導(dǎo)語(yǔ)：大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，調(diào)查研究了國(guó)內(nèi)外大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀，秉著培養(yǎng)應(yīng)用型人才的基本目標(biāo)，分析了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)的必要性，并對(duì)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革提出了幾點(diǎn)舉措。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)；應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式；動(dòng)手操作能力；創(chuàng)新思維能力

1引言

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中具有十分重要的作用，因此演示實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)中具有舉足輕重的作用，是其他科目不可替代的。那么什么是物理演示實(shí)驗(yàn)?zāi)兀课锢硌菔緦?shí)驗(yàn)是通過(guò)對(duì)具體物理現(xiàn)象的展示，從而將抽象的理論形象化、具體化。學(xué)生通過(guò)觀(guān)察演示實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，來(lái)激發(fā)他們的好奇心和求知探索真理的能力。趣味性、直觀(guān)性是物理演示實(shí)驗(yàn)的兩大特點(diǎn)，通過(guò)物理演示實(shí)驗(yàn)，我們可以把瞬時(shí)的、不易分辨的或難以理解的、甚至是日常生活中無(wú)法觀(guān)測(cè)到的物理現(xiàn)象以及定律轉(zhuǎn)化成直觀(guān)的、清晰的、持久的物理圖像或數(shù)字電信號(hào)，幫助學(xué)生加深對(duì)抽象的物理定理、定律、法則等的理解和掌握，鞏固記憶。在物理實(shí)驗(yàn)的演示過(guò)程中，不僅會(huì)用到大學(xué)物理中力、熱、光、電、磁的知識(shí)，還會(huì)用到近代物理學(xué)中原子、量子等知識(shí)，甚至可聯(lián)系到科學(xué)前沿領(lǐng)域，這對(duì)于鞏固學(xué)生的理論知識(shí)，奠定專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力具有不可忽視的作用。

2大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀

國(guó)外高校對(duì)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)十分重視，如美國(guó)加利弗尼亞州立大學(xué)伯克利分校、北加利弗尼亞州立大學(xué)以及馬里蘭大學(xué)，都做得十分出色，這三所學(xué)校不僅建設(shè)了完備的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站,而且演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量多，其中美國(guó)加利弗尼亞州立大學(xué)伯克利分校的演示實(shí)驗(yàn)總數(shù)多達(dá)660多個(gè)，北加利弗尼亞州立大學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)總數(shù)多達(dá)437個(gè)；種類(lèi)全，涵蓋力、熱、光、電、磁各個(gè)物理學(xué)領(lǐng)域；選材廣泛，且特別注意理論與實(shí)踐相結(jié)合，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都有一定的應(yīng)用性。很多實(shí)驗(yàn)儀器并不是很復(fù)雜，但演示效果卻非常顯著。如在北加利弗尼亞大學(xué)的力學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中，為了讓學(xué)生理解質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)的含義，教師取來(lái)兩個(gè)分別為1kg和1磅的黃銅棒及一個(gè)米尺進(jìn)行演示，為了讓學(xué)生理解矢量加減的含義，教師用幾根自制的棒子來(lái)演示。［2］近年來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)，隨著大學(xué)物理教學(xué)改革的呼聲高漲，國(guó)內(nèi)一些高校對(duì)大學(xué)物理的學(xué)時(shí)不斷縮減，在教學(xué)中，教師除了正常理論授課外，學(xué)生還要進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，所以大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)幾乎被砍殺殆盡。且一些高校沒(méi)有認(rèn)識(shí)到演示實(shí)驗(yàn)的重要性，持“有沒(méi)有無(wú)所謂”的想法，甚至于在整所高校中不設(shè)置演示實(shí)驗(yàn)室，這為大學(xué)物理教學(xué)改革的開(kāi)展帶來(lái)了諸多困擾。教育部在《非物理類(lèi)理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中明確指出，大學(xué)物理課程應(yīng)具備演示實(shí)驗(yàn)（實(shí)物演示和多媒體仿真演示）的內(nèi)容，其中實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的數(shù)目不應(yīng)少于40個(gè)。著名物理學(xué)家楊振寧教授在談到人才培養(yǎng)的問(wèn)題時(shí)說(shuō)：“要增加中國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)力，需要的是很多會(huì)動(dòng)手的人。”而事實(shí)上，從學(xué)校走出去的大學(xué)生很多只是空講理論的書(shū)呆子，毫無(wú)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，更不具備創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力、動(dòng)手操作能力。為了適應(yīng)社會(huì)需求，我院制定了人才培養(yǎng)目標(biāo)，即培養(yǎng)應(yīng)用型人才，這就要求作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課的大學(xué)物理課程不能只講抽象的理論，而要注重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、空間設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、科研創(chuàng)作能力。而大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室恰好為學(xué)生提供了這樣一個(gè)教學(xué)平臺(tái)。

3開(kāi)設(shè)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)課程的必要性

3.1培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

提高大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力是大學(xué)教育的目標(biāo)之一，因此，教師在授課時(shí)要注重學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，提高學(xué)生的認(rèn)知能力及應(yīng)用能力。大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)即可在理論教學(xué)，也可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮其獨(dú)特的教學(xué)功能與作用。通過(guò)觀(guān)察物理現(xiàn)象來(lái)學(xué)習(xí)物理是一條有效的學(xué)習(xí)途徑,演示實(shí)驗(yàn)?zāi)芷鸬郊ぐl(fā)興趣、促進(jìn)思考、加深理解的作用。

3.2與其他知識(shí)聯(lián)系緊密

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)不僅僅與大學(xué)物理相聯(lián)系，其中還會(huì)涉及到機(jī)械、電氣信息、化學(xué)、環(huán)境等專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，同時(shí)也與科技發(fā)展的尖端領(lǐng)域相聯(lián)系，如磁懸浮地球儀、激光監(jiān)聽(tīng)試驗(yàn)儀、磁懸浮(跳環(huán))實(shí)驗(yàn)儀等。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)是各學(xué)科間的相互滲透、交叉和綜合，緊跟當(dāng)代科技發(fā)展步伐，,密切聯(lián)系工程生產(chǎn)生活實(shí)際，其目的是讓學(xué)生了解物理學(xué)原理在科技發(fā)展中的作用，了解其在工程技術(shù)中的應(yīng)用，而物理學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)的發(fā)展正是眾多新興學(xué)科、交叉學(xué)科和新技術(shù)產(chǎn)生、成長(zhǎng)、發(fā)展的基礎(chǔ)。

3.3提供科研創(chuàng)作的平臺(tái)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課不僅僅可做為理工科學(xué)生的必修課，還可以做為文科學(xué)生的選修課，因?yàn)檠菔緦?shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生創(chuàng)造力、思考問(wèn)題、探索問(wèn)題能力的培養(yǎng)是不受專(zhuān)業(yè)限制的，這無(wú)疑鼓勵(lì)了更多的學(xué)生參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)。有了大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室，我們可以鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)、改良實(shí)驗(yàn)儀器，也可以開(kāi)展一些關(guān)于大學(xué)演示實(shí)驗(yàn)的報(bào)告會(huì)，豐富學(xué)生的文化底蘊(yùn)，拓展信息含量，還可以推薦學(xué)生參加相關(guān)比賽，并參與到科研項(xiàng)目的研究工作中去。大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室提供給學(xué)生的是一個(gè)聲、光、電共同作用的奇妙世界，帶給學(xué)生的是新奇和震撼，能夠創(chuàng)造濃厚的物理氛圍，啟迪學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)造能力。同時(shí)，更有充足的時(shí)間和技術(shù)條件允許學(xué)生自行操作，提高和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，還可以給饒有興趣的學(xué)生提供一個(gè)實(shí)踐動(dòng)手的天地。圖1為我院學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)的LED星空旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘的效果圖，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已被推薦到由省教育廳舉辦的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽中參賽。

4大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革與創(chuàng)新

4.1培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

教師在授課時(shí)，提前1~2周的時(shí)間，將演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目做成表格發(fā)給每名學(xué)生，學(xué)生可在自己感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上標(biāo)注上記號(hào)。然后利用教材進(jìn)行自學(xué)，也可以去網(wǎng)上尋找相關(guān)知識(shí)，并整理出來(lái)備案。這樣學(xué)生在上演示實(shí)驗(yàn)課時(shí)，就不會(huì)毫無(wú)頭緒、茫然無(wú)知。而且學(xué)生通過(guò)課下的調(diào)查研究，對(duì)要研究的物理現(xiàn)象、涉及到的物理學(xué)原理進(jìn)行自主式學(xué)習(xí)，這樣學(xué)習(xí)的效果是大家意想不到的，很多學(xué)生會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)理論知識(shí)內(nèi)容沒(méi)有理解而來(lái)請(qǐng)教教師，在教師講解的同時(shí)，他們對(duì)理論知識(shí)的理解更加深刻，同時(shí)教師能深深地感受到他們對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)充滿(mǎn)了渴望，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

4.2培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力

以往的演示實(shí)驗(yàn)課程常常是教師自己演示，學(xué)生只是用眼去觀(guān)察，結(jié)果學(xué)生只看到了現(xiàn)象，卻抹殺了其動(dòng)手能力。我院在演示實(shí)驗(yàn)課堂中，不限制學(xué)生的動(dòng)手欲望，在保障學(xué)生和儀器的安全的情況下，幾個(gè)學(xué)生為一組動(dòng)手操作，教師在旁邊輔助。學(xué)生在操作過(guò)程中，往往會(huì)提出一些奇思妙想，教師要適時(shí)引導(dǎo)。如在做旋轉(zhuǎn)系列演示試驗(yàn)中，兩個(gè)完全相同的小鋼球在離心力的作用下，在環(huán)形軌道中上升到同一高度。但當(dāng)旋轉(zhuǎn)頻率過(guò)大時(shí)，兩個(gè)小鋼球極易脫離軌道飛出傷人。教師可針對(duì)此實(shí)驗(yàn)的弊端，向?qū)W生發(fā)問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行改良。我院學(xué)生將其環(huán)形軌道改裝成一個(gè)U型管，完全避免了本實(shí)驗(yàn)儀器的弊端。再比如，輝光球中的惰性氣體可否更換種類(lèi)，夢(mèng)幻時(shí)鐘的時(shí)間日期可否實(shí)時(shí)更新，這些問(wèn)題對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，極富吸引力，大大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)作欲望。如圖1中的LED星空旋轉(zhuǎn)時(shí)鐘，就是學(xué)生對(duì)夢(mèng)幻時(shí)鐘進(jìn)行改良，從而實(shí)現(xiàn)了時(shí)間日期的實(shí)時(shí)更新。

4.3展示設(shè)計(jì)成果

學(xué)生上完演示實(shí)驗(yàn)課后，教師要布置給學(xué)生書(shū)面作業(yè)和設(shè)計(jì)作業(yè)。書(shū)面作業(yè)是以學(xué)生感興趣的一個(gè)或幾個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主題展開(kāi)討論，寫(xiě)下心得體會(huì)或創(chuàng)作靈感的小論文。設(shè)計(jì)作業(yè)是以小組為單位，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)展品，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)儀器還是小發(fā)明創(chuàng)作均可以，號(hào)召大家隨地取材，如有的學(xué)生將二手電腦中的零部件拆下來(lái)做實(shí)驗(yàn)。并定期舉行成果展示會(huì)，這不但增加了學(xué)生的自信心和自豪感，開(kāi)發(fā)了他們的創(chuàng)新思維能力，培養(yǎng)了他們的設(shè)計(jì)能力，同時(shí)也充實(shí)了我院的大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)院節(jié)省了一部分資金支出。

5結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室不僅僅是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的課堂，也是學(xué)生實(shí)踐演練的場(chǎng)所，在這里，學(xué)生可以動(dòng)手制作實(shí)驗(yàn)儀器，可以動(dòng)手改良實(shí)驗(yàn)儀器。教師還可以指導(dǎo)學(xué)生對(duì)儀器定期進(jìn)行檢修，解決一些常見(jiàn)問(wèn)題。我們還可以推薦一些同學(xué)參加大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)比賽，甚至可以提供給學(xué)生一些科研課題，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。學(xué)習(xí)、思考、動(dòng)手、再學(xué)習(xí)，這樣一個(gè)良性循環(huán)的過(guò)程，正是我們教師所希望的。這樣的學(xué)生畢業(yè)后，由于其各方面知識(shí)的平衡發(fā)展，完全可以適應(yīng)未來(lái)工作中的各種挑戰(zhàn)，成為社會(huì)所需求的應(yīng)用型、技術(shù)型、創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]路峻嶺.物理演示實(shí)驗(yàn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[2]趙凱華，陳熙謀.電磁學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003.

[3]李元杰，陸果.大學(xué)物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2003.[4]汪文明．中美大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較[J]．高等函授學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005（19）:9-12.

[5]關(guān)壽華，鄭建洲，張萍．開(kāi)放物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索與實(shí)踐[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（7）：238-240.

[6]盧榮德．大學(xué)物理數(shù)字化演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)[J]．實(shí)驗(yàn)室的探索與研究，2006（4）:56-57.

[7]周菊林，李蓓，周華林．加強(qiáng)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才[J]．湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（2）：103-105.

[8]郭力，石少波．演示實(shí)驗(yàn)制作促進(jìn)動(dòng)手動(dòng)腦的大學(xué)物理探索式學(xué)習(xí)的改革嘗試[J]．大學(xué)物理，2010（3）:50-54.

[9]張紅光，等．開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（6）:16-19.

作者:韓曉靜 單位:沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院基礎(chǔ)部