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[摘要] 随着传统实验教学模式固有弊端的凸显,因材施教、分层教学的开放性实验教学模式已成为实验教学的发展方向。本文以培养具有扎实基础和创新能力的高素质人才为出发点,对物理实验室开放的形式,开放的实验内容,实验室开放的设想进行了分析探讨。
[关键词] 开放型实验 物理实验 教育改革
为适应21世纪科技发展对人才素质的要求,物理实验教学需要建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的教学新体系,教学内容应反映当代教育思想和高科技成果,改变单一的教学方法和手段,实验教学要由封闭型向开放型转变。让学生自主进行创新实验,自主选定实验时间、实验课题、自己动手实验探索,使学生从“被动、封闭、受束缚的状态”变成“主动、开放、较自由的状态”,真正地成为实验的主人、教学的主体[1]。我校在这方面做了有益的尝试和探索。
一、实验室开放形式及内容
我校物理实验室开放形式的是: (1)开放时间是每周六实行全天开放; (2)实验内容为学生能独立完成的实验项目;(3)保证学生一人一套实验设备;(4)学生可以随到随做实验,能为学生提供较宽松的实验环境。实验室可以不限制學生完成某个实验项目的次数,只要有兴趣则可以多次来实验室重复学习。
开放式物理实验教学不仅是时间和空间上的开放,更重要的是实验内容、实验方法、实验手段的开放,观念意识上的开放[2]。
首先是构建开放性大学物理实验内容的水平结构,从有利于培养学生综合运用知识,提高分析和解决问题的能力与创新能力出发,本着由浅入深,循序渐进,逐步提高的原则,将开放实验内容的水平结构分为三个层次:基础性实验、设计性实验、研究性实验[3]。基础性实验为学生必选实验,如基本物理量的测量、电子元器件的性能测量、常用测量仪器的使用等。教学方式采用传统的实验教学模式,着重培养学生的实验意识、基本实验操作技能和动手能力,为后续实验做准备,而且对于这类实验传统的实验教学模式有其独特的优势。综合设计性实验基于基础物理实验又高于基础物理实验,按照认知规律和学生水平参差不齐的特点把所有的设计性物理实验按照由易到难分为以下三个层次:基本设计性实验、扩展设计性实验、自主扩展设计性实验[4]。基本设计性实验是指一套仪器设备对应一个实验方案,主要是熟悉仪器深层次的应用和探究,其目的是培养学生学习设计性实验的方法、科学的思维方式、探究意识和提高动手能力,领略实验成功后的喜悦等。教师起到“指导、帮助”的作用。扩展设计性实验是指一套仪器设备对应几个已知实验项目或一个实验项目对应不同的仪器设备,它是在学生完成基本设计性实验的基础上进一步利用现有仪器,在教师的引导下再做一个扩展实验。教师在此起到“引导、帮助”的作用。自主扩展设计性实验是指一套仪器设备对应几个未知实验项目或一个实验项目对应不同的仪器设备,它是在学生完成基本设计性实验、阅读扩展设计性实验资料、结合自身实际情况在教师引导、启发和鼓励下,自己查阅资料、选择再做一个或多个自主扩展实验。教师起到“引导、启发、答疑”的作用。研究性实验为提高性自拟实验.这类实验在内容选择和实验时间上可以较综合设计性实验更为开放,着重培养学生的科研能力和创新能力,是学生结合学校、系科、各种组织的各种科技竞赛或课题、实验中心建设、自己专业和个性发展,自拟项目、自选方案、自选或组装所需仪器设备。这类实验是针对那些不但实验成绩优秀,而且具有强烈探索精神的学生。学生可以采取2—3人合作,指定指导教师,一般一位教师带3—6位学生,这不仅为学生创新提供了良好的实验环境,同时也为实验室科研学术氛围的形成起到了一定的作用。教师在此起到“点拨、合作”的作用。
二、开展开放性实验教学的困难
开展开放性实验教学,要求条件高、实施难度大,我们在实施过程中发现有以下几方面困难:
2.1 缺乏足够充分的思想认识。这种认识上的缺乏在领导层、实验教师和作为教学主体的学生中都普遍存在。包括两个层面:一是对实验课本身意义认识不够深刻,把实验课作为理论课的附属对待,实验成绩所占比例较小,不足以引起对其重视,因而普遍存在重理论、轻实验的现象。二是对开放性实验教学的意义认识不够深刻,对实验室开放的内涵认识模糊。这种思想认识上的不足是开展开放性实验教学的最大障碍。
2.2 缺乏必要的基础支持条件。技术层面的支撑条件包括开放预约平台、实验室人力、物力、教学内容、辅助教学课件,甚至是教学方法、理念等,没有形成稳定的开放性实验教学体系、考核机制。我们的开放性实验多数是让学生进实验室重复已做过的实验,是低层次的开放而已,而且学生的实验能力也很难快速适应开放性实验教学的要求。技术条件直接影响实验室开放工作的深入程度和实际效果。
2.3 缺乏高水平教师的积极参与。开放性实验教学以综合性、设计性实验为主,对教师的要求是很高的,教师必须知识面很广,动手能力很强,而且对实验室的仪器要很熟悉。由于学生发挥了主动性和创造性,进行了独立思考,可能提出各种各样的问题,教师需要反应快,有诱导学生开阔思路、纠正错误设想的能力,才能得到切实可行的方案。而传统教学体制下的实验教师很难在短期内达到这样的水平,这在很大程度上影响了开放实验教学的质量和效果。
2.4 缺乏必要的激励机制。目前,多数院校实验课时核算时需乘系数,一般三节实验课只有相当于两节理论课的课时核算,这样,教师对实验教学精力投入的积极性一定会打折扣。而且实验室长期开放,学生流动性大,势必大大增加实验室工作人员负担和管理上的困难,但实验室管理人员的待遇很难得到提高。因此,容易出现学生欢迎,而教师、实验员有困难的矛盾。
三、以后开展开放性实验教学的设想
3.1开放时间更加宽松。计划在原周六全天开放的基础上再部分开放实验室上午的10点至12点,下午的4点至6点,晚上的7点至9点。这样可以大大减小实验教师和实验室管理人员的工作负担,而且对实验效果并无实质性影响。
3.2 多媒体教学系统的使用。利用多媒体教学系统开设实验科学讲座,把一些实验的相关背景介绍给学生,提供条件让学生模拟当时的情景进行一系列的探索实验,体会科学研究的艰辛与成功的喜悦,不仅可以激发学生学习物理实验的积极性,还可以培养其科学素养。 还要让学生了解物理学的最新发展、最新科技成果以及这些成果在社会生产和生活中的具体应用,使学生充分认识到物理学与工作、生活息息相关。这样可以启发引导学生利用其中的一些原理和思想,进行模拟试验。
3.3 网络的技术支持。建立实验网站,其中的“实验仿真”、教师的“电子教案”可提供学生预习和复习实验的便利;“网络选课”将实验项目、实验时间、仪器套数等在网上公布,学生可通过网络在实验前一周自由选择实验、预约时间。开设网上论坛,给学生提供一个自由发表言论和讨论的空间,学生把自己在实验过程遇到的难题或疑问发表在论坛上,其他学生可对问题各抒己见,提出自己的解决的办法,促进学生间的交流。同时也可把生活中与物理相关的现象发表在论坛上,引发学生对这种物理现象进行理论分析解释,并依据理论设计出实验验证方案,组织学生对网上提出的各种方案带入实验室进行实验,共同研讨及验证各种实验方案的可行性,锻炼学生用理论知识合理解释、验证生活中接触到的物理现象,提高学生的理论联系实际的能力。同时也可鼓励学生把做实验的实验记录,完成的论文以及实验后的感悟等放在网上,供其他同学参阅、思考,若有什么不同的想法或观点,可组织专题讨论,鼓励有想法的学生自己查阅资料,设计实验方案,选择实验器材,做实验来验证自己的观点,若实验课题太大,可以邀请有相同兴趣的同学分工合作,共同完成。最终形成一个网上学习园地,吸引更多的学生参与开放实验。
3.4 实验结论多样化。可以以论文形式写出,包括实验的可行性论证和具体实施方案,实验过程完整的实验纪录,实验中产生的各种现象的分析研究,以及实验经验的总结等。也可以是对基础性实验的改进意见或专利申请情况。
参考文献:
[1]高立模.开放性实验教学的尝试[J].大学物理,2000,19(6): 29—30.
[2]周岚,朱蜀梅,王伟.物理实验开放式教学初探[J].物理实验, 2001,22(1): 25—28.
[3]许树玲,何军志.电子技术有限开放性实验探讨.安阳师范学院学报,2005,(2):39—40
[4]芦立娟,王世来.大学物理设计性实验多层次教学与实践.浙江海洋学院学报(自然科学版),2005,24(2):185—188
作者简介:
董海鹏(1971—),男,河南滑县,河南城建学院,讲师,研究方向:学科教学论(物理)。
[关键词] 开放型实验 物理实验 教育改革
为适应21世纪科技发展对人才素质的要求,物理实验教学需要建立一种适合当代科技发展、有利于培养具有扎实基础知识和创新能力的高素质人才的教学新体系,教学内容应反映当代教育思想和高科技成果,改变单一的教学方法和手段,实验教学要由封闭型向开放型转变。让学生自主进行创新实验,自主选定实验时间、实验课题、自己动手实验探索,使学生从“被动、封闭、受束缚的状态”变成“主动、开放、较自由的状态”,真正地成为实验的主人、教学的主体[1]。我校在这方面做了有益的尝试和探索。
一、实验室开放形式及内容
我校物理实验室开放形式的是: (1)开放时间是每周六实行全天开放; (2)实验内容为学生能独立完成的实验项目;(3)保证学生一人一套实验设备;(4)学生可以随到随做实验,能为学生提供较宽松的实验环境。实验室可以不限制學生完成某个实验项目的次数,只要有兴趣则可以多次来实验室重复学习。
开放式物理实验教学不仅是时间和空间上的开放,更重要的是实验内容、实验方法、实验手段的开放,观念意识上的开放[2]。
首先是构建开放性大学物理实验内容的水平结构,从有利于培养学生综合运用知识,提高分析和解决问题的能力与创新能力出发,本着由浅入深,循序渐进,逐步提高的原则,将开放实验内容的水平结构分为三个层次:基础性实验、设计性实验、研究性实验[3]。基础性实验为学生必选实验,如基本物理量的测量、电子元器件的性能测量、常用测量仪器的使用等。教学方式采用传统的实验教学模式,着重培养学生的实验意识、基本实验操作技能和动手能力,为后续实验做准备,而且对于这类实验传统的实验教学模式有其独特的优势。综合设计性实验基于基础物理实验又高于基础物理实验,按照认知规律和学生水平参差不齐的特点把所有的设计性物理实验按照由易到难分为以下三个层次:基本设计性实验、扩展设计性实验、自主扩展设计性实验[4]。基本设计性实验是指一套仪器设备对应一个实验方案,主要是熟悉仪器深层次的应用和探究,其目的是培养学生学习设计性实验的方法、科学的思维方式、探究意识和提高动手能力,领略实验成功后的喜悦等。教师起到“指导、帮助”的作用。扩展设计性实验是指一套仪器设备对应几个已知实验项目或一个实验项目对应不同的仪器设备,它是在学生完成基本设计性实验的基础上进一步利用现有仪器,在教师的引导下再做一个扩展实验。教师在此起到“引导、帮助”的作用。自主扩展设计性实验是指一套仪器设备对应几个未知实验项目或一个实验项目对应不同的仪器设备,它是在学生完成基本设计性实验、阅读扩展设计性实验资料、结合自身实际情况在教师引导、启发和鼓励下,自己查阅资料、选择再做一个或多个自主扩展实验。教师起到“引导、启发、答疑”的作用。研究性实验为提高性自拟实验.这类实验在内容选择和实验时间上可以较综合设计性实验更为开放,着重培养学生的科研能力和创新能力,是学生结合学校、系科、各种组织的各种科技竞赛或课题、实验中心建设、自己专业和个性发展,自拟项目、自选方案、自选或组装所需仪器设备。这类实验是针对那些不但实验成绩优秀,而且具有强烈探索精神的学生。学生可以采取2—3人合作,指定指导教师,一般一位教师带3—6位学生,这不仅为学生创新提供了良好的实验环境,同时也为实验室科研学术氛围的形成起到了一定的作用。教师在此起到“点拨、合作”的作用。
二、开展开放性实验教学的困难
开展开放性实验教学,要求条件高、实施难度大,我们在实施过程中发现有以下几方面困难:
2.1 缺乏足够充分的思想认识。这种认识上的缺乏在领导层、实验教师和作为教学主体的学生中都普遍存在。包括两个层面:一是对实验课本身意义认识不够深刻,把实验课作为理论课的附属对待,实验成绩所占比例较小,不足以引起对其重视,因而普遍存在重理论、轻实验的现象。二是对开放性实验教学的意义认识不够深刻,对实验室开放的内涵认识模糊。这种思想认识上的不足是开展开放性实验教学的最大障碍。
2.2 缺乏必要的基础支持条件。技术层面的支撑条件包括开放预约平台、实验室人力、物力、教学内容、辅助教学课件,甚至是教学方法、理念等,没有形成稳定的开放性实验教学体系、考核机制。我们的开放性实验多数是让学生进实验室重复已做过的实验,是低层次的开放而已,而且学生的实验能力也很难快速适应开放性实验教学的要求。技术条件直接影响实验室开放工作的深入程度和实际效果。
2.3 缺乏高水平教师的积极参与。开放性实验教学以综合性、设计性实验为主,对教师的要求是很高的,教师必须知识面很广,动手能力很强,而且对实验室的仪器要很熟悉。由于学生发挥了主动性和创造性,进行了独立思考,可能提出各种各样的问题,教师需要反应快,有诱导学生开阔思路、纠正错误设想的能力,才能得到切实可行的方案。而传统教学体制下的实验教师很难在短期内达到这样的水平,这在很大程度上影响了开放实验教学的质量和效果。
2.4 缺乏必要的激励机制。目前,多数院校实验课时核算时需乘系数,一般三节实验课只有相当于两节理论课的课时核算,这样,教师对实验教学精力投入的积极性一定会打折扣。而且实验室长期开放,学生流动性大,势必大大增加实验室工作人员负担和管理上的困难,但实验室管理人员的待遇很难得到提高。因此,容易出现学生欢迎,而教师、实验员有困难的矛盾。
三、以后开展开放性实验教学的设想
3.1开放时间更加宽松。计划在原周六全天开放的基础上再部分开放实验室上午的10点至12点,下午的4点至6点,晚上的7点至9点。这样可以大大减小实验教师和实验室管理人员的工作负担,而且对实验效果并无实质性影响。
3.2 多媒体教学系统的使用。利用多媒体教学系统开设实验科学讲座,把一些实验的相关背景介绍给学生,提供条件让学生模拟当时的情景进行一系列的探索实验,体会科学研究的艰辛与成功的喜悦,不仅可以激发学生学习物理实验的积极性,还可以培养其科学素养。 还要让学生了解物理学的最新发展、最新科技成果以及这些成果在社会生产和生活中的具体应用,使学生充分认识到物理学与工作、生活息息相关。这样可以启发引导学生利用其中的一些原理和思想,进行模拟试验。
3.3 网络的技术支持。建立实验网站,其中的“实验仿真”、教师的“电子教案”可提供学生预习和复习实验的便利;“网络选课”将实验项目、实验时间、仪器套数等在网上公布,学生可通过网络在实验前一周自由选择实验、预约时间。开设网上论坛,给学生提供一个自由发表言论和讨论的空间,学生把自己在实验过程遇到的难题或疑问发表在论坛上,其他学生可对问题各抒己见,提出自己的解决的办法,促进学生间的交流。同时也可把生活中与物理相关的现象发表在论坛上,引发学生对这种物理现象进行理论分析解释,并依据理论设计出实验验证方案,组织学生对网上提出的各种方案带入实验室进行实验,共同研讨及验证各种实验方案的可行性,锻炼学生用理论知识合理解释、验证生活中接触到的物理现象,提高学生的理论联系实际的能力。同时也可鼓励学生把做实验的实验记录,完成的论文以及实验后的感悟等放在网上,供其他同学参阅、思考,若有什么不同的想法或观点,可组织专题讨论,鼓励有想法的学生自己查阅资料,设计实验方案,选择实验器材,做实验来验证自己的观点,若实验课题太大,可以邀请有相同兴趣的同学分工合作,共同完成。最终形成一个网上学习园地,吸引更多的学生参与开放实验。
3.4 实验结论多样化。可以以论文形式写出,包括实验的可行性论证和具体实施方案,实验过程完整的实验纪录,实验中产生的各种现象的分析研究,以及实验经验的总结等。也可以是对基础性实验的改进意见或专利申请情况。
参考文献:
[1]高立模.开放性实验教学的尝试[J].大学物理,2000,19(6): 29—30.
[2]周岚,朱蜀梅,王伟.物理实验开放式教学初探[J].物理实验, 2001,22(1): 25—28.
[3]许树玲,何军志.电子技术有限开放性实验探讨.安阳师范学院学报,2005,(2):39—40
[4]芦立娟,王世来.大学物理设计性实验多层次教学与实践.浙江海洋学院学报(自然科学版),2005,24(2):185—188
作者简介:
董海鹏(1971—),男,河南滑县,河南城建学院,讲师,研究方向:学科教学论(物理)。