大學(xué)物理演示實(shí)驗教學(xué)改革論文模板

　　【摘要】物理演示實(shí)驗教學(xué)作為物理實(shí)驗教學(xué)中的重要一環(huán)，通過(guò)對具體物理現象的展示，不僅有助于學(xué)生理解和掌握物理理論知識，而且還對于激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣，培養學(xué)生觀(guān)察能力、思維能力、創(chuàng )新能力、探索精神起著(zhù)重要作用。本文介紹了華北理工大學(xué)物理實(shí)驗中心大學(xué)物理演示實(shí)驗課程建設過(guò)程中開(kāi)展的工作，包括演示實(shí)驗進(jìn)課堂、開(kāi)展探究性學(xué)習的教學(xué)模式、構建大學(xué)生科技創(chuàng )新實(shí)驗室等，籍此全面培養學(xué)生創(chuàng )新精神和綜合實(shí)踐能力。

　　【關(guān)鍵詞】演示實(shí)驗；物理實(shí)驗；實(shí)驗室建設

　　物理學(xué)是一門(mén)實(shí)驗科學(xué)。所有物理定律的形成和發(fā)展都是建立在對客觀(guān)自然現象的觀(guān)察和研究的基礎上，物理演示實(shí)驗可以使學(xué)生加深對物理教學(xué)內容的理解、鞏固記憶、激發(fā)興趣、誘導思考、糾正錯誤觀(guān)念，能使學(xué)生真實(shí)感地看到支配物理現象的規律如何起作用，通過(guò)對實(shí)驗現象的觀(guān)察分析，學(xué)習物理實(shí)驗知識，從理論和實(shí)踐的結合上加深對物理學(xué)原理的理解，進(jìn)一步提高學(xué)生綜合素質(zhì)與創(chuàng )新能力與科學(xué)素養。華北理工大學(xué)物理實(shí)驗中心作為河北省省級實(shí)驗教學(xué)示范中心，一直在努力探索建立以工科為主、適用于各類(lèi)別學(xué)生、具備創(chuàng )新和開(kāi)拓特色的人才綜合培養新體系。2012年12月，物理實(shí)驗中心順利通過(guò)省級實(shí)驗教學(xué)示范中心驗收。在此期間，物理實(shí)驗中心通過(guò)一系列理論研究與實(shí)踐探索，在大學(xué)物理實(shí)驗課程在現有的三大平臺：基礎實(shí)驗、綜合實(shí)驗、設計性實(shí)驗基礎上，將大學(xué)物理實(shí)驗課程進(jìn)行模塊化。將“基礎實(shí)驗”作為“通用模塊”，全體學(xué)生必修；將綜合實(shí)驗、設計性實(shí)驗針對不同專(zhuān)業(yè)培養計劃，細化成相應的“專(zhuān)業(yè)模塊”，不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可在相應的“專(zhuān)業(yè)模塊”內根據自己的學(xué)習興趣自主決定選修內容。初步形成了“大學(xué)物理模塊化”的課程體系。同時(shí)為配合開(kāi)放式實(shí)驗教學(xué)模式，依托校園網(wǎng)建立了物理實(shí)驗中心網(wǎng)站，可實(shí)現網(wǎng)上選課、網(wǎng)上預約、瀏覽電子教案及典型教學(xué)案例、在線(xiàn)預習及模擬實(shí)驗。在省級實(shí)驗教學(xué)示范中心建設過(guò)程中，在學(xué)校的重視以及教務(wù)處等各部門(mén)的大力支持下，物理實(shí)驗教學(xué)中心成功建設了3間演示物理實(shí)驗室，教學(xué)內容涉及力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、近代物理各個(gè)物理學(xué)分支的，開(kāi)設60多項演示實(shí)驗項目。在為大學(xué)物理課程提供教學(xué)輔助的同時(shí)，每學(xué)年面向全校理、工、文、法學(xué)院各專(zhuān)業(yè)學(xué)生開(kāi)設物理實(shí)驗欣賞公共選修課程供學(xué)生選修。近年來(lái)，從大學(xué)物理演示實(shí)驗教學(xué)的培養目標出發(fā)，結合我校教學(xué)實(shí)際對如何培養學(xué)生的創(chuàng )新思維、探索精神和實(shí)踐能力等方面對大學(xué)物理演示實(shí)驗教學(xué)體系進(jìn)行了如下探索性改革工作。

　　1演示實(shí)驗課程緊密結合理論課程教學(xué)

　　物理課程教學(xué)是離不開(kāi)實(shí)驗課程教學(xué)的，而演示實(shí)驗做為實(shí)驗教學(xué)中的重要一環(huán)，既能增強學(xué)生對物理知識、物理現象的感性認識，又能培養學(xué)生的觀(guān)察能力、思維能力和邏輯分析能力，因此，物理演示實(shí)驗的教學(xué)在物理學(xué)課程的教學(xué)中有著(zhù)非常重要的作用。首先，通過(guò)物理演示實(shí)驗的教學(xué)方式，原本枯燥、抽象的物理概念和公式，經(jīng)過(guò)一個(gè)動(dòng)態(tài)的物理過(guò)程，變得生動(dòng)、具體。其次，我們嘗試改變傳統的由教師演示、學(xué)生觀(guān)看的課堂教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中引入啟發(fā)式教學(xué)模式，增強與學(xué)生的互動(dòng)，不僅可以大大調動(dòng)了學(xué)生參與課程的積極性，而且還可讓學(xué)生在思考的過(guò)程中領(lǐng)略物理學(xué)思維方法的魅力，培養嚴謹求實(shí)的科學(xué)態(tài)度與精神。最后，在課堂演示教學(xué)后，我們往往將相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行拓展，廣泛與生活與實(shí)際應用相聯(lián)系，啟發(fā)學(xué)生思考相關(guān)物理現象對科學(xué)技術(shù)以及人類(lèi)社會(huì )進(jìn)步的影響與作用，從而起到良好的教書(shū)育人效果。在課堂教學(xué)過(guò)程中，我們將一些比較便攜的實(shí)驗設備直接帶入課堂，直觀(guān)的演示給學(xué)生們觀(guān)看，如我們針對角動(dòng)量守恒這一知識點(diǎn)，將角動(dòng)量守恒演示儀帶入課堂演示給學(xué)生觀(guān)看；針對單縫、光柵衍射等比較抽象的知識點(diǎn)，直接將半導體激光器以及單縫、雙逢、光柵片代入課堂，在課堂講授相關(guān)知識點(diǎn)的同時(shí)，直觀(guān)演示給學(xué)生觀(guān)看。對于體積較大，結構比較復雜，不便于運輸的實(shí)驗項目，我們采取了錄像給學(xué)生觀(guān)看的方式，如針對波動(dòng)中駐波的氣體火焰柱演示，針對磁學(xué)中超導的超導小火車(chē)演示，我們在課堂教學(xué)中都在講授相關(guān)知識點(diǎn)的同時(shí)，同步播放視頻錄像給學(xué)生觀(guān)看，使得知識點(diǎn)更加形象具體，學(xué)生學(xué)習興趣濃厚，教學(xué)效果良好。此外，為了給學(xué)生自學(xué)提供方便，打破課堂教學(xué)時(shí)間、空間的限制，我們將演示實(shí)驗項目的視頻開(kāi)放提供在物理實(shí)驗中心網(wǎng)站上，全校學(xué)生可自由觀(guān)看，隨時(shí)隨地對自己感興趣的內容進(jìn)行自學(xué)。

　　2開(kāi)展演示實(shí)驗探究性學(xué)習

　　我們將大學(xué)物理演示實(shí)驗分為驗證性實(shí)驗和探究性實(shí)驗兩大類(lèi)。驗證性實(shí)驗是對一些物理定律的直觀(guān)展示，而探究性實(shí)驗則包含更廣泛的物理原理與更多值得討論的物理內涵。相對與驗證性實(shí)驗，其更能使學(xué)生通過(guò)演示物理實(shí)驗課程的學(xué)習而得到思維方法與創(chuàng )新能力層面的鍛煉，也更有利于培養學(xué)生的科研能力，為學(xué)生向更高層次邁進(jìn)打下良好基礎。在每學(xué)期我們安排有興趣的學(xué)生走進(jìn)演示實(shí)驗室，觀(guān)看相關(guān)理論課程的實(shí)驗演示。此外，在演示實(shí)驗課程教學(xué)中，教師精心地為每個(gè)實(shí)驗設計了探究性思考題，鼓勵學(xué)生參與動(dòng)手實(shí)踐，引導學(xué)生通過(guò)查閱資料、理論探究、實(shí)驗探究、改進(jìn)性探究、拓展性探究和應用性探究等多方面開(kāi)展實(shí)驗的科學(xué)探究。實(shí)驗室全天開(kāi)放，相關(guān)實(shí)驗室均配備專(zhuān)職實(shí)驗教師，可以對學(xué)生感興趣的實(shí)驗的提供深入的指導。在開(kāi)展探究性學(xué)習的過(guò)程中，我們廣泛鼓勵學(xué)生自由結組，以校級、省級大學(xué)生創(chuàng )新實(shí)驗項目為依托，對自己感興趣的問(wèn)題，自主選題，在有教師指導下自由申報創(chuàng )新項目，開(kāi)展相關(guān)課題研究工作。如針對電磁感應現象，學(xué)生在觀(guān)看了相關(guān)演示實(shí)驗后，提出能不能將電磁感應的原理用于為鼠標提供電能，在教師的鼓勵下，幾名學(xué)生組成研究團隊，申報了校級創(chuàng )新實(shí)驗項目，并成功獲得資助，此后通過(guò)查閱資料，設計方案，反復試驗等環(huán)節，成功設計完成了自供電鼠標原型，相關(guān)項目也順利通過(guò)驗收結題。學(xué)生們在完成研究工作后，反映通過(guò)對課題的系統研究，全面鍛煉了自己的動(dòng)手能力、創(chuàng )新能力，為自己進(jìn)一步發(fā)展，向更高層次邁進(jìn)打下了基礎。再如，學(xué)生觀(guān)看了傅科擺的演示后，提出能不能將太陽(yáng)能供電與傅科擺演示相結合，做成太陽(yáng)能驅動(dòng)的環(huán)保演示實(shí)驗，在教師的幫助支持下，相關(guān)幾個(gè)學(xué)生組成的研究團隊也成功申報了校級創(chuàng )新實(shí)驗項目。

　　3構建大學(xué)生科技創(chuàng )新實(shí)驗室

　　在教學(xué)改革中，我們構建大學(xué)生科技創(chuàng )新實(shí)驗室，在整合物理實(shí)驗室現有多余的實(shí)驗儀器或舊儀器，收集舊設備、舊散件、舊材料的基礎上，添置多功能溫控焊臺、教學(xué)實(shí)踐用組合電動(dòng)工具等，結合學(xué)校每年舉辦的創(chuàng )新設計大賽，建設創(chuàng )新實(shí)踐基地，面向全校學(xué)生開(kāi)展創(chuàng )新競賽，對富有創(chuàng )新性的項目給予軟硬件支持。學(xué)生可以自行安排時(shí)間到創(chuàng )新實(shí)驗室進(jìn)行創(chuàng )新實(shí)踐并有實(shí)驗室教師給予針對性的指導，好的獲獎作品針對性的予以陳列展示，啟發(fā)學(xué)生的思維，結合我�，F有3個(gè)演示實(shí)驗室和現有實(shí)驗室，逐步建立科技演示室、創(chuàng )新實(shí)驗室、作品展示陳列室等。最大限度發(fā)揮基地為學(xué)生提供充分發(fā)揮潛力和創(chuàng )造力的平臺的作用。促進(jìn)學(xué)生學(xué)習的積極性，也培養學(xué)生的科研能力和合作精神。學(xué)生參與創(chuàng )新活動(dòng)，推動(dòng)和促進(jìn)基地的建設和發(fā)展。實(shí)施過(guò)程中師生合作共同參與項目研究的全過(guò)程，創(chuàng )建“項目探究式學(xué)習”模式。同時(shí)采用“學(xué)生負責制”的方式進(jìn)行“，學(xué)生負責制”是指學(xué)生自己負責提出項目的研究?jì)热菖c實(shí)施方案，然后由教師組織學(xué)生討論，論證實(shí)驗項目的可行性。如項目可行，學(xué)生及自己組成的研究團隊將主導整個(gè)研究過(guò)程。在實(shí)踐過(guò)程中，我們的指導教師在學(xué)生的創(chuàng )新項目中擇優(yōu)進(jìn)行推薦，成功申報立項全國大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練計劃項目一項、河北省大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練計劃項目一項、校級大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)訓練計劃項目十余項。

　　4引入啟發(fā)式教學(xué)模式

　　面對不同專(zhuān)業(yè)、不同學(xué)科層次組成的學(xué)生，物理實(shí)驗欣賞課程中我們引入了啟發(fā)式教學(xué)模式。傳統的演示實(shí)驗課程往往是通過(guò)教師機械的操作實(shí)驗儀器，講解實(shí)驗原理，學(xué)生被動(dòng)接受知識的過(guò)程來(lái)完成的。而我們所采取的啟發(fā)式教學(xué)模式，首先由教師帶領(lǐng)學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗儀器，分析儀器設備構造，這使得對于機器設備沒(méi)有相關(guān)操作經(jīng)驗和基礎的文科類(lèi)學(xué)生也能了解一些基本的儀器設備知識，為進(jìn)一步自己動(dòng)手操作演示實(shí)驗設備打下基礎，在此基礎上由教師提出問(wèn)題，學(xué)生們動(dòng)手操作演示實(shí)驗儀器觀(guān)察實(shí)驗現象，在師生互動(dòng)討論過(guò)程中總結實(shí)驗現象，分析其中物理機制。通過(guò)演示實(shí)驗課的教學(xué)實(shí)踐與不斷改進(jìn)，不僅提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，培養了學(xué)生的參與意識，增強主觀(guān)能動(dòng)性，而且讓學(xué)生能自主發(fā)揮想象力，不受實(shí)驗教材中條條框框的限制，真正實(shí)現了理論聯(lián)系實(shí)際。開(kāi)課以來(lái)，學(xué)生興趣濃厚，經(jīng)常是下課后還在實(shí)驗室流連忘返，不是在觀(guān)看實(shí)驗演示，就是在探討實(shí)驗中的現象，或者思考在實(shí)踐中的應用。他們普遍反映，演示實(shí)驗儀器種類(lèi)多、內容新，既有古老的經(jīng)典演示實(shí)驗，又有新的融合多種現代科學(xué)技術(shù)的演示實(shí)驗，通過(guò)演示實(shí)驗課的學(xué)習，大學(xué)物理的理論知識不再那么抽象、枯燥、平淡難懂了，變得直觀(guān)、生動(dòng)、有趣，對培養學(xué)生的創(chuàng )新能力有很大的幫助，且與現實(shí)生活聯(lián)系緊密。

　　5結語(yǔ)

　　總之，通過(guò)演示實(shí)驗進(jìn)課堂，開(kāi)放大學(xué)物理演示實(shí)驗室，構建創(chuàng )新實(shí)驗室的手段，實(shí)現理論與實(shí)驗課程的精確銜接，我們探索構建了一套具有工科院校學(xué)科特色的課程體系。籍此培養學(xué)生主動(dòng)學(xué)習精神，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力，加強學(xué)生創(chuàng )新思維能力，鍛煉學(xué)生社會(huì )實(shí)踐能力，提高學(xué)生的社會(huì )核心競爭力。對通識教育體系下創(chuàng )新應用型人才的培養具有重要意義，并可為其他基礎學(xué)科與專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)改革提供相關(guān)經(jīng)驗與參考，探索出一條適合工科為基礎的綜合性大學(xué)基礎課程體系改革之路。

　　作者:薄惠豐 魏 環(huán) 張占新 王鳳鳴 胡鴻奎 單位:華北理工大學(xué)理學(xué)院

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