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關(guān)于大學(xué)物理演示實驗教學(xué)模式的探討與實踐
論文摘要：闡述了大學(xué)物理演示實驗在教學(xué)中的重要作用，并對目前大學(xué)物理演示實驗教學(xué)模式的現(xiàn)狀及問題進行了分析，著重地介紹了長沙理工大學(xué)針對大學(xué)物理演示實驗的教學(xué)方式和考核方法所做的探討與實踐。
論文關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；演示實驗；教學(xué)模式
物理學(xué)是研究物質(zhì)運動變化的最一般規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的自然科學(xué)學(xué)科，它是以實驗為本的科學(xué)，許多新應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的開拓都源于實驗物理學(xué)的重大進展。大學(xué)物理演示實驗對豐富多彩的物理現(xiàn)象進行觀察和探究，不僅可以幫助學(xué)生理解物理概念，提高學(xué)習(xí)興趣，而且可以激發(fā)學(xué)生的探索熱情、培養(yǎng)創(chuàng)新意識。目前，物理演示實驗課程被公認為是一門提高學(xué)生綜合科學(xué)素質(zhì)的有效課程。
一、大學(xué)物理演示實驗的作用
大學(xué)物理演示實驗是教師演示物理現(xiàn)象并同步講解的實驗過程，可以將抽象的物理概念形象化，使物理規(guī)律直觀化，它對學(xué)生起示范作用，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生的創(chuàng)新意識、開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和科學(xué)實驗?zāi)芰Α?
1.演示實驗?zāi)芗由罡拍詈驮淼睦斫?
對于一些實際生活中難以見到的物理現(xiàn)象，學(xué)生的頭腦中沒有感性材料，只憑老師的語言敘述，學(xué)生難以理解。演示實驗可以將很難理解和想象的物理規(guī)律多次重復(fù)地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使物理規(guī)律得到直接的實驗驗證。
2.演示實驗?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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)生會感到枯燥無味。演示實驗生動直觀，可以消除學(xué)生在學(xué)習(xí)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(xí)物理學(xué)的興趣。
3.演示實驗?zāi)芡貙捨锢韺W(xué)的知識范圍
利用演示實驗中的文字、圖形、圖像、聲音、音頻和動畫，全范圍多視角展示物理現(xiàn)象和原理，這種方式彌補了大學(xué)物理教材無色彩無動態(tài)的缺陷，使有限的課時容納更多的信息，使講授內(nèi)容具有真實感、實在感，更直觀形象、生動有趣，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(nèi)容多、學(xué)時少的不足，同時教學(xué)中的演示實驗為培養(yǎng)學(xué)生的能力提供一個良好的環(huán)境，既培養(yǎng)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)物理演示實驗教學(xué)模式現(xiàn)狀及存在的問題分析
目前，全國各高校對大學(xué)物理演示實驗的建設(shè)都十分重視，做了很多工作。部分著名高校投入了大量的資金進行演示實驗室和演示長廊的建設(shè)，供學(xué)生觀摩與學(xué)習(xí)。然而，對于演示實驗的教學(xué)模式，很多高校沒有進行準確的評估和適當(dāng)?shù)母母�，�?dǎo)致演示實驗的教學(xué)效果不盡如人意，主要表現(xiàn)在以下三個方面。
1.教學(xué)目標不明確
教學(xué)目標是指教學(xué)活動實施的方向和預(yù)期達成的結(jié)果，是一切教學(xué)活動的出發(fā)點和最終歸宿。教學(xué)目標對于教學(xué)活動具有導(dǎo)向功能、調(diào)節(jié)功能和激勵功能。因此，制定合理的教學(xué)目標，是順利開展教學(xué)活動以及取得預(yù)期教學(xué)效果的前提保證。然而，許多高校在演示實驗室的建設(shè)方面投入了大量的財力和物力，卻沒有對演示實驗的教學(xué)目標進行正確地定位。片面地認為演示實驗只是物理教學(xué)的一個輔助形式或者只把演示實驗作為一門選修課程和科普課程，導(dǎo)致演示實驗的積極作用沒有充分地發(fā)揮出來。
2.教學(xué)方式陳舊，教學(xué)班級安排不合理
多數(shù)高校的演示實驗授課方式仍然沿襲傳統(tǒng)理論課程的講授方式。在演示實驗課堂上，一般都是由老師先講解實驗內(nèi)容和實驗步驟，然后進行儀器操作并講述實驗原理。在實驗講解過程中，學(xué)生只觀察到實驗現(xiàn)象卻自始至終都沒有參與到其中，無法對演示實驗有更加直觀和深入的理解。由于課堂時間的限制，在實驗講解完畢后，留給學(xué)生思考、討論和實際動手操作的時間十分有限，導(dǎo)致教學(xué)效果大打折扣。與此同時，在教學(xué)班級安排方面，部分高校仍然以自然教學(xué)班級為單位進行教學(xué)。由于演示實驗儀器數(shù)量固定而自然教學(xué)班級人數(shù)不統(tǒng)一，往往會造成實驗儀器數(shù)量的過�；蛘卟蛔�。當(dāng)自然教學(xué)班級人數(shù)較多時，教師無法有效地控制課堂秩序，同樣會令教學(xué)效果大打折扣。人數(shù)過多同樣會導(dǎo)致教師對每位同學(xué)的監(jiān)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有及時發(fā)現(xiàn)的情況，就有可能造成演示儀器的損壞，無法繼續(xù)承擔(dān)教學(xué)任務(wù)。
3.教學(xué)評價體系不完善
大多數(shù)高校大學(xué)物理演示實驗課程成績的評定方法分為兩類，一類是以平時的實驗報告作為學(xué)生成績評定依據(jù)，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)、實驗操作過程、數(shù)據(jù)處理等綜合評定一個實驗項目，一學(xué)期所有實驗項目的綜合評定即為該學(xué)生的實驗成績。另一類是采用筆試的方法。兩種考核方式弊端很大，學(xué)生只要寫好實驗報告或試卷考好，就能得到很好的成績，這樣學(xué)生更多的心思放在實驗報告上和書本上，而忽視了動手能力的培養(yǎng)，難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。部分高校將演示實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)分走進課堂，實驗教師也只是僅憑課堂出勤率和個人印象給學(xué)生評定成績，無法對學(xué)生的綜合成績給予評定。
三、大學(xué)物理演示實驗教學(xué)模式的探討與實踐
長沙理工大學(xué)于2006年9月一次性投入專項經(jīng)費90萬元建設(shè)了物理演示實驗室。于2007年投入使用，能開出涵蓋力、熱、光、電、磁和近代物理等120多項定性或者半定量的演示實驗項目，承擔(dān)了全校理工科專業(yè)學(xué)生的演示實驗教學(xué)任務(wù)。與此同時，對于物理演示實驗的教學(xué)模式也進行了積極的探索與實踐，提出了探究模式和現(xiàn)象分析模式相結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為演示實驗教學(xué)中的主角，充分地調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，取得了良好的教學(xué)效果。
1.準確定位演示實驗的教學(xué)目標
鑒于教學(xué)目標對于教學(xué)活動的導(dǎo)向功能、調(diào)節(jié)功能和激勵功能，必須對物理演示的教學(xué)目標進行準確合理的定位。演示實驗不應(yīng)該被視為物理教學(xué)的一個輔助形式，而應(yīng)該被視為學(xué)生獲取知識更加直觀更加有效的學(xué)習(xí)項目。因此，長沙理工大學(xué)將物理演示實驗定位成和大學(xué)物理實驗一樣的基礎(chǔ)實驗課程，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)班為單位進行實驗教學(xué)會造成實驗儀器過剩或者不足、課堂秩序不好掌控等問題，嚴重地影響實驗教學(xué)效果。為此，學(xué)校購買了實驗室管理系統(tǒng)并與教務(wù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)對接，打破了以自然教學(xué)班為單位的教學(xué)安排模式。在實驗室管理系統(tǒng)的幫助下，實驗教師可以自由設(shè)定實驗課時間，同時根據(jù)實驗儀器的數(shù)目安排實驗課的人數(shù)。實驗教師還可以將實驗課程安排在周末或者晚上等理論課程較少的時段，保證學(xué)生上課時更有精神更有活力。學(xué)生登陸實驗室管理系統(tǒng)后，可以根據(jù)自己的時間安排進行選課，并可以在規(guī)定的時間內(nèi)進行選課時間和選課項目的調(diào)整，最大限度實現(xiàn)了實驗課程的自我安排，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(diào)整教學(xué)方式
與基礎(chǔ)實驗課一節(jié)課只安排一個實驗項目不同，演示實驗課每節(jié)課的實驗項目比較多，實驗現(xiàn)象直觀，實驗原理比較基礎(chǔ)，因此以講授為主的教學(xué)方式已經(jīng)不能適應(yīng)演示實驗課程。
經(jīng)過多次的摸索和嘗試，目前演示實驗課程采用的是探究模式和現(xiàn)象分析模式相結(jié)合的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為演示實驗教學(xué)中的主角，充分地調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性，取得了良好的教學(xué)效果。具體做法如下：
�。�1）課前，實驗教師為每項演示實驗編號并根據(jù)自己試做演示實驗后的心得體會編寫實驗項目提示牌，包括實驗項目的名稱、實驗項目的具體操作步驟、實驗操作中的注意事項、分析實驗現(xiàn)象所需要的公式與原理以及與該演示實驗相關(guān)的擴展知識和思考問題。
�。�2）學(xué)生按照自主選定的時間和選擇的項目進入相應(yīng)的實驗室并簽到，簽到表上的序號為每位學(xué)生的實驗序號，即每位學(xué)生所負責(zé)的實驗項目。學(xué)生按照序號找到實驗項目和提示牌。
（3）簽到完畢后，實驗教師宣講實驗規(guī)則。學(xué)生利用半個小時的時間根據(jù)書上對應(yīng)的演示項目介紹以及該實驗項目的提示牌進行演示實驗試做。由于實驗項目被固定分配，降低了學(xué)生不當(dāng)操作造成實驗器材損壞的幾率。在學(xué)生試做時間內(nèi)，教師進行課堂巡視，及時解決學(xué)生在演示操作過程中所遇到的疑問和及時糾正學(xué)生的不當(dāng)操作。
�。�4）學(xué)生準備完畢后，按照實驗序號的順序每位同學(xué)為大家進行實驗演示，概述實驗現(xiàn)象并總結(jié)實驗現(xiàn)象的實驗原理。講解完畢后，實驗教師對實驗原理進行補充與修正，并對學(xué)生的實驗操作表現(xiàn)進行實驗操作成績的評定。
�。�5）實驗項目依次講解完畢后，學(xué)生可以互相交叉試做演示實驗，實驗教師進行全場監(jiān)督并解決學(xué)生提出的問題。
（6）每位學(xué)生根據(jù)自己負責(zé)的實驗項目書寫實驗報告，要求寫清楚實驗裝置介紹、實驗操作步驟、實驗現(xiàn)象，重點要闡述實驗現(xiàn)象的形成原理并對預(yù)留的思考題進行解答。
在這種教學(xué)方式中，學(xué)生是課程的主導(dǎo)者親自進行實驗操作和實驗原理總結(jié)。在操作過程中，學(xué)生始終在思考、探索，因此對實驗現(xiàn)象和實驗原理記憶深刻。由于對新教學(xué)方式的好奇，學(xué)生在聆聽別的同學(xué)進行講解時也更加專心，更利于實驗知識的記憶。
4.實施多樣性的實驗考核辦法
實驗考核成績是對學(xué)生實驗課程最直接的判定，不應(yīng)單方面以最后的考核成績或者平時的實驗報告成績?yōu)樵u定標準，應(yīng)該對學(xué)生在整個實驗過程的表現(xiàn)進行綜合評定�？己朔绞揭軌驒z驗出學(xué)生的學(xué)習(xí)情況、反映出學(xué)生的實驗水平和實驗素養(yǎng)，并有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極探索精神。大學(xué)物理演示實驗課程的實驗考核按平時成績和考試成績按比例記入總分，平時成績按實驗預(yù)習(xí)、操作，報告三個方面，分別按不同的權(quán)重綜合考核，記入成績；實驗考試可以是操作考試，進行基本技能實際操作考核，考核的內(nèi)容可以是所開設(shè)的實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(zhuǎn)變后，學(xué)生成為了課堂的主角，能在課堂上積極主動地進行操作演示和思考討論，并且可以提出很多問題。這說明教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變使學(xué)生對演示實驗課程的學(xué)習(xí)充滿了興趣，能夠在教師的引導(dǎo)下自發(fā)獨立主動地完成實驗。在完成實驗報告的時候，學(xué)生也能積極思考，對提示牌中給出的問題進行了詳細的解答。多數(shù)同學(xué)還將自己實驗過程中的心得體會以及對實驗項目的建議寫入實驗報告。
總之，學(xué)生在演示實驗的學(xué)習(xí)過程中發(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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