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①演示實驗和以往的科研類型的實驗和教學(xué)類型的實驗都不相同,演示實驗試將前者進(jìn)行了創(chuàng)新結(jié)合,學(xué)習(xí)和研究兼顧,使得學(xué)生自主獲得知識的能力得到了培養(yǎng)。傳統(tǒng)的科研還有教學(xué)實驗項目不在演示實驗的承擔(dān)范圍中,只是擔(dān)負(fù)別具一格的教學(xué)任務(wù),即擔(dān)負(fù)設(shè)計、調(diào)配、判斷還有改進(jìn)和評論以及總結(jié)等。合理利用演示實驗室的儀器,建立開放實驗項目要求根據(jù)實驗儀器進(jìn)行合理安排實驗,因地制宜進(jìn)行教學(xué)。
②演示實驗儀器最適合做開放性實驗項目。儀器種類多,相較于其他的實驗室,它在管理方上比較靈活,同學(xué)可以利用課余時間等等來使用這些儀器。再者,這樣的實驗教學(xué)方式十分機(jī)動,教學(xué)形式較其它方式自由,學(xué)生可依照自己的選擇來挑選儀器,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
③對創(chuàng)造能力的發(fā)揮有推動作用。通過這樣的方式有利于學(xué)生將其知識向能力轉(zhuǎn)變,學(xué)生的實踐活動的范圍經(jīng)由他們對儀器的組裝而擴(kuò)大。學(xué)生可以發(fā)揮自己的穿鑿能力,也為其科研能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。
④發(fā)達(dá)水平較低的地區(qū)更適用于使用這種教學(xué)方式。還可用于對文科大學(xué)物理的實踐性教學(xué)。這種辦學(xué)思想見效快,且對儀器的投資較少,適合在發(fā)展水平不高的地區(qū)進(jìn)行推廣。
⑤設(shè)計性實驗用于學(xué)生選做實驗階段,主要以對學(xué)生綜合素質(zhì)和綜合能力的培養(yǎng)為主,答辯式、研究式的教學(xué)法被這樣的試驗方式所采用。在該階段,經(jīng)由教師提供實驗的項目,學(xué)生依據(jù)自身的興趣愛好,進(jìn)行選擇,通過對資料的查閱以及調(diào)研,對理論進(jìn)行推理驗證,以確定實驗的方法,從而自行對實驗的裝備進(jìn)行選擇,并獨立地完成實驗。并且在結(jié)束試驗之后進(jìn)行相關(guān)經(jīng)驗的總結(jié)和進(jìn)行論文的撰寫。綜合設(shè)計性實驗項目在教育模式方面的主體是教育者,學(xué)生的主題活動形式更加具有了實踐和創(chuàng)造性,教育的內(nèi)容充分考慮到學(xué)生和受教育者的需求,學(xué)生和教師從課程教學(xué)計劃的實施者向設(shè)計者轉(zhuǎn)變,以前的制度化的課程(經(jīng)由事先確定)也向?qū)W生在一定的框架之下進(jìn)行自主選擇的持續(xù)變化的活動內(nèi)容發(fā)生轉(zhuǎn)化,學(xué)生的個體需求在這樣動態(tài)化的課堂當(dāng)中得到了饜足,學(xué)生作為主體的活動也得到了積極調(diào)動,很多方面都相對于之前的實驗室有了很大的不同。以自我為主體在活動中得到了充分展現(xiàn)。學(xué)生對活動的積極參與也將自身的能動作用進(jìn)行了積極調(diào)動,學(xué)生實現(xiàn)了自主學(xué)習(xí),實現(xiàn)了創(chuàng)造的機(jī)會,充分展示了他們的獨特之處,他們獨立發(fā)現(xiàn)和思考并解決遇到的問題的能力在暢游于儀器的“海洋”中得到了體現(xiàn),對課堂教學(xué)要創(chuàng)新這一要求在“從任務(wù)到觀察到行動到問題到反思到解決”的模式中得到了彰顯。所以,這樣的演示實驗室可以滿足創(chuàng)新教育的需求。對這樣的實驗室的合理科學(xué)的利用來建設(shè)設(shè)計性和綜合性的實驗項目有利于特色化創(chuàng)新教育的進(jìn)展,這也為以后的實驗室建設(shè)發(fā)展提供了優(yōu)良的空間。
2演示實驗室分層次開放的思路與方法
利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備,分層次對不同專業(yè)學(xué)生分層次實施不同的實驗項目,加以輔助材料設(shè)計一些物理實驗。分為4個層次的實驗專區(qū)。
①物理基礎(chǔ)演示實驗,主要針對文科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行開放。旨在培養(yǎng)文科大學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng)。實驗從物理基礎(chǔ)知識為出發(fā)點,其內(nèi)容簡單,應(yīng)用廣泛。主要以定性研究為主。這類實驗有:能量穿梭機(jī)———主要利用機(jī)械能守恒,動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化,有蒸汽機(jī)的模型,還有有趣的光學(xué)趣味實驗等。
②對大學(xué)理科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)的一些與大學(xué)物理相關(guān)定性實驗,如:李薩如圖像變換、海市蜃樓的模擬原理、電磁加速器的現(xiàn)象及原理等。
③綜合性及自主設(shè)計性的實驗,主要針對物理專業(yè)大三、大四的學(xué)生,在對物理實驗基礎(chǔ)上開設(shè)一些綜合性的實驗。例如:激光調(diào)腔實驗的研究、多普勒效應(yīng)的演示、激光竊聽等。根據(jù)學(xué)生的理論及實驗基礎(chǔ)的特點,由學(xué)生自行設(shè)計,在實驗老師的協(xié)助指導(dǎo)下完成課題的研究。
④培養(yǎng)師資教學(xué)技能。利用一些常用儀器演示實驗,如:靜電屏蔽與高壓尖端放電實驗研究,進(jìn)而研發(fā)多種演示小實驗:靜電噴水現(xiàn)象“、電風(fēng)”吹滅蠟燭等實驗。為以后開展基礎(chǔ)實驗教學(xué)示范基地,培養(yǎng)欠發(fā)達(dá)地區(qū)師資力量做好硬件資源的儲備工作。還可以開設(shè)一些與中學(xué)物理和大學(xué)物理實驗均有關(guān)聯(lián)的實驗,構(gòu)建實驗預(yù)備區(qū),為中學(xué)物理與大學(xué)物理知識銜接做好準(zhǔn)備工作。
3理論價值與應(yīng)用前景
物理設(shè)計性實驗室的開設(shè)要建立在學(xué)院的實驗?zāi)芰Φ幕A(chǔ)之上,需要學(xué)員在解決或者實際測量的問題當(dāng)中將物理的知識還有實驗的技能加以運(yùn)用。以后的專業(yè)課程和科學(xué)的訓(xùn)練還有學(xué)術(shù)研究的進(jìn)行要經(jīng)由學(xué)員通過分析和解決問題將自己的理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)樽约簩嶋H的問題的解決來進(jìn)行訓(xùn)練。考驗學(xué)員的物理實驗基本功的把握程度的有效途徑就是設(shè)計性實驗室。設(shè)計性實驗室同時也是可以使學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的個人能力得到提高的有效方法。在這個過程當(dāng)中,學(xué)員的學(xué)習(xí)樂趣將會通過自己對材料的查閱和對方案的比較,自己設(shè)計切合原理的實驗操作步驟得以充分體會。該實驗室的開始有利于學(xué)員結(jié)合自身的相關(guān)知識,達(dá)到學(xué)習(xí)和發(fā)展能力的有機(jī)統(tǒng)一,實驗教師也由此更加便于了解其情況,并為其找到適合的教學(xué)方向和制定合適的教學(xué)方法。演示實驗室的開放對不同層次的學(xué)習(xí)者有著深遠(yuǎn)的影響,及早地開展物理演示實驗室分層次開放實驗并及時實施有著重要的實踐價值及深遠(yuǎn)的意義。
①可以激發(fā)實驗人員的創(chuàng)新能力,提高技術(shù)能力,促進(jìn)他們之間的技術(shù)交流;
②可以節(jié)省或暫時緩解資金問題,進(jìn)一步提高了該校設(shè)備的可利用價值和利用率。
③可建立教師與同學(xué)進(jìn)行互動的平臺,提高物理專業(yè)學(xué)生動手動腦的能力、有利于開展文科大學(xué)生對物理學(xué)科的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),同時提高教師教學(xué)和科研能力。
④還能夠為中學(xué)物理師生提供物理實驗的平臺,為欠發(fā)達(dá)地區(qū)學(xué)校學(xué)生提供更好的進(jìn)修場所。
作者:許巧平 單位:延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院