重視開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué) 提高學(xué)生綜合能力

時(shí)陽光 張廣斌 南京航空航天大學(xué)應(yīng)用物理系 江蘇南京 210016

重視開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué) 提高學(xué)生綜合能力

時(shí)陽光 張廣斌 南京航空航天大學(xué)應(yīng)用物理系 江蘇南京 210016

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ岣邔W(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)具有舉足輕重的作用。文章介紹了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放式模式，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了開放型物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提高。

physics experiment；opening experiment teaching；synthetical abilities

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，從物理學(xué)發(fā)展的歷史來看物理實(shí)驗(yàn)不僅是物理學(xué)理論的重要基礎(chǔ)，也是物理學(xué)發(fā)展的基本動(dòng)力。在物理學(xué)的產(chǎn)生、建立和發(fā)展的過程中,物理實(shí)驗(yàn)是歸納物理規(guī)律,產(chǎn)生物理假說的實(shí)踐基礎(chǔ),是驗(yàn)證理論預(yù)言和假說的主要依據(jù),并提供了確定物理科學(xué)理論體系的根本手段[1]。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理具有事半功倍的效果，同時(shí)作為理工科學(xué)生必修的一門重要基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ岣邔W(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)方面具有舉足輕重的作用。

1 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.1 物理實(shí)驗(yàn)分類

根據(jù)高等學(xué)校“厚基礎(chǔ),強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)目標(biāo),新的實(shí)驗(yàn)體系既要吸收專業(yè)實(shí)驗(yàn)的精華,又要突出現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),在強(qiáng)調(diào)基本技能的同時(shí),將各類實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合,積極研發(fā)并且適當(dāng)開設(shè)綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。根據(jù)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的基礎(chǔ)性,難易程度以及學(xué)生的物理知識(shí)水平將力、熱、電、光實(shí)驗(yàn)重新組合,將課程體系分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)三類。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)固定，通過基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，使學(xué)生掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、基本方法和基本技能，提高課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、數(shù)據(jù)處理和誤差分析能力以及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告能力等，加深對(duì)基本物理學(xué)原理的理解，培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般效果較好、具有代表性。綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法和技能，系統(tǒng)研究力、熱、電、光等物理量的測(cè)量，使學(xué)生逐步掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法和技巧，提高分析、歸納、綜合的能力。大學(xué)研究性物理實(shí)驗(yàn)是從給定的一些物理實(shí)驗(yàn)題目中進(jìn)行選題,通過題目和問題來組織課程。發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題是學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的基本活動(dòng),教師圍繞問題提供相關(guān)的信息[2]。由于該教學(xué)方式提高了學(xué)生的自主性,從而增強(qiáng)了大學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識(shí),激發(fā)了他們的創(chuàng)新動(dòng)機(jī),培養(yǎng)開發(fā)了他們的創(chuàng)新能力。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟和各類編程軟件的不斷完善，計(jì)算機(jī)在物理實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用愈加廣泛。計(jì)算機(jī)技術(shù)與物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，進(jìn)一步拓廣了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)的范圍。

1.2 開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

目前，大部分理工科高校的物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)施基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理的開放式教學(xué)模式。開放式教學(xué)模式為學(xué)生提供了廣闊的學(xué)習(xí)空間, 滿足了學(xué)生個(gè)性化的需求,同時(shí)也合理地利用了實(shí)驗(yàn)室資源,實(shí)現(xiàn)了教學(xué)管理的自動(dòng)化，真正意義上達(dá)到了教師與學(xué)生的雙贏。很多高校充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源的強(qiáng)大作用,除了提供學(xué)生網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)、下載多媒體課件等服務(wù)外，還實(shí)施在線視頻教學(xué)、在線仿真模擬實(shí)驗(yàn)以及在線練習(xí)服務(wù)等，在一定程度上方便了學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和知識(shí)儲(chǔ)備，既節(jié)約了時(shí)間，又激發(fā)了實(shí)驗(yàn)熱情。

在這種教學(xué)模式下，學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過程一般包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

1）.實(shí)驗(yàn)中心根據(jù)本校學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備和大學(xué)物理學(xué)習(xí)進(jìn)度網(wǎng)上排課；

2）.學(xué)生以有效身份登錄開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)，根據(jù)自己時(shí)間和興趣預(yù)約實(shí)驗(yàn)；

3）.實(shí)驗(yàn)者通過閱讀教材、查閱資料等途徑預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)；

4）.在實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)操作與理論知識(shí)相結(jié)合，完成實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題；

5）.實(shí)驗(yàn)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，自行組織材料，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)和實(shí)驗(yàn)探索。

由物理實(shí)驗(yàn)的分類和教學(xué)流程可以看出，開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)整班實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，更加突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性和趣味性。這種開放，不僅包括實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)時(shí)間的開放，還包括實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、組織形式、自學(xué)方式的開放，在一定程度上滿足了絕大部分學(xué)生的要求。興趣是影響學(xué)習(xí)積極性的最直接因素，開放式管理模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)于學(xué)生而言，已不是先前的“要我做實(shí)驗(yàn)”，而是現(xiàn)在的“我要做實(shí)驗(yàn)”，它不僅使趣味性、知識(shí)性有機(jī)結(jié)合在一起，更重要的是激發(fā)了學(xué)生掌握知識(shí)的主觀能動(dòng)性，進(jìn)而促進(jìn)了學(xué)生各方面能力的提高。

2 物理實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過程本身就是綜合素質(zhì)不斷提高的過程，物理實(shí)驗(yàn)不僅能幫助學(xué)生形成正確的物理概念、提高觀察能力和動(dòng)手操作能力，而且通過理論聯(lián)系實(shí)際，還能增強(qiáng)他們分析問題、解決問題的能力，更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新思維。

2.1 自學(xué)能力

眾所周知學(xué)習(xí)能力是通向知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的護(hù)照，而自學(xué)能力是掌握知識(shí)的最重要的途徑。 新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系要求教師在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施“教為主導(dǎo),學(xué)為主體”的教學(xué)原則。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的“學(xué)”始終處于主體地位，包括物理知識(shí)的儲(chǔ)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí)、相關(guān)資料的查詢、網(wǎng)絡(luò)資源的利用、實(shí)際操作與理論知識(shí)的聯(lián)系以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題后的創(chuàng)新型思路和實(shí)現(xiàn)等。這一系列過程離不開學(xué)生自己獨(dú)立思考、刻苦鉆研，對(duì)學(xué)生自學(xué)習(xí)慣的培養(yǎng)具有一定的促進(jìn)作用。

2.2 理論與實(shí)踐相結(jié)合能力

物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本目的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ岣邔W(xué)生科學(xué)的實(shí)驗(yàn)素質(zhì)[3]。學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)中通過實(shí)際操作，提高的不是機(jī)械的動(dòng)手能力，而是在理論指導(dǎo)下的、有直觀形象的科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＮ锢碇R(shí)是物理實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)，物理實(shí)驗(yàn)是對(duì)物理知識(shí)的驗(yàn)證和應(yīng)用，甚至能衍生出新的理論。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，學(xué)生要結(jié)合理論進(jìn)行判斷、分析和解釋，最終排除故障。綜合性的理論學(xué)習(xí)與直觀形象下的動(dòng)手有機(jī)結(jié)合，對(duì)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的提高具有積極的推進(jìn)作用。

2.3 組織能力

開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)給大學(xué)生提供了一個(gè)展示自己組織才能的舞臺(tái)。在這個(gè)過程中，學(xué)習(xí)安排的計(jì)劃性、設(shè)計(jì)方案擬定的合理性、實(shí)驗(yàn)操作的條理性以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告或研究性論文撰寫的翔實(shí)性等，都離不開學(xué)生自己有序的組織安排，對(duì)學(xué)生組織能力的培養(yǎng)具有極大的推動(dòng)作用。

2.4 創(chuàng)新能力

學(xué)生自主的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能幫助學(xué)生形成概念、總結(jié)規(guī)律、驗(yàn)證理論，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維具有十分重要的作用。開放式教學(xué)模式下，學(xué)生可以根據(jù)自己興趣愛好和所學(xué)知識(shí)選擇一些設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)，在分析問題、解決問題中歸納總結(jié)、勇于探索。實(shí)驗(yàn)教師在教學(xué)過程中耐心啟發(fā)、積極引導(dǎo)學(xué)生擬定不同的設(shè)計(jì)方案和解決途徑，使學(xué)生在過程中發(fā)現(xiàn)問題，同時(shí)，在教師的鼓勵(lì)下，學(xué)生可以將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，進(jìn)行編程開發(fā)、數(shù)據(jù)處理、成果展示等。可見，現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力具有深遠(yuǎn)的影響。

開放式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)注重學(xué)生潛能的開發(fā)，給學(xué)生提供了一個(gè)寬松、愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境，這種教學(xué)模式突出學(xué)生自主，引導(dǎo)學(xué)生積極參與、獨(dú)立思考、動(dòng)手實(shí)踐、自主探索，有利于促進(jìn)他們各方面能力和素質(zhì)的提高。

[1]宓子宏.物理教育學(xué)[M].浙江：浙江教育出版社.1999，101－108

[2]孫世志,余虹.研究性物理實(shí)驗(yàn)與大學(xué)生創(chuàng)新心理品質(zhì)培養(yǎng)[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn).2006,19（2）

[3]劉小廷.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].江蘇：蘇州大學(xué)出版社.2006，1

EMPHASIZE OPENING EXPERIMENT TEACHING, ADVANCESYNTHETICAL ABILITIES OF STUDENTS

Shi Yangguang and Zhang Guangbin
(Department of Applied Physics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics; Nanjing; 210016)

physics experiment performs an important function on cultivating the scientific experiment abilities and advancing the scientific experiment qualities of the students in college.The article introduced the opening physics experiment teaching model and especially emphasized the cultivation and advance of the students’ synthetical abilities because of opening physics experiment teaching.

G421

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.093

本論文得到了南京航空航天大學(xué)教改項(xiàng)目“物理實(shí)驗(yàn)中心特色化教學(xué)體系與內(nèi)容的研究與實(shí)踐（V0968-083）”的資助

時(shí)陽光，男，博士，從事物理教學(xué)工作；

張廣斌，男，碩士，從事物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理工作。

物理實(shí)驗(yàn)；開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綜合能力