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關(guān)于大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐
論文摘要：闡述了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的重要作用，并對目前大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的現(xiàn)狀及問題進(jìn)行了分析，著重地介紹了長沙理工大學(xué)針對大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式和考核方法所做的探討與實(shí)踐。
論文關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；演示實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式
物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動變化的最一般規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的自然科學(xué)學(xué)科，它是以實(shí)驗(yàn)為本的科學(xué)，許多新應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的開拓都源于實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的重大進(jìn)展。大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)對豐富多彩的物理現(xiàn)象進(jìn)行觀察和探究，不僅可以幫助學(xué)生理解物理概念，提高學(xué)習(xí)興趣，而且可以激發(fā)學(xué)生的探索熱情、培養(yǎng)創(chuàng)新意識。目前，物理演示實(shí)驗(yàn)課程被公認(rèn)為是一門提高學(xué)生綜合科學(xué)素質(zhì)的有效課程。
一、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的作用
大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)是教師演示物理現(xiàn)象并同步講解的實(shí)驗(yàn)過程，可以將抽象的物理概念形象化，使物理規(guī)律直觀化，它對學(xué)生起示范作用，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?
1.演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芗由罡拍詈驮淼睦斫?
對于一些實(shí)際生活中難以見到的物理現(xiàn)象，學(xué)生的頭腦中沒有感性材料，只憑老師的語言敘述，學(xué)生難以理解。演示實(shí)驗(yàn)可以將很難理解和想象的物理規(guī)律多次重復(fù)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使物理規(guī)律得到直接的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
2.演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在物理教學(xué)中有很多的抽象概念，如果僅憑教師的講授，學(xué)生會感到枯燥無味。演示實(shí)驗(yàn)生動直觀，可以消除學(xué)生在學(xué)習(xí)物理學(xué)中因抽象、枯燥而產(chǎn)生的畏難、厭煩的心理，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣。
3.演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芡貙捨锢韺W(xué)的知識范圍
利用演示實(shí)驗(yàn)中的文字、圖形、圖像、聲音、音頻和動畫，全范圍多視角展示物理現(xiàn)象和原理，這種方式彌補(bǔ)了大學(xué)物理教材無色彩無動態(tài)的缺陷，使有限的課時容納更多的信息，使講授內(nèi)容具有真實(shí)感、實(shí)在感，更直觀形象、生動有趣，也更富于啟發(fā)性，從而提高了講授效率和效果，克服了大學(xué)物理教學(xué)普遍存在的內(nèi)容多、學(xué)時少的不足，同時教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)為培養(yǎng)學(xué)生的能力提供一個良好的環(huán)境，既培養(yǎng)了學(xué)生的能力，又讓學(xué)生學(xué)到了更多的物理學(xué)知識。
二、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式現(xiàn)狀及存在的問題分析
目前，全國各高校對大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的建設(shè)都十分重視，做了很多工作。部分著名高校投入了大量的資金進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)室和演示長廊的建設(shè)，供學(xué)生觀摩與學(xué)習(xí)。然而，對于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，很多高校沒有進(jìn)行準(zhǔn)確的評估和適當(dāng)?shù)母母�，�?dǎo)致演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果不盡如人意，主要表現(xiàn)在以下三個方面。
1.教學(xué)目標(biāo)不明確
教學(xué)目標(biāo)是指教學(xué)活動實(shí)施的方向和預(yù)期達(dá)成的結(jié)果，是一切教學(xué)活動的出發(fā)點(diǎn)和最終歸宿。教學(xué)目標(biāo)對于教學(xué)活動具有導(dǎo)向功能、調(diào)節(jié)功能和激勵功能。因此，制定合理的教學(xué)目標(biāo)，是順利開展教學(xué)活動以及取得預(yù)期教學(xué)效果的前提保證。然而，許多高校在演示實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)方面投入了大量的財(cái)力和物力，卻沒有對演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行正確地定位。片面地認(rèn)為演示實(shí)驗(yàn)只是物理教學(xué)的一個輔助形式或者只把演示實(shí)驗(yàn)作為一門選修課程和科普課程，導(dǎo)致演示實(shí)驗(yàn)的積極作用沒有充分地發(fā)揮出來。
2.教學(xué)方式陳舊，教學(xué)班級安排不合理
多數(shù)高校的演示實(shí)驗(yàn)授課方式仍然沿襲傳統(tǒng)理論課程的講授方式。在演示實(shí)驗(yàn)課堂上，一般都是由老師先講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)步驟，然后進(jìn)行儀器操作并講述實(shí)驗(yàn)原理。在實(shí)驗(yàn)講解過程中，學(xué)生只觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象卻自始至終都沒有參與到其中，無法對演示實(shí)驗(yàn)有更加直觀和深入的理解。由于課堂時間的限制，在實(shí)驗(yàn)講解完畢后，留給學(xué)生思考、討論和實(shí)際動手操作的時間十分有限，導(dǎo)致教學(xué)效果大打折扣。與此同時，在教學(xué)班級安排方面，部分高校仍然以自然教學(xué)班級為單位進(jìn)行教學(xué)。由于演示實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量固定而自然教學(xué)班級人數(shù)不統(tǒng)一，往往會造成實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量的過�；蛘卟蛔�。當(dāng)自然教學(xué)班級人數(shù)較多時，教師無法有效地控制課堂秩序，同樣會令教學(xué)效果大打折扣。人數(shù)過多同樣會導(dǎo)致教師對每位同學(xué)的監(jiān)督力度下降，一旦發(fā)生學(xué)生錯誤操作演示儀器而教師沒有及時發(fā)現(xiàn)的情況，就有可能造成演示儀器的損壞，無法繼續(xù)承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。
3.教學(xué)評價體系不完善
大多數(shù)高校大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)課程成績的評定方法分為兩類，一類是以平時的實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為學(xué)生成績評定依據(jù)，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作過程、數(shù)據(jù)處理等綜合評定一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，一學(xué)期所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的綜合評定即為該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。另一類是采用筆試的方法。兩種考核方式弊端很大，學(xué)生只要寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告或試卷考好，就能得到很好的成績，這樣學(xué)生更多的心思放在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上和書本上，而忽視了動手能力的培養(yǎng)，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。部分高校將演示實(shí)驗(yàn)劃分為選修課程或者科普課程，學(xué)生只是為了完成學(xué)分走進(jìn)課堂，實(shí)驗(yàn)教師也只是僅憑課堂出勤率和個人印象給學(xué)生評定成績，無法對學(xué)生的綜合成績給予評定。
三、大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討與實(shí)踐
長沙理工大學(xué)于2006年9月一次性投入專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)90萬元建設(shè)了物理演示實(shí)驗(yàn)室。于2007年投入使用，能開出涵蓋力、熱、光、電、磁和近代物理等120多項(xiàng)定性或者半定量的演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，承擔(dān)了全校理工科專業(yè)學(xué)生的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。與此同時，對于物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式也進(jìn)行了積極的探索與實(shí)踐，提出了探究模式和現(xiàn)象分析模式相結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主角，充分地調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，取得了良好的教學(xué)效果。
1.準(zhǔn)確定位演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)
鑒于教學(xué)目標(biāo)對于教學(xué)活動的導(dǎo)向功能、調(diào)節(jié)功能和激勵功能，必須對物理演示的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確合理的定位。演示實(shí)驗(yàn)不應(yīng)該被視為物理教學(xué)的一個輔助形式，而應(yīng)該被視為學(xué)生獲取知識更加直觀更加有效的學(xué)習(xí)項(xiàng)目。因此，長沙理工大學(xué)將物理演示實(shí)驗(yàn)定位成和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)一樣的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，制定了相同的教學(xué)計(jì)劃和考核標(biāo)準(zhǔn)。
2.合理安排教學(xué)班級
以自然教學(xué)班為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)會造成實(shí)驗(yàn)儀器過�；蛘卟蛔恪⒄n堂秩序不好掌控等問題，嚴(yán)重地影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。為此，學(xué)校購買了實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)并與教務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，打破了以自然教學(xué)班為單位的教學(xué)安排模式。在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的幫助下，實(shí)驗(yàn)教師可以自由設(shè)定實(shí)驗(yàn)課時間，同時根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器的數(shù)目安排實(shí)驗(yàn)課的人數(shù)。實(shí)驗(yàn)教師還可以將實(shí)驗(yàn)課程安排在周末或者晚上等理論課程較少的時段，保證學(xué)生上課時更有精神更有活力。學(xué)生登陸實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)后，可以根據(jù)自己的時間安排進(jìn)行選課，并可以在規(guī)定的時間內(nèi)進(jìn)行選課時間和選課項(xiàng)目的調(diào)整，最大限度實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課程的自我安排，大大地降低了因課程安排沖突或者其他原因造成的曠課幾率。
3.調(diào)整教學(xué)方式
與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課一節(jié)課只安排一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不同，演示實(shí)驗(yàn)課每節(jié)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較多，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，實(shí)驗(yàn)原理比較基礎(chǔ)，因此以講授為主的教學(xué)方式已經(jīng)不能適應(yīng)演示實(shí)驗(yàn)課程。
經(jīng)過多次的摸索和嘗試，目前演示實(shí)驗(yàn)課程采用的是探究模式和現(xiàn)象分析模式相結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主角，充分地調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，取得了良好的教學(xué)效果。具體做法如下：
�。�1）課前，實(shí)驗(yàn)教師為每項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)編號并根據(jù)自己試做演示實(shí)驗(yàn)后的心得體會編寫實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提示牌，包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的名稱、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體操作步驟、實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所需要的公式與原理以及與該演示實(shí)驗(yàn)相關(guān)的擴(kuò)展知識和思考問題。
（2）學(xué)生按照自主選定的時間和選擇的項(xiàng)目進(jìn)入相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室并簽到，簽到表上的序號為每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)序號，即每位學(xué)生所負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生按照序號找到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和提示牌。
�。�3）簽到完畢后，實(shí)驗(yàn)教師宣講實(shí)驗(yàn)規(guī)則。學(xué)生利用半個小時的時間根據(jù)書上對應(yīng)的演示項(xiàng)目介紹以及該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的提示牌進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)試做。由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目被固定分配，降低了學(xué)生不當(dāng)操作造成實(shí)驗(yàn)器材損壞的幾率。在學(xué)生試做時間內(nèi)，教師進(jìn)行課堂巡視，及時解決學(xué)生在演示操作過程中所遇到的疑問和及時糾正學(xué)生的不當(dāng)操作。
�。�4）學(xué)生準(zhǔn)備完畢后，按照實(shí)驗(yàn)序號的順序每位同學(xué)為大家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，概述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)原理。講解完畢后，實(shí)驗(yàn)教師對實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行補(bǔ)充與修正，并對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作成績的評定。
�。�5）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目依次講解完畢后，學(xué)生可以互相交叉試做演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行全場監(jiān)督并解決學(xué)生提出的問題。
�。�6）每位學(xué)生根據(jù)自己負(fù)責(zé)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，要求寫清楚實(shí)驗(yàn)裝置介紹、實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，重點(diǎn)要闡述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的形成原理并對預(yù)留的思考題進(jìn)行解答。
在這種教學(xué)方式中，學(xué)生是課程的主導(dǎo)者親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)原理總結(jié)。在操作過程中，學(xué)生始終在思考、探索，因此對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理記憶深刻。由于對新教學(xué)方式的好奇，學(xué)生在聆聽別的同學(xué)進(jìn)行講解時也更加專心，更利于實(shí)驗(yàn)知識的記憶。
4.實(shí)施多樣性的實(shí)驗(yàn)考核辦法
實(shí)驗(yàn)考核成績是對學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程最直接的判定，不應(yīng)單方面以最后的考核成績或者平時的實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績?yōu)樵u定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該對學(xué)生在整個實(shí)驗(yàn)過程的表現(xiàn)進(jìn)行綜合評定�？己朔绞揭軌驒z驗(yàn)出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、反映出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，并有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極探索精神。大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)考核按平時成績和考試成績按比例記入總分，平時成績按實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、操作，報(bào)告三個方面，分別按不同的權(quán)重綜合考核，記入成績；實(shí)驗(yàn)考試可以是操作考試，進(jìn)行基本技能實(shí)際操作考核，考核的內(nèi)容可以是所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)題目中必須掌握的基本技能和常用儀器的使用。
四、教學(xué)效果
教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變后，學(xué)生成為了課堂的主角，能在課堂上積極主動地進(jìn)行操作演示和思考討論，并且可以提出很多問題。這說明教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變使學(xué)生對演示實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)充滿了興趣，能夠在教師的引導(dǎo)下自發(fā)獨(dú)立主動地完成實(shí)驗(yàn)。在完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的時候，學(xué)生也能積極思考，對提示牌中給出的問題進(jìn)行了詳細(xì)的解答。多數(shù)同學(xué)還將自己實(shí)驗(yàn)過程中的心得體會以及對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建議寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
總之，學(xué)生在演示實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮了主體作用，提高了綜合分析能力和創(chuàng)新能力。
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