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中学物理实验一般分为操作实验和演示实验,操作实验在教师指导下开展,有利于培养学生能力,而演示实验基本是由教师操作,学生观察现象,获得感官信息的教学过程。演示实验往往由于学生参与程度不高,获取知识感性,有时候难以达到满意的教学效果。因此,在物理教学改革中,立足于学生操作能力培养的目标,改变原来教师操作、学生观察的实验模式,是提高物理教学质量的重要手段之一。要想实现这些目的,就要设法调动学生的参与意识、学习兴趣,引导学生主动参与到实验中来,要鼓励学生亲自动手,通过习得来获取知识、培养能力。如教授溶解和熔化的概念,就可以鼓励学生亲自动手,首先把氯化钠放入盛水的试管里面,用酒精灯加热后,引导学生仔细观察物理变化,理解物理现象。然后把海波放入试管中加热,观察出现的物理变化,学生很容易感性理解溶解和熔化两个物理现象的区别。关键就在于,学生亲自试验获得的认识与教师演示得到的知识二者效果大大不同,正如古诗所言:纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。不难看出,亲自动手试验获得知识的同时,还锻炼了学生的操作能力,是一举两得的好事。
二、重视合作探究,提高活动教学效果
合作意识和团队精神培养是学生素质培养的重要方面,往往能激发出学生团体集思广益,创造出更好的成绩,也有利于学生更好地融入社会。正所谓“同心山成玉,协力土变金”。在物理实验教学中,通过科学分组开展探究,用合作促学习是提高育人质量、提升教学效果的好办法。教师首先要科学合理地把学生分成若干个探究小组,注意不同程度、不同性格学生之间的搭配,以确保小组能够按实验要求积极认真地开展工作,其次要培养学生创造思维和操作技能,必须引领学生实际参与实验活动,注重学生参与探究的过程体验,最终利用小组间良好的探究合作氛围来获得物理知识。如在讲授阿基米德定律的影响因素时,由于涉及到液体密度、物体密度、排开液体体积、物体体积、物体现状、物体没入深度等若干影响因素,可以给不同小组分配一个或两个任务来完成,通过实验获得结论,最后把所有小组结果汇总起来,从而通过每个小组分配不同任务协作完成一个实验,既让学生掌握了必要的物理知识,又充分发挥了小组合作学习的功效。
三、培养创造思维,重视课外实验活动
随着计算机的普及和利用,多媒体教室普遍存在,并被广泛使用。多媒体教学手段的利用,有助于学生对固体微观结构的理解。例如,可以通过视频或PowerPoint文件,可以直观地展示晶体的微观结构、原胞的选取、原胞的形状等。与传统板书相比,利用多媒体呈现并分析固体的微观结构以及晶体的结构特征,对教师而言,更加省时、省力;几何关系的表达也更为准确,便于学生的理解。此外,若能结合三维的原子实物模型,那么,固体的微观结构将能更为直观地展现在学生眼前。多媒体与三维模型的应用对于学生理解固体的微观结构、晶格的周期性、原胞、晶体的对称性等基础概念很有好处。当然,多媒体教学也存在着一定的局限性。例如,在公式的推导、基础概念的讲解等方面,板书其实更受学生的欢迎。与多媒体教学相比,板书的节奏慢,师生间可以有较多的互动;学生相对容易跟上教师思考问题、解决问题的步伐,学生也能有较充分的时间来理解各个知识点、梳理要点以及做笔记等。因此,多媒体教学还需适当地与传统板书相结合才能达到较好的教学效果。
二、教学内容的取舍
由于固体物理学融合了普通物理、热力学与统计物理、量子力学、晶体学等多学科的知识,其知识面广、量大,在有限的学时里,不可能面面俱到地讨论固体物理学所涉及的所有知识点。因此,实际教学中可以结合本专业的特色,有选择地取舍部分教学内容。例如,侧重固体热学性质的专业可以考虑以晶格振动等内容为主;而侧重微电子的专业则可以考虑以能带理论、半导体中的电子等内容为主。当然,一些多个领域都涉及到的基础知识也应是这门课程不可缺少的一部分内容。固体的微观结构和结合方式是固体物理学的基础,因此,晶体的结构和晶体的结合等知识点应是这门课程的基础知识之一。考虑到理想晶格由原子实和电子组成,晶格的运动主要在晶格振动等部分讨论;而电子的运动主要在能带理论等部分讨论,具体还可以分为金属中电子的运动和半导体中电子的运动等部分。尽管这原子实和电子的运动实际上相互联系,但很多时候,可以分别侧重讨论。此外,实际晶体也并非理想晶体;实际晶体除了有边界之外,也常含有缺陷。但在许多情况下,晶格的振动、电子的运动和缺陷的影响依然可以依据实际情况分别讨论,并得到与实际较为符合的理论结果。因此,晶格振动、能带理论和缺陷等知识点之间相对独立,或可根据各专业的实际情况取舍部分教学内容。在许多固体物理学的教材中,例如黄昆等的《固体物理学》教材和阎守胜的《固体物理基础》教材,密度泛函理论并没有被提到。事实上,密度泛函理论是一个被广泛使用的基础理论,它是凝聚态物理前言研究的有效手段之一,也是材料设计的一种有效方法。教学过程中,教师可以结合各专业的实际情况介绍一些密度泛函理论的基础知识。同时,还可以介绍一些最新的相关研究进展,以拓展学生的知识面、提高学生的学习兴趣。
三、模块化的教学形式
如前所述,固体物理学中的许多知识点间相对独立;基于这门课程的特征,教师在教学过程中可以考虑模块化的教学形式,以子课题的形式将相应内容呈现给学生。可能的模块如:讨论晶体的结构和晶体的结合方式的基础模块———晶体的结构与结合;讨论晶体中原子实运动的模块———晶格振动;讨论晶体中电子运动的模块———能带理论;讨论实际晶体中可能存在的缺陷的模块———晶体的缺陷等;其中,能带理论部分还可分为:近自由电子模型、紧束缚模型、赝势方法等数个部分。这样做首先有利于教学内容的取舍;其次,有利于学生对各知识点的理解、有利于学生梳理清楚各个知识点之间的关系。此外,固体物理学是凝聚态物理前沿研究的基础之一;其基础知识、理论推导、实验背景以及处理问题的方式方法等,都是开展凝聚态物理研究的基础。而模块化教学,以课题研究的形式提出问题、解决问题,将教学内容以问题为导向呈现给学生,这有助于培养学生的学习能力和解决实际问题的能力。而且,课题研究的教学模式,既是在教授学生知识,也是在开展科研,有助于提高学生对科研的认识、有助于培养学生的科研能力。这种课题研究的模块化教学形式还可以结合基于原始问题的教学来开展。
四、基于原始问题的教学
所谓原始问题,可简单理解为:现实生活中实际存在的、未被抽象加工或简化的问题。于克明教授、邢教授等人详细探讨了原始物理问题的诸多方面;此外,周武雷教授等人还讨论了原始物理问题含义的界定等相关问题,并呼吁将基于原始物理问题的教学实践引入大学物理的教学中。这应是个值得提倡的建议,毕竟现实生活中遇到的具体问题都是原始问题。与传统的习题不同,原始问题未被抽象、加工或简化。学生处理实际问题的第一步便是将问题适当简化,这也是学生需要学习的一种能力。事实上,合理的模型简化是各种理论的基础,也是实际应用或科研必不可少的一种能力。例如,讨论晶格热容的爱因斯坦模型和德拜模型,尽管模型简单,但它们数十年来是我们讨论、分析相应问题的基础。今天,那些被写进教科书的基础理论,在当时、在理论刚被提出时,都是为了原始问题的解决。下面以晶体热容为例,稍加详述。问题的背景:根据经典的热力学理论,晶体的定体摩尔热容是个与温度无关的常数。实验发现晶体的热容在高温下确实接近于常数,但是晶体的热容在低温下并不是个常数,其与温度的三次方成比例关系。问题的提出:理论预言与实验观测为何不相符?如何解释实验现象?20世纪初刚刚发展起来的量子力学是否能解释这个实验现象?这些问题在爱因斯坦的年代应该都是前言的科研问题。问题的简化:(1)不考虑边界、缺陷、杂质等的影响,将实际晶体抽象为理想晶体;(2)基于绝热近似,不考虑电子的具体空间分布,将原子当作一个整体,原子—原子间存在相互作用;(3)基于近邻近似,只考虑近邻原子间的相互作用;(4)基于简谐近似,将原子间的相互作用势在原子的平衡位置作泰勒级数展开,并保留到二阶项。问题的解决:基于上面的模型简化,写出描述原子运动的牛顿第二定律,并求解方程组,这些方程组与相互独立的简谐振子的运动方程组相对应。结合量子力学,得到体系的能量本征值;写出晶格振动总能的表达式,继而给出由晶格振动贡献的晶格热容的表达式。由于晶格热容的表达式复杂,很难直接与实验结果对比,因此引入进一步的简化和近似———爱因斯坦模型或德拜模型。这种提出问题、分析问题、解决问题的方式与做前言科学研究的方式相接近,既能提高学生对科研的认识、培养学生的科研能力,又能培养学生理论联系实际、解决实际问题的能力。
五、小结
1)接口设计。对于外部接口设计而言,主要包括四方面,一是用户界面的设计,采用的是网页作为教师、各级管理员用户的界面;二是软件接口的设计,采用的是WindowsXP系统,IE6.0以上;三是硬件接口的设计,支持普通个人电脑;四是Word接口的设计,将内部信息利用Word输出为相应的文档。在内部接口设计如下:利用IE进入系统登录模块,经身份验证后进入数据维护模块,退出登陆后,返回至操作系统界面。
2)数据库设计。数据库设计指的是在给定应用环境下进行数据库模式的构建,通过数据库及相应应用系统的构建,满足不同用户的各类需求。作为信息资源管理、开发中的有效手段之一,数据库得到了广泛的应用,无论是小规模单项事务处理系统,还是大型信息系统,均采用现代化数据库技术,用以保障系统数据的完整性、安全性。在设计数据结构时,需要先进行数据库的创建,系统采用的数据库是teacher.mdb。该数据库利用的是Access创建的。具体步骤如下:打开Access,出现相应的对话框,选择建立空数据库,创建名为teacher.mdb的数据库后,进行保存,出现另一个对话框。设置创建用户管理、班级信息、课程信息、教师信息、教师工作、教学工作量汇总、进修、科研、、获奖等数据表。
2系统功能模块的设计
系统共包括三大模块,主要功能如下:1)用户管理模块,负责用户及各级管理员的登录及信息删改,为了确保系统的安全性,要想进入该模块,需对管理员或教师身份进修验证。该模块还负责对已有管理员信息进行删改;2)一般教师信息管理模块,负责对教师信息进修录入、修改,对班级及课程进行增减操作,并对教师所完成的科研工作、所发表的论文、获奖情况、评优选先、进修情况等进行添加或删除操作。当需要打印信息时,该模块还提供打印及预览功能,可将查询结果进行打印;3)教师工作量管理模块。负责将教师所完成的教学、班主任及其他工作量进行录入,以年作为单位,依据学历、培训、函授及实训教育四大类予以汇总和计算。
3系统的实现
1)身份的验证。用户通过系统首页对登陆者的身份进行选择,依据不同身份进入相应操作界面,并在相应权限的要求下进行操作。对于教师用户而言,应选择一般教师类型进行登陆,需要对教师的用户名及密码进行验证,若正确则顺利转入教师主页面:user.asp,若错误将返回登陆主页;对于管理员用户而言,应选择管理员类型进行登陆,验证用户名及密码成功后,将转入管理员主界面,若错误将返回登陆主页。
2)教师信息管理的实现。①教师信息录入模块可通过该页面对新教师的相关信息进行添加,对新教师不同信息段进行输入,在添加成功之后可继续输入页面,该模块所采用的数据表为教师信息表;②教师信息修改模块需先查到所需操作的教师信息,再对其进行修改,对教师各信息段进行输入,在修改成功之后直接返回。模块所采用的数据表为教师信息表;③班级管理模块可利用该页面对班级信息进行管理,对班级进行添加或删除,在操作成功之后会返回至主页面,模块所采用的数据表为班级信息表;④课程管理模块可利用这一页面对课程信息进行管理,对课程进行添加或删除,在操作成功之后会返回至主页面,模块所采用的数据表为课程信息表;⑤科研管理模块可利用该页面对科研工作相关信息进行管理,可对科研工作信息进行添加或删除操作,操作成功之后会返回至主页面,模块所采用的数据表为科研信息表;⑥获奖管理模块可利用该页面对教师的获奖信息情况进行管理,对获奖信息进行添加或删除操作,操作成功之后返回至主页面,所采用数据表为获奖信息表;⑦评优选先管理模块可利用该页面对教师评优选先相关信息进行管理,可对评优选先相关信息进行添加或删除操作,操作成功之后将返回至页面,采用数据表为评优选先表;⑧进修管理模块可利用该页面对教师的进修信息情况进行管理,对进修信息进行添加或删除操作,操作成功之后返回至页面,采用的数据表为进修信息表;⑨信息打印模块可利用这一页面对所需信息进行打印,结果生成Word文档或打印出来,通过对查询条件进行选择,输入相应的教师名予以查询,点击即可生成Word文档,生成Word文档或打印成功后返回至页面。采用数据表有教师信息表、获奖信息表、班主任工作表、进修信息表、教学工作量信息表、评优选先信息表、科研论文信息表及其他类型的工作信息表。
3)教师工作量管理的实现。①教学工作量录入模块可利用该页面对教师教学工作量信息进行录入、添加或删除操作,操作成功之后返回至主页面,采用的数据表为教学信息表;②班主任工作量录入模块可利用该页面将班主任工作量信息进行录入、添加或删除操作,操作成功之后返回至页面,采用数据表为班主任工作信息表;③其他工作量录入模块可利用该页面将其他工作量信息进行录入、添加或删除操作,操作成功之后返回至页面,采用数据表为其他工作信息表;④就工作量计算模块而言,可利用该页面对教师教学工作量依据学历、培训、函授或实训等四类教育予以汇总及计算,通过年份及教师姓名进行选择,操作成功之后返回至页面。采用数据表为教学信息表及教学工作量汇总表。
4结束语
一、转变教育思想
国家教委副主任柳斌同志讲过,教育思想的转变,是用好教材,提高义务教育质量的前提。九年义务教育的任务是“提高全民族的素质,为培养有理想、有道德、有文化、有纪律的社会主义设人才奠定基矗初中物理作为九年义务教育的一门课程,必须为实现这个总的人才培养目标服务。过去的许多年中,初中物理教学在改革方面虽取得了很大成绩,但始终没有摆脱应试教育的于扰,忽视思想教育和能力培养,教学要求被不适当地拔高,讲授往往是“满堂灌”,作业训练又是“题海战术”使本来有趣实用的初中物理,变成厂对多数学生负担过重的课程。传统教育观念和教学方式的“惯性”极大,致使有的教师“穿新鞋,走老路”,喜众用应试教育的眼光审视现行教材,结果是既不适应,又不放心,害怕现行教材降低了难度,影响教学质量,影响升学率。可见,转变观念,是用好现行教材的前提。只要我们在观念上真正完成了由应试教育向素质教育的转变,跟上教学大纲和教材的改革步伐,面向全体学生,注重全面发展,现行教时的使用必将既能减轻学生的过重负担,又能培养四化建设需要的各类高素质人才(包括在高·级学校深造的人才)。
二、掌握教学要求和教材特点
与原教材相比,现行教材有以下几个明显的特点:
1.生动活泼,简明轻快,图文并茂。现行教材用一些生动有趣的现象、故事、实验引人课题说明概念,能激发学生的学习兴趣;概念和规律的讲述简明轻快,不过分追求严格,浅显易懂;大量漫画式的插图启发学生轻松愉快地学习,有的以图代文,寓教于乐。现行教材一般是按提出问题,分析问题和前有问题,节前带问号,节后设“想想忆忆”,章后。总结“学到了什么”。编排灵活,不似以往那么刻板。
2.教学内容的编排顺序调整合理。
现行教材的编排是由常见的简单易学的运动、声、热、光等物理现象到力学的基本概念和规律,然后学习抽象概括程度较高的电学和能的基本知识,符合由浅人深、先易后难的认知规律:现行教材的“章”小,包括的知识点少,两周左右换学一章新内容,初学者既有新鲜感,又容易把握各知识点的关系,形成结构,有利于培养学生的学习兴趣和增强学习信心。
3.体现了学生是学习的主体。
从“致同学们”“引言”,到各章中的演示实验、学生随堂实验、“想想忆忆”和“学到了什么”等内容,教材总是企图更换课堂教学形式,促使学生多动脑,多开口,在课堂上保持积极主动的主体状态。
4.教材难度明显降低
现行教材对有些知识的处埋,只要求“知其然”,不需非要“知其所以然”;计算题明显减少,难度也有所降低;啬加了声现象和原子能知识,使教材更加贴近素质教育的需要,知识体系趋于完整。学生的学习负担减轻了,知识面却有所拓宽。5.加强了物理实验的教学作用。现行大纲要求“初中物理教学要以观察、实验为基幢教材中的各类实验和实验性习题明显增多,感性认识的积累有助于抽象逻辑思维能力的培养,有助于学生养成尊重事实、勤于动手和按科学办事的良好习惯。
三、传统的教学方法必须改革
1.1实验室教学存在的问题
(1)教师教学方法陈旧
尽管学校、系部、教研室包括任课教师在教学内容、课程体系、教学方法等方面都一直在进行改革创新,但就总体而言,单一化灌输性教学方式仍然在实验室教学中占有主导地位。师生间缺乏交流,实验、课程设计都采用多年以来形成的传统方法。在实验设计前,教师把实验的内容、操作方法与步骤、报告格式都写得一清二楚,学生按照教学大纲完成规定内容,掌握基本原理和方法,完全是机械性地操作,缺少主动积极的思考,一旦离开了教师,学生就不知所措。
(2)学生学习兴趣缺乏
一是机械性填鸭式教学方式使学生只是为了学习而学习,完全不能理解实践教学的重要意义和对未来工作的益处,学习兴趣也无从谈起。二是学校实践教学普遍时间较短、课时较少,学生尚未熟练掌握实际操作内容,课程已经结束,而学生在课堂之外又没有其他渠道进行学习,久而久之,学生自然放弃。三是教学与实际脱节。学生清楚地知道实践教学环境只是对现实的模拟,即使敷衍了事,也不会产生任何后果。因此,个别同学学习态度极不认真。由于种种原因导致在实验室教学中,教师和学生均感觉效果不甚理想。
1.2校企合作教学存在的问题
(1)开发真正有效果的实训基地困难重重
企业的开设根本目的是为了利润,而学校的开设根本目的是为了教育。两者追求的不同决定了在校企合作过程中必然存在分歧。企业需要的理想员工是不用培训即可直接上岗的熟练工人,而恰恰学生都是毫无实践经验,需要花费大量人力时间进行培训的“职场菜鸟”。此种培训的成本企业既不愿自我消化,又无法从学校获得补偿。所以实践中,企业往往不愿与学校进行实践教学方面的合作。同时,作为企业的员工,工作的基本目的是为了获取劳动报酬,企业也会最大限度地利用员工的劳动来为本企业的发展服务。如果企业的资深员工被学校聘用进行实践教学工作,必然会在一定程度上影响在企业的正常工作,这也是企业所不愿接受的。
(2)普遍教学难以实现
一方面,企业接受的实习学生数目有限,企业不希望在实习过程中不断更换实习学生。所以学校只能不断扩大合作企业的数量,来增加学生实习机会。另一方面,适宜去企业进行实习的学生范围有限。大一大二学生基础不牢,大四学生又面临就业,只有大三学生较为适宜。因此,与企业合作开展实践教学只能使少数学生受惠,难以实现普遍教学。
2物流管理专业校内实践教学平台--大学生校园快递中心构建
2.1建设构想
根据各个学校的实际情况,可以依托物流管理专业的学术性组织—物流协会,与物流企业合作,在校内建立经营性物流企业,以本校学生为经营对象,以物流管理专业学生为员工,以物流协会骨干成员为企业管理者,真正进行物流经营运作。实现学生全员参与、全过程参与,激发学生的学习兴趣,变“要我学”为“我要学”,让学生在物流实际运作中学到真正的实践经验,为学生步入社会打好基础,同时也可以为在校生提供更方便的物流服务,提高学生的生活水平。
2.2建设步骤
(1)实践教学业务种类确定
根据近年来网络营销和电子商务蓬勃发展的现状,快递已经成为新兴的朝阳产业,而大学生是使用快递的主力军。通过对辽宁对外经贸学院学生的问卷调查,发现89%的同学进行网络购物,82%的同学每月收取快递1次以上,46%的同学经常使用快递。如果针对快递业务进行实践教学,在相当长的一段时间内都能够保持可持续发展的潜力。同时,快递是劳动密集型行业,需要大量的实际操作人员,其人员流动性大的特点,也恰恰满足了实践教学需要学生轮训的要求。校内师生希望校外快递公司能够提供暂存服务和代收代签服务,但由于学校的特殊性,快递公司难以满足此种要求,客户的需求也为建立校园快递中心提供了有利条件。综上所述,在校园内建立大学生快递中心,模拟快递企业实际运作,成为了校内实践教学平台构建的首要选择。
(2)校企合作伙伴确定
辽宁对外经贸学院校园周边分布着顺丰、宅急送、申通、汇通、中通、圆通、韵达等数十家快递公司,日均处理快递400件左右,并以每年30%的速度增长,其中申通快递的市场占有率在50%以上。因此,2012年6月,辽宁对外经贸学院物流管理专业与申通快递大连分公司旅顺营业部合作,共同组建辽宁对外经贸学院大学生校园快递中心,将校企合作实践教学新模式引入校园。
(3)实践教学形式确定
辽宁对外经贸学院物流管理专业校内实践教学平台将专业社团活动和开设专业实践课程相结合,实训周期为一年。在第一学期,以物流协会的名义,组织对快递业务实际操作有兴趣的同学,进行常态化的社团活动。在第二学期,开设专业实践课《快递业务模拟》。课程采用理论与实践相结合的教学方法,由教师讲授快递业务的理论知识,着重讲解快递业务的具体运作流程。同时,采用分组轮训的形式,安排学生到校园快递中心内进行实际操作,保证每名参与同学每星期至少有一次参与快递业务实训的机会。
(4)实践教学内容确定
大学生校园快递中心的业务流程与快递企业营销服务部完全相同,提供的是校园内“最后一公里”的快递服务。主要包括2类实训内容:一是快递邮件的派发,从快递的卸车与清点开始,包括快递的短信通知与标记,快递的上架与排列,快递的派发与登记,到付邮件运费和货款的收取,快递的信息处理以及问题件的处理等工作。二是快递邮件的收寄,包括快递禁寄品和限寄品的了解,快递公司的选择,快递费用的计算,快递单据的填写,快递邮件的包装,快递费用的收取,快递邮件装车与快递信息录入。在此过程中,快递企业派遣资深员工担任实训指导教师,定期进入校园快递中心指导工作。本校物流管理专业指派专任教师,负责该中心的日常管理。参与学生进行分组,负责该中心的具体业务操作。
2.3实施效果
自2012年6月校园快递中心建立以来,已对物流管理专业2011级,2012级,2013级同学进行实训,参与同学超过150名,此种新型实践教学模式的学生覆盖率达到33.7%,基本达到了预期效果。通过本实践教学平台,学校、企业和学生3者进行有机结合,形成“三元共育”的人才培养模式。学校创新了实践教学模式,更好地为学生提供了教育;企业获得了业务利润,又减少了运营成本;学生增强了动手能力、沟通能力和团队协作能力,真正做到理论与实践相结合。
3结语