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摘要:本文从大学物理实验的三个环节出发,归纳了大学物理实验课程中学生存在的认识不足,分析其存在的原因并提出了相应的解决措施。
关键词:物理实验;认识不足;措施
【中图分类号】N45
1 引言
大学物理实验作为高校教育的基础课程,其教学目的不仅是让学生验证和加深理解已学过的基本理论,更重要的在于培养学生动手能力,思考能力,创新能力以及运用所学知识解决实际问题的能力和提高学生的科学实验能力和科学实验的素质。在培养学生的科学研究,开拓创新能力方面起着启蒙和奠基的作用。为了增强学生综合分析能力、实验动手能力、数据处理及查阅资料能力,培养学生的创新、管理和实践能力,教育部对实验教学进行了深化改革,2005年出台文件要求在基础物理实验中开设高质量的综合性、设计性实验项目[1-3]。2010年,教育部推出了“卓越工程师教育培养计划”[4],有力的促进我国由工程教育大国向工程教育强国迈进。这些有力的措施为提高学生的实验能力提供了保证,但是在教与学的互动中,由于大学生的认识不足,导致学习效果不理想。大学生常挂在嘴边的一句话就是“做实验”,但对做实验的内涵没有深刻认识,没有充分利用好实践教学。本文从我校大学生们对“做实验”的理解角度出发,挖掘认识的不足之处,提出改进措施,希望在后续的教学中真正让学生获得实践能力提高,也为外校教师提供交流的机会。
2 问题的挖掘
我校的物理实验的教学环节分为课前预习、课堂实验、课后总结。课前要撰写预习报告,课堂进行实际操作,课后进行数据处理和总结。笔者在平时与学生的交流中经常会问学生三个问题:预习报告看什么写什么?什么是做实验?数据处理最重要的是什么?笔者将学生的回答以及在这三个环节中实际体现出来的情况进行归纳,总结如下:
问题1的归纳:部分学生没有预习,只是提前抄了同学的预习报告。由于不懂得如何去总结,所撰写的预习报告要么简洁到只写大标题,要么从头到尾一字不落的抄,能够真正能够抓住实验要点来写的预习报告较少。
问题2的归纳:做实验就是测数据,只是关心如何尽快的获得实验数据;希望老师什么都讲,最好是进行演示;缺少对实验现象分析,出现问题时首先想到的是老师,而不是自己思考尝试后再向老师求解。在数据测量过程中,缺乏对数据的分析,不去挖掘数据所反映的问题,而且测试的实验数据不习惯自我检查,喜欢先老师咨询我测试的数据对不对。没有真正的做到所要求的实践能力的培养,变成数据测量的工具。
问题3的归纳:数据处理最重要的是计算、绘图、误差分析。提交的总结报告仅仅是展示了实验的数据和漂亮的图、表,学生普遍缺乏对实验结果的分析、讨论,并获得正确的结论。没有真正的实现培养学生分析问题的能力,没有认识到数据、图和表所反映的物理意义,告诉了我们哪些客观规律。
如果不能改正学生片面认识,对其进行正确引导,其结果是学生的实验能力没有得到较好的培养,各种实践教学改革的效果没有体现出来。
3 问题的讨论与改进措施
3.1 问题一的讨论与解决措施
为了加深学生对准备实验内容的认识,尽快熟悉实验仪器,保证实验教学效果,要求学生每次实验之前做好实验预习,写出符合要求的实验预习报告。通过撰写预习报告不仅可以使学生充分的了解本次实验,复习理论知识,真正的做到理论指导实践,实践验证理论,而且培养学生理解能力、总结能力和创新能力。学生在撰写预习报告时,应该尽情发挥,按自己的思路去写,尤其是实验原理、实验内容和实验步骤不要照书抄写,把书上写的变成自己的东西归纳出来,只要写得清楚,越简单越好。
3.2问题二的讨论与解决措施
实验,是科学研究的基本方法之一。根据科学研究的目的,尽可能地排除外界的影响,突出主要因素并利用一些专门的仪器设备,而人为地变革、控制或模拟研究对象,使某一些事物(或过程)发生或再现,从而去认识自然现象、自然性质、自然规律。因此,实验绝对不是测量数据,测量数据只是实验的一个部分,在实验中要求的内容还有许多。例如,基本电学、磁学、光学元件的认识,基仪器设备的使用,根据实验内容安装调节设备,解决实验过程中的问题,分析实验中的数据和实验现象,检查实验数据是否合理等,都是实验简单应该掌握的工作。
在大学物理实验教学过程中,针对这个问题,笔者归纳了如下几条措施:
(1)部分学生希望老师演示,喜欢测试数据,其目的在于想尽快完成数据测量,希望早点离开实验室。针对这部分学生应该主动向其提出一些关键问题,让其思考并回答。例如在半导体磁阻效应实验中,电路分为两个独立模块(电流流过螺线管产生磁场,伏安法测电阻),电路知识的要求也就是简单的串并联。虽然数据已经测量出来了,但是两个电路模块要完成什么物理功能,接线特点是什么,都没有弄明白。通过发问和引导,逐渐让这部分学生明白实验的目的不是测数据,认识到通过数据测量要明白什么物理问题。
(2)部分学生在遇到问题后,立刻向老师请教,缺乏最基本的独立思考。教师有责任给学生解决问题,但问题的解决不是告诉学生或帮助学生解决,而是引导学生分析问题产生的原因以及相应的解决办法和措施,所有一切问题的实际操作都要学生自己完成,学生是在教师的指导下独立完成实验。例如,在半导体磁阻效应实验中,使用的是恒流源,在仪器使用中给学生讲解了电流源和电流源的特点和区别,电流的特点是要形成闭合回路,在后续的使用中学生常遇到电流源的输出电流为零的情况。通过引导学生没有形成闭合回路的原因在于接触不良,学生自己通过线路检查,很快排除了问题,也获得了收获。
(3)学生在数据测量过程中,或者数据测试完毕后,缺少对数据的分析,通过数据的对比来理解实验内容,以及判断测量的数据是否正确或合理。
例如,在《半导体磁阻效应》实验总,最重要的内容是认识磁场对磁阻的影响,表1是实验的测试数据。随着磁场的增大,电阻的电流不变(恒流源为电源),电阻的端电压逐渐增大的。在实验过程中通过不断增大励磁电流就可以直观的观察到这个现象。但很多学生并没有去看这个现象,及时注意到变化趋势也不去想为什么会这么变化。通过引导学生认识到这么变化的原因,学生立刻明白了磁阻效应,认识到了磁场对电阻的影响。
在数据检测中,同样引导学生来学会自己检测数据,让学生明白数据必须符合变化的趋势,即使教师来给学生检测数据也是按照规律来检测。因为每台设备的磁场、电阻都是不一样的,教师也没有办法确实具体测试数据是否百分百正确,注意是看整体变化趋势是否合理,只要合理就能通过。
表1 磁感应强度与磁阻的关系
4 结论
教学活动是一个双边活动,教师和学生是两个重要的独立个体。要使学生在教学活动中成为主体,化被动学习为主动学习,教师应该在这个过程中起着主导和关键的作用。本文总结了学生对实验教学的三个认识不足:预习报告的撰写、做实验的真谛、分析讨论的意义。并从教师角度出发如何去引导学生提高认识,帮助学生深刻的认识到实践教学的目的,并将这种认识培养成一种习惯和素养,使其在今后的实践课程学习或工作中变成一种能力。教师通过良好的引导,加上学生努力提高和完善自己,就一定能使教学活动顺利开展,并且也一定会达到预期的目的,从而有助于学生能力的培养。
参考文献:
[1] 教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高【2005】01号文)
[2] 教育部、财政部《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高【2007】1号)
[3] 教育部《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》(教高【2007】2号)
[4] 教育部, 《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》(教高【2011】1号)
关键词:物理实验;认识不足;措施
【中图分类号】N45
1 引言
大学物理实验作为高校教育的基础课程,其教学目的不仅是让学生验证和加深理解已学过的基本理论,更重要的在于培养学生动手能力,思考能力,创新能力以及运用所学知识解决实际问题的能力和提高学生的科学实验能力和科学实验的素质。在培养学生的科学研究,开拓创新能力方面起着启蒙和奠基的作用。为了增强学生综合分析能力、实验动手能力、数据处理及查阅资料能力,培养学生的创新、管理和实践能力,教育部对实验教学进行了深化改革,2005年出台文件要求在基础物理实验中开设高质量的综合性、设计性实验项目[1-3]。2010年,教育部推出了“卓越工程师教育培养计划”[4],有力的促进我国由工程教育大国向工程教育强国迈进。这些有力的措施为提高学生的实验能力提供了保证,但是在教与学的互动中,由于大学生的认识不足,导致学习效果不理想。大学生常挂在嘴边的一句话就是“做实验”,但对做实验的内涵没有深刻认识,没有充分利用好实践教学。本文从我校大学生们对“做实验”的理解角度出发,挖掘认识的不足之处,提出改进措施,希望在后续的教学中真正让学生获得实践能力提高,也为外校教师提供交流的机会。
2 问题的挖掘
我校的物理实验的教学环节分为课前预习、课堂实验、课后总结。课前要撰写预习报告,课堂进行实际操作,课后进行数据处理和总结。笔者在平时与学生的交流中经常会问学生三个问题:预习报告看什么写什么?什么是做实验?数据处理最重要的是什么?笔者将学生的回答以及在这三个环节中实际体现出来的情况进行归纳,总结如下:
问题1的归纳:部分学生没有预习,只是提前抄了同学的预习报告。由于不懂得如何去总结,所撰写的预习报告要么简洁到只写大标题,要么从头到尾一字不落的抄,能够真正能够抓住实验要点来写的预习报告较少。
问题2的归纳:做实验就是测数据,只是关心如何尽快的获得实验数据;希望老师什么都讲,最好是进行演示;缺少对实验现象分析,出现问题时首先想到的是老师,而不是自己思考尝试后再向老师求解。在数据测量过程中,缺乏对数据的分析,不去挖掘数据所反映的问题,而且测试的实验数据不习惯自我检查,喜欢先老师咨询我测试的数据对不对。没有真正的做到所要求的实践能力的培养,变成数据测量的工具。
问题3的归纳:数据处理最重要的是计算、绘图、误差分析。提交的总结报告仅仅是展示了实验的数据和漂亮的图、表,学生普遍缺乏对实验结果的分析、讨论,并获得正确的结论。没有真正的实现培养学生分析问题的能力,没有认识到数据、图和表所反映的物理意义,告诉了我们哪些客观规律。
如果不能改正学生片面认识,对其进行正确引导,其结果是学生的实验能力没有得到较好的培养,各种实践教学改革的效果没有体现出来。
3 问题的讨论与改进措施
3.1 问题一的讨论与解决措施
为了加深学生对准备实验内容的认识,尽快熟悉实验仪器,保证实验教学效果,要求学生每次实验之前做好实验预习,写出符合要求的实验预习报告。通过撰写预习报告不仅可以使学生充分的了解本次实验,复习理论知识,真正的做到理论指导实践,实践验证理论,而且培养学生理解能力、总结能力和创新能力。学生在撰写预习报告时,应该尽情发挥,按自己的思路去写,尤其是实验原理、实验内容和实验步骤不要照书抄写,把书上写的变成自己的东西归纳出来,只要写得清楚,越简单越好。
3.2问题二的讨论与解决措施
实验,是科学研究的基本方法之一。根据科学研究的目的,尽可能地排除外界的影响,突出主要因素并利用一些专门的仪器设备,而人为地变革、控制或模拟研究对象,使某一些事物(或过程)发生或再现,从而去认识自然现象、自然性质、自然规律。因此,实验绝对不是测量数据,测量数据只是实验的一个部分,在实验中要求的内容还有许多。例如,基本电学、磁学、光学元件的认识,基仪器设备的使用,根据实验内容安装调节设备,解决实验过程中的问题,分析实验中的数据和实验现象,检查实验数据是否合理等,都是实验简单应该掌握的工作。
在大学物理实验教学过程中,针对这个问题,笔者归纳了如下几条措施:
(1)部分学生希望老师演示,喜欢测试数据,其目的在于想尽快完成数据测量,希望早点离开实验室。针对这部分学生应该主动向其提出一些关键问题,让其思考并回答。例如在半导体磁阻效应实验中,电路分为两个独立模块(电流流过螺线管产生磁场,伏安法测电阻),电路知识的要求也就是简单的串并联。虽然数据已经测量出来了,但是两个电路模块要完成什么物理功能,接线特点是什么,都没有弄明白。通过发问和引导,逐渐让这部分学生明白实验的目的不是测数据,认识到通过数据测量要明白什么物理问题。
(2)部分学生在遇到问题后,立刻向老师请教,缺乏最基本的独立思考。教师有责任给学生解决问题,但问题的解决不是告诉学生或帮助学生解决,而是引导学生分析问题产生的原因以及相应的解决办法和措施,所有一切问题的实际操作都要学生自己完成,学生是在教师的指导下独立完成实验。例如,在半导体磁阻效应实验中,使用的是恒流源,在仪器使用中给学生讲解了电流源和电流源的特点和区别,电流的特点是要形成闭合回路,在后续的使用中学生常遇到电流源的输出电流为零的情况。通过引导学生没有形成闭合回路的原因在于接触不良,学生自己通过线路检查,很快排除了问题,也获得了收获。
(3)学生在数据测量过程中,或者数据测试完毕后,缺少对数据的分析,通过数据的对比来理解实验内容,以及判断测量的数据是否正确或合理。
例如,在《半导体磁阻效应》实验总,最重要的内容是认识磁场对磁阻的影响,表1是实验的测试数据。随着磁场的增大,电阻的电流不变(恒流源为电源),电阻的端电压逐渐增大的。在实验过程中通过不断增大励磁电流就可以直观的观察到这个现象。但很多学生并没有去看这个现象,及时注意到变化趋势也不去想为什么会这么变化。通过引导学生认识到这么变化的原因,学生立刻明白了磁阻效应,认识到了磁场对电阻的影响。
在数据检测中,同样引导学生来学会自己检测数据,让学生明白数据必须符合变化的趋势,即使教师来给学生检测数据也是按照规律来检测。因为每台设备的磁场、电阻都是不一样的,教师也没有办法确实具体测试数据是否百分百正确,注意是看整体变化趋势是否合理,只要合理就能通过。
表1 磁感应强度与磁阻的关系
4 结论
教学活动是一个双边活动,教师和学生是两个重要的独立个体。要使学生在教学活动中成为主体,化被动学习为主动学习,教师应该在这个过程中起着主导和关键的作用。本文总结了学生对实验教学的三个认识不足:预习报告的撰写、做实验的真谛、分析讨论的意义。并从教师角度出发如何去引导学生提高认识,帮助学生深刻的认识到实践教学的目的,并将这种认识培养成一种习惯和素养,使其在今后的实践课程学习或工作中变成一种能力。教师通过良好的引导,加上学生努力提高和完善自己,就一定能使教学活动顺利开展,并且也一定会达到预期的目的,从而有助于学生能力的培养。
参考文献:
[1] 教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》(教高【2005】01号文)
[2] 教育部、财政部《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》(教高【2007】1号)
[3] 教育部《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》(教高【2007】2号)
[4] 教育部, 《教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见》(教高【2011】1号)