大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討論文

　　【摘要】大學(xué)傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教師根據(jù)物理課本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的原理和步驟的基礎(chǔ)知識(shí)講解，學(xué)生在記下老師的講解重點(diǎn)后，在老師的帶領(lǐng)下進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證老師講解內(nèi)容的正確性。在這一模式中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程比較固定，學(xué)生需要教師的引導(dǎo)甚至是全程參與，沒(méi)有自己的想法，無(wú)法發(fā)揮自身的創(chuàng)造性。因此，本次課題從大學(xué)物理的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)角度分析，分別從設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)概念、原則、問(wèn)題解決等方面探究大學(xué)物理設(shè)計(jì)性教學(xué)的有效發(fā)展途徑。

　　【關(guān)鍵詞】大學(xué)物理；設(shè)計(jì)性；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

　　大學(xué)物理是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的一門實(shí)驗(yàn)性較強(qiáng)的學(xué)科，也是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)提升動(dòng)手能力、邏輯思維能力以及科學(xué)創(chuàng)新能力的有效途徑，是新時(shí)期素質(zhì)教育的要求。但是，傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端阻礙了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮最佳效應(yīng)，需要相關(guān)教育部門和機(jī)構(gòu)以及學(xué)生本身不斷改革創(chuàng)新，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)就是其中的有效途徑之一。

　　1.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)概念

　　設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種較高層次的物理教學(xué)方法，其地位和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練相近。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要形式要求教師對(duì)學(xué)生發(fā)揮點(diǎn)播指導(dǎo)的作用，學(xué)生才是實(shí)驗(yàn)的主體[1]。針對(duì)某一特定的實(shí)驗(yàn)題目，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)相關(guān)準(zhǔn)備資料的查閱，并能根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)原則，科學(xué)合理的制定實(shí)驗(yàn)方案，并能在眾多設(shè)計(jì)方案中挑選出其中最佳的實(shí)驗(yàn)方案，在明確相關(guān)實(shí)驗(yàn)的條件和操作步驟前提下開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，并記錄出試驗(yàn)中的主要數(shù)據(jù)和物理現(xiàn)象。最后能自主的根據(jù)所學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)記錄的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，能找出其中存在的問(wèn)題，并能適時(shí)調(diào)整好實(shí)驗(yàn)設(shè)置，為下一次實(shí)驗(yàn)做好鋪墊。這一完整的實(shí)驗(yàn)過(guò)程就是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過(guò)程，在這一過(guò)程中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)自主性、創(chuàng)造性，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到有效提升，面對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的疑難問(wèn)題，教師適時(shí)給予點(diǎn)播和指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立思維和發(fā)散思維的發(fā)展。

　　2.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則

　　2.1簡(jiǎn)化性原則物理實(shí)驗(yàn)的方法一般都不止一種，通過(guò)不同的方法最終能達(dá)到同樣的效果，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐中，教師要指導(dǎo)學(xué)生如何在眾多的實(shí)驗(yàn)方案中挑選出其中過(guò)程最簡(jiǎn)便、實(shí)驗(yàn)時(shí)間短、實(shí)驗(yàn)所需材料少的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在保證實(shí)驗(yàn)科學(xué)性和可行性的前提下，堅(jiān)持簡(jiǎn)化性原則，盡可能的簡(jiǎn)化步驟，節(jié)省人力財(cái)力物力資源。2.2可操作性原則設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生要全面考慮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所需的一切設(shè)備和材料等資源，考慮已具備的條件和不能達(dá)到的要求，最終選擇出操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案。一般來(lái)說(shuō)，物理實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展要選擇操作性較好的方案，以避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一系列不必要的麻煩。

　　3.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效途徑

　　開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理課程不斷推進(jìn)“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革、加大人才培養(yǎng)力度的一個(gè)重要舉措。我們?cè)诜治鰢?guó)內(nèi)外大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，認(rèn)為目前我國(guó)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程還存在著教學(xué)內(nèi)容更新落后于當(dāng)代科技的發(fā)展、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一、學(xué)生主動(dòng)性和能動(dòng)性難以充分發(fā)揮等問(wèn)題。針對(duì)這些物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)不斷創(chuàng)新教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性為目標(biāo)。學(xué)校可對(duì)原有的“分層次的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放式教學(xué)”做進(jìn)一步完善，通過(guò)在“基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和近代綜合性實(shí)驗(yàn)”3個(gè)層次實(shí)驗(yàn)類型的基礎(chǔ)上，增加一個(gè)“DIY課題研究性”實(shí)驗(yàn)層次等形式實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)的創(chuàng)新。通過(guò)確定DIY實(shí)驗(yàn)題目，形成學(xué)生們統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，注重物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新穎、物理內(nèi)涵豐富、與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密效果的發(fā)揮，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生能動(dòng)性和素質(zhì)的提高。手動(dòng)課題研究是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最直接有效的途徑，所選項(xiàng)目一定要有挑戰(zhàn)性，要能引起學(xué)生們的強(qiáng)烈興趣，要讓學(xué)生最大限度地參與到儀器制作、調(diào)試的全過(guò)程，并且要與已學(xué)過(guò)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有銜接。在這一方面，哈爾濱理工大學(xué)物理專業(yè)師生從最開(kāi)始的忐忑到實(shí)驗(yàn)原理的摸索、焊接電路到調(diào)試系統(tǒng)，最終看到裝有永磁鐵的物體懸浮在空中，進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究的同學(xué)們感嘆這是他們所做過(guò)的最有意思、最有意義、最有成就感的一次實(shí)驗(yàn)。這次實(shí)驗(yàn)如同一座橋梁，拉近了學(xué)生們與電子制作的距離。做完物理實(shí)驗(yàn)“DIY制作電磁混合磁懸浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”后，大部分同學(xué)都有類似的感想。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是物理實(shí)驗(yàn)中心經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的精心準(zhǔn)備、在本學(xué)期的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課為大二同學(xué)開(kāi)設(shè)的一個(gè)全新的實(shí)驗(yàn)選修項(xiàng)目。為了做好該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，他們做了充分預(yù)案，撰寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)、實(shí)驗(yàn)講義，并研制了10余套和實(shí)驗(yàn)配合的新儀器。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)中心提供基本的儀器、元部件。學(xué)生要深入了解實(shí)驗(yàn)原理，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，自己動(dòng)手組裝儀器并根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)調(diào)試。這一新的實(shí)驗(yàn)受到學(xué)生的歡迎，目前已有400余人參加了該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。此外，要保證設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效提升，還要不斷完善學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，完善師資隊(duì)伍配置，不斷提升師資水平，給予學(xué)生以高標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)，不斷提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)水平和科學(xué)素養(yǎng)。

　　結(jié)論

　　設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在開(kāi)發(fā)學(xué)生思維、提升創(chuàng)造力、增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、促進(jìn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)提升等方面意義重大，大學(xué)物理相關(guān)教職人員和學(xué)生要認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)性教學(xué)的重要性作用和原則，通過(guò)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和效果的提升。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]安利民.分層次、開(kāi)放性、團(tuán)隊(duì)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建——以黑龍江大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心為例[J].黑龍江教育(高教研究與評(píng)估),2014,07:3-4.

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