大学物理实验教学特点与方法的研究

第16卷第3期2007年9月

河南教育学院学报(自然科学版)

Jou rna l of H enan Institute o f Educati on (N atural Science)

V o. l 16N o . 3Sep . 2007

大学物理实验教学特点与方法的研究

王世建, 富笑男

(河南工业大学理学院, 河南郑州450052)

摘要:物理实验课是理论与实践相结合的重要环节, 是提高学生实际动手能力, 培养求实精神、严谨作风的重要手段. 对物理实验教学的特点与方法进行了探索和实践, 总结出一些提高教学质量的具体做法, 以提高学生的实验能力和培养学生的创新精神.

关键词:实验教学; 教师因素; 教学方法

中图分类号:G 642. 423 文献标识码:B 文章编号:1007-0834(2007) 03-0061-03

0 引言

物理实验是高等院校普遍开设的一门理工类基础课程, 是联系课堂理论教学的桥梁, 又是培养学生科学实验能力的重要途径. 其意义在于通过对物理量观察、测量和分析, 加强物理概念和理论的认识; 学习实验基本知识与方法, 培养实验技能; 培养严肃认真、实事求是的科学精神和工作作风. 认识实验教学的特点及规律, 挖掘实验教学的育人功能, 探究实验教法, 提高授课艺术, 是时代赋予我们每一位合格大学物理教师的光荣使命[1]. 好的教学方法能极大地提高教学质量, 强化学生的实验技能, 促进学生能力的综合发展. 本文结合作者近三十年的实验教学经验, 探讨物理实验课教学中应予以关注的几个问题.

1 分析、了解学生特点, 把握学生实验心理, 鼓励自主认知1. 1 了解学生特点, 把握学生心理, 区别对待

观察和了解学生是上好实验课的基础. 在指导实验过程中, 了解和掌握学生特点, 区别对待具有不同心理活动的学生对提高教学质量有重要意义. 学生在做实验时, 有热切求知的一面, 也有谨慎、信心不足的一面. 通过历年观察, 发现学生在实验训练过程中, 相同时间内完成相同实验内容所显现出来的差异较大. 差异表现在两个方面, 一为数据处理状况, 二为实验操作状况. 数据处理所显现的差异, 主要与实验教师要求、学生对实验的理解及对实验课重视程度有关; 实验操作过程中学生动手能力差异, 则与学生实验素养、个人习惯、兴趣及社会环境等因素有关.

一般来说, 能力强、基础好的学生有较强的求知欲, 与教师讨论问题准确、范围面广, 有一定的深度. 这就要求指导教师对所授课程精心准备, 必要时可对其所做实验提出较高要收稿日期:2007-04-08

求, 还可提出一些较深、较难的问题供他们去探讨, 使他们求知欲得到满足. 另有一些学生基础相对薄弱, 动手能力不强, 往往表现为缩手缩脚, 缺乏勇气, 偶尔提出问题, 也是吞吞吐吐、词不达意, 担心受到教师的冷遇和其它学生耻笑. 对这类学生, 要多观察、主动进行指导, 爱护他们的自尊心. 还有一些学生学习态度不那么认真, 甚至有拼凑实验数据等不良现象, 他们在实验室里只是观看别人做实验, 自己并不动手. 对这类学生, 除严格管理、对其错误进行批评外, 还要经常检查他们的实验进度, 同时也可提一些与实验项目相关的有趣问题要求他们作答, 以一丝不苟的态度和实验知识的趣味性促使他们端正学习态度. 1. 2 鼓励自主认知

实验课教学与理论课教学相比, 学生具有更大的独立性、自由性和探究性. 课堂教学主要靠教师讲授, 采用 授 听! 的方式进行教学, 而实验教学不同, 实验教师确定实验项目之后, 实验时主要由学生自己掌握, 如仪器设备的安装、调试, 实验数据的测定、收集整理, 结果的分析, 实验报告的编写等, 都要每个学生独立完成, 所以学生是实验教学的活动中真正的主体. 近年来, 实验室增加了设计、综合、探索性实验项目, 并对学生开放实验室, 使学生在实验教学活动中的独立性、自由性、探索性进一步增强. 所以在实验教学中激发学生自主学习尤显重要. 利用有限的实验课时, 调动学生学习积极性, 使学生动手能力得到充分的训练, 是实验教师应当认真研究的课题. 应当充分发挥学生的主观能动性, 坚持让学生独立完成整个实验的操作过程并获取数据. 2 把握学生实验基础, 开展对话式针对性教学

实验课的教学与指导有别于其它课程的指导, 有其自身

作者简介:王世建(1953 ), 男, 河北保定人, 河南工业大学理学院物理实验中心工程师.

的特性. 实验开始后, 由于每个学生所学专业不同及个人的能力差异, 对实验问题的理解和认知程度也不同, 出现的问题往往多而琐碎. 各种问题的深度不同, 提出问题的角度也不同. 比如有些同学对实验涉及的基本内容进行过深入的预习和研究, 具有较强动手能力和分析问题能力, 渴望教师的进一步指点; 但也有些同学缺乏基础训练, 对要做的实验知之甚少, 连基本原理和概念也没有弄清楚就急于完成实验, 操作中只按讲义上设定实验步骤比划, 这样的实验收效是不明显的.

对此, 在授课过程也应分别对待, 教学采用面对面对话式教学, 具有很强的针对性. 教师在回答问题时应快速、简明、准确, 不宜旁征博引、求深求全, 也不宜直接把结果告诉学生. 应通过简短的对话, 摸清问题发生的原因, 弄清学生的思路, 再用准确的语言启发、引导. 除要求指导教师具有较高的实验素质与语言表达能力外, 还要清楚了解学生的基础与状态, 当学生提出的疑问时, 能对症下药、三言两语、点中要害, 使其矛塞顿开, 迅速解决实验中遇到的困难. 在处理技术问题或进行必要示范时, 要求条理清晰, 按部就班地进行, 不仅要严格按程序进行规范操作, 同时也应把处理问题时的思路介绍给学生, 使指导工作准确、及时, 具有启发性. 3 注重 教师因素感受! , 提升授课艺术

影响学生学习兴趣的因素是多方面的, 既包括认知因素, 也包括情感因素. 在情感因素中, 教师的教学艺术起着相当重要的作用[2]. 教师的教学行为是通过其对学生的心理影响而间接起作用的, 这种教师教学行为对学生的心理影响称为学生对教师因素的心理感受, 简称 教师因素感受! [3].

在指导实验过程中, 师生直接接触, 教师的教学态度和自身情绪融汇于教学过程中, 态度和情绪的好坏直接影响整个实验课的进程, 教师的每一句话, 甚至每一个细小的动作和表情都会影响学生的心境. 良好的教学态度, 诲人不倦的精神, 是指导教师必备的品质. 对每一位同学及其对实验课程中遇到的每一个问题, 都应表现出认真的态度和极大的热忱. 哪怕某些学生没有很好地预习或提出的问题相当肤浅可笑, 也要认真对待, 避免用责备的口吻予以训斥, 绝不能草率行事, 应使学生感到自己和自己提出的问题受到重视. 先认真明确地回答学生提出的问题, 然后再指出不足之处, 并提出改进的建议, 这样学生较容易接受教师的意见, 对增进师生的相互信任和提高学生的学习积极性很有帮助. 上课时应注意讲授方法, 语言应简明、生动、幽默、有感染力, 用词应准确、严密; 演示、讲解要配合协调, 演示实验时必须准确可靠, 同时提出问题, 启发学生思维. 4 巧妙安排训练内容

依据市场的要求, 在符合教学大纲的框架内, 选定训练课题, 有的放矢地对学生进行强化训练.

4. 1 以实验预习为突破口, 转变学生盲目的依赖思维为自觉的主动思维

实验教学是以学生为主体, 通过学生动手操作, 培养其实验能力的过程. 要提高该过程的效果, 抓好实验预习是突破口. 实验项目中的综合性、设计性实验大多具有涉及面广、

难度高、综合性强等特点, 必须充分组织好预习, 把实验预习作为激发学生主动获取实验本领的第一环节来进行强化训练. 首先, 在实验前向学生提出启发式指导提纲, 让学生顺着提纲提出的问题去分析、综合、发现, 自己找到开启实验成功之门的钥匙. 其次, 要求学生通过预习做到:通读并认真分析教材内容, 掌握每一步实验的原理及内在知识联系; 挖掘实验成败关键及相应措施; 统筹规划实验步骤及交叉利用时间和仪器, 写出最佳实验实施方案; 查获主要仪器和物理量的主要参数; 绘出主要实验装置图; 写出预习报告. 实验前, 每个学生须向教师出示预习报告, 经检查合格方可进行实验, 否则拒绝其做实验. 实践证明, 实验预习是学生独立探索和设计实验成功的必由过程, 它使学生在教学活动一开始就进入独立思维和积极参与的状态, 保证了绝大多数学生顺利、准确、按时地完成实验任务. 同时, 在此基础上每一个学生在实验报告中, 都自觉地写出了实验收获、教训和体会. 4. 2 规范学生的基本操作, 加强实验操作考核

实验操作是物理实验的核心环节. 操作是否规范准确, 实验结果的优劣, 实验过程的有序性、安全性等问题均在此环节中体现. 对于基础性实验项目, 讲义上通常告诉学生实验的题目、原理、所用仪器、实验步骤, 甚至连细节和注意点也一一交代清楚. 这种实验教学方法被称为 过程型方法! [4], 这对将学生带入物理实验的殿堂是比较适合的, 对培养学生一丝不苟的作风和严肃认真的科学态度也是非常有效. 在实验教学的后期, 加大物理实验教学的信息量, 鼓励学生选择不同的思路、方法进行实验.

实验操作考核是对教师要求最高的一个环节, 实验前教师要对实验的每一个环节做认真的研究, 对重点、难点有较好的把握, 对实验操作中可能出现的问题有充分的预见; 在实验过程中要对每一个学生的操作细节和实验结果仔细观察并作出准确评价. 实验操作的考核可从几方面进行:仪器的正确安装和使用、基本操作的规范化、实验现象的准确性、记录数据的质量等. 对于具体的实验, 可对基本操作进行分解, 使之细化.

4. 3 控制教学节奏, 开展指导实验的阶段策略

为了使我们的实验课指导工作更能适应实验课程的进展, 笔者认为还可根据实验课程进展的不同阶段, 采用相应侧重点的指导方法. 在实验指导初期阶段, 指导教师应着重培养学生对基本实验理论的应用能力上. 以#普通物理实验∃课程为例, 在这一阶段, 指导教师应集中精力和时间, 把误差理论和有效数字运算等有关理论讲深、讲透、讲细. 通过书面作业和基本测量等实验课程, 使学生通过本阶段的学习能正确表达实验结果, 并会用误差理论分析误差.

在第二阶段, 指导教师应将指导实验的重点转移到学生动手能力的培养上, 应加强学生使用基本实验仪器的训练. 在这一阶段指导教师要少讲, 让学生通过亲自动手来逐步熟悉各种实验仪器. 教师的指导、讲授应有利于引导学生自身实践, 促其自己去思索、去分析、去解决实验中遇到的各种问题和困难, 甚至还可特意设置一些困难和麻烦, 促使学生进行更深入的思索, 以提高其解决问题的能力.

在第三阶段, 应将注意力放在培养学生的设计能力上. 在此阶段, 学生经过以上两个阶段的基本训练后, 已打下较扎实的实验理论基础, 基本掌握了实验的基础技能. 在进行本阶段的实验指导时, 指导教师要做的是对学生实验方案进行审核, 对某些不足提出修改意见或进行点拨, 指导教师只起辅导作用, 具体工作则由学生来完成, 以开发学生创造力, 培养学习兴趣, 使学生实验能力和独立工作能力得以增强. 4. 4 对实验记录严格把关

实验记录是学生在实验过程中实验现象的真实记录, 这个环节是培养学生实事求是的科学态度, 养成良好的实验习惯, 及时发现问题解决问题的重要过程. 抓好这一环节可以杜绝学生课上被动应付, 课后抄袭实验数据的现象. 要求学生在实验预习的基础上边实验、边认真做好记录工作, 不允许对原始数据作改动. 教师在实验结束时要仔细检查每个学生的实验记录, 签字认可并给予评价. 5 加强实验技能与报告的考核5. 1 实验技能考核

在教学过程中对重点教学内容要进行单项技能过关. 在考核的过程中要以大多数学生的考核情况为出发点进行讲评, 重点抓住普遍性问题; 对考核不及格的学生要坚持鼓励和引导; 对学生在实践活动中采用的创造方法、技巧, 教师应给予表扬、鼓励. 目的是让学生产生一种紧迫感, 调动学生的训练积极性和主动性, 开阔学生视野, 启迪他们的工思维, 激起进一步学好的愿望.

5. 2 实验报告考核

实验报告是对学生所做实验的总结, 它可反映学生的实验全过程, 是各种实验现象、实验结果升华到理论高度的重要步骤. 实验报告的考核主要包括报告是否整洁规范、装置图是否准确美观、实验步骤及实验现象记录是否完整、对实验现象能否做出较正确的解释、实验结果是否正确、能否对所发现的问题作较深入的讨论等.

实验是物理学赖以产生和发展的沃土, 也是物理教学中实施素质教育的重要场所. 随着科技进步和社会竞争的加剧, 那些只懂书本知识而不懂实验操作的人将不会被欢迎. 通过对实验教学方法及形式的不断研究革新, 提高实验教学质量, 促进实验课程对人才培养和理论教学起更为积极的作用, 以达到培养高素质人才的目标, 应是我们广大教师和实验技术人员长期探索和研究的课题.

参考文献

[1] 王义遒. 在21世纪人才培养中实验教学地位与作用[J].实验

室研究与探索, 1998, 17(2):1-4; 18(3):1-2.

[2] 席美云, 季振平. 注重人才素质培养提高实验教学效益[J ].

大学化学, 2000, 15(4):23-25.

[3] 斯托曼K T . 情绪心理学[M].张燕云, 译. 沈阳:辽宁人民出版

社, 1986:218-226.

[4] 王占民, 魏诺. 大学物理实验室与创新教育的探讨[J].陕西师

范大学学报:自然科学版, 2003, 31(S1):222-224.

On Character andM ethod of College Physical Experi m ent Teachi ng

WANG Sh ijian , FU X i aonan

(S chool of S cience , H enan Uni versity of T echnology, Zhengzhou 450052, Ch i na)

Abst ract :Physica l exper i m ent i s an i m portant connecti o n to co mb i n e theory w ith practice . It can i m prove st u dents %ab ility on practical opera ti o n and enhance their prec iseness sp irits and m atter of fact attitude as w e l. l Explores and practice on the character and m ethod of physical exper i m ent teach i n g . Su m s up so m e practical appr oaches to i m prove the quality of teach i n g , enhance students %experi m ent ability and cultivate t h e ir sp irits of creation . K ey w ords :experi m ent teach i n g ; factor of teacher ; teaching m ethod