改革大学物理实验教学构建三级双循环教学模式

　第26卷第8期　2007年8月

实验室研究与探索

RESE ARCH AND EXP LORATI O N I N LABORAT ORY

Vol .26No .8　

Aug .2007　

・实验教学・

改革大学物理实验教学构建三级双循环教学模式

陈国杰,　谢嘉宁,　黄义清,　李　斌,　伍贤栋,　周有平

(佛山科技学院理学院,广东佛山528000)

摘　要:分析了大学物理实验独立开课存在的问题,提出了三级双循环教学模式,介绍了该教学模式在大学物理实验中的教学实践和成效。

关键词:大学物理实验;教学改革;双循环教学模式

中图分类号:G642.0文献标识码:A 文章编号:1006-7167(2007)08-0077-03

Ref o r m i ng the Co ll ege Physi cs Expe ri m enta l Teachi ng and Buil di ng the Three 2l eve lDua l 2cycl e Teachi ng Pa tte rn

CHEN Guo 2jie,　X IE J ia 2ning,　HUAN G Yi 2qing,　L I B in,　WU X ian 2dong,　ZHOU You 2ping

(School of Science,Foshan Univ .,Foshan 528000,China )

Abstract:Some shortcom ings of the college physics experi m ent independently teaching were analyzed,and a three 2level dual 2cycle teaching pattern was p resented .The teaching p ractice and effects of the teaching pattern in our university πs college physics experi m ent were intr oduced .

Key words:college physics experi m ent;teaching ref or m;dual 2cycle teaching pattern

CLC nu m ber:G642.0 D ocu m en t code:A Arti cle I D :1006-7167(2007)08-0077-03

收稿日期:2006-08-31

基金项目:新世纪广东省教育教学改革工程项目(2002249)作者简介:陈国杰(1965-),男,湖南人,硕士学位,教授,主要从事物理和光电通信器件教学与研究.E 2mail:chengjl26@

大学物理实验是高等学校系统开出的第一门实验

课,其目的是培养学生的实验能力和科学素质,使学生用实验的方法去发现问题、分析问题和解决问题,受到科学素质的训练。大学物理实验是一门独立课程,同步或超前大学物理理论课开课。如何解决由此带来的教学困难,提高教学质量,是大学物理实验教学改革的研究课题之一。

2001年以来,我们以学生为本,以培养学生创新精神和实践能力为着力点,在改革大学物理实验教学新体系和开展开放教学的同时,提出和实施了三级双循环教学模式,取得了良好的效果。

1　大学物理实验的特点

大学物理实验的目的是培养学生的实验能力和科

学素质。实验能力包括获取新知识的自学能力、动手能力、发现问题能力、仪器操作能力、设计创新能力、科

学想象能力等。科学素质包括事实求是的科学作风、严谨细致的工作态度、探索思考的钻研精神等。实践证明,经过物理实验训练的人,其头脑无形之中变得灵活机敏、思维广阔。众多的诺贝尔物理学奖获得者表明,只有素质和能力兼备,才能在科学研究中取得重大成功。可见,大学物理实验在培养能力和素质方面有着不可替代的作用。

大学物理实验与大学物理既相互联系,又各具特点。大学物理实验虽然以物理内容作为研究对象,但它的着重点不是研究物理内容本身,而是实验方法与技能的训练。大学物理实验不依附于大学物理理论,大学物理实验要做的物理内容,可能大学物理理论课还没有讲到;所用仪器设备的工作原理和使用方法,大学物理理论课更是没有涉及。大学物理实验项目又具有相对独立性,不仅实验内容和实验方法不同,涉及的学科领域也可能有较大的区别。大学物理实验具有自己的教学内容、教学方法和教学体系。

2　构建三级双循环教学模式

笛卡尔曾经说过,“最有价值的知识是关于方法

的知识”。探索新型教学方法是创新教育的根本。

尽管大学物理实验是一门独立课,但毕竟是以物理内容作研究对象,需要一定的物理理论做指导。正如李政道教授所说:没有理论物理学家,实验物理学家就会犹豫不决。如何解决由此带来的教学困难,提高教学效果?目前多数高校的教学方法是,首先学生在课外预习实验,然后教师在每次实验课的前面几十分钟,分组讲解实验原理、实验方法和仪器使用等预备知识。实践表明,这种教学方法效果不太好。一方面,有不少学生(尤其地方院校)很难在有限的课堂时间内消化、掌握实验原理和方法,因此只能被动地做实验,盲目得到实验结果。另一方面,由于仪器套数有限,如果一个教师同时指导4个实验项目,一个实验讲10分钟,则一次课也需要40分钟才能讲完,而且下次还要对其他学生重复讲解,因此教学效率低。

采用的三级双循环实验教学模式,是解决上述问题的有效方法,尤其适合地方本科院校。所谓“双循环教学”,就是实验预备知识讲解和实验操作分为两个环节循环进行。即将每学期要开设的实验项目分成若干轮,每轮实验包含两个或多个实验项目。对于每轮实验,先拿出该轮实验的1/3课时(如2课时),集中进行实验预备知识教学,对实验任务、实验方法等知识进行集中讲解,为学生课外预习实验、课外设计实验方案打下理论基础,然后再分批进行课堂实验操作。在学生独立实验过程中,教师不再对实验项目进行讲解,只进行有针对性的、符合学生个性的有效指导。在下轮实验的预备知识教学中,增加上轮实验的小结和讲评,根据实验报告和教学情况,讲解存在的问题和实验要求,根据情况改进教学方法。所谓“三级”,就是指在基础实验、综合性实验和设计性实验3个层次的教学中,依次采用“牵”、“领”、“放”3级螺旋上升的双循环教学方法,即基础实验牵着走,综合实验领着走,设计实验放手走,循序渐进地提高学生的能力。

在基础实验阶段,采用牵着走的双循环教学模式。基础实验的主要目的是让学生学习和掌握基本实验原理、基本实验技能、常用仪器使用及数据测量与处理等方法。在此阶段,学生刚接触大学物理实验,因此,在实验预备知识教学中,对实验原理、实验方法及常用仪器的使用等知识进行较系统详细的讲解;在学生独立实验过程中,教师也给予学生较多的指导。

在综合性实验阶段,采用领着走的双循环教学模式。综合性实验主要培养学生的综合实验能力。在此阶段,学生有了一定的实验基础和实验技能,因此,在实验预备知识教学中,对实验原理、实验方法等知识只进行粗放式讲解;在学生独立实验过程中,教师不直接回答问题,只给学生启发和提示,让学生通过实验去寻找答案,以充分发挥学生的能动性,培养学生的能力。

在设计性实验阶段,采用放手走的双循环教学模式。设计性实验主要培养学生的创新能力。在此阶段,学生有了较好的实验基础和实验技能,在实验预备知识教学中,采用研究式教学方法,教师只给出实验任务和设计思路,着力讲授科研思想和方法。学生自己设计实验方案,探索实验结果,以激发学习兴趣,培养创新能力;从成功与失败中得到科研训练。

3　三级双循环教学的实践与成效

2001年来,我们对三级双循环教学模式进行了有效的探索和实践,取得了良好的教学效果。多年实践表明,三级双循环教学,既消除了学生对物理实验的畏难情绪,调动了学生的实验兴趣,提高了教学效果,又极大地减少了教师原来重复讲课的工作量,操作性很强,形成了教师乐教、学生乐学的良性循环。曾对同一专业学生进行教改对比试验,将该专业学生分成素质均衡的A、B两班,对A班实施“三级双循环”教学,对B班进行传统教学。结果发现,A班的期末平均成绩高出B班12%,A班优秀人数高出B班21%。每年对做大学物理实验的学生进行问卷调查,有95%以上的学生认为“三级双循环”教学模式好,使学生在学习大学物理理论课之前也能较轻松地做好物理实验,提高了物理实验兴趣和实验能力。

我们采用“牵”、“领”、“放”三级螺旋上升的双循环教学方法,体现了因材施教,培养了学生的素质和能力。在设计性实验阶段,组织学生设计制作实验仪器。学生在研制实验仪器过程中,不仅熟练掌握了示波器、万用表、信号源等仪器使用,提高了调试、电路焊接等实验技能,还学到了物理学、电子技术、微机原理等综合知识,迸发创新火花。学生每当看到自己的知识转化为产品,成就感和满足感便油然而生,书本深奥的理论不再望而却步、枯燥无味,激发了对物理实验的学习热情。2001年来,学生与教师一起研制了8种共70台教学仪器,性能稳定,效果优良,有力地改善了实验条件、节省了投资,有些仪器还填补了市场空缺。

在设计性实验阶段,也卓有成效地组织学生参加“挑战杯”竞赛和广东省物理实验设计竞赛。2001～2005年,指导的学生参加“挑战杯”、广东省物理实验设计竞赛,连续5年获得了全国和省级奖励12项41人次,其中“挑战杯”竞赛获得全国三等奖1项,广东省一等奖2项、二等奖1项,参加广东省物理实验设计竞赛,获得二等奖3项、三等奖1项、优胜奖3项。这对于刚升本科不久、生源基础差的地方院校而来说,获奖的级别和数量是出色和不容易的。

三级双循环实验教学模式,较好地解决了大学物理实验独立开课存在的问题,提高了实验教学效果,尤其满足了地方本科院校实验教学的需要,使大学物理

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