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設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究
論文關(guān)鍵詞:教學(xué)模式 實(shí)際 設(shè)計(jì)性
論文摘要:本文結(jié)合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況,對在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了研究。
設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以“開發(fā)學(xué)生智能,培養(yǎng)與提高學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退仞B(yǎng)”為目的,使學(xué)生能運(yùn)用所學(xué)的知識和技能獨(dú)立完成和解決物理實(shí)驗(yàn)問題,提高學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力。
一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則
。ㄒ唬⿲(shí)驗(yàn)原理的可行性
實(shí)驗(yàn)原理有假設(shè)實(shí)驗(yàn)原理、真實(shí)實(shí)驗(yàn)原理兩種,兩者之間差別很大。
1.假設(shè)實(shí)驗(yàn)原理。假設(shè)實(shí)驗(yàn)原理是指通過抽象思維分析推論而得出的假設(shè)或預(yù)言,并假定它們成立,但需要用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。
2.真實(shí)實(shí)驗(yàn)原理。真實(shí)實(shí)驗(yàn)原理是指綜合運(yùn)用目前己有的知識而得到實(shí)驗(yàn)理論依據(jù)。其中所涉及的物理參變量,一般是可測量的,涉及的物理概念一般都是己知的,目前一般實(shí)驗(yàn)教材的實(shí)驗(yàn)原理都屬于這種類型。
。ǘ⿲(shí)驗(yàn)器材的可實(shí)現(xiàn)性
選取實(shí)驗(yàn)器材時(shí)一定要考慮它們的可實(shí)現(xiàn)性。通俗地說,就是要考慮器材是否有現(xiàn)成的,若無現(xiàn)成的是否可以購買到,或是否可以自制,同時(shí)還要考慮儀器設(shè)備的準(zhǔn)確度和精確度能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。
(三)參量的可測量性
測量有直接測里和間接測量兩種。直接測量指對于某物理量,可用儀器直接測得該物理量的大小。間接測量是指對于某物理量由其它兩個(gè)以上物理參變量以函數(shù)關(guān)系式表達(dá)時(shí),先直接測量各參變量的大小,然后通過關(guān)系表達(dá)式求出該物理量。為了定量分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所涉及的物理量和物理參變量,應(yīng)保證可以進(jìn)行測量。
。ㄋ模┪锢憩F(xiàn)象的可觀察性
1.直接觀察,是指用人眼可直接觀看或用儀器可直接顯示觀看。
2.間接觀察,是指性質(zhì)相同并有關(guān)聯(lián)的兩物理參變量,其變化規(guī)律相同,其中一個(gè)參變量的變化情況,在一定條件下不能直接觀察,而另外一個(gè)可以直接觀察,則可利用后者觀察前者的變化情況。
3.轉(zhuǎn)換觀察,是指兩個(gè)性質(zhì)不同的物理參變量,在一定條件下,一個(gè)不能直接觀察,另一個(gè)可直接觀察,但采用一定的手段后,可使前者轉(zhuǎn)換為具有后者性質(zhì)的物理量,則可進(jìn)行觀察。
二、設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)步驟
。ㄒ唬(zhǔn)備階段。公布設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)選題后,教師和學(xué)生之間進(jìn)行雙向選擇并給出實(shí)驗(yàn)的目的、要求、參考資料和必要的提示。選題工作主要是以教師為主,學(xué)生參與,師生共同討論確定。題目確定后學(xué)生可根據(jù)選題進(jìn)行如下的工作。
1.搜索資料并初步分析。搜索資料主要包含兩部分內(nèi)容,一是在自己所掌握的知識范圍內(nèi)進(jìn)行搜索,利用自己已知的知識能否找到問題研究的理論依據(jù)、實(shí)驗(yàn)方法和分析方法,以及實(shí)驗(yàn)所需的器材。二是在已出版的有關(guān)文獻(xiàn)中進(jìn)行搜索,看一看是否能找到現(xiàn)成的或可以借簽的理論依據(jù)及各種方法。搜索資料的過程,既是收集資料的過程,又是調(diào)查研究的過程。其中所涉及的內(nèi)容對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能否科學(xué)、合理和先進(jìn),有極大的參考價(jià)值。在搜索資料基本完成之后,要進(jìn)行初步分析,主要是分析理論依據(jù)的科學(xué)性,看其是否科學(xué)合理切實(shí)可行。
2.擬定實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案是指為達(dá)到實(shí)驗(yàn)研究的目的和要求,而詳細(xì)列寫出的科學(xué)依據(jù)、實(shí)驗(yàn)方法和具體實(shí)施措施,它是實(shí)驗(yàn)實(shí)施的藍(lán)圖。在實(shí)驗(yàn)研究工作中,無論是驗(yàn)證已形成的假設(shè)或規(guī)律,還是探索新規(guī)律或研制新儀器設(shè)備,其具體實(shí)施過程都是按預(yù)先擬寫的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行的。在搜索資料初步分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步綜合分析比較各種可行的措施,選用最佳可行措施寫出實(shí)驗(yàn)方案。
3.論證實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案寫好之后,首要的事情是對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行論證,而且要進(jìn)行兩個(gè)方面的論證,一是理論論證,二是初步實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)論證。理論論證是要論證實(shí)驗(yàn)方案具有科學(xué)性、合理性和可行性,必須深入考慮認(rèn)真分析,仔細(xì)推敲,逐字逐句審查方案,尤其應(yīng)注意不能出現(xiàn)科學(xué)性錯(cuò)誤。初步實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)論證要論證方案具有切實(shí)可行性。該論證是在理論論證之后進(jìn)行的,因?yàn)槔碚撜撟C正確可行,但實(shí)驗(yàn)是否可行,還很難說。所以,必須要進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)論證。
4.確定實(shí)驗(yàn)方案。一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案,如果理論和初步實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)都證明是正確可行的,那么,這個(gè)方案就可被確定為實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案。
5.準(zhǔn)備實(shí)施。在最終確定實(shí)驗(yàn)方案之后,接下來的事情就是做好正式實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。其工作內(nèi)容包含:儀器選擇和調(diào)整、實(shí)驗(yàn)整體布局、觀測與記錄方式、材料配備等。
。ǘ⿲(shí)驗(yàn)階段。學(xué)生自己安裝調(diào)試或制作儀器及軟件,正式進(jìn)行實(shí)驗(yàn),仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,認(rèn)真測量并記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
。ㄈ┛偨Y(jié)階段。這一階段主要包括實(shí)驗(yàn)總結(jié)、完善設(shè)計(jì)方案和成績評定。實(shí)驗(yàn)總結(jié),完善設(shè)計(jì)方案是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,要求學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告,報(bào)告可以以實(shí)驗(yàn)小組為單位來寫。教師根據(jù)學(xué)生的文獻(xiàn)查閱能力、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)際操作動(dòng)手能力、學(xué)生的自我評價(jià)和同學(xué)之間評價(jià)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的答辯等幾個(gè)方面綜合評定學(xué)生的成績。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的總結(jié)形式不拘,可以寫成一篇學(xué)術(shù)小論文、一篇科普小文章的形式,也可以將所做的工作記錄下來或挑選幾點(diǎn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)等。
參考文獻(xiàn)
[1]王野,李海軍.淺談大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].長春理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007(1).
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