精编普通物理实验教学模式探索

普通物理实验教学模式探索摘要:基于传统普通物理实验课程体系存在的主要问题,以研究性教学思想为指导,将学生的创新能力培养划分为基本能力、综合能力、科研能力培养三个阶段,设计了障碍性、问题性和课题研究性的

普通物理实验教学模式探索 摘要:基于传统普通物理实验课程体系存在的主要问题,以研究性教学思想为指 导,将学生的创新能力培养划分为基本能力、综合能力、科研能力培养三个阶段, 设计了障碍性、问题性和课题研究性的教学内容,实施启发式、探究式、导师制 的研究性教学方法,提出了一种夯实基础、强化综合、面向科研实践的“三位一 体”的全程式研究性实验教学新模式. 关键词:研究性教学;创新能力培养;实验教学模式;普通物理实验 普通物理实验是为物理专业类学生专门开设的一门必修基础实验课程,在广 度、深度和综合程度上都要高于非物理专业类学生的大学物理实验.在工科院校 中,物理专业类学生较少,教学上仍采用传统的教学模式,即根据相同的教材, 学生在相同的仪器上按照教师的讲解,按部就班地完成相同的实验内容[1-4], 传统的教学模式对学生的基本实验技能培养方面起到了显著的效果,但却不利于 学生主观能动性的发挥和创造性思维的培养,不能满足创新人才培养的需求 [5-7].为此,笔者提出了“一个目标,三个阶段,三个模块,三种教学方法” 的改革思路,以学生的创新能力培养为目标,将创新能力培养划分为基本能力、 综合能力、科研能力培养三个阶段,采用基础性、问题性、课题研究性模块化教 学内容,实施启发式、探究式、导师制的教学方法,构建夯实基础、注重综合、 面向科研实践的“三位一体”的全程式研究性教学新模式. 1全程式研究性教学内容的构建 研究性教学更加强调学生的主体性地位,重视问题的研究,允许怀疑,鼓励 争论[8].其显著的特点是通过“自主、探究、合作”的学习方式主动发现和 解决问题[9].传统的普通物理实验由验证性、基础性、综合性等不同类型的 多个实验项目组成,不同类型之间并没有严格的界限,模式较为单一,不能满足 “自主、探究、合作”的教学要求.根据能力培养的“三个阶段”,在不改变实 验教学仪器的条件下,本文将传统的实验项目加以改造,设计为基础性、问题性 和课题研究性三个教学模块,以保证学生从基础实验能力到创新实验能力培养的 全程中实施研究性教学方法.1.1基于人为设置障碍的基础性教学模块实践表明, 实验过程中人为的设置实验故障、障碍或者思考点,能培养学生的批判性思维能 1

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普通物理实验教学模式探索摘要:基于传统普通物理实验课程体系存在的主要问题,以研究性教学思想为指导,将学生的创新能力培养划分为基本能力、综合能力、科研能力培养三个阶段,设计了障碍性、问题性和课题研究性的教学内容,实施启发式、探究式、导师制的研究性教学方法,提出了一种夯实基础、强化综合、面向科研实践的“三位一体”的全程式研究性实验教学新模式.关键词:研究性教学;创新能力培养;实验教学模式;普通物理实验普通物理实验是为物理专业类学生专门开设的一门必修基础实验课程,在广度、深度和综合程度上都要高于非物理专业类学生的大学物理实验.在工科院校中,物理专业类学生较少,教学上仍采用传统的教学模式,即根据相同的教材,学生在相同的仪器上按照教师的讲解,按部就班地完成相同的实验内容[1-4],传统的教学模式对学生的基本实验技能培养方面起到了显著的效果,但却不利于学生主观能动性的发挥和创造性思维的培养,不能满足创新人才培养的需求[5-7].为此,笔者提出了“一个目标,三个阶段,三个模块,三种教学方法”的改革思路,以学生的创新能力培养为目标,将创新能力培养划分为基本能力、综合能力、科研能力培养三个阶段,采用基础性、问题性、课题研究性模块化教学内容,实施启发式、探究式、导师制的教学方法,构建夯实基础、注重综合、面向科研实践的“三位一体”的全程式研究性教学新模式.1全程式研究性教学内容的构建研究性教学更加强调学生的主体性地位,重视问题的研究,允许怀疑,鼓励争论[8].其显著的特点是通过“自主、探究、合作”的学习方式主动发现和解决问题[9].传统的普通物理实验由验证性、基础性、综合性等不同类型的多个实验项目组成,不同类型之间并没有严格的界限,模式较为单一,不能满足“自主、探究、合作”的教学要求.根据能力培养的“三个阶段”,在不改变实验教学仪器的条件下,本文将传统的实验项目加以改造,设计为基础性、问题性和课题研究性三个教学模块,以保证学生从基础实验能力到创新实验能力培养的全程中实施研究性教学方法.1.1基于人为设置障碍的基础性教学模块实践表明,实验过程中人为的设置实验故障、障碍或者思考点,能培养学生的批判性思维能1
力[10-12].基础性教学模块由6~8传统的实验项目组成,要求物理思想清楚、面向基础、能力培养全面,选择的实验项目如《直流电桥及其应用》、《数字存储示波器的原理与使用》等基本项目.但在实验内容中需要人为地设置实验故障、障碍点,“逼迫”学生在实验中停顿,发现、分析和解决问题.如在《直流电桥及其应用》实验中,在操作时,提前把灵敏度旋钮调节至最灵敏状态,设置操作障碍;在单臂电桥测量电阻时提供一个内部断开导线连接的电阻,设置电阻测量故障;在测量铜棒直径时设定直径为3.960mm,设置千分尺测量障碍.1.2基于简化实验讲义的问题性教学模块问题性教学模块采用PBL教学模式[13,14],即不改变传统的研究内容和实验条件,印制活页讲义,采用一系列的问题取代教材中的实验原理、实验内容、实验步骤等固定内容,让学生自己查阅资料、制定实验方案、自主地完成实验,注重培养学生的自主学习能力和设计能力.开设的实验项目要求具有一定扩展性、仪器能够组合、有多种方案可以实现.如《数字温度计的设计与制作》实验,给定的实验仪器有加热井、带有数字电压表的恒温控制仪、稳压电源、滑线电阻器、电阻箱、单刀双掷开关,并有负温度系数热敏电阻温度传感器、正温度系数热敏电阻温度传感器、热电偶温度传感器、PN结温度传感器等多种温度传感器,要求学生选择一种温度传感器,设计制作温度与电压有线性变化关系的数字温度计.1.3面向科研实践的课题研究性教学模块为了使得学生尽早的掌握科研的基本流程、基本方法,培养学生的初步科研能力,课题研究性教学模块采用课题研究式教学模式[15],由教师组成的课题组给学生提供不同深度的研究性课题,学生需要查阅资料完成开题、确定研究方案,创造实验条件,自主地完成研究内容,着重培养学生的创新能力.课题研究性教学模块完成时间设定在4周左右.具体流程图如图1所示.在课题准备阶段,全系教师根据当前的实验条件、教学积累或者科研项目提出与物理实验有关的研究性课题,学生也可以参与,形成多个研究性课题.教师组成的课题组依据“融入科研、紧贴实验、适于学生、仪器改造优先”的原则对研究性课题的可行性、层次性进行把关,确定合适的研究课题,对学生公布.学生组队并与教师双向选择,保证因材施教,使得低层次的学生得到充分锻炼,较高能力的学生得到更好的发展.课题实施阶段,学生根据课题,查阅资料,完成文献综述,确定研究内容和方案,根据现有的实验条件或者自己创造条件完成课题.进入课题验收阶段,学生需要撰写规范的科技论文并答辩,课题组对学生的成绩进行评定,对优秀的结果进行2
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