成功申报立项全国大学生创新创业训练计划项目一项、河北省大学生创新创业训练计划项目一项、校级大学生创新创业训练计划项目十余项。
4 引入启发式教学模式
面对不同专业、不同学科层次组成的学生,物理实验欣赏课程中我们引入了启发式教学模式。传统的演示实验课程往往是通过教师机械的操作实验仪器,讲解实验原理,学生被动接受知识的过程来完成的。而我们所采取的启发式教学模式,首先由教师带领学生观察实验仪器,分析仪器设备构造,这使得对于机器设备没有相关操作经验和基础的文科类学生也能了解一些基本的仪器设备知识,为进一步自己动手操作演示实验设备打下基础,在此基础上由教师提出问题,学生们动手操作演示实验仪器观察实验现象,在师生互动讨论过程中总结实验现象,分析其中物理机制。
通过演示实验课的教学实践与不断改进,不仅提高了学生的动手能力,培养了学生的参与意识,增强主观能动性,而且让学生能自主发挥想象力,不受实验教材中条条框框的限制,真正实现了理论联系实际。开课以来,学生兴趣浓厚,经常是下课后还在实验室流连忘返,不是在观看实验演示,就是在探讨实验中的现象,或者思考在实践中的应用。他们普遍反映,演示实验仪器种类多、内容新,既有古老的经典演示实验,又有新的融合多种现代科学技术的演示实验,通过演示实验课的学习,大学物理的理论知识不再那么抽象、枯燥、平淡难懂了,变得直观、生动、有趣,对培养学生的创新能力有很大的帮助,且与现实生活联系紧密。
5 结语
总之,通过演示实验进课堂,开放大学物理演示实验室,构建创新实验室的手段,实现理论与实验课程的精确衔接,我们探索构建了一套具有工科院校学科特色的课程体系。籍此培养学生主动学习精神,分析问题、解决问题能力,加强学生创新思维能力,锻炼学生社会实践能力,提高学生的社会核心竞争力。对通识教育体系下创新应用型人才的培养具有重要意义,并可为其他基础学科与专业课程教学改革提供相关经验与参考,探索出一条适合工科为基础的综合性大学基础课程体系改革之路。
【参考文献】
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