关于应用型本科大学物理实验课程教学改革的研究与实践
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作者: 李秋锦 郭治天
摘要:大学物理实验是高等学校的一门重要的基础课,对培养创新型人才起着重要作用,但当前应用型本科大学物理实验课程教学存在很多问题,,因此本文以徐海学院为例,探讨了应用型本科大学物理实验课程教学的改革与实践。
关键词:独立学院;物理实验;教学改革
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1003-2851(2010)06-0096-02
徐海学院是教育部批准的全日制普通本科学校,是中国矿业大学以新机制举办的独立学院,它在办学理念和人才培养上的定位是非常明晰的。即坚持“学而优则用,学而优则创”的办学理念,以“培养德智体美全面发展,宽基础、精专业、重实践、强能力、高素质的应用性、创新型、国际化高级技术人才”为人才培养目标。
徐海学院成立之初,大学物理课程教学移植了学院母体的教学模式。但是对于以应用性为办学指导思想的普通应用型本科院校来说,这种移植过来的大学物理教学模式能否体现“应用型”?是否能够适应应用型人才培养目标?能否适应学院的学生实际呢?进入新世纪以来,社会上对大学物理教育有一种倾向,认为大学物理教学应向纵深方向发展,内容越深越好,越专越好。这对那些研究型大学的人才培养来说是合适的,然而对于应用型大学的人才培养来说,则是有问题的。这是因为,应用型大学面对新世纪不断扩招,一大批中学毕业的新生升入高一层次的大学,在招进的大量学生中,有许多是基础打的不够扎实,学习能力不是很强,学习的自主性还不够高的学生。再加上现在高考制度,高中面对高考的应试教育,中学物理教学不断弱化,结果使普通大学招进的新生中,许多学生物理基础显得不够扎实,甚至有的物理基础极其薄弱。
因此,针对应用型大学的学生状况和应用型人才培养目标,应用型本科院校大学物理实验课程教学既不能照搬高水平母校的教学模式,更不能弱化大学物理实验在应用型本科院校的地位,而应该通过深入研究,探索适合于应用型本科院校的大学物理实验课程教学模式。
一、大学物理实验课程教学改革
大学物理实验是理工科大学生必修的实验课程,是大学生接受实验能力培养和训练的先期课程之一。在培养适应知识经济时代的工程技术人员过程中,物理实验课的作用是任何课程不可替代的。其宗旨不只是学一点物理知识,它既不是大学物理课的附属或补充,也不是理论课中的实验验证。它独立于大学物理理论课程单独开设,但与理论课教学相辅相成、互为补充。物理实验课主要培养大学生的动手操作能力、实践技能和创新精神,提高和培养大学生的科学素质和实验能力,因此该课程对大学生应用能力、创新精神的培养有着至关重要的作用。
针对应用型本科院校的办学特点建设大学物理实验体系目前是需要深入探讨的课题。应用型本科院校开设大学物理实验必需防止两种极端。一是简单化,即认为是独立学院的学生,只是简单地降低各项要求,其结果最终影响人才培养质量。二是类同化,把对高水平大学的教学体系照搬到应用型本科院校的学生上,没有实现因材施教的原则,导致学生的学习积极性受到伤害,最终也不能取得预期效果。
我们认为应用型本科院校大学物理实验体系的建设应遵循两个原则:一是注重能力培养和技能培养的原则。在选择实验项目时,应选择有应用背景或应用前景的实验项目。实验项目不应求大求全,应重点突出技能培养和能力训练。二是成本最小化与效益最大化的原则。社会效益和经济效益是各独立学院办学不能回避的现实问题。所以,大学物理实验体系构建应在确保提供学生足够的资源前提下,以有限的资金追求学生受益面的最大化,使得学生、家长、社会与学校获得共赢。
物理实验有其自身的研究方法、内容组成、结构体系及规律。为了突出课程的宗旨,它的课程体系不应像理论课那样按照力、热、声、光、电、近代的顺序,物理实验的教学体系应该是按实验素质和能力培养的过程划分的、有层次的新实验体系。根据应用型本科院校的办学特点,其大学物理实验体系可按四个模块组成,且依次为递进关系。这四个模块分别是预备性实验模块、基础实验模块、综合设计性实验模块以及创新性实验模块。
(一)预备性实验模块:预备性实验主要包括一些基本仪器的使用、基本测量方法的掌握、简单验证性实验以及虚拟实验。这一实验模块主要目的是让学生在实验前期,先熟悉一些基本测量仪器的使用、掌握一些基本的实验测量方法,熟悉实验室和基本实验设备。这对于那些中学时接触物理实验较少,物理实验基础较薄弱,动手能力较差的学生尤为重要。由于这一模块的实验较为简单,教师无需作过多的辅导,主要由学生自己完成实验。这一部分实验可通过开放实验室,学生随时可进实验室自己操作,预备性实验不占教学计划课时。
在预备性实验中,虚拟实验是其重要组成部分。随着现代教育技术的发展,虚拟实验越来越多的应用于物理实验教学,这对于提高实验教学的现代化、提高实验教学的质量起着越来越重要的作用。虚拟实验是指借助于图形、图像、仿真和虚拟现实等技术,在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的虚拟实验环境,学生通过操纵计算机虚拟实验软件系统完成实验项目,是实验教学体系的重要组成部分。虚拟实验由于建设快,资金投入少,可以通过修改软件就能扩展和更新实验内容,虚拟仪器有着同实际仪器一样的控制面板,因此使用虚拟仪器和使用实际仪器几乎完全一样。所以,在学生自主设计好实验方案后,可由虚拟实验模拟实验过程以检验其设计方案的正确与否,同时使学生在进入实验室进行现实设计性实验前对整个实验过程和注意事项等进行了解、熟悉,从而提高实验效率和减少不必要的仪器设备损失。虚拟实验有助于培养学生应用计算机控制仪器、收集数据、分析数据、驾驭大批数据和制作实验报告的能力。
(二)基础性实验模块:即三基(基本知识、基本方法和基本技能)模块, 以验证性实验为主。基于应用型本科院校的实际,该部分实验应占实验课时的60%。实验目的是使学生了解大学物理基本知识,掌握物理量的测量方法和实验设计思想,培养学生的动手能力。学生主要掌握实验的基本程序、基本操作技能、基本实验方法、常用仪器的使用及数据处理的一般方法和对实验结果的评价等。可以使用示教系统进行演示性实验、及采用现代教育技术――计算机多媒体技术等教学手段加以改进,以提高验证性实验的教学效果,为今后培养学生的创新思维能力、综合实验能力夯实基础。
(三)综合设计性实验模块:综合设计性实验应以“学生为主,教师为辅”,学生在教师的指导下, 自己设计方案来完成实验。该部分实验占实验课时40%。设计性实验重点是学生的综合知识的运用与创新能力的培养。实验经过学生自己独立思考、独立设计,而且全部是学生自己动手,对学生也是一种锻炼和培养。要避免教师安排好实验,准备好仪器,学生来实验室按规定做实验这种状况,真正使学生受到启发和锻炼,尝试自己设计的成果,总结经验教训,使综合素质得到提高。这类实验主要学习实验中的检测技术和先进的应用技术,注重培养学生的综合能力。实验既有启发性,又有较强的实用性。实验的目的是让学生熟悉物理理论、仪器原理和检测技术,培养学生独立思考和分析问题的能力。
(四)创新性实验模块:这是扩大学生知识面的科学研究实验。大学物理实验必须与现代科学技术接轨,现代科技成果与经典课程内容相互渗透,才能激发学生的学习积极性与学习兴趣,为学生将来的学习、工作奠定较先进的理论基础。创新性实验与前三个实验模块不同,它不以验证已知实验结果为目的,而是在教师指导下的创新性研究。学生综合运用所学知识,自主设计实验方案,通过动手操作获得实验数据、分析实验结果、给出合理解释。创新性实验对学生创新意识的培养有着至关重要的影响,开展的方式,可以是让学生以小组形式参与到教师的教学研究和科研立项中,以科研方式进行创新性实验,培养学生的研究、创新、动手能力。也可以是学生以小组的形式开展适应现代教育模式的低成本实验,充分发挥个性特长,培养职业技能,为学生未来所从事的工作创造条件。这一实验模块对学生能力要求较高,不对所有学生作硬性规定,可以吸收那些学有专长、学有余力的学生可以参加。该部分实验可以不占教学计划课时,考核成绩可以计入学生实验综合成绩内,实验成绩可优先考虑为优秀。
参考文献
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