大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)模式的探索

毛巍威 王興福 王仁洲 李興鰲

摘 ? ?要： 本文結(jié)合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，分析了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)模式的目標(biāo)，并研究了分層教學(xué)模式的具體內(nèi)容，通過實(shí)施分層教學(xué)可以有效地增強(qiáng)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 物理實(shí)驗(yàn) ? ?分層教學(xué) ? ?開放式管理 ? ?創(chuàng)新能力

實(shí)驗(yàn)在大學(xué)物理教學(xué)中的作用越來(lái)越重要，其承擔(dān)的作用不僅是對(duì)課堂知識(shí)的鞏固與延續(xù)，而且能夠培養(yǎng)大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)是指針對(duì)不同基礎(chǔ)、類型和專業(yè)的學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求，依據(jù)學(xué)生對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的掌握程度及接受能力，設(shè)計(jì)不同層次的教學(xué)目標(biāo)，提出不同層次的學(xué)習(xí)要求，給予不同層次的教學(xué)，進(jìn)行不同層次的檢測(cè)，使學(xué)生在各自的起點(diǎn)上選擇不同的教學(xué)方案，獲取數(shù)量、層次不同的知識(shí)與技能信息。

一、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)的目的

采用大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)模式，一方面是讓學(xué)生從識(shí)別、使用基本的實(shí)驗(yàn)工具開始，能夠?qū)W會(huì)數(shù)據(jù)的測(cè)量，學(xué)會(huì)由簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)到復(fù)雜實(shí)驗(yàn)的操作，再到能夠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用和簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的層層深入使學(xué)生掌握新的知識(shí)、能力，促進(jìn)學(xué)生的不斷進(jìn)步。另一方面是根據(jù)人的認(rèn)識(shí)規(guī)律，把學(xué)生的認(rèn)識(shí)活動(dòng)劃分為不同階段，在不同階段完成相應(yīng)認(rèn)知水平的教學(xué)任務(wù)，因材施教，逐步遞進(jìn)，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)和多方面能力的提高，讓學(xué)生打好實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及以后的發(fā)展提供前提保證。另外，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)模式，還特別關(guān)注學(xué)生認(rèn)知水平的差異。強(qiáng)調(diào)按照學(xué)生的認(rèn)識(shí)發(fā)展水平，分不同階段完成教學(xué)任務(wù)，逐步深入，逐層遞進(jìn)，使學(xué)生在更高層次獲得更好的發(fā)展。

二、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)模式研究具體內(nèi)容

（一）實(shí)驗(yàn)誤差理論課的分層教學(xué)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中用到的基礎(chǔ)知識(shí)及指導(dǎo)性理論——誤差分析和數(shù)據(jù)處理部分，都統(tǒng)編在教材的緒論，對(duì)于一部分大學(xué)一年級(jí)的學(xué)生來(lái)說，誤差分析和數(shù)據(jù)處理部分理論知識(shí)學(xué)生還不能完全接受。為了解決以上問題，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)緒論課內(nèi)容上采用了分層教學(xué)法。

第一個(gè)層次的內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)課的地位、作用、任務(wù)及基本程序，這部分教學(xué)內(nèi)容涉及物理學(xué)的發(fā)展史及學(xué)生今后要學(xué)習(xí)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介。

第二層次的內(nèi)容是物理量的測(cè)量、誤差的簡(jiǎn)單估算、結(jié)果表示有效數(shù)字的概念和應(yīng)用，這部分教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容同時(shí)進(jìn)行，可以讓學(xué)生從感性上接觸誤差傳遞知識(shí)并學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的誤差處理。例如，在分光計(jì)測(cè)頂角實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)講解直接測(cè)量的不確定度計(jì)算，而雙臂電橋測(cè)低電阻實(shí)驗(yàn)中，可以重點(diǎn)講解間接不確定度的計(jì)算。

第三層次的內(nèi)容是數(shù)據(jù)處理部分，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中主要要求學(xué)生掌握列表法、圖示法和逐差法的使用，這部分內(nèi)容與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，在具體的實(shí)驗(yàn)中理解數(shù)據(jù)處理方法既形象又生動(dòng)，學(xué)生接受快，學(xué)習(xí)效果好。例如，在光的偏振實(shí)驗(yàn)中，重點(diǎn)講解圖示圖解法處理數(shù)據(jù)。

（二）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容的分層教學(xué)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是大學(xué)生進(jìn)入校門后第一門科學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，考慮到中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的銜接，我們對(duì)課程內(nèi)容采取了分層教學(xué)法，將一學(xué)年的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)分為四個(gè)層次。

第一層次的教學(xué)內(nèi)容為預(yù)備性物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如長(zhǎng)度的測(cè)量、質(zhì)量測(cè)量等基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提供給學(xué)生各種常用測(cè)量工具，如螺旋測(cè)微器、電壓表等，學(xué)生根據(jù)自身物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，自由選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和時(shí)間，其目的在于滿足在中學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練較少的同學(xué)提高實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)，夯實(shí)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，為下一步物理實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

第二層次的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如分光計(jì)的調(diào)節(jié)與使用、示波器的調(diào)節(jié)與使用等項(xiàng)目，這階段教學(xué)內(nèi)容側(cè)重實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法、主要儀器設(shè)備的使用、常用物理量的測(cè)量等方面訓(xùn)練，目的在于使學(xué)生學(xué)會(huì)常用儀器的使用，掌握物理實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法。

第三層次的教學(xué)內(nèi)容為綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如聲速測(cè)定、電表改裝等項(xiàng)目，主要內(nèi)容為一些力、熱、電、光相互滲透的綜合性提高實(shí)驗(yàn)。這階段教學(xué)內(nèi)容側(cè)重于學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新素質(zhì)能力的培養(yǎng)。

第四個(gè)層次的教學(xué)內(nèi)容為研究性實(shí)驗(yàn)。研究性實(shí)驗(yàn)是一些由科研轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生通過創(chuàng)造性思維和大膽觀念探索客觀世界背后所蘊(yùn)涵的規(guī)律。

（三）實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中對(duì)學(xué)生分層次教學(xué)

由于學(xué)生動(dòng)手能力有很大差別，每個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)又是同時(shí)開設(shè)的，實(shí)驗(yàn)的難易程度不同，因此在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)，我們把學(xué)生分成兩個(gè)層次，基礎(chǔ)較好的學(xué)生先做較難的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，基礎(chǔ)較差的學(xué)生先做較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，調(diào)動(dòng)全體學(xué)生做物理實(shí)驗(yàn)的積極性。在每個(gè)組學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，也可以把一個(gè)班的學(xué)生分為若干層次，在實(shí)驗(yàn)過程中提出不同要求，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)。

三、結(jié)語(yǔ)

在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中，實(shí)行分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)既考慮了物理實(shí)驗(yàn)課程的廣泛性，又考慮了學(xué)生的專業(yè)性特點(diǎn)，使教學(xué)有層次、有針對(duì)性，體現(xiàn)了因材施教的原則。物理實(shí)驗(yàn)分層教學(xué)，既優(yōu)化了教學(xué)手段，又提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的使用率，充分整合了現(xiàn)有教學(xué)資源，進(jìn)一步提高了教學(xué)水平，開闊了學(xué)生視野，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，活躍了課堂教學(xué)氣氛。

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基金項(xiàng)目：南京郵電大學(xué)教育科學(xué)研究重點(diǎn)課題（GJS-XKT 1405），南京郵電大學(xué)教改項(xiàng)目（JG00714JX84，JG03014JX07）。