關(guān)于大學(xué)物理演示實(shí)驗教學(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)驗在教學(xué)中的重要作用，并對目前大學(xué)物理演示實(shí)驗教學(xué)模式的現狀及問(wèn)題進(jìn)行了分析，著(zhù)重地介紹了長(cháng)沙理工大學(xué)針對大學(xué)物理演示實(shí)驗的教學(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；教學(xué)模式
物理學(xué)是研究物質(zhì)運動(dòng)變化的最一般規律和物質(zhì)結構的自然科學(xué)學(xué)科，它是以實(shí)驗為本的科學(xué)，許多新應用技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)拓都源于實(shí)驗物理學(xué)的重大進(jìn)展。大學(xué)物理演示實(shí)驗對豐富多彩的物理現象進(jìn)行觀(guān)察和探究，不僅可以幫助學(xué)生理解物理概念，提高學(xué)習興趣，而且可以激發(fā)學(xué)生的探索熱情、培養創(chuàng )新意識。目前，物理演示實(shí)驗課程被公認為是一門(mén)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)驗的作用
大學(xué)物理演示實(shí)驗是教師演示物理現象并同步講解的實(shí)驗過(guò)程，可以將抽象的物理概念形象化，使物理規律直觀(guān)化，它對學(xué)生起示范作用，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、提高學(xué)生的創(chuàng )新意識、開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造力和科學(xué)實(shí)驗能力。
1.演示實(shí)驗能加深概念和原理的理解
對于一些實(shí)際生活中難以見(jiàn)到的物理現象，學(xué)生的頭腦中沒(méi)有感性材料，只憑老師的語(yǔ)言敘述，學(xué)生難以理解。演示實(shí)驗可以將很難理解和想象的物理規律多次重復地展現在學(xué)生面前，使物理規律得到直接的實(shí)驗驗證。
2.演示實(shí)驗能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣
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(huì )感到枯燥無(wú)味。演示實(shí)驗生動(dòng)直觀(guān)，可以消除學(xué)生在學(xué)習物理學(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)習物理學(xué)的興趣。
3.演示實(shí)驗能拓寬物理學(xué)的知識范圍
利用演示實(shí)驗中的文字、圖形、圖像、聲音、音頻和動(dòng)畫(huà)，全范圍多視角展示物理現象和原理，這種方式彌補了大學(xué)物理教材無(wú)色彩無(wú)動(dòng)態(tài)的缺陷，使有限的課時(shí)容納更多的信息，使講授內容具有真實(shí)感、實(shí)在感，更直觀(guān)形象、生動(dòng)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)普遍存在的內容多、學(xué)時(shí)少的不足，同時(shí)教學(xué)中的演示實(shí)驗為培養學(xué)生的能力提供一個(gè)良好的環(huán)境，既培養了學(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)驗教學(xué)模式現狀及存在的問(wèn)題分析
目前，全國各高校對大學(xué)物理演示實(shí)驗的建設都十分重視，做了很多工作。部分著(zhù)名高校投入了大量的資金進(jìn)行演示實(shí)驗室和演示長(cháng)廊的建設，供學(xué)生觀(guān)摩與學(xué)習。然而，對于演示實(shí)驗的教學(xué)模式，很多高校沒(méi)有進(jìn)行準確的評估和適當的改革，導致演示實(shí)驗的教學(xué)效果不盡如人意，主要表現在以下三個(gè)方面。
1.教學(xué)目標不明確
教學(xué)目標是指教學(xué)活動(dòng)實(shí)施的方向和預期達成的結果，是一切教學(xué)活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和最終歸宿。教學(xué)目標對于教學(xué)活動(dòng)具有導向功能、調節功能和激勵功能。因此，制定合理的教學(xué)目標，是順利開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)以及取得預期教學(xué)效果的前提保證。然而，許多高校在演示實(shí)驗室的建設方面投入了大量的財力和物力，卻沒(méi)有對演示實(shí)驗的教學(xué)目標進(jìn)行正確地定位。片面地認為演示實(shí)驗只是物理教學(xué)的一個(gè)輔助形式或者只把演示實(shí)驗作為一門(mén)選修課程和科普課程，導致演示實(shí)驗的積極作用沒(méi)有充分地發(fā)揮出來(lái)。
2.教學(xué)方式陳舊，教學(xué)班級安排不合理
多數高校的演示實(shí)驗授課方式仍然沿襲傳統理論課程的講授方式。在演示實(shí)驗課堂上，一般都是由老師先講解實(shí)驗內容和實(shí)驗步驟，然后進(jìn)行儀器操作并講述實(shí)驗原理。在實(shí)驗講解過(guò)程中，學(xué)生只觀(guān)察到實(shí)驗現象卻自始至終都沒(méi)有參與到其中，無(wú)法對演示實(shí)驗有更加直觀(guān)和深入的理解。由于課堂時(shí)間的限制，在實(shí)驗講解完畢后，留給學(xué)生思考、討論和實(shí)際動(dòng)手操作的時(shí)間十分有限，導致教學(xué)效果大打折扣。與此同時(shí)，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)驗儀器數量固定而自然教學(xué)班級人數不統一，往往會(huì )造成實(shí)驗儀器數量的過(guò)�；蛘卟蛔�。當自然教學(xué)班級人數較多時(shí)，教師無(wú)法有效地控制課堂秩序，同樣會(huì )令教學(xué)效果大打折扣。人數過(guò)多同樣會(huì )導致教師對每位同學(xué)的監督力度下降，一旦發(fā)生學(xué)生錯誤操作演示儀器而教師沒(méi)有及時(shí)發(fā)現的情況，就有可能造成演示儀器的損壞，無(wú)法繼續承擔教學(xué)任務(wù)。
3.教學(xué)評價(jià)體系不完善
大多數高校大學(xué)物理演示實(shí)驗課程成績(jì)的評定方法分為兩類(lèi)，一類(lèi)是以平時(shí)的實(shí)驗報告作為學(xué)生成績(jì)評定依據，根據學(xué)生的預習、實(shí)驗操作過(guò)程、數據處理等綜合評定一個(gè)實(shí)驗項目，一學(xué)期所有實(shí)驗項目的綜合評定即為該學(xué)生的實(shí)驗成績(jì)。另一類(lèi)是采用筆試的方法。兩種考核方式弊端很大，學(xué)生只要寫(xiě)好實(shí)驗報告或試卷考好，就能得到很好的成績(jì)，這樣學(xué)生更多的心思放在實(shí)驗報告上和書(shū)本上，而忽視了動(dòng)手能力的培養，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)驗教師也只是僅憑課堂出勤率和個(gè)人印象給學(xué)生評定成績(jì)，無(wú)法對學(xué)生的綜合成績(jì)給予評定。
三、大學(xué)物理演示實(shí)驗教學(xué)模式的探討與實(shí)踐
長(cháng)沙理工大學(xué)于2006年9月一次性投入專(zhuān)項經(jīng)費90萬(wàn)元建設了物理演示實(shí)驗室。于2007年投入使用，能開(kāi)出涵蓋力、熱、光、電、磁和近代物理等120多項定性或者半定量的演示實(shí)驗項目，承擔了全校理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的演示實(shí)驗教學(xué)任務(wù)。與此同時(shí)，對于物理演示實(shí)驗的教學(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象分析模式相結合的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為演示實(shí)驗教學(xué)中的主角，充分地調動(dòng)了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，取得了良好的教學(xué)效果。
1.準確定位演示實(shí)驗的教學(xué)目標
鑒于教學(xué)目標對于教學(xué)活動(dòng)的導向功能、調節功能和激勵功能，必須對物理演示的教學(xué)目標進(jìn)行準確合理的定位。演示實(shí)驗不應該被視為物理教學(xué)的一個(gè)輔助形式，而應該被視為學(xué)生獲取知識更加直觀(guān)更加有效的學(xué)習項目。因此，長(cháng)沙理工大學(xué)將物理演示實(shí)驗定位成和大學(xué)物理實(shí)驗一樣的基礎實(shí)驗課程，制定了相同的教學(xué)計劃和考核標準。
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)驗教學(xué)會(huì )造成實(shí)驗儀器過(guò)�；蛘卟蛔�、課堂秩序不好掌控等問(wèn)題，嚴重地影響實(shí)驗教學(xué)效果。為此，學(xué)校購買(mǎi)了實(shí)驗室管理系統并與教務(wù)系統進(jìn)行數據對接，打破了以自然教學(xué)班為單位的教學(xué)安排模式。在實(shí)驗室管理系統的幫助下，實(shí)驗教師可以自由設定實(shí)驗課時(shí)間，同時(shí)根據實(shí)驗儀器的數目安排實(shí)驗課的人數。實(shí)驗教師還可以將實(shí)驗課程安排在周末或者晚上等理論課程較少的時(shí)段，保證學(xué)生上課時(shí)更有精神更有活力。學(xué)生登陸實(shí)驗室管理系統后，可以根據自己的時(shí)間安排進(jìn)行選課，并可以在規定的時(shí)間內進(jìn)行選課時(shí)間和選課項目的調整，最大限度實(shí)現了實(shí)驗課程的自我安排，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.調整教學(xué)方式
與基礎實(shí)驗課一節課只安排一個(gè)實(shí)驗項目不同，演示實(shí)驗課每節課的實(shí)驗項目比較多，實(shí)驗現象直觀(guān)，實(shí)驗原理比較基礎，因此以講授為主的教學(xué)方式已經(jīng)不能適應演示實(shí)驗課程。
經(jīng)過(guò)多次的摸索和嘗試，目前演示實(shí)驗課程采用的是探究模式和現象分析模式相結合的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為演示實(shí)驗教學(xué)中的主角，充分地調動(dòng)了學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，取得了良好的教學(xué)效果。具體做法如下：
�。�1）課前，實(shí)驗教師為每項演示實(shí)驗編號并根據自己試做演示實(shí)驗后的心得體會(huì )編寫(xiě)實(shí)驗項目提示牌，包括實(shí)驗項目的名稱(chēng)、實(shí)驗項目的具體操作步驟、實(shí)驗操作中的注意事項、分析實(shí)驗現象所需要的公式與原理以及與該演示實(shí)驗相關(guān)的擴展知識和思考問(wèn)題。
�。�2）學(xué)生按照自主選定的時(shí)間和選擇的項目進(jìn)入相應的實(shí)驗室并簽到，簽到表上的序號為每位學(xué)生的實(shí)驗序號，即每位學(xué)生所負責的實(shí)驗項目。學(xué)生按照序號找到實(shí)驗項目和提示牌。
�。�3）簽到完畢后，實(shí)驗教師宣講實(shí)驗規則。學(xué)生利用半個(gè)小時(shí)的時(shí)間根據書(shū)上對應的演示項目介紹以及該實(shí)驗項目的提示牌進(jìn)行演示實(shí)驗試做。由于實(shí)驗項目被固定分配，降低了學(xué)生不當操作造成實(shí)驗器材損壞的幾率。在學(xué)生試做時(shí)間內，教師進(jìn)行課堂巡視，及時(shí)解決學(xué)生在演示操作過(guò)程中所遇到的疑問(wèn)和及時(shí)糾正學(xué)生的不當操作。
�。�4）學(xué)生準備完畢后，按照實(shí)驗序號的順序每位同學(xué)為大家進(jìn)行實(shí)驗演示，概述實(shí)驗現象并總結實(shí)驗現象的實(shí)驗原理。講解完畢后，實(shí)驗教師對實(shí)驗原理進(jìn)行補充與修正，并對學(xué)生的實(shí)驗操作表現進(jìn)行實(shí)驗操作成績(jì)的評定。
�。�5）實(shí)驗項目依次講解完畢后，學(xué)生可以互相交叉試做演示實(shí)驗，實(shí)驗教師進(jìn)行全場(chǎng)監督并解決學(xué)生提出的問(wèn)題。
�。�6）每位學(xué)生根據自己負責的實(shí)驗項目書(shū)寫(xiě)實(shí)驗報告，要求寫(xiě)清楚實(shí)驗裝置介紹、實(shí)驗操作步驟、實(shí)驗現象，重點(diǎn)要闡述實(shí)驗現象的形成原理并對預留的思考題進(jìn)行解答。
在這種教學(xué)方式中，學(xué)生是課程的主導者親自進(jìn)行實(shí)驗操作和實(shí)驗原理總結。在操作過(guò)程中，學(xué)生始終在思考、探索，因此對實(shí)驗現象和實(shí)驗原理記憶深刻。由于對新教學(xué)方式的好奇，學(xué)生在聆聽(tīng)別的同學(xué)進(jìn)行講解時(shí)也更加專(zhuān)心，更利于實(shí)驗知識的記憶。
4.實(shí)施多樣性的實(shí)驗考核辦法
實(shí)驗考核成績(jì)是對學(xué)生實(shí)驗課程最直接的判定，不應單方面以最后的考核成績(jì)或者平時(shí)的實(shí)驗報告成績(jì)?yōu)樵u定標準，應該對學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程的表現進(jìn)行綜合評定�？己朔绞揭軌驒z驗出學(xué)生的學(xué)習情況、反映出學(xué)生的實(shí)驗水平和實(shí)驗素養，并有助于提高學(xué)生的學(xué)習主動(dòng)性和積極探索精神。大學(xué)物理演示實(shí)驗課程的實(shí)驗考核按平時(shí)成績(jì)和考試成績(jì)按比例記入總分，平時(shí)成績(jì)按實(shí)驗預習、操作，報告三個(gè)方面，分別按不同的權重綜合考核，記入成績(jì)；實(shí)驗考試可以是操作考試，進(jìn)行基本技能實(shí)際操作考核，考核的內容可以是所開(kāi)設的實(shí)驗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)方式的轉變后，學(xué)生成為了課堂的主角，能在課堂上積極主動(dòng)地進(jìn)行操作演示和思考討論，并且可以提出很多問(wèn)題。這說(shuō)明教學(xué)方式的轉變使學(xué)生對演示實(shí)驗課程的學(xué)習充滿(mǎn)了興趣，能夠在教師的引導下自發(fā)獨立主動(dòng)地完成實(shí)驗。在完成實(shí)驗報告的時(shí)候，學(xué)生也能積極思考，對提示牌中給出的問(wèn)題進(jìn)行了詳細的解答。多數同學(xué)還將自己實(shí)驗過(guò)程中的心得體會(huì )以及對實(shí)驗項目的建議寫(xiě)入實(shí)驗報告。
總之，學(xué)生在演示實(shí)驗的學(xué)習過(guò)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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