技術(shù)應(yīng)用型院?！段锢韺?shí)驗(yàn)》教學(xué)改革與探索

楊黨強(qiáng)

(上海電機(jī)學(xué)院,上海 200240)

技術(shù)應(yīng)用型院?！段锢韺?shí)驗(yàn)》教學(xué)改革與探索

楊黨強(qiáng)

(上海電機(jī)學(xué)院,上海 200240)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是大學(xué)本科教育極其重要的組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。分析了“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”課程的特點(diǎn),根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求,提出新的教學(xué)理念,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法進(jìn)行改革,從而使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)為專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課及專業(yè)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)服務(wù),為培養(yǎng)合格的人才打好基礎(chǔ)。

應(yīng)用型人才;實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)方式

技術(shù)應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)的是高素質(zhì)應(yīng)用型的技術(shù)人才。高素質(zhì)技術(shù)應(yīng)用型人才不僅要求學(xué)生要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),而且又具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力,以適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才的需求[1]。為此,技術(shù)應(yīng)用型本科院校在教學(xué)過(guò)程中要注重基礎(chǔ)教學(xué),加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。物理實(shí)驗(yàn)課程是大學(xué)生入學(xué)后的第一門(mén)也是最重要的一門(mén)實(shí)踐類課程。學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后,首先要在物理實(shí)驗(yàn)中較為系統(tǒng)地接受實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練[2]。同時(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程也是樹(shù)立良好學(xué)風(fēng),提高科學(xué)素質(zhì)修養(yǎng)的過(guò)程。處于大學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)階段的物理實(shí)驗(yàn)課肩負(fù)重任,為此必須緊緊圍繞培養(yǎng)目標(biāo),突出辦學(xué)特色,精心設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)課的整體教學(xué)計(jì)劃。

我校是我國(guó)新模式和新體制下的改革試點(diǎn)院校,面向服務(wù)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)。由于學(xué)校重視學(xué)生技能培養(yǎng),在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)等方面得到校領(lǐng)導(dǎo)的支持。近年來(lái),學(xué)校投入大量資金,用來(lái)增添設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室硬件改造。物理實(shí)驗(yàn)室以“教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)”關(guān)于“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本要求”為建設(shè)指南,本著知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高、協(xié)調(diào)發(fā)展的教育理念,以學(xué)生為本,以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為中心,從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器改造、設(shè)備申購(gòu)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、實(shí)驗(yàn)室管理制度、實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放等諸方面進(jìn)行規(guī)劃、實(shí)施。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探

1.1 分層次建設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程體系

為了使開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和選購(gòu)的儀器設(shè)備既符合我校教學(xué)實(shí)際又能反映國(guó)內(nèi)工科院校目前開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)水平,有關(guān)人員分別到上海交大、同濟(jì)大學(xué)、華東理工大學(xué)、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院等高校的物理實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí)。在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,根據(jù)我校人才培養(yǎng)目標(biāo)和實(shí)際情況,從培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展所需要的高素質(zhì)人才角度出發(fā),將物理實(shí)驗(yàn)課程劃分成3個(gè)不同的層次:基本能力訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性專題實(shí)驗(yàn)。第一層次和第二層次的實(shí)驗(yàn)屬于計(jì)劃學(xué)時(shí)內(nèi)的教學(xué)活動(dòng),第三層次的實(shí)驗(yàn)作為我校的選修課開(kāi)設(shè)。各個(gè)層次按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難易程度、測(cè)量的難易程度、儀器的綜合程度以及人對(duì)自然的認(rèn)知規(guī)律緊密銜接,從基本物理量測(cè)量開(kāi)始,一直到真正的創(chuàng)新實(shí)踐。

第一層次為基本能力訓(xùn)練實(shí)驗(yàn),將一些內(nèi)容單一、實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)淘汰掉,如固體密度測(cè)量、冰的熔解熱測(cè)量等實(shí)驗(yàn),因?yàn)檫@些實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容將融合在后續(xù)的綜合物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中,在教材中依然把淘汰的實(shí)驗(yàn)寫(xiě)進(jìn)去,但是在實(shí)驗(yàn)課中不對(duì)學(xué)生開(kāi)出,以便學(xué)生了解這些內(nèi)容。把涉及物理實(shí)驗(yàn)基本理論、基本物理量的測(cè)量、基本儀器的使用、基本的物理實(shí)驗(yàn)方法、基本數(shù)據(jù)處理的10余個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為基本能力訓(xùn)練實(shí)驗(yàn),如用示波器測(cè)量相位差、頻率和電感、用分光計(jì)測(cè)量光波波長(zhǎng)等實(shí)驗(yàn),并引進(jìn)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器,主要對(duì)學(xué)生進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)技能和數(shù)據(jù)處理方法的訓(xùn)練。

第二層次為綜合、設(shè)計(jì)、近代物理實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在第一層次物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了一定的基礎(chǔ)操作訓(xùn)練后,面對(duì)不同專業(yè)、不同研究方向的學(xué)科,分門(mén)別類的開(kāi)設(shè)綜合、設(shè)計(jì)、近代物理實(shí)驗(yàn),進(jìn)行第二層次的培養(yǎng)。其中綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占大部分,基本思路是“模塊化,開(kāi)放式”,即對(duì)不同專業(yè)依據(jù)專業(yè)方向予以不同程度的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)需要,學(xué)生自主選擇,自行完成實(shí)驗(yàn)。但總體上設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求選題不能偏難,從基本原理入手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)。學(xué)生不能像基本實(shí)驗(yàn)?zāi)菢犹幱诒粍?dòng)、消極的地位,依賴書(shū)本,“照方抓藥”,而要把動(dòng)手、動(dòng)腦結(jié)合起來(lái)。近代物理實(shí)驗(yàn)是近代科學(xué)的結(jié)晶,是物理學(xué)的前沿科學(xué),學(xué)生為適應(yīng)時(shí)代的要求,了解近代科學(xué)首先須掌握近代物理實(shí)驗(yàn)。

第三層次為創(chuàng)新性專題物理實(shí)驗(yàn)。將一些理論比較高深、專業(yè)方向相同的同類實(shí)驗(yàn)和與教師科研內(nèi)容結(jié)合的實(shí)驗(yàn)組成6個(gè)創(chuàng)新性專題物理實(shí)驗(yàn),以便高年級(jí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)好和有興趣進(jìn)行課外科技活動(dòng)的學(xué)生對(duì)這些專題問(wèn)題進(jìn)行深入的研究,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。例如將綜合物理實(shí)驗(yàn)中有關(guān)傳感器的所有實(shí)驗(yàn)組成傳感器系列專題實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生對(duì)傳感器及其應(yīng)用有深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究;與教師科研相關(guān)的“光伏電池專題物理實(shí)驗(yàn)”,如:薄膜光伏電池的制備、光伏電池轉(zhuǎn)換效率的測(cè)量、光伏電池光譜特性的研究等。通過(guò)這些內(nèi)容的研究,學(xué)生不僅對(duì)光伏電池有了深入的了解,而且對(duì)相關(guān)的物理實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法也進(jìn)行了實(shí)踐,進(jìn)而對(duì)科學(xué)研究的過(guò)程有了較為完整的了解和實(shí)踐。

創(chuàng)新性物理實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生也可以自帶項(xiàng)目以課題形式出現(xiàn),有些項(xiàng)目可能來(lái)自綜合設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn),有些可能來(lái)自日常生活或生產(chǎn)實(shí)習(xí)第一線。在做完一、二層次的物理實(shí)驗(yàn)之后,學(xué)生可以提出題目,實(shí)驗(yàn)室安排指導(dǎo)教師,提供場(chǎng)地及必要實(shí)驗(yàn)條件,一個(gè)學(xué)期或兩個(gè)學(xué)期完成,并最終以論文、儀器、材料等形式完成題目,例如上海市大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目“聚光光伏發(fā)電裝置”就是按此方式完成的。

1.2 建立仿真實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮仿真實(shí)驗(yàn)的功能

計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)將仿真虛擬實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,大大拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野和學(xué)習(xí)途徑[4]。隨著科學(xué)的進(jìn)步,要想在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)把學(xué)到的經(jīng)典、現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)全部通過(guò)操作讓學(xué)生去做是不可能的,因此通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真,把一些實(shí)驗(yàn)傳授給學(xué)生,既可以節(jié)省時(shí)間,又可以達(dá)到預(yù)期效果。我們通過(guò)購(gòu)買外校優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件和自己開(kāi)發(fā)相結(jié)合,目前,可開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)46項(xiàng)供學(xué)生根據(jù)個(gè)人興趣和專業(yè)方向選擇,這些實(shí)驗(yàn)含有普通物理實(shí)驗(yàn)、近代物理實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及部分演示實(shí)驗(yàn),其主要功能一是便于學(xué)生實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)后的復(fù)習(xí);二是可以方便、低成本地更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,保持實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的先進(jìn)性;三是實(shí)驗(yàn)室中,不可能所有實(shí)驗(yàn)設(shè)備都具備,有了仿真實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生通過(guò)仿真,就可以拓寬知識(shí)面,彌補(bǔ)設(shè)備不足的缺點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真,學(xué)生也能掌握一些相關(guān)的操作技能。學(xué)生可以在校內(nèi)外登陸物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)及進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

1.3 建立物理演示實(shí)驗(yàn)室

物理演示實(shí)驗(yàn)是通過(guò)對(duì)具體物理現(xiàn)象的展示,將抽象的理論形象化,幫助學(xué)生觀察物理現(xiàn)象,增加感性認(rèn)識(shí),提高學(xué)習(xí)興趣和物理思維能力的重要教學(xué)手段[5]。它因操作簡(jiǎn)便、內(nèi)容豐富、效果顯著、現(xiàn)象精彩而越來(lái)越受到廣大師生的歡迎。我們?cè)谘菔緦?shí)驗(yàn)室的建設(shè)中,從制訂建設(shè)方案到建設(shè)的整個(gè)過(guò)程中,始終以高標(biāo)準(zhǔn)選取實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、選擇實(shí)驗(yàn)儀器,要求所購(gòu)儀器要能清晰明了地說(shuō)明相應(yīng)物理規(guī)律,凸顯某一物理規(guī)律的本質(zhì);儀器要能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,啟迪創(chuàng)新思維,發(fā)展創(chuàng)造能力,全面提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì);實(shí)驗(yàn)要能拓展學(xué)生的思路,開(kāi)闊學(xué)生的眼界,學(xué)生看了演示實(shí)驗(yàn)后有耳目一新的感覺(jué),有的實(shí)驗(yàn)甚至能讓學(xué)生終身難忘;使用者對(duì)其工作原理和操作方法能熟記于心,通過(guò)教師的簡(jiǎn)要講解或演示,學(xué)生能很快明白該實(shí)驗(yàn)的物理原理;儀器演示效果明顯,便于觀察,能讓多人同時(shí)觀察演示的全部過(guò)程;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要使參觀者感興趣,要對(duì)他們產(chǎn)生較強(qiáng)的吸引力,使他們有興趣去探究物理規(guī)律。隨著時(shí)代的進(jìn)步,物理演示實(shí)驗(yàn)也在不斷發(fā)展和更新,其內(nèi)容豐富、形式多樣,根據(jù)我校自身的特點(diǎn),在物理課程中,按知識(shí)點(diǎn)的分布,有針對(duì)性地選購(gòu)了一定的演示實(shí)驗(yàn),主要有:轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)、共振系列、橫駐波和縱駐波、高壓放電、避雷針、靜電風(fēng)輪、平行板電容器的電場(chǎng)分布、光柵立體畫(huà)等演示實(shí)驗(yàn)。這些演示實(shí)驗(yàn)個(gè)個(gè)生動(dòng)有趣,學(xué)生看了會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲、探索欲,能給學(xué)生留下深刻的印象。在強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育和高等教育大眾化的今天,將演示實(shí)驗(yàn)滲透到物理教育中,能使大學(xué)物理教育變得形象直觀、豐富多彩,使學(xué)生更喜歡物理,更熱愛(ài)科學(xué),提高學(xué)生的理論課學(xué)習(xí)興趣。

1.4 采用開(kāi)放式教學(xué)方法

所謂開(kāi)放式教學(xué)就是實(shí)驗(yàn)老師不講,學(xué)生通過(guò)提前預(yù)習(xí),帶著問(wèn)題來(lái)實(shí)驗(yàn)室,由學(xué)生自己獨(dú)立做實(shí)驗(yàn),老師僅給予學(xué)生起點(diǎn)化作用。為了提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,采用了開(kāi)放式的教學(xué)方法,啟發(fā)頗大,受益匪淺。首先,學(xué)生要提前預(yù)習(xí)下次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容,根據(jù)開(kāi)放式教學(xué)方法與特點(diǎn),學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,會(huì)遇到很多疑難和棘手問(wèn)題,這樣就可以督促學(xué)生間進(jìn)行討論,以及學(xué)生和老師間的不斷交流,無(wú)意中就會(huì)促使學(xué)生養(yǎng)成思考、探索疑難問(wèn)題的興趣,激活學(xué)生創(chuàng)新思維。開(kāi)放式教學(xué)方法本身還蘊(yùn)涵著討論這一環(huán)節(jié),有利于發(fā)揮每一位同學(xué)的聰明才智,解決相互間發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的效率、質(zhì)量和能力。實(shí)踐證明,采用這種教學(xué)方法,教學(xué)效果明顯,激發(fā)學(xué)生巨大的創(chuàng)意興趣。對(duì)于有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,不但采用了開(kāi)放式教學(xué)的教學(xué)方法,同時(shí),還要求同學(xué)們用計(jì)算機(jī)當(dāng)場(chǎng)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),當(dāng)場(chǎng)交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣做,不但可以提高實(shí)驗(yàn)效率,縮短創(chuàng)意時(shí)間,而且,還非常有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力。比如,在密里根油滴實(shí)驗(yàn)中,就采用了這種教學(xué)方法,起到了非常好的效果。

1.5 改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段

現(xiàn)代教育技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,給實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的改革提供了一條有效的途徑和強(qiáng)有力的技術(shù)支撐[6]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革過(guò)程中,會(huì)遇到各種問(wèn)題。(1)物理實(shí)驗(yàn)課程為公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,學(xué)生人數(shù)很多,大量增加實(shí)驗(yàn)教師的工作量;(2)有些實(shí)驗(yàn)在實(shí)際操作過(guò)程中難以觀察,學(xué)生難以理解。要解決這些問(wèn)題,必須積極引入現(xiàn)代的教育技術(shù),改革教學(xué)方法和手段,充分利用多媒體教學(xué)設(shè)備。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,利用制做的多媒體教學(xué)課件代替教師講解,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)之前先看多媒體課件,然后自己動(dòng)手操作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生也可隨時(shí)方便地反復(fù)查看未理解的多媒體課件內(nèi)容。這樣既靈活方便,不受教師講解的限制,又可減輕由于實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放給教師和工作人員帶來(lái)的工作量,有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

2 結(jié) 語(yǔ)

本文依據(jù)技術(shù)應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的辦學(xué)定位,把學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的培養(yǎng)貫穿于整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,優(yōu)選物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)和突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)形式,精細(xì)地策劃物理實(shí)驗(yàn)課的每一教學(xué)環(huán)節(jié),優(yōu)化實(shí)驗(yàn)整體教學(xué),使物理實(shí)驗(yàn)課成為培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才的實(shí)驗(yàn)基地,這對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才教學(xué)改革具有十分重要的意義。

[1]錢秀芹,李世有.物理實(shí)驗(yàn)課在應(yīng)用型人才培養(yǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2006(8):21-23.

[2]耿完楨,金恩培,趙海發(fā),等.我國(guó)工科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀及改革方向探索[J].物理實(shí)驗(yàn),2001(2):28-30.

[3]張新友.關(guān)于高校創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的思考[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2005,24(6):68-69.

[4]王曉蒲,霍劍青,楊旭,等.大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)和教學(xué)實(shí)踐[J].物理實(shí)驗(yàn),2004(1):28-29.

[5]鄭桂容,謝偉.演示實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)中的作用[J].黃岡師范學(xué)院學(xué)報(bào),2007(6):34-35.

[6]魏建宇,李楨,李喜貴,等.物理實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才教學(xué)方法研究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2006,24(10):81-82.

Teaching Reforms of the Course of“Physical Experiment of College”of Technical Applied Undergraduate Universities

YANG Dang-qiang

(Shanghai Dianji University,Shanghai 200240)

Experimental teaching is an important part of undergraduate education and a key step in cultivating creativity and innovation in students.This paper analysis of the characteristic of the course of physical experiment of college,and puts forward the new teaching concept,based on the requests of practice-oriented talents’training objectives.It suggests reforms of teaching content and methods,and transmit physical experiments tOserve for major basics and major experimental teaching,which will lay a solid foundation for cultivating qualified talents.

applied talent person;physical experiment of college;experimental teaching;teaching method

G642

A

1007-2934(2011)03-0102-03

2011-01-25