大学物理实验教学探讨

来源:用户上传      作者: 范海陆

　　摘 要： 《大学物理实验》是理工科大学生的重要基础理论课程，能为其学习专业基础课程和专业实验课程奠定理论基础，培养学生发现问题―分析问题―解决问题的能力，培养学生的创新能力。
　　关键词： 大学物理实验教学 创新能力 培养方法
　　
　　《大学物理实验》是理工科大学生的重要基础理论课程，为其学习专业基础课程和专业实验课程奠定了不可缺少的理论基础。《大学物理实验》以基本物理理论为指导，同时通过典型的物理实验或设计性实验验证《大学物理》的理论知识的正确性。学生通过理论知识去理解实验原理、指导实验仪器的调试、解释实验现象；用理论知识去分析实验过程中的问题及处理实验数据，同时实验现象及其结果也能加深学生对理论知识的理解，为进行专业基础实验课程奠定基础，对提高学生的综合素质、培养学生发现问题―分析问题―解决问题的能力、培养学生的创新精神与实践能力具有不可或缺的作用。大学物理实验教学不能只满足于让学生掌握基本的系统的实验技能，掌握实验的基本知识和方法，更重要的是培养学生严谨的科学思维能力、培养学生发现问题―分析问题―解决实际问题的能力、培养学生利用基本理论知识进行创新的能力。为了让学生在实验过程中锻炼以上能力，我在此阐述了自己在实验教学中的点滴体会，与大家探讨。
　　一、转变教学观念，课堂以研讨为主
　　教师教学也应与时俱进，转变传统教育观念中阻碍学生创造力发展的观点。学生的学习过程并非机械式的学习模式，美国著名认知教育心理学家奥苏伯尔认为学生的学习主要是有意义的接受学习［１］。因此，在教学过程中，教师应以学生为中心，变传授知识为主要目标为增长经验、发展能力，调动学生研讨兴趣，让课堂气氛变得生动活泼。课堂要做到研讨为主，还要有学生与教师、学生与学生之间的互动，互动应围绕课前预习遇到的问题、实验过程中遇到的常见的问题进行探讨，问题最好是由学生提出，或教师提出以往学生所碰到过的常见的问题，并给予学生一个适当的思考时间，不必急于解答。在学生思考问题的过程中应鼓励学生发挥主观能动性，大胆推测与发表见解，引导学生大胆想象，积极思考，主动探索。尊重学生的个性，使每一个学生都能发挥自身的最大潜能。建立新型师生关系，鼓励大胆质疑与创新。在传统的教育观念中，教师不仅是知识的传授者，而且是行为的楷模，师生关系是命令与服从的关系。这种关系势必影响学生创造力的表现。新型的师生关系是教师以平等、宽容的态度，积极鼓励学生，教师不再是权威的代表，而是保护、激发创造力的支持者［２］。奥苏伯尔认为学生的学习主要是有意义的接受学习。
　　二、注重培养学生观察与分析问题的能力
　　学生在实验具体操作过程中常常会遇到各种问题。教师应鼓励学生大胆调试实验仪器，并让学生在调试过程中仔细观察实验现象发生的变化，根据实验现象的变化判断下一步操作，并引导学生给予调试过程中实验现象的理论解释或形象的类比，加深对实验理论及实验现象的认识，逐步实现整个问题的解决。例如：大学物理实验中的示波器的原来与使用，学生在示波器的调试过程中，常常会碰到在示波器屏幕上调不出波形的情况。此时，教师应该鼓励学生去调试示波器上的按钮，并要求学生认真观察示波器屏幕上的相应参数的变化，让学生根据示波器显示的参数，分析问题的根源在哪里。譬如，示波器屏幕左上角的时间分度极小，左下角的电压分度也极小，此时看不到波形信号，则很有可能就是这两个分度值设置不合理。这一现象可以如此解释，因为示波管中的电子枪单位时间内发出的电子数不变，当时间分度与电压分度很小时，相当于示波器屏幕上电子的线密度极小，在波形的亮度太弱，难以分辨，还有一种可能就是被拉宽、拉高的波形没有曲线段落在示波器屏幕上。
　　三、立足于过程分析，培养学生解决问题的逻辑思维能力
　　美国著名心理学家马斯洛认为人的需求层次由低到高分为5级，其中最高级别的自我实现的需求中包含了人对创造力及问题解决能力的需求。学生在大学物理实验的过程本身就是一个解决问题的过程，伴随着学生对科学方法的掌握和知识的建构而获得的快乐的情感体验。为了让学生得到这一解决问题的快乐情感体验，教师在为学生解决问题的过程中应避免短时间内迅速膨胀式地传授知识，应立足于过程性评价［３］。譬如，示波器的原来与使用实验中，学生费了很大工夫都未能将某一特定频率及振幅的波形调试到示波器屏幕上。此时，教师可以与学生一起按照一定的逻辑顺序逐步分析和排除问题所在。可先分析问题是出在信号发生器还是示波器上，并遵循从源头顺沿而下的顺序逐步排除，如排除源头的信号发生器所发出的信号没有问题，再来排除连接信号源与示波器的数据线是否存在问题，分析示波器的设置，在看不到波形的时候可以引导学生找到波形的中心对称线。至于怎样找到波形的中心对称线可让学生思考，通常基础好的同学都能迅速地想到接地后输入信号被屏蔽在示波器上应该是一条直线。当学生想到这一点时，教师可以及时肯定其观点并要求其调试垂直移动和水平移动键直至水平接地信号显示在屏幕中央，继续有序地逐步分析排除，直至问题完全解决。在解决问题的过程中，学生得到了快乐的情感体验，学到的不只是刻板的知识本身，而是锻炼、强化了解决问题的思维能力，更重要的是快乐的情感体验可以增强学生解决问题能力的信心。
　　四、加强学生对事物本质的认识，培养学生的创新能力
　　大学物理实验的目的就是让学生通过具体的实验认识到物质的本质及物质之间联系的基本规律。教师通过大学物理实验，有目的地加强学生对物质的本质认识，有利于培养学生的创新能力。在光的干涉与衍射实验中，让学生清晰地认识到光具有波粒二象性，同时可以引导学生分析人眼日常所到的物体不同颜色是怎么产生的，如果学生能够认识到颜色是反射的未被物体表面吸收的一定波段范围光波在人眼的视觉效果，则说明学生对光的认识有了较深刻的理解。教师可以继续引导学生光的薄膜干涉现象，并可引入一些具体的薄膜干涉的高科技应用实例，提高学生认知结构可辨别性［４］，提高学生的兴趣。开拓学生的创新思维。譬如，教师用光学变色油墨的具体应用为例，将随身携带壹佰元人民币拿出来让学生观察纸币正面左下角的数字100，让学生用不同的视角去观察该数字的颜色变化，学生会发现正面看时颜色为绿色，但倾斜一定角度就会发现颜色变为紫色，让学生领悟到科技创新是对基本原理深入理解与巧妙应用。这样对开启学生的创新能力的天窗十分有用，激励之余再要求学生深入查找光变色油墨的原理，让学生更详细地理解这一原理的应用，养成学生刻苦务实的钻研精神，磨炼学生创新能力的心智。
　　五、结语
　　大学物理实验不仅可以让学生受到严格的、系统的实验技能训练，掌握具体的实验技能和方法，而且可以培养学生发现问题―分析问题―解决问题的具体实际应用能力，培养学生的科学技术发展相适应的创新能力。
　　
　　参考文献：
　　［1］罗伯特・斯莱文著.姚梅林译.教育心理学理论与实践［M］.人民邮电出版社，2004.
　　［2］康丽华.高教研究.创造性思维在大学物理实验教学中的应用［J］.西南科技大学，2005，（3），30-32.
　　［3］张进福，项华，胡金江.双目的大学物理实验教学模式的探讨［J］.教育与职业，2011，02，（5）：165-166.
　　［4］李阳.提高学生认知结构可辨别性，促进大学物理教学［J］.考试周刊，2010，（26）：177-179.

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