论大学物理设计性实验教学对培养综合性能力的作用

来源:用户上传      作者: 周珺

　　摘 要： 本文介绍了大学物理设计性实验教学的内容、教学特点，对其培养学生综合能力的作用进行了探讨， 认为加强实验室建设、重视设计性实验教学是提高学生综合能力的基础。
　　关键词： 大学物理实验 设计性实验教学 学生综合能力
　　
　　大学物理实验是理工科专业学生步入大学后学习的第一门非常重要的基础实验课程，设计性物理实验的开设作为大学物理实验教学改革的重要途径之一，改变了传统的教学模式，把教师的教与学生的学有机结合起来，激发学生的求知兴趣，是提高学生素质，培养创新精神和实践能力的重要手段之一，有效地弥补了传统实验的不足［１］。
　　1.物理设计性实验的内容地位和教学特点
　　设计性实验是指突破传统的实验教学模式，给定实验目的、要求和提供实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验，是在掌握基础性实验和具备综合实验知识及能力后，对今后开展科学实验全过程进行初步训练的一种教学实验。它要求学生在教师的指导下，根据现有的实验条件，能较独立地拟实验题目和定实验目的，设计实验方案、确定实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序，并自己加以实现和对实验结果进行分析处理。
　　设计性实验使学生在实验过程中变被动为主动，它将学习的主动权交给了学生、学生成了实验的主体。学生的实验技能、查阅文献、观察现象、分析问题和解决问题的能力诸方面得到全面训练。设计性实验作为实验教学的高级形式和阶段，是学生实验能力真正形成的重要标志，因而在整个实验教学中具有重要地位。
　　2.设计性实验教学的“三阶段”设计实验模式
　　2.1准备阶段
　　本阶段主要面向低年龄段或很少做过实验的学生。对这个阶段的学生，可选择一些较简单的验证性实验，通过仔细“解剖麻雀”的方式，使每一位学对实验原理方法和步骤有充分理解，为设计性实验做必要的准备。
　　这样的实验教学使学生的思维活跃起来。在已知实验原理方法和步骤，分析实验设计者意图的过程中，学生能不断地模仿学习，初步构建设计实验的框架。
　　2.2入轨阶段
　　通过第一阶段的训练，学生已奠定了必要的基础，这时可将设计实验引入正式轨道，直接由实验课题讨论得出设计性实验方案。对于学生来讲，给你一个设计性实验，你必须明白：你准备设计的实验要解决什么问题？提出的方案通过什么方式实现？这个方案的优缺点是什么？
　　2.3自主设计阶段［2］
　　在前两个阶段，学生主要通过验证性实验、简单的设计性实验等途径大致了解实验过程中所蕴藏的设计思路，可以说通过前两个阶段的训练，学生已初步具备了进行设计性实验的能力。该阶段具体可分为两种情况。
　　2.3.1教师给出实验题目，提出实验要求，并提供实验所用的仪器用具。这一过程可简单表述为“教师提出课题，学生按要求做课题”。
　　下面以“测定半波整流电容滤波电路负载电阻上消耗的平均功率”这一设计性实验为例阐述设计实验的具体过程：
　　（1）提出设计实验题目，测定半波整流电容滤波电路负载电阻上消耗的平均功率。
　　（2）查阅相关资料进行设计分析。
　　（3）选择仪器用具。
　　（4）检验设计方案。
　　（5）分析实验结果。
　　2.3.2教师给出实验课题，学生自主设计实验，仪器用具学生自选。此过程可表述为“教师提出课题，学生自主做课题”，一切由学生自行负责，教师只做指导和最后评判。
　　“测量小灯泡伏安特性曲线”可作为这样一个设计性实验的示例。
　　实验要求：小灯泡（6.3V/0.15A）在一定电流范围内其电压和电流的关系为U=kIn，k和n是与灯泡有关的系数。要求:设计电路测小灯泡伏安特性曲线;验证公式U=kIn;求系数k和n;求室温下灯丝电阻。
　　由实验要求可知，小灯泡两端的直流电压U与通过它的电流I满足U=kIn，k和n是待求的系数，如何求出k和n？怎样得到室温下的灯丝电阻?
　　根据实验要求，仪器用具选择:小灯泡一个，注意参数要求;测伏安特性离不开测量仪表，准备电压表、电流表各一只。如果用固定电源（如干电池），要用一滑线变阻器;当然一些导线开关必不可少。
　　画出测量电路，按图连接线路，检验设计方案。
　　3.设计性实验教学的教学特点对培养学生综合能力的作用 ［３―５］
　　3.1有助于培养学生的应用知识能力
　　设计性实验实验是学生根据老师提出的实验项目，运用自己所学的知识自己设计实验，通过实验的设计，学生将学到的知识运用于实验。这类实验的训练，可以提高学生综合运用知识的能力，将所学知识运用到生活和实践中去。这也是我们教育教学的宗旨和目标。
　　3.2有助于培养学生的自学能力和思维能力
　　学生在要进行实验设计学生要对相关知识有一定了解，并自己学习与实验相关的知识，这样就锻炼了自学能力。物理学中许多规律都是通过实验获得的。实验中人们通过对大量实验数据的筛选、分析、归纳和演绎推理得出规律性的结论。设计性实验可以培养学生这方面的思维能力。
　　3.4有助于培养学生的动手能力和创新能力
　　设计性实验由教师下达实验目的和要求，实验室提供设备和仪器，由学生自己确定实验方案、选择实验设备、设计实验线路及步骤等。在实验过程中，学生始终是实验活动的主体，体现了以学生为中心的教育思想，有利于充分发挥学生的主观能动性和创造性。设计性实验是一种对科学实验全程进行综合训练的实践教学，实验过程可能有多种方法，给学生提供了较大的思维空间和选择余地，使学生独立解决实际问题的能力及创新能力得到提高。
　　4.结语［６］
　　总之，设计性实验教学是具有典型个性特征的智力创新活动，不仅使学生有效地巩固理论知识，而且使学生学会多种科研方法和思维方法，有利于培养学生严谨求实的实验作风，激发学生的求知欲与探索精神，形成自我判断能力、创造能力、科研能力，让学生在充分体验自己探索、在自我拓展的乐趣中锻炼分析问题的能力。
　　开展设计性实验模式，是重视教学活动中学生的主体性，重视学生对教学的参与。它和传统实验的区别在于：当确定实验题目后，学生做什么、怎么做，都是以学生为主完成的，老师只是一个参与者，在适当的时候给予启发和引导，使学生有充分展现自我的机会，激发学生的自主性和积极性，提高学生利用所学理论知识解决实际问题的能力，培养学生创新意识和创新能力，加强学生综合能力培养，有助于实现培养跨世纪的复合型人才的教学目标。
　　作为实验教学改革的重要内容，开设设计性实验还存在着管理方面的问题。目前各级各类院校的设计性实验教学都还不够成熟，如何深入、持续地进行此项教学，逐步增加设计性实验比例是我们面临的重要课题。我们坚信，各级教师努力探索，学生积极参与，通过该课程实现教学相长，形成一种良性循环，必然会是一种非常好的实验教学形式。
　　
　　参考文献：
　　［1］王教方，张永利，王少清，张仲，张平，宋淑珍.如何上好设计性实验［J］.大学物理实验，2004，（1）.
　　［2］莫晓燕，张雅利，李剑君.本科生综合实验课程的探索与思考［A］.
　　［3］张杰.实验教学与素质教育［J］.实验室研究与探索，2003，22，（3）:35-37.
　　［4］张生金.建立有利于学生能力培养的实验教学模式［J］.实验科学与管理，1999，16，（1）:31-33.
　　［5］赵在忠，童培雄等.演示实验和文科物理教学［J］.物理实验.
　　［6］贺秋丽.大学班主任进行素质教育的几点体会［J］.高教论坛，2003，（2）:56-57.

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