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摘要:大學物理實驗緒論課是該課程的第一堂課,教學效果的好壞直接影響到后面大學物理實驗及其他專業實驗課的教學,對整個實驗教學起到了舉足輕重的作用。文章基于本校現狀對緒論課教學中如何提高教學效果做出了思考與研究,并取得了一定的效果。
關鍵詞:大學物理實驗;緒論;教學方法;安全教育
我校作為地方新建應用型本科院校,實踐類教學是學生培養的重要組成部分,對培養應用型創新性人才起到了重要的作用。而大學物理實驗一般是理工科專業學生進入大學后系統地接受實驗方法和實驗技能訓練的第一門實驗課程。作為大學物理實驗的第一堂課,緒論課教學對學生理解實驗課程、對實驗課程的興趣與重視程度以及后續的基礎、專業的實驗方法與技能的學習和理解都有著不可替代的作用[1,2]。針對原來大學物理實驗緒論課教學中存在的一些問題,結合我校的實際情況,我們對實驗緒論課做了一些改革與嘗試,取得了一定的教學效果。
一、大學物理實驗緒論課程的必要性
首先,要充分發揮緒論課在實驗過程中的指導作用。如何觀測實驗現象,如何正確真實地記錄測量數據,如何正確地剔除壞值、處理實驗數據、計算實驗結果并撰寫實驗報告等諸多環節,都應在緒論課中對學生起到指導的作用。對于地方應用型本科院校而言,大學物理實驗作為基本的一門實踐性課程,需要為后續的專業實驗服務,需要教師根據專業實驗的要求對相應關聯的知識進行重點講解與指導。另外,由于學校擁有自己的仿真實驗平臺,為了學生盡快掌握操作方式,需要對學生進行網絡操作內容的說明與指導。其次,實驗過程中需要遵守實驗室操作規范。進入實驗室必須保持室內安靜和衛生;實驗操作時必須嚴格遵守儀器操作規程;電路連接需要經過教師確認無誤后方可接通電源;完成實驗后需要經過教師檢查并在實驗原始數據記錄上簽字后方可離開。最后,實驗操作過程中為了防患于未然,需要在課堂上進行安全教育,強化學生的安全意識。安全問題是重中之重,教師必須提醒學生在實驗室中需要注意的事項,注意實驗室用電和易燃、易爆等物品的使用安全,通過多種方法讓學生了解如何正確使用室內滅火器等消防設施,了解緊急逃生的基本知識[3]。
二、大學物理實驗緒論課程教學存在的問題
1.實驗緒論課教學內容與學生掌握程度的差距。大學物理實驗緒論課中絕大部分的內容是關于實驗數據記錄、壞值剔除、不確定度的計算與實驗結果表示等。這些內容相對比較枯燥,并且對學生的高等數學有一定的要求[4,5]。對于學生而言,我校學生在高中學習的基礎相對薄弱,一般大學物理實驗課程會安排在大一第二學期或大二第一學期,學生的數學基礎較為薄弱,看到相對復雜的計算公式容易產生畏懼的心理。由于學生第一次接觸一些公式、概念及重要名詞,很難在短時間內準確理解,導致部分學生對緒論課中的內容掌握得不理想,而使后續的實驗數據處理的問題較多[6]。對教師而言,因為緒論課內容多、覆蓋面廣、學時少的特點,教師急于在有限的課時內把誤差理論、不確定度、有效數字、數據處理等諸多內容灌輸給學生,沒有顧及學生的理解程度和接受程度,教學效果不盡如人意,這樣非常不利于培養學生分析問題和解決問題的能力。
2.實驗緒論課教學方式與學生興趣的差距。部分學生認為大學物理實驗和自己的專業關系不大,沒有用處;還有一部分學生對大學物理實驗課程的定位是動手操作,因此對緒論課上實驗理論學習的積極性低,實驗緒論課教學效果很不理想。另外,大學物理實驗緒論課通常采用講授的方式,再加上課時緊張、內容較多等特點,容易引起學生的抵觸情緒[7,8]。
三、改進措施
1.合理安排教學內容,增強專業性,激發學生的學習興趣。我校是地方性本科院校,需要學學物理實驗的主要是理工科專業,如電子信息工程、環境工程等。不同的專業對大學物理實驗的需求也是不一樣的。因此,教研組根據不同的專業類型制定不同的大綱,教師可以根據不同專業選擇不同的教學大綱,并在大綱中選擇合適的實驗項目,在緒論課中除了誤差理論、數據處理等不可或缺的知識外,也可以按不同的專業選擇相應的實驗內容進行講解,提供與該專業相關的實驗內容進行示范說明,例如環境工程專業可以選擇材料導熱系數測量實驗、液體黏滯系數測量實驗等,電子類專業可以選擇示波器使用、電表改裝與校準等實驗。有方向性地選擇實驗內容有助于提高學生對大學物理實驗課的興趣,而有針對性地選取相關實驗進行數據處理示范性說明也容易吸引學生的興趣,尤其是用與實驗相關的實際應用來與學生所學專業相聯系,說明該實驗在相關領域的應用使學生感覺學有所用,激發學生的學習興趣,提高學生對緒論課的重視。
2.改善教學方式方法。首先,通過多媒體手段改善教學方法。我校學生大多數在高中學習中基礎較為薄弱,高等數學學習不扎實,而緒論課中內容覆蓋面廣、專業術語多且理論性強,誤差傳遞、不確定度評定等知識較難理解,因此教師教學過程中應充分考慮學生的學習基礎,通過課件、微課等進行多方式、全方位的展示,課后安排相關的數據處理作業,加深學生對知識的理解。其次,緒論課不僅是進實驗室前大班學習的三個學時,還應包含后續實驗中針對性的數據處理方式的具體說明,從基礎的精度多次測量的不確定度評定到相對復雜的最小二乘法的數據處理,從易到難,循序漸進,盡量減小學生的畏懼心理。再次,緒論課上根據不同的專業展示相應專業學生的優秀實驗數據處理范例,有利于學生直觀地掌握數據處理的流程與方法。最后,鼓勵學生通過計算機輔助分析實驗數據與結果。我校學生使用的實驗教程是本校大學物理實驗教研組全體教師根據多方調研編寫制定的實驗教材。書中有一節專門講解“實驗數據的計算機處理”。通過計算機中Excel、MATLAB等軟件,可以節約學生的計算時間,也能讓學生熟練應用軟件,為今后的學習打下基礎。
3.重視安全教育,提高安全意識。大學物理實驗課一般是學生的第一門實踐性課程,安全教育尤為重要。以前的緒論課一般只講授實驗數據處理等相關內容,現在教師一般在緒論課中安排5—10分鐘的時間組織學生觀看消防器材演示視頻,讓學生了解實驗樓安全設施的使用及必要的緊急逃生注意事項。
四、結論
大學物理實驗緒論課的教學效果對學生后續的大學物理實驗和專業實驗學習都有著極其重要的作用。它的教學過程不僅是傳授誤差理論、數據處理等知識的過程,更是引導學生學習與思考的過程。而新建地方性本科院校與老牌大學畢竟存在較大的差距,我們需要根據學校與學生的特點做出相應的改變。總之,通過物理實驗緒論課既要讓學生懂得大學物理實驗的意義與作用,又要讓學生掌握必要的理論知識、實驗知識和安全知識。
參考文獻:
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[8]仇亮,段益峰,石禮偉.大學物理實驗緒論課的教學思考[J].教育教學論壇,2014,(23):88-89.
作者:葉靖瑩 劉雪梅 高潭華 單位:武夷學院