氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文

時(shí)間:2023-03-21 16:42:20

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篇1

關(guān)鍵詞:誤差分析 質(zhì)量 加速度 力 改進(jìn)

一、實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源

1.牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差分析

(1)理論分析

在圖1由M、m構(gòu)成的系統(tǒng)中,在平衡掉摩擦力后,有:

mg=(M+m)a ①

F=ma ②

由①、②可得,繩中拉力F= mg

通過(guò)上式可以知道,如果對(duì)m來(lái)說(shuō)M非常大,m就可以忽略不計(jì),不過(guò)這種情況下a也會(huì)變得很小而難以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

(2)圖像分析

當(dāng)m較小時(shí),圖像2、3前半部分近乎直線,隨著m增大。 減小,圖像后半部分彎曲。

2.系統(tǒng)中的摩擦力引起的誤差

小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)受到的摩擦力實(shí)際有兩部分:(1)木板對(duì)小車(chē)的摩擦;(2)限位孔對(duì)小車(chē)的摩擦。

當(dāng)摩擦力平衡時(shí)有Mgsinθ=μMgcosθ+F(F指限位孔對(duì)小車(chē)的摩擦),當(dāng)研究加速度與力的關(guān)系時(shí),物塊的質(zhì)量不變,Mgsinθ=μMgcosθ+F關(guān)系式始終成立,當(dāng)研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),M發(fā)生變化,F(xiàn)保持不變,Mgsinθ=μMgcosθ+F不再成立。

二、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

1.改進(jìn)方案一

(1)在傳統(tǒng)的試驗(yàn)中,木板對(duì)滑塊有摩擦力,在平衡摩擦力時(shí),由于物體是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)不易判斷,誤差較大??蓳Q用氣墊導(dǎo)軌,從小孔出來(lái)的氣體比較均勻,滑塊受力均衡,在調(diào)平衡時(shí)只要滑塊在導(dǎo)軌上的任意位置處于靜止?fàn)顟B(tài)即可,避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平衡摩擦力帶來(lái)的誤差。

(2)由前面我們知道,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)處理時(shí)是把繩子拉力約等于懸掛物的重力來(lái)處理,而實(shí)際上繩子的拉力要小于懸掛物的重力,我們前面已經(jīng)證明過(guò)。這是引起實(shí)驗(yàn)誤差的一個(gè)重要原因,特別是當(dāng)小車(chē)的質(zhì)量不是遠(yuǎn)大于懸掛物的質(zhì)量時(shí),誤差更加明顯;而且,對(duì)學(xué)生以后的連接體問(wèn)題的學(xué)習(xí)會(huì)造成很大影響,因?yàn)閷W(xué)生從這個(gè)實(shí)驗(yàn)中看到,用懸掛物的重力代替繩子拉力,以后他們碰到這樣的連接體問(wèn)題時(shí),總會(huì)認(rèn)為繩子的拉力就等于所掛物的重力。因此,要克服以上缺點(diǎn),最好是直接把繩子對(duì)小車(chē)的拉力測(cè)出來(lái)。

要測(cè)力,可以把力傳感器和滑塊相連,這樣傳感器的讀數(shù)就等于小車(chē)受到的拉力,如圖4,即F=Ma。

2.改進(jìn)方案二

我們可采用氣墊導(dǎo)軌的傾斜下滑法來(lái)驗(yàn)證牛頓第二定律。如圖5所示,將調(diào)平后的導(dǎo)軌一端底腳螺絲下墊上一塊厚度為h的墊塊,此時(shí)導(dǎo)軌與水平地面的夾角為θ,滑塊在傾斜的導(dǎo)軌上受到一個(gè)外力F=Mgsinθ。由幾何關(guān)系sinθ= ,L為導(dǎo)軌兩端底腳螺絲的距離。在這個(gè)外力的作用下,滑塊將獲得一個(gè)沿斜面向下的加速度a。根據(jù)牛頓第二定律,其動(dòng)力學(xué)方程為mg =ma。光電門(mén)安裝在導(dǎo)軌的一側(cè),和電腦計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)儀相連。電腦計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)儀可以測(cè)出滑塊上寬為d的擋光片通過(guò)光電門(mén)所需的時(shí)間,其中的計(jì)算電路可計(jì)算出滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度和滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的加速度,時(shí)間、速度、加速度都可由顯示屏讀出。

總之,本改進(jìn)實(shí)驗(yàn)解決了學(xué)生的困擾,認(rèn)識(shí)到了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端,在他們學(xué)習(xí)連接體問(wèn)題時(shí)有很大幫助。雖然該改進(jìn)實(shí)驗(yàn)還是存在很大誤差,但總體來(lái)說(shuō)還是有它積極的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]束炳如 何潤(rùn)偉 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)物理(必修1).上海科技教育出版社,2007年3月,第二版。

篇2

一、尊重

1. 尊重教育規(guī)律

韓愈的《師說(shuō)》中有這樣一句話“師者,所以傳道授業(yè)解惑也?!崩蠋煹淖饔檬莻魇?、教育道德觀念,傳授以學(xué)業(yè)和技能,解決學(xué)生的困頓和迷惑。但我們現(xiàn)在很多老師的作用只是知識(shí)的搬運(yùn)工和復(fù)印機(jī)。教師應(yīng)該是一位智者,在自己的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域有獨(dú)特的見(jiàn)解,知道學(xué)科的發(fā)展方向,能夠深入淺出、高屋建瓴地引領(lǐng)學(xué)生。教師應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)中的組織者、交往者、合作者、評(píng)價(jià)者和激勵(lì)者。

物理源于生產(chǎn)與生活,是一門(mén)理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科。在《探究外力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系》這節(jié)課中,筆者設(shè)計(jì)了以2013年感動(dòng)中國(guó)人物――羅陽(yáng)同志的事跡以及他所研究的艦載機(jī)登艦問(wèn)題作為引入,在調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí),也讓學(xué)生知道物理就在我們的身邊,知道科技知識(shí)是第一生產(chǎn)力。

2. 尊重課堂

傳統(tǒng)的課堂教學(xué),以知識(shí)為本位,以考試為軸心,以教師課堂講授為基本形態(tài),以學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)為主要特征。教師居高臨下,滔滔不絕,一節(jié)課下來(lái),學(xué)生學(xué)得苦、學(xué)得累,課堂學(xué)習(xí)態(tài)度消極,課堂學(xué)習(xí)氛圍不濃,學(xué)習(xí)效率自然低下。教師聲音沙啞,身心疲憊,教學(xué)效率低,容易使教師產(chǎn)生嚴(yán)重的挫敗感和職業(yè)倦怠。

真正的課堂應(yīng)該是學(xué)生表現(xiàn)的舞臺(tái),而不是教師表演的陣地。課堂的真正價(jià)值在于使學(xué)生對(duì)學(xué)科產(chǎn)生巨大的興趣,對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生巨大的需求,讓學(xué)生從學(xué)科的已知領(lǐng)域走向未知領(lǐng)域。在自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),筆者讓學(xué)生先認(rèn)真預(yù)習(xí)文本,了解教材上利用落體法探究外力做功與物體動(dòng)能變化的真正實(shí)質(zhì),明確實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量。同時(shí),讓他們走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,了解實(shí)驗(yàn)器材的正確操作,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作獲取新的知識(shí)。

在課堂引入上,筆者讓學(xué)生扮成中央電視臺(tái)的主持人朗讀羅陽(yáng)同志的頒獎(jiǎng)詞。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作方面,通過(guò)學(xué)生小組討論,在實(shí)驗(yàn)器材的選擇、組裝,實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探究、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和處理,實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫(xiě)方面都由學(xué)生自己去完成。教師的作用是積極的引導(dǎo)、參與和課堂腳手架(實(shí)驗(yàn)報(bào)告的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)備)的及時(shí)給予。

3. 尊重學(xué)生

學(xué)習(xí)是學(xué)生的天賦權(quán)利,教師要尊重和注重學(xué)生的學(xué)習(xí)權(quán)利,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,真正推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)學(xué)生的發(fā)展。尊重學(xué)生的個(gè)體差異,關(guān)注全體學(xué)生發(fā)展,給每個(gè)學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和展示機(jī)會(huì)。

二、創(chuàng)新

教育家夸美紐斯在《大教學(xué)論》中這樣來(lái)描述理想的課堂:找到一種教育方法,使教師因此可以少教,但學(xué)生可以多學(xué);使學(xué)??梢砸虼松傩┬鷩W、厭惡和無(wú)益的勞苦,獨(dú)具閑暇、快樂(lè)及堅(jiān)實(shí)的進(jìn)步。傳統(tǒng)的課堂模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足學(xué)生日益增長(zhǎng)的需求,特別是不能關(guān)注全體學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,不能給每個(gè)學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和展示機(jī)會(huì)。課堂模式創(chuàng)新的意義和作用就顯得非常重要,“學(xué)習(xí)共同體”模式正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課堂的弊端,這種較教學(xué)模式追求的是回歸教育的本真,追求的是高效的課堂。

篇3

高校大部分理工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)了“大學(xué)物理”課,“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”是與之對(duì)應(yīng)的公共基礎(chǔ)性實(shí)踐課?!按髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)”培養(yǎng)目標(biāo)是:培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和獨(dú)立思考能力,使他們學(xué)會(huì)分析問(wèn)題與解決問(wèn)題,將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐,提高創(chuàng)新能力 [1]。由于“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”的環(huán)節(jié)比較多,每個(gè)學(xué)期都涉及不同專(zhuān)業(yè)的眾多學(xué)生,具有很大的主觀性,因此難以用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定學(xué)生的成績(jī)。各個(gè)學(xué)校采取的考核方式不一,常用的考核方式有平時(shí)實(shí)驗(yàn)考核、筆試考核、實(shí)驗(yàn)操作考核、多元化考核[2]、平時(shí)成績(jī)+理論考試+操作考試[3]、平時(shí)實(shí)驗(yàn)的考核+期中實(shí)驗(yàn)基本操作考核+期末考核[4]、考核多元化[5]和階段化的考核方式[6]等。不同考核方式存在部分相似性,又不完全相同,各有利弊。筆者鑒借這些考核方式,結(jié)合多年的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和考核經(jīng)驗(yàn),探索提出個(gè)人認(rèn)為適合本校的一種成績(jī)?cè)u(píng)定方式。

1現(xiàn)行考核模式存在的不足

我校一向重視大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,為了保障教學(xué)效果,促進(jìn)教學(xué)工作,達(dá)到教學(xué)目標(biāo),盡可能高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo),團(tuán)結(jié)一致,努力探索和改進(jìn)教學(xué)模式、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)考核模式。關(guān)于實(shí)驗(yàn)考核模式,最初我校通過(guò)平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)綜合評(píng)定學(xué)生的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》成績(jī),但在期末考試中呈現(xiàn)諸多弊端。最終決定注重學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,其一,對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)任務(wù)的承擔(dān)老師和指導(dǎo)方式進(jìn)行調(diào)整。原來(lái)一個(gè)老師基本上承擔(dān)一個(gè)行政班級(jí)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,并在兩個(gè)相鄰的實(shí)驗(yàn)室交錯(cuò)同批次指導(dǎo)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,由于指導(dǎo)老師無(wú)法同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室,導(dǎo)致在指導(dǎo)老師不在本實(shí)驗(yàn)室的情況下,出現(xiàn)了很大比例的學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或根據(jù)他人的數(shù)據(jù)偽造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象,但由于老師不在場(chǎng)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象,導(dǎo)致部分學(xué)生做完了實(shí)驗(yàn)還不知道怎么使用這些基本的實(shí)驗(yàn)儀器的現(xiàn)象,甚至老師覺(jué)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可疑的情況下,由于沒(méi)有證據(jù),導(dǎo)致在學(xué)生面前顯得很被動(dòng),起不到培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力的目的,甚至連最起碼的誠(chéng)信教育也達(dá)不到。也不能合理的評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。因此,后來(lái)調(diào)整為一個(gè)老師只承擔(dān)一個(gè)行政班級(jí)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,相應(yīng)的同一時(shí)段一個(gè)老師只指導(dǎo)一組學(xué)生的實(shí)驗(yàn),這樣一來(lái),指導(dǎo)老師能有效督促學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題,有效解決了部分問(wèn)題。其二,實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方式由原來(lái)的平時(shí)成績(jī)+期末成績(jī)的綜合評(píng)價(jià)調(diào)整為平時(shí)成績(jī)的綜合評(píng)定方式。由于注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程,對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)又由實(shí)驗(yàn)過(guò)程成績(jī)(占40%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)(占60%)兩部分綜合評(píng)價(jià)給出。

上述這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式和成績(jī)?cè)u(píng)定方式,在一定意義上講有利于培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和獨(dú)立。但也存在一定問(wèn)題,如:有學(xué)生反映“誰(shuí)誰(shuí)抄了他(或她)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,但最終成績(jī)比他(或她)高”,也有人反映“誰(shuí)誰(shuí)平時(shí)不認(rèn)真做實(shí)驗(yàn),但得到了比較好的實(shí)驗(yàn)成績(jī)”等。究其原因,由于指導(dǎo)老師無(wú)法督促實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)過(guò)程,出現(xiàn)了部分抄襲的現(xiàn)象,這部分學(xué)生往往抄襲成績(jī)比較好學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,而實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)占的比例又比較大,因此出現(xiàn)了學(xué)生所反映的這些現(xiàn)象,造成成績(jī)?cè)u(píng)定的不客觀性和不公平性,助長(zhǎng)了部分學(xué)生的惰性,也打擊了部分學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

為了進(jìn)一步落實(shí)教學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo),筆者探索和改革《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》成績(jī)?cè)u(píng)定方式,提出由平時(shí)成績(jī)(占40%)、期末考試成績(jī)(占30%)和自主實(shí)踐考核成績(jī)(占30%)綜合評(píng)價(jià)的成績(jī)?cè)u(píng)定方式。下述對(duì)該評(píng)定方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

2平時(shí)成績(jī)、期末考試成績(jī)和自主實(shí)踐成績(jī)綜合評(píng)定的成績(jī)?cè)u(píng)定方式

2.1 平時(shí)成績(jī)的評(píng)定

以我校2015年下學(xué)期對(duì)某個(gè)專(zhuān)業(yè)16學(xué)時(shí)的“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)(1)”為例說(shuō)明平時(shí)成績(jī)的評(píng)定方式。16學(xué)時(shí)開(kāi)設(shè)5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,分別為:示波器的使用、電子元器件的判別與測(cè)量、在氣墊導(dǎo)軌上驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律、光的等厚干涉現(xiàn)象的觀測(cè)和楊氏模量的測(cè)定(伸長(zhǎng)法)。分別由5個(gè)不同的老師承擔(dān),對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)基本做到了1學(xué)生1小組獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn),每大組學(xué)生不超過(guò)15個(gè)學(xué)生。對(duì)單個(gè)實(shí)驗(yàn),指導(dǎo)老師從學(xué)生預(yù)習(xí)情況(占10%)、基本的動(dòng)手能力(占30%)、獨(dú)立思考及解決問(wèn)題的能力(占30%)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度(占20%)和完成實(shí)驗(yàn)之后整理儀器及搞實(shí)驗(yàn)室環(huán)境衛(wèi)生的情況(占10%)給出實(shí)驗(yàn)的過(guò)程成績(jī),該成績(jī)?cè)趯W(xué)生結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)給出;指導(dǎo)老師再綜合學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解程度、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法及結(jié)果的準(zhǔn)確程度、分析問(wèn)題的透徹程度和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性幾個(gè)角度給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī);綜合實(shí)驗(yàn)的過(guò)程成績(jī)(占60%)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)(占40%),5位指導(dǎo)老師各自給出所承擔(dān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成績(jī);根據(jù)5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的難易程度和數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜程度,綜合評(píng)定給出實(shí)驗(yàn)的平時(shí)成績(jī)。本文所舉的上述5個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中,“光的等厚干涉現(xiàn)象的觀測(cè)”和“楊氏模量的測(cè)定(伸長(zhǎng)法)”無(wú)論是儀器的調(diào)整還是具體的測(cè)量操作都具有一定的難度(特別是“光的等厚干涉現(xiàn)象的觀測(cè)”的測(cè)量過(guò)程中視覺(jué)很疲勞),數(shù)據(jù)處理也比另外3個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目復(fù)雜,可以說(shuō)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本上起到了從全方位培養(yǎng)學(xué)生的各種能力,認(rèn)為可以給這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置相對(duì)較高的平時(shí)成績(jī)比例,基于此,設(shè)置上述各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)所占平時(shí)成績(jī)的比例依次為:15%、15%、20%、25%和25%。

2.2期末考試成績(jī)的評(píng)定

目前,我校每上半年和下半年大概各有1000多學(xué)生和400多學(xué)生陸續(xù)進(jìn)實(shí)驗(yàn)室做大學(xué)物理實(shí)驗(yàn),一般情況下每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能同時(shí)接納15個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn),因此難以在短期內(nèi)公平公正的進(jìn)行操作考試;其次,我校很注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程,在各個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)給出了基本合理的過(guò)程成績(jī)。因此,實(shí)驗(yàn)的期末考試仍然以理論考試為準(zhǔn),主要考核學(xué)生對(duì)已做實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論知識(shí)的理解情況和數(shù)據(jù)處理的能力,在考試中統(tǒng)一給某一個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù),讓學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。由于理論考試不能很好地體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo),所以期末考試成績(jī)不應(yīng)占過(guò)高的比例,筆者認(rèn)為期末考試成績(jī)占總成績(jī)的30%比較合理。

2.3自主實(shí)踐考核

為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),提出增加自主實(shí)踐考核的思想,具體方案是:首先,由每個(gè)班的理論課老師給學(xué)生介紹實(shí)驗(yàn)室的基本條件和現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器;然后,實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一開(kāi)放兩周時(shí)間,在這兩周內(nèi)學(xué)生通過(guò)查詢(xún)文獻(xiàn)資料或書(shū)籍資料,自行確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,到實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。自擬的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以是再現(xiàn)某一物理現(xiàn)象或測(cè)量某一物理量,在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件不能滿(mǎn)足學(xué)生設(shè)計(jì)方案需求的情況下,允許及鼓勵(lì)學(xué)生做仿真實(shí)驗(yàn);最后,學(xué)生通過(guò)撰寫(xiě)科技報(bào)告,論述自己實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)原理及設(shè)計(jì)方案,并對(duì)自己的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理,對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理評(píng)價(jià),給出結(jié)果。

該過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)都由學(xué)生獨(dú)立完成,要求每學(xué)生1個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,倆倆之間不能有相同的情況,并且不能選本學(xué)期開(kāi)設(shè)過(guò)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考問(wèn)題的能力、分析及解決問(wèn)題的能力、基本動(dòng)手能力、理論聯(lián)系實(shí)踐的能力及創(chuàng)新能力等,能全方位考核學(xué)生,能有效體現(xiàn)出學(xué)生之間的差距,能讓老師更好地了解學(xué)生的差異,以便因材施教,有效促進(jìn)教學(xué)效果,可以說(shuō)是最高層次的考核方式,但由于《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》本身是基礎(chǔ)性實(shí)踐課,照顧大多數(shù)學(xué)生的基本技能和基本的思考問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力,因此其成績(jī)?cè)诳偝煽?jī)中所占的比例不應(yīng)過(guò)高,基于此,認(rèn)為占總成績(jī)的30%比較合理。

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關(guān)鍵詞:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式;創(chuàng)新能力

一、自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)施的意義

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)作為強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的基礎(chǔ),在培養(yǎng)理工科學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神,提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)方面有著極其重要的作用[1]。實(shí)驗(yàn)課程中開(kāi)設(shè)自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要舉措。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中,實(shí)驗(yàn)教材詳細(xì)列出實(shí)驗(yàn)步驟、線路圖、實(shí)驗(yàn)原理,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程就是按部就班的完成實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的思路被限定,主觀能動(dòng)性得不到發(fā)揮。自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是一種以學(xué)生為主,教師為輔來(lái)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)探索及創(chuàng)新能力的新型教學(xué)模式。具體來(lái)說(shuō),就是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)條件,通過(guò)查閱資料,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,自擬實(shí)驗(yàn)操作步驟,在一定的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn),經(jīng)歷一次科學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)的思路開(kāi)闊了,學(xué)生的思維活躍了,創(chuàng)新能力與解決問(wèn)題的能力不斷提高。

二、自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的具體實(shí)施

(一)實(shí)驗(yàn)教材的編寫(xiě)與自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的安排為配合自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施,我們首先對(duì)實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行了調(diào)整與改編。實(shí)驗(yàn)教材共有28個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,根據(jù)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不同分為四個(gè)模塊。分別為基本訓(xùn)練、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、近代綜合與應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等四個(gè)部分組成,其中自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K作為教材中一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分,占據(jù)了整個(gè)教材四分之一的內(nèi)容。這個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全部采用自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目撰寫(xiě)的格式與其他傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不同,實(shí)驗(yàn)教材中只提供實(shí)驗(yàn)題目、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)要求以及實(shí)驗(yàn)思考題,具體的實(shí)驗(yàn)線路圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)表格全部省略,要求學(xué)生自己擬定,這樣就避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生照本宣科地弊端,給學(xué)生留下了思考和發(fā)揮的空間。另外,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程分兩個(gè)學(xué)期進(jìn)行,考慮到自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目難度較大,對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ筝^高,因此,第一學(xué)期的前半程主要安排基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),實(shí)行傳統(tǒng)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程訓(xùn)練,學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)操作能力得到提高。在此基礎(chǔ)上,在第一學(xué)期后半程或者第二學(xué)期安排自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,由于實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限,自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)只能安排2至3個(gè)實(shí)驗(yàn)。

(二)自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題對(duì)于自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題,我們結(jié)合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,本著“設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)既要有所創(chuàng)新,又要結(jié)合實(shí)際,讓學(xué)生能夠切實(shí)可行”的原則,進(jìn)行反復(fù)與研究,在實(shí)驗(yàn)教材中選定了七個(gè)不同的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些實(shí)驗(yàn)涵蓋了力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等方面,實(shí)驗(yàn)題目分別是:氣墊導(dǎo)軌測(cè)量重力加速度,不規(guī)則物體密度的測(cè)定,落球法測(cè)量液體的粘滯系數(shù),分壓電路輸出特性研究,電學(xué)元件伏安特性曲線的描繪,電表的改裝與校準(zhǔn),非平衡直流電橋測(cè)量電阻。這些自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題具有如下特點(diǎn):選題緊扣大綱,立足基礎(chǔ)、適當(dāng)延伸,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)比較熟悉,實(shí)驗(yàn)難度適中,運(yùn)用所學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法,進(jìn)行適當(dāng)轉(zhuǎn)換后,就可以完成;選題具有一定的探索性,需要學(xué)生查閱資料,方案的形成過(guò)程中要不斷探索研究;選題具有實(shí)用性,盡量選擇現(xiàn)實(shí)生活中可能遇到的問(wèn)題,使學(xué)生對(duì)所選的實(shí)驗(yàn)有濃厚的興趣;選題具有開(kāi)放性,實(shí)驗(yàn)方法不單一,可以通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模员WC學(xué)生之間設(shè)計(jì)方案多樣性與差異性[2]。

(三)自主性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課前準(zhǔn)備工作由于自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)沒(méi)有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案,所以實(shí)驗(yàn)課前教師和學(xué)生都需要做大量的準(zhǔn)備工作。實(shí)驗(yàn)課前,教師提前下發(fā)通知并指定實(shí)驗(yàn)題目,學(xué)生按照通知要求,根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目,查閱相關(guān)資料,寫(xiě)出完整的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告,預(yù)習(xí)報(bào)告中包括實(shí)驗(yàn)線路圖、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格等一整套的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,通過(guò)這一環(huán)節(jié),使學(xué)生對(duì)所做的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行認(rèn)真思考,形成實(shí)驗(yàn)方案的基本雛形。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告要求在實(shí)驗(yàn)課前兩天上交給指導(dǎo)教師,指導(dǎo)教師對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行批閱,重點(diǎn)把握實(shí)驗(yàn)方案的可行性與科學(xué)性,保證實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件下能夠順利實(shí)施。通過(guò)批閱預(yù)習(xí)報(bào)告,把實(shí)驗(yàn)方案中存在的問(wèn)題指出來(lái),讓學(xué)生再進(jìn)行修改完善,不合理的實(shí)驗(yàn)方案令其重新整改。由于實(shí)驗(yàn)選題都比較切合學(xué)生實(shí)際,學(xué)生設(shè)計(jì)起來(lái)難度不大,實(shí)驗(yàn)方案確定后,直接可以在課堂實(shí)施。指導(dǎo)教師除了批閱預(yù)習(xí)報(bào)告,還要根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案,準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所用的儀器設(shè)備和各種耗材,以確保實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施。

(四)自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課堂操作與課后總結(jié)課前準(zhǔn)備工作完成后,學(xué)生帶著預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始實(shí)驗(yàn),教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中起著指導(dǎo)和監(jiān)督作用。實(shí)驗(yàn)之前,教師結(jié)合預(yù)習(xí)報(bào)告中出現(xiàn)的共性問(wèn)題進(jìn)行講解,提醒大家注意,由于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中普遍存在著安全意識(shí)缺乏的問(wèn)題,好多設(shè)計(jì)的線路都沒(méi)有保護(hù)措施,對(duì)于元件參數(shù)的計(jì)算不夠精準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)燒壞儀器元件的現(xiàn)象,因此,對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器的安全使用問(wèn)題,教師在課堂上反復(fù)強(qiáng)調(diào),以避免實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)隨意損壞儀器情況。在保證儀器安全使用的前提下,學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室提供的儀器元件,按照擬定好的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行操作,實(shí)驗(yàn)時(shí)一般兩人一組,實(shí)驗(yàn)當(dāng)中出現(xiàn)問(wèn)題,兩人共同討論,共同排查故障,共同解決問(wèn)題,通過(guò)不同的測(cè)量與比較,切磋研究,學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力、科研能力與創(chuàng)新能力得到全面提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,要求學(xué)生寫(xiě)出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,實(shí)驗(yàn)報(bào)告是對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的概括與總結(jié),實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程以及數(shù)據(jù)結(jié)果要清晰準(zhǔn)確的表述出來(lái),同時(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析,找出問(wèn)題所在,對(duì)于實(shí)驗(yàn)當(dāng)中成功的地方,予以肯定和提煉。從最初的預(yù)習(xí)報(bào)告到最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,學(xué)生通過(guò)對(duì)比分析,得到成長(zhǎng)與進(jìn)步,對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解上升到新的高度,完成了一次從理論到實(shí)踐,再?gòu)膶?shí)踐到理論的科學(xué)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程。

三、自主設(shè)計(jì)性教學(xué)模式的效果及存在的問(wèn)題

自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)施以來(lái),打破了固有的舊思維模式,充分激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有了明顯的提高,從簡(jiǎn)單理解上升到靈活應(yīng)用,舉一反三,實(shí)驗(yàn)中更注重實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)思想的學(xué)習(xí),學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力得到提升,學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性得到增強(qiáng),由過(guò)去的“按照實(shí)驗(yàn)步驟做”,變成“按照自己的思路走”,由“要我做”變成“我要做”,學(xué)生真正成為了實(shí)驗(yàn)的主導(dǎo)者[3],好多學(xué)生對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。但是,在自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題,首先,實(shí)驗(yàn)教師的科研能力還需要提高,迫切需要打造一支高素質(zhì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。教師作為自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的組織者,應(yīng)該具備深厚的學(xué)術(shù)功底、扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),從實(shí)驗(yàn)選題到實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施,每一個(gè)環(huán)節(jié)都要全面掌握和了解,針對(duì)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中出現(xiàn)的各類(lèi)問(wèn)題,做出及時(shí)的判斷與分析,引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生思考。因此,教師需要加大教學(xué)投入的力度,不斷提高自己的科研能力;其次,學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案重復(fù)性較高,由于學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備的局限性,使得學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案大同小異,新穎性不夠,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性還需要進(jìn)一步提高;另外,實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備需要不斷更新,長(zhǎng)期以來(lái),實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備種類(lèi)比較單一,大部分儀器都是批量購(gòu)買(mǎi),好多的實(shí)驗(yàn)方案只能局限在現(xiàn)有的儀器設(shè)備范圍內(nèi)。因此,實(shí)驗(yàn)室要加大儀器設(shè)備經(jīng)費(fèi)的投入,以保證自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)施。

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建國(guó)以來(lái),高師院校(簡(jiǎn)稱(chēng)高師,下同)為我國(guó)基礎(chǔ)教育和中等教育輸送了大批人才,為國(guó)家建設(shè)和教育發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn).然而,隨著與非師院校的競(jìng)爭(zhēng)加劇以及中小學(xué)生源的減少、教師的飽和,高師院校面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn).如何在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,是擺在高師院校面前的一個(gè)非常艱巨而現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題.我們認(rèn)為,首先,高師的發(fā)展要擺正自己的方向,要繼續(xù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域,始終把培養(yǎng)中學(xué)教師作為自己的主要目標(biāo);其次,高師需要開(kāi)展有效的改革,應(yīng)該“向下看”,也就是改革的理念與方式面向基礎(chǔ)教育一線,在與教育實(shí)踐的聯(lián)系中建立兩者之間的有效銜接.筆者在高師工作,同時(shí)指導(dǎo)中學(xué)物理的教育實(shí)習(xí),結(jié)合多年教授的科目和經(jīng)驗(yàn),對(duì)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)開(kāi)展了一系列改革,目的在于將高師教學(xué)法實(shí)驗(yàn)與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程緊密銜接起來(lái),提高學(xué)生能力,促進(jìn)學(xué)生較快適應(yīng)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)工作.現(xiàn)將物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的做法與思路展示出來(lái),期望對(duì)高師的教學(xué)改革有所啟示.

2教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的困境:重視不夠

物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)①是高師物理師范生的必修課程,是培養(yǎng)高師物理師范生實(shí)驗(yàn)技能的重要課程之一,對(duì)于師范生掌握中學(xué)物理基本儀器、演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)、自制教具等能力培養(yǎng)具有十分重要的作用.然而,由于很多高師院校經(jīng)常將教學(xué)法實(shí)驗(yàn)置于教學(xué)法(或教學(xué)論)課程之內(nèi),加之教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程沒(méi)有像普通物理實(shí)驗(yàn)?zāi)菢佑小吧疃取保?jīng)常被忽視或邊緣化,同時(shí)與中學(xué)聯(lián)系不足,改革力度不夠,課程沒(méi)有受到應(yīng)有的重視.筆者通過(guò)中國(guó)“知網(wǎng)”從1990年到2010年的研究情況進(jìn)行了檢索.以“物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)”為主題,僅檢索到20條文獻(xiàn),以“物理教法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到7條,以“物理教學(xué)論實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到1條,以“中學(xué)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到14條,以“物理教材教法實(shí)驗(yàn)”為主題檢索到1條.而且,相對(duì)來(lái)說(shuō)發(fā)表的期刊層次都不高.對(duì)于這樣一個(gè)對(duì)物理教師教育至關(guān)重要的傳統(tǒng)課程,研究成果之少確實(shí)令人乍舌!在義務(wù)教育階段以及高中階段,《課程標(biāo)準(zhǔn)》都對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰团囵B(yǎng)目標(biāo)提出了明確的要求,然而,我們的師范生畢業(yè)后是否能順利完成這個(gè)育人目標(biāo)還是個(gè)未知數(shù).筆者雖沒(méi)有開(kāi)展過(guò)系統(tǒng)的調(diào)查,但從目前教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的地位和研究情況來(lái)看,我們的準(zhǔn)教師們是很難順利達(dá)到新課程改革要求的.如果我們還堅(jiān)持按照原有的課程不加改變,教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程可能連生存的空間都沒(méi)有了,物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)面臨著非常嚴(yán)峻的困境.

3改革的措施:方式與內(nèi)容

3.1加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)理念的銜接實(shí)驗(yàn)理念是改革的“向?qū)А保邘熚锢斫虒W(xué)法實(shí)驗(yàn)是為培養(yǎng)適合中學(xué)物理教學(xué)的教師服務(wù)的,物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的理念必須與中學(xué)階段的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)一致.隨著時(shí)代的發(fā)展,中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和理念已經(jīng)發(fā)生了很大的改變.早在1950年教育部頒布的《物理精簡(jiǎn)綱要》中提出要“重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),把實(shí)驗(yàn)插在講授中間,便于學(xué)習(xí)和理解”[1],1956年在《中學(xué)物理教學(xué)大綱》中又明確規(guī)定,“學(xué)生實(shí)驗(yàn)不僅使學(xué)生明確而鞏固地掌握物理知識(shí)的重要方式,而且是使學(xué)生獲得使用量具儀器和工具的實(shí)際手段.”[1]如今,課程改革對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)提出了進(jìn)一步的要求,例如在高中物理實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題的開(kāi)設(shè)目的中提到,“……使學(xué)生較為深入地學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的有關(guān)理論、方法和技能;進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng),激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的興趣;增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí);培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度;養(yǎng)成交流與合作的良好習(xí)慣;發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力”.[2]時(shí)代的變遷為中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)注入了新的內(nèi)涵,根據(jù)傳統(tǒng)的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)來(lái)規(guī)范現(xiàn)時(shí)的教學(xué)法實(shí)驗(yàn)將會(huì)毫無(wú)意義,更無(wú)法適應(yīng)中學(xué)物理課程的實(shí)際情況.為此,物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)必須從目標(biāo)和理念上加強(qiáng)與中學(xué)的銜接,讓師范生明確物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的目的在于培養(yǎng)師范生順利完成中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ皇莾H僅認(rèn)識(shí)幾個(gè)儀器、會(huì)操作幾個(gè)實(shí)驗(yàn).我們?cè)陂_(kāi)展物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中,緊密?chē)@新課程中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的課程目的和理念,積極加強(qiáng)與中學(xué)銜接,提高指導(dǎo)教師和學(xué)生對(duì)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的理論認(rèn)識(shí),為課程定位奠定了基礎(chǔ).

3.2更新實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是改革的“抓手”.任何改革都要針對(duì)具體的內(nèi)容,否則會(huì)顯得空洞而不現(xiàn)實(shí).物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)與中學(xué)密切聯(lián)系又高于中學(xué),教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程的題目和內(nèi)容應(yīng)該有一致的部分,也要有不同之處,只有加強(qiáng)與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的聯(lián)系,才能有效促進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程的銜接.根據(jù)新課程理念及中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置情況,我們及時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做了調(diào)整.首先,刪除了陳舊以及在普通物理實(shí)驗(yàn)中做過(guò)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,包括電影機(jī)的放映技術(shù)、氣墊導(dǎo)軌、基本測(cè)量①等.其次,適當(dāng)增加了與新課程實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的內(nèi)容,包括光敏電阻、熱敏電阻、邏輯電路、光電效應(yīng)、萬(wàn)用表使用、傳感器使用等.同時(shí)部分修改了可以改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,例如由于萘有一定毒性,我們將晶體的熔解和凝固實(shí)驗(yàn)改成海波和焊錫的熔解與凝固;改變牛頓第三定律在傳統(tǒng)上使用彈簧測(cè)力計(jì)的做法,用力傳感器來(lái)完成實(shí)驗(yàn),使學(xué)生更加熟悉中學(xué)課程中涉及到的傳感器內(nèi)容.通過(guò)這些內(nèi)容的改革,大大加強(qiáng)了與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的聯(lián)系,很多在校外有教學(xué)實(shí)踐的學(xué)生都感覺(jué)到教學(xué)法實(shí)驗(yàn)對(duì)中學(xué)物理教學(xué)的直接指導(dǎo)作用.

3.3改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式教學(xué)方式是改革的“途徑”.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式指教師講解原理、擬定方案、演示操作,學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)收集、填寫(xiě)表格,完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告.[3]但它的教條化、統(tǒng)一化、靜態(tài)化的弊端卻扼殺了學(xué)生的創(chuàng)新精神.[3]很難想象一個(gè)只會(huì)跟著教師模仿實(shí)驗(yàn)的師范生能在工作崗位上成為優(yōu)秀的教師.我們改革的重點(diǎn)就是改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式,讓學(xué)生在過(guò)程中獲得知識(shí)和能力.首先,我們改變傳統(tǒng)的教師講解、演示的方式.教師在課前只對(duì)學(xué)生做簡(jiǎn)單的介紹,通過(guò)學(xué)生的自學(xué)和研討完成實(shí)驗(yàn)操作.在此過(guò)程中,學(xué)生之間相互幫助,相互探討,遇到典型問(wèn)題在小組內(nèi)共同探討解決,培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)作實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣.其次,改變傳統(tǒng)的教師講、學(xué)生聽(tīng),教師示范、學(xué)生模仿的教學(xué)方式.讓學(xué)生體驗(yàn)教師角色,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的演示和講解.每個(gè)學(xué)生的講解、演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程每學(xué)期輪換一次,如果第一輪不合格還要進(jìn)行第二輪,直到達(dá)到要求為止.其他學(xué)生和教師擔(dān)當(dāng)“學(xué)生”和“評(píng)委”.第三,增加實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)探究是中學(xué)新課程改革的重要內(nèi)容,師范生的實(shí)驗(yàn)探究能力是將來(lái)指導(dǎo)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力的基礎(chǔ),只有在職前培訓(xùn)過(guò)程中得到了良好的訓(xùn)練才能適應(yīng)中學(xué)階段的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué).為此,在物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)中,除了常規(guī)的物理實(shí)驗(yàn)探究之外,我們?cè)黾恿?周在探究實(shí)驗(yàn)室利用傳感器開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué).

3.4強(qiáng)調(diào)學(xué)生自制教具自制教具是學(xué)生的“作品”.自制教具可以解決實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足,補(bǔ)充部分物理儀器缺乏,可以加深物理概念和規(guī)律的理解等功能.但同時(shí)更是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性,形成學(xué)生科學(xué)方法和各種能力的重要過(guò)程和手段.“自制教具的目的并不只是為了省錢(qián),而是通過(guò)自制教具培養(yǎng)教師和學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力,培養(yǎng)他們的創(chuàng)造精神.”[4]同時(shí),自制教具也是中學(xué)物理教師的一項(xiàng)重要基本技能,是中學(xué)物理教師的基本功之一.我們?cè)谡n程改革過(guò)程中非常強(qiáng)調(diào)教具制作能力,鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣、中學(xué)物理教材中的演示實(shí)驗(yàn)、趣味物理實(shí)驗(yàn)等開(kāi)展教具制作.首先,強(qiáng)調(diào)自制教具是考核的一部分,每學(xué)期的課程有兩周是自制教具時(shí)間,在學(xué)期末每個(gè)學(xué)生都要有“作品”上交,并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)給予打分.其次,結(jié)合中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展集中自制教具活動(dòng).例如,針對(duì)高中選修3-2教材中電磁感應(yīng)的內(nèi)容,自制了電磁感應(yīng)裝置,如圖1所示.再例如,根據(jù)浮力原理制作了“浮力天平”實(shí)驗(yàn)裝置,如圖2所示,等等.圖1自制電磁感應(yīng)裝置圖2自制“浮力天平”自制的電磁感應(yīng)裝置通過(guò)對(duì)二極管發(fā)光的觀察,可以清晰地表明電磁感應(yīng)的存在,而不需電表等裝置,既簡(jiǎn)便又有效.自制的浮力天平將浮力原理和天平原理很好地結(jié)合起來(lái),易于學(xué)生加深理解.學(xué)生的自制教具最后都貼上學(xué)生姓名和學(xué)號(hào),成為他們自己的“作品”,學(xué)生很有成就感,有的已經(jīng)成為后續(xù)各屆學(xué)生參考的“樣板”.

3.5擬定成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)擬定標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)價(jià)的“準(zhǔn)繩”.除了學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)外,還制定了相應(yīng)的“技術(shù)”標(biāo)準(zhǔn).例如自制教具的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表1),講解演示的標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)等,為判定成績(jī)、改進(jìn)不足提供了依據(jù).

3.6重視實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ歉母锏摹昂诵摹保畬?shí)驗(yàn)?zāi)芰κ强茖W(xué)素養(yǎng)的基本要素,物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵疙樌M(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膫€(gè)性心理特征,是學(xué)生各種基本能力在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的綜合體現(xiàn)[5].實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Π▽?shí)驗(yàn)觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)驗(yàn)分析等.新課程物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽嗣鞔_要求,包括提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力能力等.提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ墙虒W(xué)法實(shí)驗(yàn)課程改革的核心目的,上述改革都是圍繞學(xué)生的能力展開(kāi)的.高師學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣邥?huì)遷移到日后的工作過(guò)程中,即使職前課程沒(méi)有涉及到相關(guān)實(shí)驗(yàn),學(xué)生也能較快適應(yīng)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣呤羌訌?qiáng)物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程與中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程銜接的保障.實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)除了上述手段外,我們還結(jié)合我國(guó)目前中學(xué)的現(xiàn)有情況,提倡開(kāi)展多種形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式.例如,開(kāi)展微型物理實(shí)驗(yàn),非常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)[6]等.這些形式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對(duì)常規(guī)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的補(bǔ)充,對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣吆宛B(yǎng)成具有重要的作用.

4改革的效果:成績(jī)與不足

4.1取得的初步成績(jī)

4.1.1提高了師生對(duì)課程銜接的意識(shí)通過(guò)6年的改革,每屆學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)和能力有明顯的改變,不再認(rèn)為教學(xué)法實(shí)驗(yàn)是可有可無(wú)的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn),由最初的“混實(shí)驗(yàn)”改為“開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)”、“研究實(shí)驗(yàn)”.在課程開(kāi)設(shè)過(guò)程中很多學(xué)生積極地將計(jì)劃中沒(méi)有的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)玫秸n堂上來(lái)做,即使儀器不同,也會(huì)想方設(shè)法開(kāi)展.前面的例子中,學(xué)生自制的電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)即是對(duì)高中電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn).我們指導(dǎo)教師和學(xué)生已經(jīng)意識(shí)到與中學(xué)的銜接是教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的重要指導(dǎo)思想之一.正是由于教學(xué)法實(shí)驗(yàn)與中學(xué)的緊密聯(lián)系,使得學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中能正確正視物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)的重要地位,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣.

4.1.2學(xué)生動(dòng)手能力增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力主要體現(xiàn)在教具制作方面.教具是學(xué)生的考核的內(nèi)容之一,他們所呈交的教具質(zhì)量參差不齊.有的教具比較精致,可以拿到中學(xué)課堂中演示,有的則比較粗糙,但學(xué)生自制教具的意識(shí)和水平都得到了較大的提高,一些小零件都是學(xué)生自己掏錢(qián)買(mǎi)的,一些廢舊物品都成為學(xué)生手中的“寶貝”,有的學(xué)生甚至做了2~3個(gè)教具.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),近幾年我們學(xué)生所提交的教具達(dá)300件之多,有相當(dāng)一部分已作為后屆學(xué)生制作教具的模板和樣品.學(xué)生自制教具的能力是高師物理師范生的重要能力,是順利開(kāi)展中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要技能.

4.1.3提高了學(xué)生講解、演示的能力在講解、演示實(shí)驗(yàn)之前我們對(duì)學(xué)生提出了明確的要求,使學(xué)生有章可循、思路清晰,在講解、演示實(shí)驗(yàn)?zāi)M講課之后,教師和學(xué)生對(duì)模擬講課進(jìn)行點(diǎn)評(píng).由于在一種寬松的環(huán)境下開(kāi)展,學(xué)生興奮主動(dòng)、積極參與,課堂氣氛熱烈活躍.講解、演示過(guò)程對(duì)學(xué)生整理講課思路、組織語(yǔ)言、規(guī)范操作、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等都起到了積極的鍛煉作用,培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)演示和講解能力.在學(xué)生教育實(shí)習(xí)過(guò)程中,很多學(xué)生都能非常熟練地將實(shí)驗(yàn)納入講課之中,并能用生活中常見(jiàn)的物品等演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理.在準(zhǔn)備就業(yè)和試講過(guò)程更是表現(xiàn)突出,表現(xiàn)出良好的技能水平.實(shí)踐證明,講解、演示實(shí)驗(yàn)在師范生走向中學(xué)教師的道路上是一個(gè)良好的嘗試,是一種積極有效的訓(xùn)練方式.

4.2待深化研究之處

4.2.1量化統(tǒng)計(jì)與分析不夠由于每年的教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容都存在變動(dòng),目前還沒(méi)有針對(duì)開(kāi)展具體量化的調(diào)查問(wèn)卷分析和統(tǒng)計(jì),我們計(jì)劃在近期逐步研制相應(yīng)的改革調(diào)查問(wèn)卷,開(kāi)展相應(yīng)的調(diào)查,爭(zhēng)取取得更加明確的研究結(jié)果.

4.2.2缺乏跟蹤研究畢業(yè)學(xué)生的教學(xué)情況由于我們的畢業(yè)生分布在全國(guó)各地,對(duì)學(xué)生開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)情況跟蹤調(diào)查研究存在較大困難.對(duì)學(xué)生的跟蹤研究可以提供反饋,為改革提供更合理的依據(jù).因此,我們計(jì)劃通過(guò)教育實(shí)習(xí)等形式進(jìn)一步加強(qiáng)與畢業(yè)學(xué)生的聯(lián)系,爭(zhēng)取能對(duì)一定數(shù)量的學(xué)生進(jìn)行跟蹤研究.

4.2.3自編教材未出版教材是學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)的重要參考.但由于參與改革的主要教研人員工作繁忙,筆者還在攻讀學(xué)位,沒(méi)能及時(shí)將教學(xué)法實(shí)驗(yàn)教材進(jìn)行系統(tǒng)的整理,沒(méi)能以正式出版的形式展示給學(xué)生.目前我們正在積極搜集材料,抓緊制定編寫(xiě)教材的基本思路,爭(zhēng)取在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到出版要求.