单位文秘网 2021-07-25 08:09:52 点击: 次
【摘 要】高校物理实验是理工类学科重要的基础内容,也是提升学生物理素养和科学精神的重要载体。当前高校物理实验教学正趋向多元化发展,日渐重视培养学生的问题意识,强化学生的独立思维能力,尤其是在物理实验教学上,引导学生从操作中体验知识、从创新中增强素质。针对物理实验“重结果、轻过程”的教学弊端,应从系统实验教学方法和技能的掌握上,拓宽学生的实践领域,改进高校物理实验教学模式,让更多的学生能够在物理实验中锻炼能力。
【关键词】高校物理 实验教学 教育模式
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2015)34-0080-02
物理学是探究物质运动基本规律和物质基本结构的科学,物理实验建立在物理理论基础上并与物理实验相互验证。高校物理实验教学,不仅是教会学生应用物理学技能和技巧的主要方式,也是增强学生科学素养的重要内容,对整个物理学科的发展具有促进作用。物理学是研究自然科学理论的基础,物理学概念的基础性和广泛性是促进其他自然科学发展的基石,而物理实验直接或间接取自物理学理论,如激光技术的发展,对激光的亮度、单色性的利用,可以用于测距、测速、信息传输,还可以利用高强度激光使多种材料快速成型,在医疗、军事等领域应用广泛。
一 高校物理实验教学的必要性和价值
高校物理实验作为理工类基础课之一,是高校大学生接受高等教育实验技能训练和学习实验系统方法的开端。物理实验无论是内容教学还是方法教学,都应该从物理实验的基本原理及方法上,强调学生的实验操作技能和数据处理能力,特别是在科学思维、创新能力培养上,将物理学理论知识与现实实际相结合,从分析、解决问题的过程中增强学生的应用能力。科学素养是建立在人的素质和科学水平的基础上,对科学知识的学习及研究方法和研究过程的了解,构成了科学素养的基本内容。物理素养具有强烈的学科精神,从物理系统知识、概念的学习与掌握中,能够运用科学的方法来解决物理问题,并从独立思考和创新方法研究中,推进物理学的发展。物理实验的实施,是基于科学仪器设备,通过物理学规律来设计和对各种可变因素进行验证以获得某种物理现象或预期的物理结果。
二 高校物理实验教学的现状分析
高校物理实验教学,长久以来一直与其他学科的实验教学一样,存在过于强调结果而忽视过程的弊端,对学生的主动性和实验动手能力的培养认识不够。高等教育不同于高中教育,在物理实验教学中,不仅要从实验操作技能上,如对实验仪器、测量工具的使用,如何读取电流、电压值,如何测量长度等基础能力上提升,还要针对具体的实验方法从具体的实验技能训练上满足对实验数据的记录、分析、判断和实验报告的规范写作。具体来看,高校物理实验教学存在的问题主要有:一是实验教学独立性不强,很多学生对实验教学存在畏惧心理,缺乏自信,害怕弄坏实验器材,不愿意自主尝试解决实验中的问题;二是实验态度不端正,对物理实验课程目标、实验数据的采集不够重视,过于看重结果而忽视实验过程;三是对实验整体性把握不够,缺乏对实验中所涉及的基础理论、基本规律的学习,也未能从实验报告中总结知识。
三 优化高校物理实验教学的对策和建议
高校物理实验教学应该明确教学目标和教学效果,在具体的实验过程中培养学生的科学素养和物理素养,增强学生的自主性和动手能力。
1.创设物理实验的教学环境,强化物理实验的探索
物理实验与物理学是一脉相承的,可以用物理学史、物理实验的故事来引导学生正确认识物理实验,增强其对物理实验的科学性和严谨性的认知。物理学理论与物理实验同样重要,物理实验与物理学理论是相互交织螺旋上升的关系,物理实验不仅有助于增强学生对物理理论知识的理解,还能够在物理实验操作中,培养学生的物理素养和综合素质。在物理实验教学设计上,要注重物理实验的演示性和可观性、趣味性,激发学生的求知欲和好奇心,增强学生对物理实验的积极参与度。
2.在物理实验教学中渗透科学精神
物理实验教学的目的不仅仅在于反映物理现象,更应该从物理实验原理的设计、实验方法的选择、实验步骤的实施中,渗透深刻的物理思想。以物理学中的经典实验为例,卡文迪许测定的万有引力常数G=6.754×10-11 N·m2/kg2,密立根利用油滴试验来测定单位电荷量1.5924(17)×10-19库伦,卡文迪许和密立根等人在当时的科技水平下,能够将误差降低在百分之一内着实是了不起的壮举。对于物理实验教学,从最初物理实验的设计到实验报告的编写,似乎已经完成了实验过程,但对于为什么要这样去设计实验,怎样从抗干扰因素中来获得显著的实验效果,其中的科学性和可操作性实验环节又是如何去完成的。对于这些问题,我们可以从探寻物理实验的巧妙思想和设计美学来解释。如对于拉伸法来测量弹性模量实验,对于一个物体在外力作用下都会发生形变,与胡克定律中的弹簧具有相似性。即在弹性形变范围内物体内部产生的内应力与其形变程度成正比,而这个正比例系数就是弹性模量。本实验公式表示
为: ,转化后得到 。从本关系式可知,
对于某金属丝,长度可以测量、横截面积可以通过直径来获得,而对于变化量∆l,卡文迪许采用的方法是利用显著变化量来计算微小变化量的方法。一是利用增大T型架两球间的长度,来放大万有引力间的力矩,由于石英丝细,所以力臂短,从而形成较大的扭力;二是增大弧度尺与系统距离,使得与石英丝一起转动的小镜子的反射光在弧线上形成较大的角度,对石英丝放大了扭转。由此可见,在对弹性模量进行测量时,我们利用光杠杆镜尺法,通过对金属丝拉伸长量的计算,来带动对其相连的平面镜俯仰角度的变化,进而计算出标尺上的平移距离,再利用二次反射实验方法来进一步拉大标尺光线转动的距离,施加在金属丝上的力F与其形变量∆l成正比,这个系数就是我们要测量的弹性模量E。
3.强化物理实验教学与科研的融合
由于高校物理实验与其他多门学科相关,因此实验教学的内容要与具体科研相结合。教师在科研中对某一领域实验的研究专业性更强,潜移默化中对学生的学术意识有较大激发,再加之科研实验与本学科之间的关系紧密,更能够拓宽学生的知识视野。如利用高校实验科研平台,从学科实验前沿知识到实验教学的开放性,通过科研实验讲座和科研实验展示,让更多的学生能够从前沿知识与实验中,认识到物理实验教学的重要性,为培养学生的实验能力、增强学生的创新意识打下基础。
4.注重物理实验教学方法的融合与创新
物理实验教学离不开科学的实验方法。习明纳教学法的核心思想是通过研讨方式来相互学习、相互借鉴和促进,发挥集体智慧来解决问题。在这个过程中,每个学生都能够在实验教学中参与交流,从思想碰撞中获得启发。物理学本身是建立在实验基础上的,对于实验与物理理论知识来说,每一位物理学家的新发现都是以其他物理学家的前期实验为支撑的。
5.注重学生的主体地位和核心作用
学习的过程是知识形成的过程,高校物理实验教学应该围绕学生来展开,无论是基础知识,还是基本操作,都要凸显学生的主体性和核心地位。对于实验选题的开放性,主要体现在单个实验的设计上,从物理学各专业实验项目分析上,结合学生的自主性来选择实验,满足学生的实验需求。注重实验设计的开放性,对于不同的物理实验,从实验器材、实验教材、实验环境进行设计,教师依照学科发展特点、根据学生对实验的认知情况来优化实验的可操作性和简洁性,并让学生发表意见,改进和适应学生的实验需要。此外对实验成绩的评定,要结合不同学生的能力及实验水平,引导学生正确认识物理实验,不能影响和抑制学生的自信心。
6.注重分层实验教学,优化和整合实验教学
分层思想源自“因材施教”,孔子曾主张“深其深、浅其浅、益其益、尊其尊”,即教育要因人而异。高校物理实验教学要兼顾不同学科、不同学生的层次和水平,要从物理实验规划上与学科专业相衔接,优化教学资源,推进实验教学循序渐进。根据物理实验教学目标,尽可能为不同层次的学生提供适宜的实验内容和学习机会,既要关注学生的个体差异,还要兼顾学生的整体能力。教师在分层实验教学中,要发挥其引导、启发、咨询等作用,能够从实验教学的协调性、拓展性、系统性、连贯性上,增强学生参与实验的积极性,获得理想的实验教学效果。
参考文献
[1]任慧军.多层次教学体系在潮汐调和分析课程实习中的实现与创新[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2014(6)
[2]周薇薇、赵旺、赵星.高校物理化学实验的弊端与其开放教学模式的探索[J].中国电力教育,2013(34)
〔责任编辑:林劲、李婷婷〕
(责任编辑:单位文秘网) )地址:https://www.kgf8887.com/show-235-72157-1.html
上一篇:大学新生适应性调查研究
版权声明:
本站由单位文秘网原创策划制作,欢迎订阅或转载,但请注明出处。违者必究。单位文秘网独家运营 版权所有 未经许可不得转载使用