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摘要:
增強學生的實踐和探索能力,是當前我國高校教學改革的熱點課題,然而目前我國高校的物理實驗教學并沒有及時搭上這趟改革的列車,雖然物理實驗教學在此方面具有顯著優勢,卻依然在傳統落后的模式中徘徊.建議:認識物理實驗教學的重要意義,從實驗室設備升級,教學理念的開放,教學方法的改革,評價與管理制度與時俱進等方面進行一系列改革,努力提高教學質量,發展學生實踐及探究能力,促進高校物理學科全面均衡發展.
關鍵詞:
高校物理實驗;物理教學;學科發展
物理實驗是物理科學研究的基礎,是物理發展、創新的積極推動力之一,在物理學發展上雄居要位.現如今,社會步入科技、信息高度發達時代,各領域對高校人才綜合能力的要求不斷提升,高校學生的動手實踐能力與探究、創新能力成為高校各學科教學改革的熱點課題.在此背景下,物理實驗因其顯著的實驗操作性,不再是物理高級科研人員的專寵,而是成為高校理科大學生必須掌握的基本動手實踐科目.分析高校物理實驗教學現狀,指出不足、銳意改革,提高教學、科研質量、對于培養學生實踐、探索與創新能力、促進物理學科整體均衡、科學發展具有積極意義.
1高校物理實驗教學的意義
實驗物理和理論物理是物理科學發展的兩大基石.任何物理理論均需物理實驗結果的驗證,而每一個物理實驗也必須以某一物理理論為支撐.物理實驗促使物理理論不斷提升,物理理論導引物理實驗不斷創新、二者相輔相成、是物理科學發展的共同發展體.新時期下,社會高度信息化、大學生就業形勢日益嚴峻.社會對高校畢業生初次上崗動手能力要求明顯變高.而物理實驗教學因其顯著的操作性成為鍛煉學生動手能力的極佳途徑.目前我國高校物理實驗教學的主要目標主要是培養學生對理論知識的深刻理解和鞏固,將學到的理論變為親身實踐,在實踐中對理論、實驗深入思考、勇于質疑,科學分析、全面總結、不斷創新實驗方法、完善物理理論、最終達到創新能力的培養.
2高校物理實驗教學現狀
2.1物理教學的綜合發展失衡
實驗物理和理論物理雖在物理科學發展史上起著同樣重要的基礎作用,但在現實的高校物理教學中,對物理理論的課程研究建設明顯偏重.尤其是隨著學分制教學改革的力度加大,有些高校理科院系以總學分偏高為由,壓縮甚至直接取消物理實驗課,這使高校物理教學的整體發展失衡,嚴重影響物理教學效果,進而影響學生動手及創新能力的培養.
2.2實驗教學整體落后
表現為實驗內容陳舊、實驗手段滯后、管理與評價模式呆板.目前我國高校實驗儀器仍然停留在30或40年以前,課程內容陳舊.新、老教師均反復引領一屆又一屆的學生去驗證幾代人早已熟知的物理理論,猶如閉門造車、兩耳不聞窗外事,對于當今超前的信息技術與自動化技術以及相關先進的物理理論成果、實驗方法、手段等,并未引領學生深入了解.使學生失去了貼近科技、孕育先進思想的良好時機.對于動手能力的培養也只是走走過場而已.許多教師把實驗過程逐一寫在黑板上,自己先演示一遍,學生再模仿,無論結果如何下課時間一到,本次實驗結束,學生如有疑問、或是數據沒出來、想重新做實驗,很難找到老師,即使找到了,教師也總是因忙、有課、或實驗器材已撤等理由拒絕,若想根據自己的思考做一些額外的實驗,很難得到滿足.教師教改、科研需要的專業實驗室、先進的儀器也基本不能提供.如此封閉、落后的管理,遏制了學生動手實踐、創新的欲望,扼殺了教師教學科研、改革的熱情,久而久之,物理實驗教學跌入落伍的困境,現有的物理實驗教學現狀與高校教學改革要求相距甚遠.
3高校物理實驗教學改革措施
建設先進的物理實驗室為依托,充分發揮物理實驗課堂教學、開放實驗室、科技競賽等實踐課程體系的作用,推動學生積極參與實驗教學活動、培育其參與實驗、競賽、科技創新的內驅力、調動教師實驗教學改革熱情,推動高校物理教學邁上一個新的臺階.
3.1硬件升級人才創新有平臺
雖然舊的設備、儀器也能滿足一些實驗要求,但作為與時代科技聯系最為緊密的學科—物理學科,要培養學生先進的理念,就必需要依托新型設備和手段,通過熟悉、操作先進的儀器,才更容易派生出先進的思想與創新意識.將來走出校門,融入社會,大學生應該以了解先進的設備、掌握先進的信息技術為背景,這也是社會的要求與期待.另外、高校物理教學、科研人員是人才培養的保障,物理教學科研團隊的建設發展也離不開先進的實驗設備和手段.為此,高校需要忍疼割愛、剔舊換新,加大經費投入,建設現代化的物理實驗室,讓它成為物理實驗教學改革騰飛的有力平臺.
3.2理念更新、學生動手成常態
目前,許多高校實驗室現行管理制度下,有限的設備也不能做到物盡其用,人盡其才.雖然設置了開放性實驗室,制定了相應的制度,但學生和教師受益效果并不明顯,究其原因,學校對開放實驗室重視程度不夠,教學、管理理念落后,據調查,力、熱、電、光等各實驗課教學過程基本相同,均是教師講授并演示規定的驗證性實驗,學生當堂機械模仿,有的學生甚至沒有參與動手操作,實驗報告靠相互抄寫完成.學生的主觀能動性沒有充分調動起來,難以形成動手習慣,創新意識、創新能力并沒有得到有意識地引導和培養[1].要想改變這種落后傳統的教學現狀,唯有創新理念.只有在創新理念、創新精神的引領下,才能培養出具有創新意識、善于思考的學生,因此學校要自上而下更新教學、管理理念.高校改革要求實驗教學的目的不僅要培養學生的動手能力,還要滲透探索性、創新型實驗意識和能力的培養.實驗要引導學生通過自主學習、操作、完成實驗各環節.全程開放實驗室,為實驗教學各環節服務.實驗預習階段,容許學生前去熟悉器材和設備.實驗課后、容許學生補做實驗.對于學生自行設計方案、探究性實驗申請,給予積極的協助和指導,營造探究創新氛圍.支持教師教改、科研實驗需求,讓實驗室成為高校教學、科研有效的平臺.在先進、開放的實驗教學、管理理念下,學生探索、創新意識與思維能力的培養會得到有效激發,實驗動手將成習慣.
3.3教法改革、分組教學講策略
傳統物理實驗教學方式大多是學生2人為一組,看似有交流、合作,但總體運行還是以教師為本.高校教學改革的目的就是要打破原有的學生被動接受型的教學模式,真正調動學生主動學習的積極性.然而許多高校的改革,只是在更換實驗教材、調整實驗內容上做文章[2].其實,教學方法的改革尤為關鍵.美國超級營地創建人之一埃立克.瞻森認為影響學習的兩個核心因素是:狀態和策略[3].“狀態”營造出理想的學習精神狀態,“策略”帶來饒有吸引力的授課風格和方式.一個優秀的課程首先要有這兩者.物理實驗教學的策略就是“有效分組”,體現人人分工、優勢互補、合作共贏.為此,要從實驗教學的各環節抓起.實驗預習階段,教師制作好自學手冊,以紙介、電子版、網絡或視頻形式下發,內容涵蓋實驗所需鞏固的知識結構、實驗內容、儀器使用說明、注意事項等,指引學生自學.此階段,教師公布預習課表,學生按預習課表以組為單位提前進入實驗室,熟悉儀器、模擬試驗,探索疑問,并在此基礎上提出問題.是否提出有價值的問題,是衡量學生該階段主動學習態度與自學能力進步程度的標志.小組討論階段.實驗課上,學生先進行小組內部討論、重在相互答疑,再匯總到大組長處,大組長帶領成員對本組問題討論,重在總結出最有價值的問題,帶入全班,此時將各組問題公示,集體探討,重在發揮全班同學智慧的火花,教師導引階段.該環節,有了學生充分的自學、討論準備,教師可以避免重復機械勞動,不再將實驗過程仔細完整寫在黑板上,也無需逐步演示實驗過程,而是有的放矢,將更多的時間投放在與學生溝通、交流,互動、啟發、引導思考上,當好“導演”和“推手”作用.對于學生有疑問的地方重點解決,有針對的操作演示,重在讓學生產生“頓悟”,學生實驗中遇到問題,引導學生自己討論,旨在方法指導、綜合能力培養.經過全程參與實驗,學生體會到了成功的樂趣,增強了動手做實驗的信心和欲望.遷移、拓展階段.成功高效的實驗課堂不應是學生簡單獲取知識的傳輸機、加工廠,而應是培養學生探究、創新能力的藝術殿堂.探索是人類進步的基礎.愛因斯坦說:“提出新的問題、新的可能性,從新的角度去看舊的問題,都需要有創造性的想像力,而且標志著科學的真正進步.”所以實驗課后,寫實驗報告并不是課程的結束,而是思考、探索的開始.實驗課后,容許學生深度質疑、并提出某項帶有創意的課題或設計探索性小實驗,在自行查找資料、探究基礎上,全班交流、探究題目或創意相近者組成小組,討論并優化、設計出一個完整的探索性實驗方案,在老師指導下完成探索性實驗.在此過程中,成功將所學知識遷移、拓展,解決新的問題,滿足了學生自身個性、價值及欲望需求,這也是高校培養高等人才的基石.從實驗預習環節到探究性課題的完成,學生由被動重復老師的實驗變為自己探索實驗的主角,其自學、探索、創新意識與能力得到空前激發,學生實驗動手也逐漸形成習慣,教學效果顯著提高.分組模式改變.分組教學是眾多創新性教育模式之一,也是物理傳統教學模式,但要達到高校實現教學改革的目的,物理實驗教學的傳統分組模式必須進行全面改革升級,尤其是如何分組.這一步要交給學生自己完成.傳統教學,很多教師讓某一班干部包辦分組,簡單地讓一名成績優秀的學生帶一名成績稍差的學生,結果,實驗中優秀學生全程包辦,另一名學生無所事事、甚至去其他組閑逛、聊天,成了附庸,分組實驗變成了優秀學生的獨角戲,失去了原有的本質.據多次學生座談會調研結果顯示,有效的分組要讓學生自己完成.首先主動報名競選實驗組長,要求組長善于溝通、長于組織、敢于擔當,未必一定是高分學生擔任組長.再讓學生和組長之間互選,組員搭配原則滿足“組間同質,組內異質”,各組搭配高分、中等生、低分學生人數基本相同,而且組員盡量各具特長,如善于計算推理、證明、記錄的、善于儀器操作、動手的,善于計算機模擬等[4].全班以4或6人為一大組,根據實驗內容和實驗設備再下分2-3小組.每小組2-3人,便于提高實驗效率,有問題又便于快速交流、高效匯總.組長助理制.實驗預習手冊的檢查、預習疑問的統計,實驗任務分配、實驗過程監控、實驗結果分析,都先由小組長負責,小組長之間互相溝通,大組長、統一協調、匯總,并負責與學委、實驗教師溝通,加強了學生和教師間的溝通效果,既鍛煉了學生的組織能力,又提高了實驗課堂的效率.教師作用,小組教學不是讓教師當甩手掌柜,而是要精心策劃、組織和觀察、指導,讓教學工作變得更加細化、符合學生個性化[5].教師要營造出自由和諧的學習情景,引導每位同學保持應有的自信和活躍;培養學生各司其職的責任感和精誠團結的合作精神和能力,檢查并教會學生合理分工、高效討論、科學匯總、學會分享、努力贏得實驗成功.通過有效分組教學,逐步提高個人自學、動手能力、溝通協作能力,又要發揚探索、創新精神,學生成了主動學習的主角,教學效果顯著,分組教學也名至實歸,不再是物理實驗教學虛有的噱頭.
3.4優化導師制、綜合發展有保障
學生的探索性實驗,離不開導師的指導.為了避免導師以不是自己擅長的科目或不是自己研究方向為由將學生的綜合探索性實驗題目否定,本人認為,導師制要根據需要靈活的執行,院系容許學生自由選擇探索性實驗導師,也容許教師自由選擇學生做自己的科研助手,如果學生的探索性實驗方案涉及到不同的實驗科目、不同的領域,院系可以根據情況讓不同的教師共同為其指導,指定主要導師和輔助導師.這樣做,有利于學生綜合能力的提高和綜合思維的發展,也必將使物理實驗教學走向各科相互融合,綜合發展新的高度.
3.5考核過程化、教學改革可持續
一流的教學要有一流的管理與評價.為了激勵教師在教學改革上的投入,保持教學改革的延續性.學校的管理與評價考核制度要與時俱進,應從績效津貼、競爭上崗等政策層面上有所體現,以營造變革求發展、創新育人才的良好氛圍,管理與評價的指標及方法影響到教與學的態度積極性.建議物理實驗教學效果的考核盡快實行過程性評價,對學生實驗情況進行全面評價與考核,不僅要看實驗結果,還要看實驗過程的全程參與情況,評價要多元化,將學生自評、組員互評、組長評價、教師評價以及實驗室工作人員評價等納入評價指標,全面科學的評價為后續學習注入無窮的動力,相應的對實驗室及相關教師也要采取過程性評價與考核,對調動和提高教師教學改革積極性大有益處.
4結語
大學教學不應以每位學生考試成績合格為目標,而要讓每位學生在走出校門前學會再學習、再發展、具備較強的動手創新能力,為未來發展做好儲備.物理實驗教學在培養學生動手實踐以及探索創新上具有明顯優勢,所以要有效提高教學質量,把對實驗教學的重視程度體現在教學及管理的每一個具體環節中,促進高校物理教學健康良性發展,使高校課程教學改革更加完善,實現高校為國家培養有用的創新型優質人才的目標和使命.
[參考文獻]
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作者:段玉梅 單位:包頭師范學院