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(通用)大学物理论文
在学习、工作生活中,大家都跟论文打过交道吧,论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。写起论文来就毫无头绪?下面是小编帮大家整理的大学物理论文,仅供参考,希望能够帮助到大家。
大学物理论文1
独立学院是普通本科高校按照新政策机制、新教育模式举办的本科教育层次的二级学院。作为一种新生事物,其人才培养的目的不是理论型、研究型科研人才,而是要为社会培养出大量的创新性、技术性专门人才。教育部《独立学院设置与管理办法》的颁布与实施,标志着我国独立学院的发展进入了一个新的历史阶段。一方面独立学院背后的母体高校的光环效应正渐渐消退,这就需要独立学院充分利用优质网络资源、新型教学方法吸引学生、培养学生。另一方面,自主学习的特点与独立办学宗旨与目标相吻合。大学物理作为一门基础性的通识课程,是理工科各相关专业必修基础课程之一,在大学教育中占有举足轻重的地位。如何利用发达的现代网络技术手段,更好的建设这门课程服务学生,成为众多大学物理教育、教学工作者的热点话题。
1苏州理工学院大学物理课堂教学现状
江苏科技大学苏州理工学院(原江苏科技大学南徐学院)迁入张家港校区近五年,与江苏科技大学本二批次学生同处一个校园,共享师资、教学、实验等教学资源。独立学院学生与其母体江苏科技大学学生相比在综合素质、基础知识等各方面总体表现较差,尤其是数理基础知识薄弱。较差的理论基础使得独立学院学生对大学物理课程没有学习兴趣,甚至对枯燥的数理推导有严重的抵触情绪,只是一味的死记硬背。独立学院学生高考分数较低,并且普遍存在学习毅力和刻苦糈神不够,综合素质发展不平衡,学习积极性不高等特点。针对这些特点,为了激发学生学习课程热情,提高独立学院大学物理教学质量,适应时代发展的需要,利用现代网络技术对苏州理工学院大学物理课堂教学做相应的辅助教学迫在眉睫。
2苏州理工学院大学物理网络教学改革思路
根据独立学院学生的`数理水平,专业设置以及人才培养目标等实际情况,按照独立学院大学物理课程的基本教学要求,对苏州理工学院大学物理课程教学资源进行全面整合。以大学物理信息资源建设为基础,校园网为依托,在正常大学物理教学中引入网络化辅助教学模式,打破传统的教学系统和教学环境的界限,形成一个具有强交互性、注重实际、快速搜索等特征的生动形象的网络教学系统。网络教学的辅助作用主要体现为以下几个方面:
2.1调动学生兴趣,提高学习效率
建构主义教学观认为,教师的任务不仅仅是教学生学习知识,更是要为学生提供各种学习资源,提供一种促进学习的气氛,让学生决定如何有效学习。授课教师按照课程教学要求编写教学教案、教学脚本实现网络教学。改变封闭式课堂教学,在网络课程上开发丰富的多媒体演示课件、模拟物理过程以及构建现代化信息技术互动平台,将声音、动画、视频等多种媒体组织起来,把复杂的
物理问题和现象变得简单、明了,把抽象问题具体化、生动化,使问题更加易于理解。充分利用媒体资源,使物理教学形象化,激发学生的学习兴趣和创新意识。在知识结构的构建方面,注重应用启发式和联想式教学法,努力培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。学生一旦发现问题之后,可顺着一定的连接路径,找到解决问题的思路和答案。学生可以通过阅读与课堂教学相关的补充内容、生动的视频等资料加强理解,扩展知识。
2.2注重理论联系实际
网络课程中注重加强将抽象的物理知识与实验、实践结合,与生活实际结合,使之变成生动活泼的生活现实,帮助学生有效地理解、掌握所学的知识。另外,课堂教学时间有限,网络课程中适当对现有大学物理实验进行补充,丰富大学物理实验项目。提供多种多样的自主学习资源,培养学生联想思维,扩展和深化知识。激发学生的学习兴趣及探索欲望。建立网上实验室,并加入仿真实验。学生可以利用仿真实验软件进一步领悟所学知识,加深对物理实验的理解。
2.3提供便利有效的交流沟通途径,加强师生互动
通过网络实现开放、交互性教学,教师与学生实现全方位的交流,拉近教师与学生的心里距离,增加教师与学生的交流。并且通过计算机的统计分析使教师了解、掌握学生在学习中遇到的疑点、难点和主要问题,可以更加有针对性地指导学生,做到重、难点突出,有的放矢。网络教学使学生自主选择学习内容的自由度也大大提高,从而使得学生自主学习的成功率大大增加。
2.4考核方式的改革
建立更为合理的成绩考核评价体系。改变以往机械、单一的考核方式,建立、完善学习评价系统。网络教学系统中使用多元化评价方式,加强过程性评价与诊断性评价,激发学生学习热情和创新能力。构建基于学习设计的苏州理工学院大学物理网络教学系统,探索、改进大学物理教与学、管理与评价的方式和方法,以达到提高教学质量的目的。
3结语
先进的教学手段可以真正带动、提高大学物理教学质量,使课程教学的内容、形式、方法等各方面发生根本性的变革。随着独立学院的兴起与发展,教学改革研究势在必行。网络课程的开展对提高苏州理工学院大学物理教学质量具有重要意义,取得的成果可以在其它独立学院相关课程教学中广泛推广应用。
大学物理论文2
1、工科大学物理课程的地位和作用
20世纪后半叶,物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上,以前所未有的速度发展着.许多物理学的分支学科,如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等,都得到极大发展.与此同时,科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合.物理学和其他学科相互渗透,产生了一系列交叉学科和边缘学科,如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等.物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移,促成各学科的发展并成为其组成部分.
20世纪后半叶,新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的.高技术包含的科学知识高度密集,综合性极高,如红外和红外成像技术、激光技术、计算技术、信息技术、航天技术、生物技术等等,都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关,其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展.
现代军事科学技术的知识密集性、综合性极高,处于科学技术的前沿,近几年来的局部战争向人们展示,现代战争在相当大程度上是高新技术的较量.现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就,如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关.
这一切都表明,在科学技术发展的进程中,物理学不但在历史上曾经是处于主导地位的.,在20世纪是处于主导地位的,而且毫无疑问,21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位,它的作用将会更加突出.
大学物理课是一门重要基础课,它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础,另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法,这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用.学好大学物理,不仅对学生在校学习十分重要,而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识,都将发生深远的影响.物理课的这一作用,特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调.
我国工科大学物理的学时一直少于理科.因此,目前实施的教学内容,主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的.总的来讲,工科大学生的物理基础较薄弱,物理知识面也较窄,特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱.如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容;没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容;量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱.这些内容,工科一般专业在后续课中多不再涉及,而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的,有些甚至已成为当今高新技术的组成部分.在这个意义上讲,大学物理课内容“老的多、新的少”.因此,更新内容,加强现代物理和现代工程技术有关知识,特别是有关基础知识,是工科物理教学改革必须面向的首要问题.
2、工科物理课教学改革
工科大学物理课程的教学改革是很复杂的,也是很困难的,不可能一嗽而就.应该坚持以下原则:不应改变物理课作为基础课的地位和作用,应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础;要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系;应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度,与研究教学内容改革的同时,还必须系统地研究教学方法、考试方法等教学环节的改革.
工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础),同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识,扩大学生的知识面,在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力.由于工科物理课程教学时数少,只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小,改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑.
(一)课程教学内容改革,应以物理课程教学基本要求为依据.在保证经典的前提下,进一步精选经典物理内容,突出教学内容及能力培养,避免过分强调系统性和严密性等,在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想;在近代物理基础的基本要求部分,加强量子力学和统计物理基础知识,以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术;加强现代工程技术物理基础专题,这部分内容应侧重物理原理,而不要停留在科普水平上,上述三部分内容的讲授学时,分别约占总学时的58%、27%和15%.
(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座).物理类选修课:如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课:如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等.选修课应着重物理概念、物理思想和方法,不追求数学严密性,不过分强调系统性和完整性.
(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分.粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识.近几年来,有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作.实践证明,把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式,在计算机上把图、文、声、像集成在一起,提高教学内容的表现力和感染力,能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动,使学生由知识的被动接受转为主动发现.同时,这也为教学研究提供了有力工具,为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障.在提高认识的基础上,加大这方面的资金投人,多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体.而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向发展.1997年n月6日,中国物理学会正式宣布中国物理教育网建立.这就为网上教学和科研提供了方便,物理教育工作者应充分利用这一有利条件,从网上获取信息服务于教学.名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验,使大家受益.
3、教学过程中的一点尝试
物理学的迅速发展,不断在广度和深度上揭示物质结构和物质运动的普遍规律.在教学实践中,我以物理课程教学基本要求为依据,在保证经典的前提下,把现代物理专题中的部分内容穿插安排在授课之中,学生反映很好.如在讲完振动与波后,由单摆的线性振动自然地过渡到单摆的非线性振动,从而引出“棍沌”,接着向学生指出了普遍存在的混饨现象,并简要介绍了混沌理论的发展及意义、激发了学生浓厚的学习兴趣,另外,我还编制了部分多媒体辅助教学软件以用于教学.如在驻波一课中,用形象、直观的动画把驻波的成因生动有趣地展现在学生面前,提高了教学质量和时效.
大学物理论文3
摘要:
文章着重分析了大学物理实验教学中翻转课堂教学模式的内涵、优势和存在的问题,指出学生课前通过观看教学视频,自主学习教学内容,课堂上边操作实验,边相互讨论,寻找解决问题的途径,可以培养学生学习的主动性,提高学生分析和解决问题的能力,形成开放性知识体系。
关键词:
高等学校;物理实验;翻转课堂
翻转课堂颠覆了传统教学模式,利用网络把教师的授课部分以视频的方式展示给学生,让他们在课外自主学习,而把学生练习和分析讨论部分放到课堂上[1]。它是学与教的革命[2]。
一、大学物理实验教学中的翻转课堂教学模式内涵及其优势
(一)大学物理实验教学中的翻转课堂含义
大学物理实验教学中的翻转课堂教学模式,是让学生在课前自主学习教学视频,通过查找相关材料,补充相关知识,课堂上操作实验,提出并讨论问题,师生相互交流,共同寻找解决方案。此种教学模式可以培养学生学习的主动性,提高学生分析和解决问题的能力,使物理实验教学不再是学生完全被动的、机械的操作仪器的过程,而是让学生像科学家一样边思考边实验,相互讨论交流,最终得出科学结论的过程。
(二)大学物理实验教学中翻转课堂优势
第一,增加了学生主动学习的时间。传统教学模式中,学生被动接受知识后,机械的操作实验,以获得学分为目的,即便提问,也只是针对操作中遇到的问题,是完全被动的学习。而在翻转课堂教学模式中,教师只是教学活动的设计者和组织者,课堂时间全部用来引导学生思考,发现和提出问题,分析讨论和相互交流,寻求解决问题的途径,充分调动了学生的学习主动性。整个课堂教学过程不再是知识的传递过程,而是知识的生成过程。学生从知识的接受者转变为知识的探索者。第二,重视知识的内化过程。与传统教学相比,翻转课堂教学模式把教师讲授部分放到课外,而把原本放在课外的发现和提出问题,分析讨论,总结和练习等学生个人的知识消化和理解过程放在课堂上进行。教师主要通过营造自由探究氛围,组织学生讨论交流,边讨论边实验,把理论和实验结合起来,帮助学生顺利完成知识内化的过程。第三,尊重学生个体之间的差异,满足学生个性化发展的需要。传统大学物理实验教学模式是教师先讲解实验原理,实验仪器的使用方法和注意事项,然后由学生独立操作。这种教学模式的弊端在于,它是在有限的、相同的时间内,向所有学生灌输大量的“陌生”信息,忽视了学生之间的个性差异。由于有的学生缺乏相应的知识基础,无法在短时间内完全消化这些信息,导致教学效果不好。而在翻转课堂教学模式中,学生可以根据自身的情况,自主选择学习时间,管理学习进度,可以反复听课,随时查阅资料,补充相关基础知识,在线与教师互动,答疑解惑,实现个性化学习。课堂上,教师不再是知识的传递者,而是教学活动的组织者和引导者,甚至是参与者。教师积极参与到探究活动中,与学生一起探索解决问题的方法,对学生提出的方案给予及时的、有针对性的评价和个性化的指导,促进学生个性化的发展。第四,更注重学生学习能力的培养。与知识相比,翻转课堂教学模式更注重对学生获得知识能力的培养。课堂上学生在教师的引导下,通过参与问题讨论、协作交流和实验操作等探索活动,亲自体验知识的获得过程,提高学习能力和实验操作技能,而且学生的语言表达能力和合作交流能力也得到培养。翻转课堂教学模式下,师生交流互动变得更频繁,课堂外线上交流,课堂上面对面的交流,学生学会了知识获得的新方式-合作与交流。有了这些技能,学生的知识体系不再是闭合的、僵化的,只局限课本上的结论,而是开放和活化的,通过与周围信息交流,能随时得到补充和发展,应用到现实生活中,解决实际问题的。
二、大学物理实验教学中的翻转课堂教学模式设计
大学物理实验教学中翻转课堂教学模式主要分为课前知识传递,课堂上实验探究,课后综合性评价三个阶段。
(一)课前知识传递教学设计
该阶段教师要明确教学目标,设计教学方案,录制教学视频,布置学习任务。教学视频可以录制成三个,分别为讲解实验原理,介绍实验设备与仪器的使用方法,讲解实验数据处理方法。视频中,教师要提出思考问题和学习任务,用来激发学生学习兴趣,促进小组交流与合作,使学生带着问题进入课堂。根据具体的实验内容,通常教师提出的学习任务可以是设计性的,例如让学生设计某物理量的测量方法;可以是操作性的,例如让学生利用日常生活中常用物品,自制仪器;还可以是书面性质的,例如让学生通过查阅资料了解实验的历史背景和相关人物。
(二)课堂实验探究教学设计
1.学生自主学习情况信息反馈
课堂上,要求各小组组长汇报学习情况。主要包括课前进行了哪些活动,如何分工的,取得了哪些成果,存在哪些问题,有哪些体会等,便于教师及时了解和掌握学生的自学情况,同时对学生的课前学习活动起到一定的监管作用。
2.探究性实验
项目驱动教学法是20世纪80年代在德国推行的教学方法。教学中,以项目为载体,以小组为学习单位,推动学生通过运用已有知识,在分析和解决实际问题过程中,理解抽象的理论知识,激发学习兴趣,培养学习的主动性和团队合作精神[3]。大学物理实验翻转课堂教学模式,可以仿照德国的项目驱动教学法,教师将整个实验任务融入到一个现实性问题中,按探究阶段把整个实验任务分成几个小任务,围绕着这些小探究任务,结合各小组课前遇到的问题,师生团结合作,讨论与交流,实验操作,共同探究,利用实验来验证自己的想法,或通过对实验现象和过程的观察,发现"新"的理论和方法。随着课堂教学活动的深入,通过一个个小目标的实现,逐步完成整个实验。课堂上,教师不要直接给出实验操作的具体步骤,而是让学生在探究中,通过不断的尝试,自己探索出正确的操作流程,得出实验结果。实验结束后,教师要组织学生进行误差分析,找出误差产生的原因,并鼓励学生提出减小误差的方法,改进实验方案。
3.鼓励性的点评
教师的点评贯彻在整个课堂教学活动中。教师要善于发现学生的闪光点,对他们的有效行为表现给予及时的、鼓励性的点评,不但能对学生的.活动提供信息反馈,强化有效行为,还能激发探究动机,促进探究活动的顺利进行。
(三)课后对学生进行全面的评价
与传统教学模式相比,翻转课堂不但注重学生获得知识的数量,更重视学生获得知识的"质量",即知识建构能力和创新能力的培养。因此,对翻转课堂教学模式中学生的评价,不能单一的只进行单一性的评价,考察学生获得多少知识,成绩提高多少,还要对学生获得能力和在活动中的情感表现等进行多元性评价,使翻转课堂教学目标在教学评价体系中充分得到体现。
三、翻转课堂在大学物理实验教学中应用遇到的问题
(一)资金投入问题
翻转课堂教学模式的顺利实施离不开网络信息技术的支持。为了保证视频质量,微课视频的录制,需要配备专业的摄影和录音设备,专业的录制和剪辑人员,还要建立专门网络平台等,这些需要大量的资金投入。大学物理实验翻转课堂需要建设具有多种功能的综合性的网络平台,能流畅和清晰的播放教学视频,方便学生自主学习教学内容;还要提供开放性的学习资源,方便学生随时查阅相关文献,补充和扩展自己的知识结构;更要能在线交流,方便学生解决疑难问题;要有在线测试,方便学生检查自己的学习成果;还要能在线提交作业,虚拟实验等功能,为学生打造个性化的自主学习环境。
(二)课堂教学活动的设计问题
翻转课堂的教学成效主要取决于课堂上学习活动的设计。教师在课堂上设计的教学活动,要能充分的调动学生的主动性,让学生相互交流,积极主动的发现,提出问题,并努力的寻找解决的方案,避免教学活动形式化。而这对于习惯以讲授为主的教师是个不小的挑战。需要有专门的翻转课堂研究人员对教师进行培训,讲解相应的教学理论和方法,对教师设计的课堂活动进行指导。
(三)学生的自主学习能力
翻转课堂中教师的教授部分是以视频的方式,放到课外进行的,这就涉及到学生的自主学习能力问题。学生能否在没有人监督的情况下,自觉利用课外时间有效的观看视频,查阅相关资料,独立自主的学习新知识。要知道,如果学生课前没有观看视频,或者只是敷衍的学习视频内容,那么接下来的课堂上的学习活动,无法顺利的进行。可以说,学生课前的学习效果,直接决定了翻转课堂的成败。
(四)师生转变教育理念
翻转课堂的顺利实施,需要师生共同转变教育观念。教师不再是单纯的知识的传递者,而是课堂教学活动的组织者和引导者,把课堂时间完全留给学生,通过组织学生讨论和交流,引导学生实验探究,顺利实现知识内化。学生也不再是完全被动的知识接收者,实验仪器的机械操作者,而是知识的主动建构者。学生要积极的参与课堂讨论,大胆的表达自己的观点,与他人交流,要有良好的交流和表达能力。而受传统教育影响多年的师生,能否适应和接受自己的新角色,成为翻转课堂能否成功的关键。翻转课堂教学模式在我国高校的贯彻实施,只靠专家学者的努力,是远远不够的。它需要建立网络化的教学环境,建设优秀的教师队伍,提高学生的自主学习能力等。总之,翻转课堂教学模式在高校教学中的贯彻实施任重而道远。
参考文献.
[2]刘荣.翻转课堂:学与教的革命[J].基础教育课程,20xx(12):28.
[3]刘长青,孔丽丹.以项目驱动的双主体教育模式在本科生导师制中的实施[J].黑龙江高教研究,20xx(7):70-71.
大学物理论文4
一、大学物理实验课程存在的问题
1.教学模式单一,教材格式固定,不利于学生动手能力、思维创新能力的培养。
在我校,一次实验用2学时,在这段时间内无法完成熟悉实验、获得数据、处理数据并完成实验报告一系列动作。因而我们采取学生课前预习熟悉实验、课上操作获得数据、课后处理数据完成实验报告的教学模式。这种教学模式虽然保证了人身安全、仪器安全和实验成功,但在很大程度上也限制了学生的思维,只让学生明白了如此做,却不明白为何如此做。在数据处理过程中,学生只需要抄写教材中数据记录与数据处理内容,并填写空格部分就大功告成,长期使用这种教材,只会让学生机械地完成实验,各位同学书写的实验报告格式统一,教师批改方便,但没有给学生独立思考的空间,学生的思维能力得不到开发,更别提学生创新能力的培养。
2.师资力量薄弱,考核方式简单,难以做到绝对公平。
我们把一班学生按仪器套数分成若干小组,每个小组有两到三名成员。因而一小部分有等靠心理的学生课堂上懒于动手实验,抄袭同组成员的数据;也有个别小组由于各种原因课堂上没有得到实验数据或实验数据不太理想,而抄袭他组成员数据,造成一组数据多人使用。期末考试主要测试本学期用到的数据处理方法及做过的几个实验,学生在知道考试内容的情况下,短期内就能做好考试准备并取得不错的成绩。实验教师在授课班级较多时,难以关注到每一位学生的表现,对一贯踏实勤奋的学生和平时抄袭、期末投机取巧的学生都以实验报告和期末考试成绩作为本门课程的评定依据就有失公平。
二、大学物理实验教学改革的探讨
1.更新教育观念,调整课程内容。
物理学是一门以实验为基础的科学,任何物理理论都是进行大量的实验后,通过对实验现象的分析、总结得到的,并通过后继的实验对物理理论进行检验,从而进一步完善物理理论,使其更接近于真理。大学物理实验课是大学生接受的第一门注重理论与实践相结合的课程,是进行后继科学研究的基础。因而,教师和学生从思想上和教与学的过程中都要认识到实验课的重要性,认识到实验课是一门独立的课程,是与理论课相辅相成、共同发展的,而绝不是理论课的附属品。应把教学内容的重点放在激发学生学习的积极性、培养学生的创新性上。物理实验课要与现代科学技术接轨,就要在保留经典实验的同时不断更新教学内容,这就要求学校教学平台不断改进完善、软硬件设施不断更新。
2.改革教学模式。
灌输式教学让该课程毫无兴趣可言,也使其失去了原有的教育教学作用。因而,实验教师需要在教学方法、所选教材等各方面进行不断革新,让学生上课时有新鲜感,增加学习兴趣,进而锻炼学生的思考能力;在教学的各个环节保证以学生为中心,根据每个实验的特点,采用不同的教学方法,给学生一定的学习压力,促使学生变被动为主动,以调动学生学习的积极性,引导学生在预习、实验和数据处理的过程中发现问题、思考问题并解决问题;根据课程需要合理配置教学资源,把实验的主动权完全交给学生,满足学生的求知和探索欲望;适当调整所选教材,减少教材中实验内容、数据记录与处理等方面主观性较强的'部分,让学生自行补充这些内容,以锻炼其逻辑思维能力;增加实验的历史、人物传记、实验产生的背景及演化等趣味性较强的知识作为补充内容,以期进一步提高学生学习兴趣,同时,让学生了解科学理论产生的过程,明白实验目的和意义。
3.开设综合性、设计性实验。
在教授基础实验课程时,要讲解实验原理、实验步骤、注意事项和数据记录与处理等内容,甚至还要从头到尾地演示一遍实验过程,造成了学生被动学习、不动脑筋。为了改变这种状况,参考其他理工科院校课程开设情况,在完成基础性物理实验的基础上,我们开设了综合性、设计性实验。与基础性实验相比,综合、设计性实验是较高层次的实验训练,是学生根据自己的专业特点和兴趣爱好等情况而选择的对某一方面的专题进行的实验。要求学生独立或在教师的指点下,根据学校现有的硬软件设计出合理、可行的实验方案,给出科学、可靠的实验内容与步骤,在保证安全的情况下独立完成实验操作,观察实验现象、记录并处理实验数据、分析实验过程中存在的问题,完成实验报告。综合性、设计性物理实验课程的开设,让我们把实验的主动权完全交给了学生,能激发学生的学习兴趣,促使学生综合运用所学知识,甚至激发学生通过各种渠道获得感兴趣的相关知识,不仅能拓宽学生知识面,还可以提高其实践能力、逻辑思维能力,并不断创新。
三、结语
大学物理实验是学生进入大学校门后接受的第一门系统而全面的理论与实践相结合的科学实验基础教育课程,是我们进行科学研究的基础。在新教育形势下,我们应对教学大纲进行改进,对教学方法进行创新,对教学内容进行调整,把实验的主动权交给学生,激发学生学习兴趣,促使学生把所学的理论知识用于实践,并在实践过程中发现问题、解决问题,并不断创新,进而使实验教学质量不断提高。
大学物理论文5
1利用互联网技术,丰富大学物理探究式教学资源
获取网络信息资料,充实探究式教学内容。在物理探究式教学中,可以挖掘互联网上资源,对每个探究式教学专题建立资料库,一些资料供课堂探究式教学使用,一些资料让学员课外自主学习。同时从国外网页寻找下载信息资源,设计成探究式讨论题目,减少与国内教材内容重合;还可以把网上国外学生大学物理相关课题研究发表的优秀论文推荐给学生。许多物理类网页上的内容都可以作为现有教材的补充。例如,在相对论教学中,可以从数字化期刊中获取最新研究动态,提出探究式问题,丰富学生对相对论的理解,而且相对论知识在生活里的实际应用也成为相对论理论正确性的有力支撑。同时,老师可以提供网址,要求学生课外提前阅读有关的资料,为探究式教学提供素材。下载物理教学软件,提供丰富多彩的教学手段。国内外的物理老师已经在物理教学软件开发方面做了许多的工作,他们很乐意与同行分享成果。网上有免费下载的物理教学软件,其形象生动的揭示物理过程、引人人胜的动态画面,是传统教学手段的有效补充,为开展探究式教学提供了场景。借助这些软件可动态揭示物理过程,反映微观现象,加深学生对物理本质的理解。应用这些教学软件,丰富探究式教学手段。
网上互动,延伸物理教学研讨时空。充分利用网上资源,鼓励有条件的学生参加物理学习电子论坛、阅览物理学发展动态方面的论文、参加研讨活动,引导他们进入虚拟的物理教学课堂,开展网上交流,研讨问题,拓展视野,提高知识运用探索未知物质世界的能力。跨国思想交流,促进物理探究研究。网络世界很精彩,老师可以阅读或下载国外教学研究期刊、参加跨国物理教学研究讨论小组,缩短与国外物理老师在时空上的距离,紧密跟踪国际物理教学发展最新动向,学习和研究新的探究式教学理念、教学思想和教学方法,了解国外在互联网、计算机方面用于物理教学的情况。实际上,越来越多的国内大学物理老师积极地参与网上物理教学研究的交流讨论,有的老师在网上物理教育电子论坛撰文发表物理教学改革的工作,介绍大学物理探究式教学体会文章,极大地促进了老师物理教学的国际交流。
2利用网络资源开展物理探究式教学需注意的几个问题
引导学生掌握互联网的使用技巧。学生对上网和计算机还是比较熟悉的,但主要还是定位于娱乐方面的。作为基础课,大学物理课程一般在一二年级开设,学生还不完全能熟练地使用互联网开展学术性工作,很有必要指导学生了解互联网的使用技术,例如:如何利用搜索引擎查找自己研讨的物理专题需要的信息等。一旦掌握了检索方面的技术,学生们就能自由驰骋在信息高速公路上了。推荐、介绍恰当的物理站。面对网上如大海般浩瀚的信息资源,同学们还不知道如何选择。老师的推荐指导可以帮助学生提高上网学习效率,但要根据学生的基础推荐有切合现实的网站。为了激发学生学习物理兴趣,可以先将部分精彩物理网站内容,在课堂教学上展示出来。当同学们感觉兴趣盎然之时戛然而止,再告诉他们在哪些网站可以找到。好奇心和兴趣会使他们主动去获得知识,也可以让学生交流自己寻找到的精彩大学物理站,提升他们更好地获取和利用网络资源的能力。布置探究性学习任务,引导学生熟悉网上图书馆。国外著名大学老师常常给学生布置学习任务和研究课题,牵引学生在网上图书馆自己查阅收集资料,做学习和研究报告,提高学生的自主学习能力,这也是探究式教学的基本要求。
爱因斯坦曾经说过:“知识有两种,一种是你知道的,另一种是你知道在哪里能找到的。”后一种由于学生能享有的学习条件有限和教师的教学理念,在我国传统的物理教学中一直没有受到重视。现如今,互联网的普及和大规模运用为我们提供了有效解决办法。例如,可以让学生写一篇有关相对论研究报告,由于不同学生的关注点不同,那么作业的结果会精彩纷呈。有的可能会写相对论的发展史,有的可能会写相对论时空观及在现代航天领域的应用,有的则可能阐述目前人们关于相对论不同观点的争鸣。利用网络世界强大的交互性,凸显学生物理探究式学习的主体性。互联网是一个知识的综合体,网上有各类学术专题讨论区的论坛,各个论坛涉及的主题和专业方向范围各有侧重。鼓励学生个性化发展,选择自己感兴趣的物理领域主题论坛,参与讨论,发表意见,提出问题,寻求帮助,在思想交锋过程中激发灵感,进行跨越时空、跨越文化的交流,这为培养学生的创新思维创设了有利环境。
3强化老师自身素质,建立一支开展大学物理探究式教学的教师队伍
3.1更新观念,创建探究式教学新型师生关系
传统的老师是学生崇拜的偶像、无所不能的权威,这个高高在上的权威形象在网络世界面前不可能继续维持。所以,老师们要敢于放弃虚幻的自我,把自己从聚光灯下移开,把教学关注的重心转移到以学生为主的探究式教学模式上来。基于互联网的探究式教学使学生成为物理学习的主体,学生做得越多他就学得越多,网络为学生提供了很多与老师接触的条件,老师由学术权威变成学生探索物理知识历程求知路上的同行者,通过这个纽带,师生之间的关系趋于更加和谐。
3.2提高老师信息素质,满足互联网时代探索式教学新需求
通过国际互联网,老师也有更多自我充电机会来提高自身素养。互联网上有许多各类物理学术专题讨论区的电子论坛,物理专业研究人员的博客中也有许多物理学术思想和学术著作的相关信息可供借鉴。RSS是RichSiteSummary(丰富站点汇聚)或ReallySimpleSyndication(简洁信息聚合)的简称,通过老师定制由网站直接把信息推送到计算机桌面的技术,是传递信息、互动交流领域新技术的典型代表。学习物理时,学生可以通过RSS阅读器订阅相关感兴趣的物理专题内容,网站内容更新时,只要打开计算机,就能实时看到新信息的标题和摘要,并可以有侧重点的选择阅读全文。可以选择代表性期刊或领域关键词、研究主题等方式来订阅自己关注的信息,每天一打开RSS阅读器,就可以在第一时间获取所需的最新信息动态,可以大大节省查询检索时间,提高获取有效信息的效率。
网上分布着许多老师物理学研究领域涉猎的专业网站,其中不乏有物理学科排名靠前的知名大学和研究机构主办的专业特色鲜明的优秀站点。许多从事物理科学研究的学会和协会也建有自己的网站,经常发布物理学科的研究新领域和研究新成果,并公布一些最新的学术动态、会议信息等。对于指导学生开展小发明、小创造、小制作活动而言,专利文献是获得新技术信息的.重要渠道。学科信息站是将一学科领域内有关的研究机构、同行专家、信息资源、专业会议和参考工具等聚合在一起。物理类学科信息门户是为物理教师提供高质量网络信息获取服务的一个有效入口。学科信息门户的构建是基于学科分类体系,提供主题浏览和层级浏览结构,并提供关键词或主题词的检索。
3.3合理配置教学梯队,构建一支有能力开展探究式教学的队伍
(1)采取“走出去,请进来”的方式,积极创建有利条件,为教学团队成员提供学习机会,改善教师的知识结构。通过外出送学、进修培训、交流合作,不断提升教师队伍的教学业务能力和知识深度宽度。邀请国内教学研究专家、教学名师来院传授经验,进行现场指导交流,开拓团队教师视野和教学法运用技巧。积极创造条件,让更多的教师参加国际国内会议,及时了解国内外教学改革动向,促使教师队伍具有国际化的视野和素质。
(2)建立定期的议教、研教和学术交流制度,精选研究讨论课题,认真开展研讨,研究解决教学队伍教学及科研中存在的现实性、紧迫性问题,实现教学经验共享、知识结构互补,营造百家争鸣、尊重创新、积极上进、充满生气和活力的工作氛围。建立新老教员“传、帮、带”制度,以老带新,以强带弱,促进青年教员快速成长。建立探究式教学教授“示范课”、副教授“观摩课”和青年教师“竞赛课”制度,定期举行探究式教学观摩活动,活跃教学气氛,互相观摩,取长补短,共同提高。
(3)鼓励教师成员勇于承担探究式教学研究、教学改革课题,构建探究式教学资源库,多写探究式教学论文、多出成果,充分发挥科研优势,以学术促进教学。制定相应的激励措施,鼓励教师为探究式教学发展献计献策,积极申报各级各类教学研究与改革项目,鼓励成员参加全国和全军性的物理教育交流研讨和相关学术会议。
4结语
微课慕课的发展、教育部国家精品课和视频公开课的建设使教育的数字化和网络化具有十分广阔的前景。校园网的开通,打破了课堂教学的时空限制,使学生在任何时间、任何地点都能学习,快速地利用教育信息资源,满足到了学生不同智力结构和知识架构学习的自主性和差异性。丰富的网络教学资源,优质的教育资源共享机制,教育资源的优化配置,为开展大学物理探究式教学提供了一个平台和接口。同时,网上物理研讨专区给了青年学生一个发展自我个性、完善自我品格的良好空间。在网络的世界里,没有社会上教育资源的不平等现象,每个人都是享受平等的教育机会,可以自由表达内心世界,说出自己心里最想说的话,想问自己最想问的问题。在一定程度上可以说,网络让人们发现了真实的自我,对自己的特色、兴趣爱好、发展方向有了真实的感受。只要我们以科学严谨的态度对待和利用网上信息资源,网络上不断更新的有效信息必将以前所未有的良好态势和非凡进程推动物理探究式教学工作良性发展。
大学物理论文6
1自主开放式教学的特点
大学物理实验教学的本质特征就是引导学员积极参与有结构的经验学习[2,3]。一方面是体现以学员为中心,让学员掌握一定的操作技能,熟悉常用的科学探索方法,加强理论知识的理解力,揭示各种现象的变化过程以及对这种变化过程的描绘和预测,在实验室把前人的经验通过仪器操作重现出来;另一方面以这些经验为指导对新问题进行探索,培养学员的创新思维和创新能力。因此,大学物理实验自主开放式教学应立足于“以学员为主体、教员为主导”,从人才培养体系的整体出发,激发学习兴趣,调动学员的积极性和主动性,学员作为课堂教学的主人,让学员主动融入教学活动的全过程,体会提出问题、解决问题、创造新事物的认知过程,培养学员的应用能力和创新能力,发展学员的创造性思维。从教员的角度来看,对学员在选题和进度上起主导作用,师生在针对学习目标的形成性评价中构成搭档关系,教员作为资源的管理者、支配者、指导者、组织者和研究者,教员能将内容个性化并批判性的对待;从课程的角度来看,自主开放式课程产生于学员个人和(或)小组的兴趣,自主学习过程占主导,问题是开放的、现实的,信息只在解决现实问题需要时寻求,知识作为学员合作探究的工具;从学员的角色来看,学员在教学中的任务、活动基于小组的合作与分工,应用知识发现、研究和解决问题,学员处于主体地位,能富有个性的解释和批判知识,而不是被动的在接受式中上课听讲、消化知识、学员积累储存知识以备将来之用。由此可见,自主开放式教学具有三个显著特点:(1)学习的环境宽松、民主。自主探究式教学中,学员可以自由自在地探索问题,大胆猜想、自由讨论,发表不同的观点。(2)课堂学习以自主探究为主。教学过程中,学员独立思考、合作讨论,知识由学员自己发现,困难由学员自己克服,能力由学员自己在自主探索中提升。(3)课堂上信息交流以多向交流为主。课堂教学中,信息交流的渠道是多向的:小组内组员之间的交流;集体讨论时全体学员之间的交流;实验过程中师生之间的交流等等。
2自主开放式教学的运用与实验教材编写
自主开放式教学理念是根据大学物理实验教学的实践总结出来的,也是由大学物理实验教学的特点决定的。然而,如何使教材编写有意识地适应自主开放式教学,则需要认真思考。
2.1正视实验教材编写中的矛盾
目前的实验教材一般按照实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容和步骤、数据处理的顺序进行编写,特点是教材理论叙述简明扼要、具有整体逻辑性和个体分立性、指导性。在教材结构上分为四大块,即理论知识结构、仪器知识结构、实验方法结构、实验数据处理方法结构[4]。教材对各个结构都有很详细的介绍,体现了知识结构的全面与简洁、目的原理的明确与清晰、方法步骤的详尽与可行,循序渐进的思路。然而,当前的实验教材与自主开放式教学尚有一些不适应的地方:(1)建材体系不合理,力、热、电、光、近代物理分工过细,内容重复,综合性实验、设计性实验、研究性实验不足。(2)缺乏启发式、探究式引导,在论述实验原理和实验方法时虽然采用循序渐进清晰讲解的方法,但只是传输知识,学员在预习实验时只能被动地接受知识,缺少自主组织知识的开放体系。导致学员只要按照书中的步骤按部就班,基本无需做深入的思考就能完成实验,但学员对每一步实验操作的物理意义很少去领会,因此很难达到课程培养的能力、素质目标要求。(3)实验涉及到的目的、原理、方法、步骤等表述冗长,重点不够突出,学员在预习时容易产生厌烦情绪,看完即忘,不能有效预习,达不到预习的效果。学员很难通过阅读实验教材真正领会实验的设计思想,形成实验方案,因而达到举一反三的目的也比较困难。为此,调研了各类大学物理实验教材,在博采众长的基础上,根据自主开放式教学的要素重构教材结构体系,结合军校培养军事应用型人才的办学定位及长期的实验教学经验,编写一套基于自主开放式教学,注重培养学员思考与动手并举、举一反三与创新能力融合的实验教材。
2.2实验教材的编写原则与基本构想
尝试对实验教材的编写体系进行一些调整,在总体设计上,力求贯彻以学员为本的理念,注重基础性、实践性、探索性、开放性的有机统一,探索以循序渐进提出问题、引导学员找出解决问题的根本方法为目标,通过对实验内容的编排,诱导学员在步步思考中体会解决问题的具体技术问题,从而让学员领会每个实验的设计思想,促使学员经过深入的思考完成实验,在研究和探讨中形成自己的观点和独到见解,逐步培养他们的创新思维意识,提高创新能力。具体做法如下:(1)兼顾深度与广度。具有宽广的覆盖面和经典到前沿的纵深度,既有经典实验项目,又包含足够数量的其他实验项目,有利于开放性实验的开设和学员自主探索选题。给学员一个发展中的物理实验,将现代科技成果渗透到传统的经典物理实验中去,实现先进性与基础性的统一,激发学员的学习热情,缩短与现代科技的距离,注重现代信息技术在物理实验中的应用,充分发挥现代信息技术在物理实验中的应用。例如传感器技术、光谱技术、光纤技术、非线性电路中的混沌、超导磁效应等引入到大学物理实验,并注意军事应用价值。(2)建立实验的分层教学体系。依托基础实验,以“基本实验方法、实验技能、实验思想训练”为主,主要为基本量的测量、基本物理现象与规律的观察和分析、基本仪器的使用、基本测量方法和实验技能的.训练,以及不确定度的计算与分析等[5,6],使学员通过基本操作与基础实验相结合,掌握技能。通过综合性、设计性、应用性实验[4-7],达到基础理论与基本技能的综合运用。压缩验证性实验,并尝试把一些传统的验证性实验如二极管的伏安特性、惠斯登电桥等改造为设计性或简单的研究性实验,增加CCD特性、光纤传感等综合性实验,加强应用性实验,如空气热机、光电传感器等。教员提出实验要求,学员独立设计实验的内容、实验方法和实验步骤,并独立完成整个实验过程。这些实验在学员掌握的理论知识基础上,以基本实验操作为主,大部分学员都可以进行。在此基础上,为部分有专长或爱好的学员开设研究性创新性实验,例如单摆混沌、阻尼共振特性、太阳能电池、磁悬浮等,进一步培养学员的综合分析问题、解决问题的能力,学员完成实验后,要提交一篇论文;学员为了能完成一篇质量较高的论文,往往多次重复实验、反复查资料、研究论文格式、推敲文字用词等,部分学员的论文达到了较高的水平,增加了学员对科学研究的兴趣。(3)突出第一任职需求,因材因专业施教。大学物理实验课是针对所有学员开设的一门公共课程,为了适应学员第一任职的需要,我们改变了不同专业学员开设相同实验项目的做法,根据不同的学科施以不同的教学内容和方法,因材因专业施教。例如通信指挥专业学员侧重电磁学,气象指挥专业开设粘滞系数测定、表面张力系数测定实验,工程指挥专业侧重力学等,充分体现自身的特色。
3结论
我们编写大学物理实验自主开放教学教材的理念是:从培养学员“自主学习能力”的基点出发,突破传统实验教材的体系,设计一个能循序渐进引导学员通过自主学习来解决问题,让学员通过思考掌握理论和技能,而不仅是按部就班完成实验。构建以基础性实验、综合性实验、设计和研究性实验为基础,从低到高、从基本到前沿、从接受知识型到培养综合能力型逐级提高的大学物理实验课程新体系,教材具有较宽的覆盖面和足够的实验项目,既体现科学的内涵、实验内容的更新,又要反映新技术、新方法、新设备等现代实验技术和手段,反映物理课程和体系改革以及实验教学改革和研究的成果;改变力、热、电、光、近代物理分工过细,内容重复,综合性实验、设计性实验、研究性实验不足的缺点;改变填鸭式的教学方法,对不同系科、专业进行不同内容的教学,因材、因专业施教;充分体现现代信息技术在物理实验中的应用,充分体现自身的特色。
大学物理论文7
摘要:在分析大学物理实验教学现状的前提下,讨论出现的教学模式单一、实验项目单一、考核方式单一的弊端,分别针对性地提出应用网络实验教学系统、实验室无课程开放、考核方式多元化的方案进行改革实践。
关键词:教学模式单一;实验项目单一;考核方式单一;网络实验教学系统;实验室无课程开放;考核方式多元化
1引言
大学物理实验作为高校理工类学生的基础课程,不仅是引导学生理解物理知识、掌握物理技能的重要环节,更在培养大学生的创新能力和实践能力方面起到不可替代的作用。通过对比研究发现,在经过大学物理实验课程的学习和训练之后,学生参与实践研究的内驱力和动手实践能力都得到极大地提升[1]。但通过分析当前大学物理实验的教学现状,仍能从中发现一些延续已久的弊端。本文正是对这些问题展开分析讨论,并寻求相应方案改革实践进行解决。
2大学物理实验教学现状
当前国内高校的物理实验教学中,大多仍采用传统的按班上课、实验报告评分的模式,即不同理工类专业的班级按照相同的实验项目进行课程设置,并依据实验报告给出最终的实验成绩。但这并不利于因材施教和提高学生的学习兴趣,教学资源也没有得到充分的利用[2],存在教学模式单一、实验项目单一、考核方式单一的弊端。
2.1教学模式单一
实验课的教学模式,通常按照传统的课前预习、课堂讲授、操作演示、学生模仿、实验报告提交、教师评分的固定的教学范式进行,形成处处以教师演示为中心,学生被动模仿的教学模式。对学生而言,整个实验过程,仅仅是对教师实验操作的重复模仿,极大地压制了学生的主动性及创新思路。另外,在实验课时有限的前提下,如果充分考虑学生课前预习的良莠不齐而延长课上讲授,则必然会过多地占用学生的操作时间;如果精简讲解内容而减少课上讲授,则必然会有学生因预习不到位而无法展开实验,这都极大地影响了实验课程的质量效率。
2.2实验项目单一
大学物理实验课程是高校对大部分的理工类专业开设的,存在涵盖专业广的特点。但各专业学生因其独有的专业特点,其自身已有的知识储备以及后续的专业需求都不相同。如果统一地按照相同的实验项目开设课程,一方面会让部分学生因其专业知识储备的欠缺,而对实验课程产生畏难情绪;一方面也会让部分学生因所学内容与其专业关联性不大,而对实验课程缺乏兴趣。
2.3考核方式单一
严格的考核制度是保证优良教学质量必不可少的前提条件[3]。考核的评价标准甚至会影响学生对所学知识的价值定位和精力投入。对大学物理实验的考核,目前多数高校仍采用偏重实验报告给出最终成绩的方式进行评定。这种考核方式并不能充分体现出实验课对实验技能和实践能力的培养,也会错误地引导学生将精力侧重于书写文字报告上,而忽视实验操作过程。我们深知实验教学是一种过程教学,其实验过程往往比实验的结果更重要,必须加强实验操作环节的考核比重[4]。
3大学物理实验教学的改革实践
在理工类高等院校中,实验教学占有非常重要的地位。近些年来,高校在加大实验场馆建设和更新实验仪器的同时,也积极针对原有的实验教学方式进行改革以适应新形势下的应用型人才培养需求。结合青岛科技大学高密校区物理实验中心进行的改革尝试,以及与相关院校的经验交流学习,针对出现的教学模式单一、实验项目单一、考核方式单一的问题,已初步探索出一套完整的解决方案。
3.1针对教学模式单一,应用网络实验教学系统
基于MOOC教育思路,结合实验课程的实际需求,青岛科技大学高密校区自主研发的高等院校实验教学与管理系统已于20xx年3月投入运行,校区内所有实验课程都通过实验教学与管理系统有序开展,实现了在线上平台的网上预习、在线测验、实验预约,从而留出充足的线下课堂时间供学生开展自主实验操作、小组讨论、师生互动。大学物理实验中心按照实验教学与管理系统的应用方案,针对性地制备了相关预习资料进行上传。特别是其中的实验视频,使学生可以自由安排时间地登陆线上视频,结合书本进行形象地理解预习,而不再是单纯枯燥的文字想象;另外,结合学生的认知规律,有选择地准备了相应实验测试试题进行网上测验,从而对学生的预习情况做出合理评判,并以此成绩作为进入实验室正式展开实验的前提要求。通过网络实验教学系统的投入应用,在线下教学中,对于学生通过网上预习预约已掌握的实验原理和具体操作,可以选择性地精简讲解,从而为学生的操作节省出大量时间。并且通过对网上实验测试试题的解答情况进行汇总总结,归纳出学生共性的错误作为线下讲授的重点,充分提高线下的课堂效率,使线下教学更有目的性。充分发挥实验教学与管理网络系统平台的作用,为线下课堂教学提供导向性和针对性。
3.2针对实验项目单一,进行实验室无课程开放
在按照实验课表充分完成课程进度的同时,鼓励学生以及实验小组,或者对原有的基础性实验进行重复探究,或者结合专业技能需求提出创新的实验方案进行实践,或者在教师的指导下参与新实验项目的拓展设计等。在由教师对其方案可行性进行评估后,利用实验室的无课程开放,在教师的指导下完成验证操作[5]。从而将学生的物理实验课程与科研创新训练进行结合,以研带学,实现学生的分层发展。一方面,对原来有限的课堂时间进行了无形的延伸扩展,使学生能更充分验证和尝试自己的创新思路;另一方面,在实验室开放的过程中,通过与学生面对面地深入的互动交流,教师能够更全面、更深入、更专业地进行知识和技能支持,实现对学生自主学习能力和探究学习能力的最大激发[1]。
3.3针对考核方式单一,实施考核方式多元化
实验科目的考核有其特殊性,如果完全按照传统的偏重实验报告给出最终成绩的方式,并不能体现学生的操作技能以及实践能力;如果过分注重操作考核,则学生的实验理论和设计思路并不能得到充分展现。因而实验中心采取日常表现、实验报告、操作考试、书面考试相结合的.方式来评定学生最终的实验成绩。在兼顾实验报告和实验操作的同时,使学生的理论知识和对实验的设计应用也能在最终成绩中有所展现。具体评分权重及评定内容如下:总成绩=日常表现×30%+实验报告×20%+操作考试×30%+书面考试×20%其中,日常表现评定内容为:网上预习测验成绩、课上实验中操作能力/解决问题能力/数据的收集归纳、实验室无课程开放的使用及创新型设计能力;实验报告评定内容为:实验报告撰写、实验数据处理、实验总结反思;操作考试评定内容为:实验步骤规范、灵活解决问题、数据的收集处理;书面考试评定内容为:实验原理的理解、实验的生产应用讨论、设计型实验小论文。
4结语
大学物理实验不仅是对物理知识的验证、补充,更是通过学习测量方法、科学思维方法和学科研究方法,来培养学生的实验设计能力、实践探索精神、创新意识和创新能力[6-7]。随着教学方式的改革发展以及不同批次学生自身知识储备的变化,固有的大学物理实验教学方式开始陆续暴露出一些不足和弊端。在明确大学物理实验课程教学定位的前提下,根据不同专业的学生对实验内容的需求,积极探索新兴的教学模式和多元化的考核方式,不断提升自身的教学改革能力进而优化教学效果,使大学物理实验这门课程在高素质应用型人才的培养中发挥更大的作用。
参考文献
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[7]刘军山,邢红宏,苏学军,张纪磊.以能力培养为导向改革大学物理实验教学[J].实验技术与管理,20xx(4):189-191.
大学物理论文8
1大学物理实验教学改革方案设计
为贯彻上述实验教学理念,我们物理实验室不断改革教学方案,并在本科教学过程中实践应用,效果较好。
1.1构建省内一流的多功能、多层次、开放型物理实验教学平台
物理实验室提出着力构建多功能、多层次、开放型物理实验教学大平台的建设思路,并将这一思想确定为物理实验室的建设目标。物理实验室不但要具有一流的师资队伍、一流的办学条件、一流的改革成果和一流的教学质量,同时还要高标准地建成多功能、多层次、开放型的实验教学大平台。该平台由“好奇心唤醒平台”、“实践素质与应用能力养成平台”、“应用创新与探索实践平台”三个功能目标清晰的实验平台组成。三个子平台分别发挥各自不同的作用,其中“好奇心唤醒平台”的功能是:激发学生对物理学的好奇心和兴趣,催生获取知识的原动力,深化理解物理思想和物理概念,为后续物理理论课与实验课的学习打下良好的基础。“实践素质与应用能力养成平台”的功能是:针对不同专业学生,通过不同实验及其在生产实践中不同的应用来培养学生掌握物理实验基本知识、基本方法和基本技能,提高发现、分析和解决问题的能力。作为实践素质与应用能力的养成环节,采取开放式的教学模式,为学生提供一个自由、自主、自觉学习的环境,培养学生的应用意识、应用精神和应用能力。“应用创新与探索实践平台”(针对相对较优秀的学生开设)的功能是:大力开展素质教育,开阔学生眼界和思路,提高学生对实验方法和技术的综合运用能力;同时培养学生们的竞争意识、合作与协作能力以及团队精神,为学生创新能力的培养提供强有力的支撑。
1.2循序渐进,构建“进阶”式教学体系
根据学生的认知特点和规律,按照综合交叉、有机结合、整体优化的原则,加强实验内容的综合性与设计性,进一步提高学生实践能力的培养,将过去的力、热、电、光、近代物理等实验整合为“基本测量实验”、“验证性”、“技术性”、“综合性”和“设计性”五种类型实验,形成从低到高、从基础到综合、从基本能力到综合能力培养逐级提高的“进阶”式实验教学体系。实验内容和难易程度“层次加深、步步登高”,使学生由浅入深、循序渐进,系统地掌握物理实验知识和技能。同时也为学生提供更多的学习机会,提供给学生足够多的、多方面的实验项目供学生进行自由选择,实验室开设了24个实验项目,一本和二本(A)学生可以根据兴趣从中选择20个,二本(B)学生选择12个。这种开放式实验模式激发了学生的学习兴趣,调动起学生学习物理实验的积极性,使学生的实验技能和工程实践能力得到进一步的锻炼与提高。通过一系列逻辑上严密、操作过程严谨、结果要求准确严格的技能培训物理实验项目,达到初步养成其科学素质的目的。
1.3注重经典与现代相结合,更新实验教学内容
在充实、改进原有实验项目的同时,淘汰一些操作简单、内容陈旧的实验项目,精选出一些物理基本概念、实验方法突出的典型实验项目。引入新技术和现代化实验手段拓展实验教学内容。如:液晶电光效应的研究、微波模拟光和X射线的特性、光纤位移传感器的.原理与使用等应用到实验中,增加了物理实验的内涵,拓展了学生的视野。纳入一些具有时代气息的、与生产实践或科研密切相关的实验,增加设计性的实验内容,给学生留有较大想象与拓展空间。做到物理实验不仅在时间与空间上的开放,更重要是在实验内容上进行开放,充分体现开放式教学的灵活性、丰富性和拓展性。
1.4以培养高素质应用型人才为目标,大力推进应用型教学
高水平的实验研究始终是实验教学的有力支撑,是培养应用型人才的动力源泉。我们在教学中鼓励学生把学习与应用结合起来,在学习中应用、应用中学习,培养探索精神和创新精神。在实验教学中提出一些应用性的小题目供学生讨论和研究。例如:在“霍尔效应实验”中,提出如何将霍尔器件用于汽车里程计的设计?在“声速测量”实验中,如何用声波测量距离和定位?在“光纤传感器实验中”,提出如何用光纤传感器测量压力、温度、杨氏模量和储油罐液面的高度等。其中有一些研究内容较深入的题目已获得学校的实验教学改革立项的资助。通过启发与引导,把应用型教学的思想贯穿各级物理实验教学的始终。
1.5建设网上物理实验虚拟环境,为学生提供现代实验教学手段
为了提高实验室的开放层次,扩大开放的覆盖面,利用网络资源优势,为学生提供更多的现代化实验教学手段,实验室建设了网上虚拟物理实验。利用flash软件实现真实实验的虚拟,学生可通过网络,进行远程操作,并完成相应的实验内容。这一实验环境的建设为学生提供了全新的实验教学模式,可帮助学生实验预习、自学和扩展知识面,深化理解物理知识,提高实验技能。
1.6设立应用创新实践课程,实行学生的“个性化”培养模式
为培养学生的创新与应用能力,给学生提供创新训练环境与条件,实验室除建有物理演示室、大学物理实验各室、自学室等基础实验室外,还建有大学生创新与应用实践平台,把选拔人才与培养人才紧密结合起来。宗旨是创立一个开放、流动、联合的创新和研究环境,选拔学有余力的优秀本科生以多种方式来实验室学习,加强学术交流,促进学科交叉,充分发挥学生的创造力和创新力,培养具有坚实的理论基础、较强的应用能力,并且具有一定创新意识、科学实践能力、科学观察力的全面发展的应用型人才[6]。“应用”是我校教学计划的重要组成部分,是学生获得驾驭知识的能力,培养创新意识和科学观察力,以及培养工程实践能力的实践性、综合性的重要教学环节。21世纪高校培养的学生既要有“知识”、有“能力”,更要有使知识和能力得到充分发挥的“素质”,只有把这三个方面有机地融合在一起,才能培养出应用型人才。
1.7区分不同层次学生考核重点,推行多元化考核方法
改革大学物理实验考核制度和考核方法,将一本、二本学生的考核重点区分开,根据不同层次的学生的学习水平分别制定,以利于提高学生在实践教学的主动性和自觉性。考核方法作为教学评价的重要手段,对学生学习和教师教学具有重要的指导作用。我们长期坚持、积极探索考试方法的改革,逐步建立了有利于提高学生参与实践教学的主动性和自觉性的、多元化实验考试模式,引导学生改进学习方法。
2结束语
这些年,我们秉承学校的“大德育、大工程、大实践”三大教育理念,坚持以培养“综合素质高、实践应用能力强”的高水平人才为目标,不断加强大学物理实验室建设,积极探索和尝试新的大学物理实验教学方案,并在平时的教学过程中实践应用,实验教学效果和教学质量有了显著提高。在以后的实验教学过程中,我们还将让学生积极主动地参与到实验教学和相关项目的研究过程中,培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力和实践创新能力。
大学物理论文9
摘要:先分析MOOC教学的优势与不足,再分析大学物理实验的现状及问题,后探讨在实验教学的环节中融入MOOC的教学,完善大学物理实验教学,提高人才培养质量。
关键词:MOOC;大学物理实验;自主学习
一、MOOC教学的优势与不足
MOOC是大规模开放在线课程的简称,MOOC是一个完整的教学模式,有学习者的参与,有反馈,有作业,有讨论和评价,有考试与证书,教学流程上并不比传统教学少。作为一种新型的学习和教学方法,MOOC教学具有的优势是:易于使用,覆盖的人群广,自主学习,学习资源丰富。传统教学的开展要求师生时空上聚在一起,需要时间成本和空间成本,而MOOC作为远程教学的一种形式,师生时空分离是它的一个特点,成本低廉的同时有利于个别化学习,再加上其丰富开放的学习资源,作为学习者无疑会乐于接受,并投身其中。MOOC与传统教育模式相比也有它的不足:(1)学校作为一种特殊的组织机构,有自己独特的文化特性,并以物质的、制度的、精神的形态表现出来。校园文化能在潜移默化间给予学生文化浸润、文化陶冶及人文关怀,这是MOOC无法比拟的。(2)传统课堂教学中老师语言表述、肢体形态等现场感染力对学生学习动因是极大促进,已经远远超越知识本身的获取,而MOOC缺少课堂教学的现场氛围。(3)教育学中的一个非常重要原则———因材施教,开发每个学生的智力,培养个性化人才。然而在MOOC的课堂中,全面地进行学习者特征分析是不可能的,出现优秀学生得不到鼓励关注而被埋没的情况,差生的情况也得不到更多的关注。因此,MOOC与传统的教学模式之间不是一个简单的替代关系,而是一种融合、互补的关系。有人预言:“最后的结果可能是MOOC中有大学,大学中有MOOC。”MOOC教学的意义,在于对传统教育教学模式的促进,通过参与式、自主与交互式学习模式,学生既是学习者又是教授者,既是知识的受众,又是传播者和创造者;全时空性的学习也有利于学生选择最佳学习时间,有效利用时间,提高学习效率,从根本上把学习主动权交给学生,发挥其学习主观能动,混合式教学的引入也便于教师实施“反转课堂”教学,可提高学生的参与度、批判性思维和学习态度。
二、大学物理实验教学的现状与问题
大学物理实验是大学一门重要的基础课程,是一门实践课程。从课程目标上来看,一是要通过实验强化学生对理论知识的进一步认识,引导学生运用理论知识去分析和解决实际问题,培养学生创新能力。二是通过实验仪器、设备操作使用,实验过程中不断通过发现问题———分析问题———解决问题,学生正是反复在“错误”与“纠错”的过程中,他们的观察力、分析问题能力及实验操作能力得到提高与升华。学生只有真正走进实验室直接接触实验设备,通过尝试和探究才能形成深刻的`感性认识,只有在实验室才能完成这一目标,实验教学的主要特点是实际操作,不同于其他课程,因此,MOOC根本无法完全取代实验室教学。大学物理实验教学的现状与不足:(1)实验室资源有限,学生人数多,实验时间紧,必须在有限的时间内让学生完成实验内容。因此,要求教师必须少讲、精讲。常常会有顾此失彼的感觉,不同的实验,不同的教师存在很大的差异,影响实验教学的效果。(2)学生课前预习效果差。与理论课相比较,实验预习除了实验原理外还有实验设备的预习,仅靠书本对实验设备的描述及插图,学生很难对实验设备建立正确的、直观的形象,对整个实验的场景,操作步骤,可能出现的问题只能根据学生的经验、想象力去做一些猜想,导致学生之间存在很大差异,影响实验操作与实验结果。(3)课后复习环节薄弱。课后的实验数据处理,实验中的问题分析与讨论,实验内容及应用的拓展是实验教学的重要环节,在这一环节中教师难于掌控,影响实验教学的效果。
三、MOOC教学模式与大学物理实验教学融合的设计探索
(一)大学物理实验MOOC资源的设计
MOOC教学的重要环节是教学资源的建设,大学物理实验的MOOC资源与理论课教学相比有它的特殊性,它应该包含实验原理、实验设备的工作原理与正确操作方法、实验系统的搭建,实验流程与数据采集等。MOOC教学的特点之一———教学资源短小精干,给学生灵活性。因此必须把实验的内容拆分成若干个小的模块,制作教学视频资源,加深学生对实验原理的理解、为掌握实验设备的正确操作方法提供必要保障。MOOC教学的另一特点———学习效果检验。因此在MOOC资源各个模块中嵌入在实验原理理解中的重点、难点问题,实验操作的正确步骤,实验中的常见问题与错误,实验数据的分析与处理等,设计各个模块中练习与测试的问题,便于评价学生学习效果。MOOC教学资源上网,利用网络优势对学生开放,实现资源的大规模共享,建立网上互动平台,实现学生与学生,学生与老师的互动与交流,使学生进入实验室以前对实验原理,实验设备的正确使用,实验操作步骤及注意的问题有了正确的认识,为提高实验教学质量打下坚实的基础。
(二)大学物理实验教学过程与MOOC教学的融合
大学物理实验的预习环节,利用MOOC的大规模、开放性、在线特征,由学生自主学习,完成相应的练习与测试。老师在课前检验学生MOOC学习的成果,并给出评价,计入预习成绩。老师实验课程的讲授,主要是与学生一起讨论MOOC中存在的问题及理解中的错误。改变以前课堂上教师唱独角戏,学生被动接受的状况。学生主动参与,师生互动,调动学生的学习积极性,培养学生学习能力、分析能力及口头表达能力。解决了以前讲授内容多,时间长,学生操作时间缩短,有利于提高学生的实验操作技能。在学生实验操作阶段,老师还可以针对个别学生在MOOC中的问题,实验中的具体问题进行面对面的交流与指导,也克服MOOC中师生交流的短板与不足。利用MOOC教学资源,学生完成MOOC中的相应数据处理、实验原理、实验方法的拓展学习,提高学生实验数据处理的能力,完成实验问题的讨论与改进,提高实验报告的质量,达到提高大学物理实验教学质量的目的。
四、总结
大学物理实验教学与MOOC教学各有优势,两者不是简单的替代,如何实现两者优势互补是值得进一步探索的问题。不同的实验课题,MOOC资源的建设也存在差异,需要精心设计与制作。大学物理实验教学过程中,如何与MOOC有机融合在一起,也是值得每一位教师在教学实践中去探索。学生自主学习,师生交流互动,让学生更多地进行实验操作,培养学生实验技能,提高教学质量是大学物理实验教学改革的方向。
参考文献
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[4]祝智庭.MOOC为传统教育敲响警钟[N].北京晨报,20xx-11-5.
大学物理论文10
摘要:本文对大学物理实验课程的现状进行了分析和反思,主要从教育观念、教学体系、教学方法以及教学评价几个方面提出了自己对大学物理实验课程改革的看法。
关键词:物理实验 课程改革 教学体系 教学方法
大学物理实验课程是高校理工科专业学生必修的一门公共基础课,在培养学生的实验能力、动手能力和科学素养方面有着不可替代的重要作用。但是,长期以来,大学物理实验课程在体制、教学内容和教学方法以及教学评价上存在着一些弊端,使得大学物理实验无法达到其应发挥的作用,无法适应新世纪培养高素质人才的需要。进入21世纪,科技的发展、知识的飞速扩充,学生的特点也发生了很大的变化,要想提高学生实验技能和培养学生科学素养,对传统的物理实验教学进行变化调整势在必行。
一、 更新教育观念
物理实验课程是一门涉及领域广阔、时代性、社会性十分强的课程,它时刻面对着新时代、新科技的挑战。我们在对于大学物理实验的认识不能停留在教材上,物理学本身就是一门实验科学,他的发展离不开大量的实验,所以物理实验课程应随着社会的发展而变化。学生的进步和发展,取决于学生能否自主学习、合作学习和探究学习,而物理实验为此提供了一个广阔的舞台,它有助于学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观方面得到发展,有助于教师的提高。我们应在教育改革思路和实践上有重大突破。传统的物理实验教材与物理知识的发展之间的脱节,传统的课堂授课的局限,实验仪器的程式化,这样都很难调动激发学生的积极性和创新意识。
二、 丰富实验教学体系
长期以来,大学物理实验是作为理论课程的一种延伸,学生只能按照理论课的知道机械的刻板的完成实验,这样大大的限制了学生的积极性,使原本充满乐趣的实践性课程变得很枯燥乏味。大学物理实验应该是一门培养学生综合能力的独立课程,大学物理的教学内容也不能仅仅限于普通物理的范围内,当前科技发展中的新方法、新技术、新手段的加入会使得基础实验又赋予了新内容,提升了实验档次。除了学生必须的基础性验证实验外,我们还要加强综合性实验和研究性实验、开放性实验,开辟一种分层次实验教学的模式。其中研究性实验和开放性实验要真正的开设起来,要求学生通过查阅资料,理解实验原理,设计实验方案、选择实验仪器、确定实验参数、拟订实验步骤,在实验过程中完善实验结果,然后撰写实验报告。另外,研究性实验和开放性实验还可以通过教师开设的科研课题小组的形式来完成,丰富学生的知识,培养学生动手搞科研的能力,培养其科学研究的思维和科学创新精神。在学校开设物理实验课的同时,还可以并行开设一些“物理实验系列讲座”,讲述各领域的背景、思想、方法、现代技术和应用,使学生能够深入理解物理实验的思想、方法和应用,提高物理实验课的层次和水平,激发他们的学习热情和积极性。
三、 改进教学方法
首先确立以学生为中心的教学观念,在传统教学方式中往往是老师把实验仪器调整好,在学生做实验前详细的讲解,甚至做出实验演示。学生只要被动地按照老师演示的步骤机械的.重复实验操作,就能成功的测到数据,完成实验。学生在思想上对大学物理实验课程不够重视,每次实验操作都是按部就班的应付了事。物理学是一门实验科学,实验是科学认识的基本方法。一个完整的实验过程,包含提出问题、设计操作、数据分析和理论解释4个阶段。教学也应遵循这种过程,教师应当采用各种手段引导学生按照这种规律进行实验。
例如:实验的引入应充分调动起学生的实验积极性,教师可以通过各种有趣的物理史实、物理现象引起学生的注意,然后适当的提出问题,激发学生的求职欲望。在传统的教学中,教师往往死板的采用教材上的事例引入,对于学生来说,这已早没有了新鲜感,这就需要教师自身积极学习,不断充实自己,要具有十分丰富的知识面和很强的科学实践能力,将枯燥的知识联系实际,形象化。另外,在不同类型的实验课上,教师应该根据实验课的特点调整不同的教学方法,灵活多变,以免使学生产生精神疲劳。在指导学生实验时,教师应当贯穿物理思想、物理方法的教育,而不是简单的解决学生当前的困难,而要让学生知其然而知其所以然,引导学生善于发现问题、解决问题,灵活应用实验设计思想和方法,独立排除故障。
四、 完善教学评价体系
目前,我们学校学生的大学物理实验成绩评定分为三部分:预习成绩+操作成绩+报告成绩。其中预习成绩我们一般是针对学生写的预习报告的情况打分,实际上大多数学生仅是将教材上的内容大抄一番,并没有对实验进行必要的预习,仅仅想通过课堂上的提问检查是解决不了问题的。进一步完善物理实验的教学评价体系是非常必要的。正确的教学评价是实施新课程改革的关键。它对教师的教学历程、学生的学习过程具有非常重要的指导和导向作用。对于不同的实验类型,教师可以采用不同的教学评价方式,关键看学生通过物理实验课程的学习能否提高动手能力、培养科学创新精神。传统的实验报告是千篇一律的格式,学生往往按照教师的要求计算结果并进行一定的分析,实验结论和小结也仅仅是将教材中的内容重新复述一遍,这样不利于学生科研论文的写作能力。对于研究开放性实验,教师可以鼓励学生撰写科研论文式的实验报告,自己收集查阅相关资料,设计实验步骤,写出报告。
大学物理实验课程教学改革和学生创新能力的培养是一项艰巨长期的工程,需要我们不断更新教育观念,丰富多层次的教学体系,改进教学方法,能够客观公正的进行教学评价,才能使物理实验课程成为培养学生思维能力和创新能力培养上成为一个较好的平台,成为更有利于创新能力培养的实验教学环境。
参考文献
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[4] 黄曙光.物理实验教学改革探索[J]。高校实验室工作研究,20xx,90(4):27~28。
大学物理论文11
篇一、大学物理中创新能力培养论文
一、采用布鲁纳发现法教学,改变灌输式传统教学模式
目前,大学物理教学中许多老师只是单一地讲授教材中的概念、定律和定理,这样做仅是积累了学生的知识,不利于他们思维能力的训练。而发现法教学是以掌握学科的基本结构为内容,把学科的基本概念、原理及特有的研究方法纳入教材,并围绕学习课题准备好假设、验证用的资料及实验,老师为指导,学生为主体,探究物理概念的形成过程、物理定律怎样被发现、物理定理怎样推导出来、它们的物理意义等问题,并从中学习物理学家们的创新思维,从而拓宽思路,达到培养创新能力的目的。例如在学习带电粒子在磁场的运动时,首先通过介绍一则关于回旋加速器的新闻报道创设问题情境,激发学生探索带电粒子在磁场中的运动规律的欲望。然后引导学生把复杂问题简单化,从带电粒子速度和磁场正好平行和垂直两种特殊情况出发,分析速度方向和磁场方向夹任意角的带电粒子运动就是两个分运动的合成。学生通过思考和讨论就能自行发现在均匀磁场中的一般运动规律。
二、通过介绍物理学史培养学生的创新思维
物理学史其实就是一部创新史,在教学过程中,教师灵活穿插物理学史中一些典型的创新事例,提炼和整理后介绍给学生,通过学习物理学家们发现和提出问题的过程,可以培养学生的质疑精神和提出创新性问题的能力。同时,在分析问题和解决问题的过程中注意体现物理学家们的科学分析方法和思维方法,这有助于提高学生的思维能力和掌握科学方法。例如在学习波动光学时,介绍物理学发展史上关于光究竟是粒子还是波的跨世纪大争论,科学家们的创新精神和对科学真理的执着追求极大地感染了学生;关于光的本质的思辩过程也对学生科学思维方式形成产生深远影响。
三、考核方法多元化
对传统考核方式进行改革。学生成绩改为由几个部分组成:平时作业、创新报告、小论文、课堂讨论和期末考试。其中把创新报告、小论文加分加入到学生成绩中是对创新教育和教学改革的一个保证。并鼓励学生在课堂上对教师所授的内容进行质疑、提问,并引导大家展开讨论,取得了良好的教学效果。教学过程中同学们经常主动向教师提出对一些问题解决方案的新看法;[4]对同一道题提出不同解法,有些解法常具有创新性(经查文献,未见该解法的报道)。通过一题多解一题巧解能很好地把学生的发散思维和聚敛思维结合起来,[5]是获得顿悟和灵感的有效手段,能有效克服学生定向思维的影响,从而发展学生的创新思维能力。在教学实践中,对学生提交的小论文尽量给予肯定和评价,根据价值和水平给予不同程度的加分。适度引入激励机制,鼓励创新,激发学生课堂参与意识和创新欲望,使得课堂教学更加精彩。
四、实行小班教学模式,搭建课程网站,提供培养创新人才的良好平台
现在大学物理的教学班普遍达到上百人,相比而言小班教学模式更利于每个学生充分主动地参与到教学活动中来。[6]教学活动中教师鼓励学生提出创新想法,展开课堂讨论,并及时给予评价。由于课堂时间有限,通过建立大学物理精品课程网站实现师生交流的课后延续,有教学大纲、授课录像、互动教学、课件与教案,创新平台等栏目,为培养创新人才的搭建良好平台。
五、充分发挥物理实验对创新能力培养的积极作用
物理学是一门实验科学,当中的许多原理和结论都来自实验结果,更为重要的是,实验充分体现了人类社会的创新发展过程和创新成果,对学生创新能力的培养起着积极重要的作用。但是目前大多数高校物理实验仍以验证性实验为主。20xx年已逐步实现了物理实验设计、教学方式以及时间上的全面开放,学生可以依据在学习中或日常生活中遇到的实际问题结合所学的知识,查阅相关资料,自行设计实验方案,安排实验步骤,选择实验仪器,分析解决实验中遇到问题,教师只是从旁适当引导和启发。这样的开放性实验,激发了学生学习的积极性和主动性,培养他们发现问题、解决问题的能力,更重要的是对学生创新能力的培养、创新素养的'形成也发挥了积极作用。在设计及实施实验的过程中,学生要查阅大量的资料,比较若干不同的方案,自己动脑设计出符合实验逻辑和物理原理的操作步骤等,将真正体会到创新的乐趣。
六、将物理学前沿问题和物理基础知识相结合
大学物理在启发学生创新、培养学生创新思维、塑造学生分析和解决问题能力方面有着不可磨灭的作用。但是笔者发现,绝大多数院校的大学物理教材都是沿用传统物理学教材的知识体系,力热光电以及原子核物理是主要章节的内容,近代物理和物理前沿相关内容是少之又少,即便出现也是一句话带过。因此,这些内容会让学生觉得物理和现实生活脱节,从而丧失学习物理学的兴趣,更谈不上创新性的培养。但是,往往当教师在课堂或者学术讲座上,讲述一些类似黑洞、百慕大、航天飞机、纳米技术、磁悬浮高速列车等前沿问题的时候,学生是听得最认真并且反馈是最好的。有许多同学在听讲完毕还会追着笔者表示想深入了解更多相关知识,并有自己的想法与笔者探讨。这些也从反馈的角度再次印证了在大学物理教学中,将物理学前沿问题和物理基础知识相结合的重要性以及它对学生学习过程中产生的深远影响。
因此,在大学物理教学过程中不能一味追求讲述完成课本内容就好,应该与时俱进地添加部分当下或者近年来物理学前沿发生和发现的一些重大事件、科研成果和未解之谜,可以从很大程度上激发学生学习和创新的兴趣和热情。创新教育势在必行,创新精神和创新素养的培养应该是高校学科教育最重要的任务之一。大学物理作为全国大部分院校都要开设的一门基础公共课,具有广泛性和普遍性。本文提出的在大学物理教学中培养学生创新能力的改革思路和方法切实可行,许多兄弟学校同行、本校后续课程老师和广大学生对笔者进行的教学改革和实践也给予了充分的肯定,可见这项改革具有较强的现实意义和良好的应用前景。
篇二、大学物理中创新能力培养论文
1、实验原理与学生创新能力的培养
物理学是一门实验学科,物理定律和理论的建立离不开大量实验,比如从伽俐略的斜面上小球滑下实验到牛顿运动三定律,从法拉第的电磁感应实验到麦克斯韦电磁理论的创立,都是从反复实验中观察,分析,归纳和总结出来的,反过来,一个理论的正确与否最终也需要实验来检验。那么,我们怎么样设计一个实验?为什么这么做?这就是实验原理,学生首先需要理解。例如,牛顿环和迈克尔逊干涉两个实验,从干涉图样来看,极其相似,很多同学便混淆不清了,什么原因呢?就是因为他们没有掌握实验的原理,不明白牛顿环是等厚干涉,而迈克尔逊干涉是等倾干涉,通过教师分别讲解牛顿环和迈克尔逊干涉的实验原理之后,同学们再回到实验中重新认识两种实验现象,比较它们之间的异同,从而可以加深他们对等厚干涉和等倾干涉的认识,提高他们理论联系实际的能力,强化他们学以致用的思想观念,培养他们的创新意识。
2、实验方法的选择与学生创新能力的培养
大学物理实验中有直读法、比较法、模拟法、放大法、转换变量法、平衡法和干涉法七大类[6],这些方法中都蕴含着一定的物理模型,是非常好的思维训练素材。课堂上,教师除了讲授原理,从原理中提炼出测量方法,并作详细讲解才是更重要的。例如,在“用拉伸法测金属丝的弹性模量”实验中,重点是介绍金属丝在砝码作用下产生的微小伸长量的测量方法,对于数量级达10—4m的长度,用一般测长工具直接测量行不通,怎么办?老师提出一种新的测量方法——光放大法。它是利用在砝码作用下金属丝产生的微小长度变化,来带动光杠杆转过微小角度,然后经过望远镜将此角度的变化转变为反射光线角度的变化,进而转化成标尺上较大的读数变化,这样,就把不易测量的微小伸长量转换成了用一般方法可测量的量。通过对光放大测量方法的理解,学生的学习兴趣会大大增加,前人巧妙的`构思和无穷的智慧打动了他们,激励他们去勇于探索和开拓创新。
3、实验仪器的使用与学生创新能力的培养
大学物理实验中,对长度、质量、电流、电压等基本物理量的测量是最基本的实验,学生使用什么实验仪器进行测量才能最准确,是问题所在。近年来,一些高校实行开放式实验教学[7],取得了较好的教学效果。例如,测量测狭缝宽度时,有米尺、游标卡尺、螺旋测微器和读数显微镜四种仪器让学生选择,哪一个更加合适?需要学生对四种测量工具进行比较,探讨不同测量工具的准确度,分析出测量数据位数与测量工具的精确度等级之间的关系。认真筛选之后,最终选择了用读数显微镜去测量,通过这个实验的训练,学生对读数显微镜的结构、测微原理和如何提高其测量精度都有了正确的认识,明白了测量数据不是一个简单的测量结果,而是包含有很多信息,如所使用仪器的精确度、测量结果的准确性等,从而能够做到正确读数和正确测量,整个过程对他们的动手能力、判断是非的能力和创新思维的能力无疑是一个很好的锻炼。
4、实验操作与学生创新能力的培养
物理实验对物理量的测量都是先观察和判断目标,再对仪器进行调整,然后读数,因此,实验者判断的准确程度以及操作技能的高低都会直接影响测量结果的可靠性。在固体密度的实验中,测量质量要用到物理天平,物理天平我们中学就已经使用过,但是有的同学操作仍然不规范,在起动的状态下调节平衡螺母或加减砝码,导致横梁落下,仪器受到损坏,课堂上,教师应该关注学生的操作过程,给予及时纠正。调节时,首先转动制动旋钮起动天平,由指针观察横梁是否平衡,随即止动,根据指针在标盘上的偏移不同调节平衡螺母或加减砝码,再起动,再观察,如此反复直到调平为止。有时,由于部分天平磨损比较严重,同学们在实验中还会遇到天平调不平衡的问题,此时,教师就可以启发学生,是不是可以想出一个办法使天平平衡?学生经过思考,想到可以加砝码先使天平平衡,计算时再折算质量,不失为一个好方法。学生的实验技能提高了,学习兴趣大大提高,同时也培养了他们独立思考和创新实践的能力。
综上所述,大学物理实验作为一门基础性的实践课程,它在锻炼学生的实验技能,启发和培养学生科学的思维方法和创新能力,激发学生的科学研究兴趣,提高学生科学素养等方面是其他课程无法替代的,并将日益显示其重要性。
大学物理论文12
1实验模式的改革
1.1创新型实验室
创新型实验室是根据学生不同的认知水平,对其开展相应类型的实验,包括验证型、探索型与设计型实验,不同的实验类型进行相应的实验,逐步提高学生的操作能力与思维能力。通过采取科学的方法,鼓励学生对将要操作的实验结果进行大胆的猜想并分析产生这个结果的可能原因。这种实验遵循科学的方法,即学生从实验开始到实验结束的分析过程中,可以初步掌握研究问题的基本方法,并提高学生实践能力、发现与处理问题的能力及综合分析的能力,更重要的是会使得学生迸发出创造性思维,为学生个性化的培养提供良好的实验平台。
1.2如何建设创新型实验室
建立创新型实验室以学生为研究对象,从内、外两个方面入手。从内入手:主要包括8个方面的内容。
(1)教学方法要“开放”:包括两个内容:一、教学方法要有灵活性。教师通过问卷调查和座谈会等形式与学生交流,并找到一种最适合学生学习的教学方法,即一个实验配套一种教学方法。二、学生要有自主选择性。对于所有的开放实验,由专人列出其内容并公布出来。学生根据自己的实验需求,选择适合的实验项目,自己选择指导教师。促使学生自主学习,提高他们的学习兴趣。
(2)实验教材的变革:以往的实验指导书,从实验目的、原理到实验过程都写得十分详细,学生自己不需要思考,按照教材的步骤即可完成实验,这极大地束缚了学生的思维能力。因此,新的实验指导书上面只写实验目的,实验器材和实验意义即可,从根本上迫使学生挖掘自己的潜力和提升思维能力,自主设计实验过程。
(3)教学方式的改变:如果学生想做的一些实验项目没法在现有的实验室完成,就必须到其它的地方完成实验。因此新的实验教学平台的建立显得十分必要。在《模拟电子技术》这门课的一些电路图是可以在网上利用专门的软件进行实验,学生自己设计的电路图,可以利用相应的软件来检测其是否正确。所以,在校内建立专门的网络平台,来解决实验室中解决不了的器材问题是非常必要的。
(4)教学组织变化:一、学生可以先进行基础性实验,再进行探索与设计性实验。二、教师也可以根据学生自身专业的不同,选择不同的科目进行教学,比如电气工程与自动化专业的学生,可以专门做力学与电磁学的实验,而光学与热学的实验可以选做。
(5)教学内容的联系:在创新型实验教学中,教师可以引入《物理学史》的相关内容,即讲述前人做经典实验的过程以及做这个实验的历史背景等等。通常学生不理解为什么要做这个实验,有什么具体意义,不同的实验内容彼此有什么联系等问题。在加入《物理学史》的内容后,不仅可以增加了物理实验的趣味性,同时也可以使得学生从前人的实验过程中借鉴他们的实验思路、实验方法以及感受前人的智慧火花,更重要的是学生明白了这个实验的`历史意义,即科学与社会的发展息息相关,使学生懂得获得的知识要服务于社会。
(6)教学时空上的调整:以教学与实验同步进行为准,如《电路》实验课程中戴维南定理的验证实验,可以将教学内容与实验过程同步进行。
(7)教学科目的必修与选修:必修实验课包括学生在学习文化知识后,进行实验研究,即对书本当中刚学过的定理进行批判性的研究。选修实验课包括对全新领域进行新实验课题的研究。
(8)教学仪器的改革:鼓励学生进行实验探究,只要学生能完成实验,达到实验目的,学生就完全可以根据自己实验所需的仪器,自主选择实验器材或者在网上购买实验元件并进行组装,来完成相关实验。从外入手:包括两个方面的内容。
(1)引入心理学基础:对学生的学习引入心理学的理论,启发与诱导学生喜欢学习,爱钻研知识。老师要学会“放手”,给学生营造一种宽松、适宜的学习环境;根据学生的认知水平,教师选择相应的实验题目。对于刚进入大学的学生来说,实验是第一门课程,应该严格要求,比如对实验数据的处理方法、实验的操作过程等等,以培养出严谨、求实的科学精神。
(2)加入教育学的思想:树立学生的教育主体及终生学习的思想,明白教育的意义,培养与提高自身的创新水平,掌握科学的研究方法和研究过程。
2实验模式的实施
新的实验模式会带来很大的好处,一方面它可以营造激发学生兴趣的教学氛围,学生身处其中会时时刻刻感受到自己是教育主体。另一方面,它也可以逐步调整学生的学习状态,从不重视实验到参与实验,最后到亲自动手实践。与此同时,它也会带来一些挑战,正所谓一个硬币有正面也会有反面。首当其冲的是实验器材的维修与保养。学生持续不断地做实验,器材也会受到损伤,维修费用也成了一个大的问题。其次,人员的安排上,教师不可能每时每刻都在实验室等着学生做实验。最后,学生是否会长期坚持下去。针对上述提出的问题,我们必须找到行之有效的方法才能保证新的实验模式顺利实施。根据长期实验室的教学工作经验,主要采取五方面的措施,以保障其创新型实验室的顺利建设。
(1)管理制度:一旦新型实验室创建成功,随后的问题也会接踵而至,比如实验室的器材、安全以及实验指导教师的工作量的增加等问题。因此,要根据教师与学生以及实验室的具体情况,制定最为适宜的日常管理制度,妥善安排好教师的人员分配、仪器使用等问题。只有解决了这些问题,才能让创新型实验室更好的服务学生。
(2)教学开放平台:前一段时间,遇到一个学生,他想做关于电解的实验,但不知道在哪里可以做实验。因此,建立教学信息公开化平台,在全校网站等相关的地方说明实验楼各楼层的实验研究内容。这样就可以保障学生一有想法,就可以到相应的实验室去做实验。同时与其他高校架设起资源共享的桥梁,使得教师与学生利用这个教学资源,同外校的师生交流和相互学习,同时,根据不同实验项目的难易程度和参与学生人数的多少,设置不同级别的学科类型,真正的形成有一定规模效益的创新实验教学平台。
(3)自主选择性:学校可以把所有实验教师的个人资料(包括照片、所教科目、研究方向)全部整理出来,同时张贴在实验室教师公布栏中。学生自己探索或者设计的实验,以纸质版的形式,粘到相关教师的边框中,表明学生想让这位老师指导。学生选定的老师应及时查看实验的可行性。一旦实验可行,在约定的时间内,由老师指导学生完成实验。
(4)教学签到制与学分管理制:教学签到制指的并不是学生上必修课的签到,而是学生自选实验课签到的次数。这样从“制度”上保证了创建新型实验室的必要性。要是没有必要的“强制”措施,只有与学生良性互动的主观愿望和教师的满腔热情,而不考虑做实验的关键———学生,就很难让学生参与其中,激发他们的积极性。因此,开放的实验项目必须要实行学分制度,一旦学生开放的实验学分未修满,则要求他们重修,直到修够学分为止。
(5)教师队伍:配备优秀的教师队伍,一个完善的创新实验室不仅仅体现在它的设备与环境上,更重要的还要体现在它的师资队伍以及其它软件的建设方面,这是作为建设创新型实验室的关键步骤。教师队伍的建设必须优先考虑建设内容,对于老师教学能力的高低与教师结构的合理搭配,将直接影响创新型实验室效能的发挥。
3结束语
通过对新实验模式的改革与创新实践的研究,其中包括课程安排、教材内容和教学方法的革新以及学生学习心理等方面,最后发现它可以极大地调动学生的积极性和主动性,充分挖掘学生的探究能力和科研创新能力。例如通过对11级物理学采用新模式实验教学,发现学生对实验有了比较大的态度转变,无论是从做实验的积极性还是兴趣等方面,都有大的改变,特别是课外实验:设计喷雾装置,学生自己设计实验,准备器材,完成实验。新实验模式对大学物理实验的教学起着关键的作用,特别是对学生的创新能力与动手实践能力都有着推进作用,为我校举办各种大型比赛提供重要保证。
大学物理论文13
目前许多高校的理工科专业开设了大学物理课程,而有的文科或管理学科以及一些医学院校等也开设了此课程。为深化大学物理教学,多媒体技术作为一种辅助教学手段,能够有效地提高教学质量,但同时也有存在的问题。本文从教学实践出发,客观地分析并研究了大学物理多媒体辅助教学的优越性、与传统教学模式的关系,以及认识多媒体技术的不足,克服目前多媒体教学中在认识、方法和技术上存在的不足,使多媒体教学充分发挥其优势,提高多媒体辅助教学的质量。
一、大学物理多媒体辅助教学的优势
1.具有直观化、形象化的特点
多媒体教学是一种现代化的教学手段,多媒体课堂教学强调以现代电教媒体为中心的多媒体群的作用,形象、生动、直观地显示出传统教学手段难以表达的教学内容或无法观察到的现象。利用多媒体课件可以模拟各种物理实验和现象,利用直观的、形象的画面来呈现所学内容,使学生在视觉上接受更多的信息,学习主动性会有所提高;同时具有很强的启发性,能够培养学生的观察能力和思维能力。
2.能增大信息量,提高教学效率
与传统的教学模式中教师往往要花大量的时间去板书、绘图相比,运用多媒体教学手段可大大节省板书及绘图的时间,给教师留下大量的讲解时间,增加课堂传递的信息量。同时还能避免出错,有利于教师把每个知识点准确、严谨、形象、精彩地表现给学生,激发学生的学习兴趣,帮助学生及时正确地理解及掌握学习内容。多媒体教学既能看得见,又能听得见,使学生在学习过程中“听”与“看”相结合,学习效率大幅提高。如在讲授等厚干涉时,利用多媒体播放一段视频,讲解什么是等厚干涉,并区分与等倾干涉的不同,教学效果比在黑板上板书好得多。
二、大学物理多媒体辅助教学的弊端
1.不利于教师主导课堂教学
组织课堂教学的主角是教师,教师应始终处于主导地位。传统教学模式中,教师直接面对学生,教师的形体语言、面部表情、板书文字、手势引导、讲解语气和即兴发挥组成了丰富的教学信息,这是传统教学模式和方法的优势。而目前在多媒体教学中,由于采用的课件是事先准备好的,从而使教师的授课思路总是随着课件走,教师在授课中的临场发挥受到一定的束缚,课堂教学缺乏教师与学生的互动过程,教师的主导作用没有体现出来。
2.缺乏灵活性、同步性
在传统教学手段中,教师利用粉笔和黑板可以边写、边画、边讲,对学生接受、理解、掌握知识起到了很好的引导作用。同时通过合理的板书设计,教学内容中的公式、定理可以在黑板上长时间保留。而多媒体教学虽然具有音像和动画方面的`优势,但教学的灵活性却不如传统教学手段。多媒体教学只能放映事先制作的课件,在授课过程中只能逐页显示,教师最多只能通过控制放映速度来掌握上课节奏,新的一页出现了,旧的一页上所有信息都将消失。这不利于学生对前面内容的回忆,也不利于学生记笔记,其灵活性和同步性显然要差。
三、大学物理多媒体辅助教学的运用
1.合理规划哪些课程使用多媒体课件教学
我们使用多媒体教学的根本目的,就在于解决传统教学手段所欠缺的部分,弥补传统教学所达不到的教学效果,使学生的学习效果达到最好,同时思维能够拓展。作为一种教学手段,多媒体教学要根据教学内容和教学对象来选择和使用。多媒体教学要符合教学大纲的要求,富有代表性,科学准确,符合学生的认知规律,并与教学内容的表现形式相适应。若课堂讲授中图像较多时,或者用多媒体动画能够很好地表达物理定义时,我们采用多媒体效果要好一些。同时要对整个大学物理课程有个规划,哪些章节需要用到多媒体,可以根据学习对象、学习内容、学习目标等因素设计多媒体课件的内容,这些都需要从实际的教学经验中去总结,力求在进行多媒体教学时做到“适时、适度、适当”,并能使教学过程得到优化、教学效果明显提高,所涉及的实际问题从根本上得以解决。
2.多媒体教学方式同传统教学方式有机结合
多媒体教学是教育教学的一种工具,从教育生理学的角度,在教学过程中,长期只和一种媒体打交道,哪怕是最先进的媒体,也容易诱发生理疲劳,对传统媒体是这样,对多媒体教学也是这样,因此两种媒体交替使用,更有利于吸引学生的注意力。课件应起到利用黑板、粉笔和教具所不能起到的作用,而对于逻辑思维较强的内容,教师的解题思路、解题过程需要用板书一步步地呈现给学生,这样才能达到较好的效果。只有将两种教学方式有机融合,相互补充,才能发挥两种教学手段的优势,弥补各自的不足,使得教学效果达到最佳。
多媒体教学已经作为一种新型的教学手段得到广大老师的使用,我们应该努力认识这种教学方法,发挥其优势,提高学生学习大学物理的兴趣。同时要解决存在的问题,发挥主动性,吸引学生学习大学物理。
参考文献
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大学物理论文14
【论文关键词】大学物理;选修课;素质教育
【论文摘要】大学物理课是高校实施素质教育的一门重要课程。传统的理工科物理必修课过于强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”、“应用性”,使物理学教育的育人功能不能充分发挥。因此有必要针对非理工科学生开设大学物理选修课来弥补普通物理教育的不足。本文对开设大学物理选修课的教学目标、教学内容、课程体系、教学方式和考核方式进行了分析和探索,有利于高等院校非理工科专业大学物理教学的实施。
在科学技术突飞猛进,人类已步入知识爆炸、高科技和信息时代的今天,随着我国经济的发展、市场的繁荣,高等教育面临着如何适应社会主义经济建设和社会发展的人才需求这一问题,首先是一个转变观念的问题。过去在教育教学过程中长期形成的一种潜意识的观念,现在已经基本得到澄清,越来越多的人们认识到:大学本科要立足于培养复合型人才,而不是培养专家,本科教育主要是打好科学文化素质基础,尤其是培养学生自主获取知识和自我发展的能力。[1]
物理学是各门自然科学的基础,其研究问题、解决问题的思想方法适用于一切科学研究。正如伟大的物理学家费曼所言:学习物理学,就是要学习怎样由未知进到已知的科学求知方法,就是要学习如何尝试和纠错,就是要学习一种普遍的自由探索的创造精神。大学物理课是高校实施素质教育的一门重要课程。传统的理工科物理必修课为了培养研究和应用型人才,是为理工科学生后续课程学习打基础,所以很强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”、“应用性”,并且有统一的教学大纲和采用统一闭卷考试。受此制约,物理学教育的育人功能不能充分发挥。因此有必要针对非理工科学生开设大学物理选修课来弥补普通物理教育的不足。大学物理选修课对体现科学教育与人文教育的融合,特别对提高非理工学生的科学文化素质起着重要作用。
一、大学物理选修课教学目标
大学物理选修课程教学内容并不是理工科物理教学内容的缩减,不能把大学物理选修课程体系当作理工科物理体系的缩影。大学物理选修课的教学目标主要是力图使学生在有限的时间内了解物理学的基本内容,即物理学研究的是什么;培养学生独立探求知识的探索精神;提供当代大学生必不可少的现代观念和思维方式;开拓视野,让学生了解物理学前沿;了解现代科学技术的物理基础;了解物理学与社会、环境、能源等方面的关系,物理对人类社会文明的进步有什么贡献与影响;了解科学家创造性的工作特点和研究方法,获得科学方法论的教益与启迪。
二、教学内容和课程体系
针对这一目标,大学物理选修课的教学内容和课程体系应通过身边的物理、生活中的物理以及工程技术中的物理直到最新科学动向(如高温超导、纳米材料、反物质世界等)导入物理基础知识,应强调:
1、定性与半定量,对计算能力要求不高[2]
由于非理工科学生的数学基础普遍不高,因此为了让此类学生对表现物质世界的运动规律有明确直认识,应采取定性、半定量及适度的定量方法来阐述物理学的概念、理论和规律。注重教学内容中的语言描述,降低物理学科中的定量要求,给出清晰的和较宽阔的物理图像、科学观点和思维方法,并注意将研究方法、思维方法渗透其中,以使学生既学到知识又领会了方法。[1]
2、增加物理学史的讲授,帮助学生正确理解物理原理和物理概念
每一个物理概念、每一条物理定律的形成都离不开当时的历史条件,都少不了物理学家的科学思想的逻辑发展和历史行程。回顾这些物理概念、物理定律的逐渐建立的历史过程,可帮助学生正确理解概念的内涵,正确运用物理定律来解决实际问题。
3、从哲学角度考察物理学的思想根基古代物理学的理论形态实质上是自然哲学,它是未分化的包罗万象的知识体系,把自然界当做一个整体而从总的方面来认识它。从16世纪起,自然科学开始从哲学中分化出来,物理学开始了它的近代发展时期。作为科学的世界观和方法论,辩证唯物主义哲学在物理学研究过程中发挥着重要的作用。辨证唯物论认为,世界上一切客观的东西都是永恒的运动和变化的,它从不把自身的理论当做一部不变结论的汇集,而看做是同样必然地要不断发展变化的斗争。这样的思想贯穿在物理学里,如:物理规律是普适的、场是运动变化着的、物质具有波粒二象性、能流是有方向的等等。
4、物理学方法论
在物理学的发展过程中,无数物理学家对物质世界的物理现象和事实进行科学实验和科学思维,在建立物理概念、揭示物理规律的同时,逐渐形成了一整套研究物理学的科学思想和科学方法,从而产生了物理学方法论的科学。物理学的方法论是介于哲学原理和物理学理论之间,对物理学探索和物理学理论的建立和发展起指导作用的普适原理。课程中应向学生介绍研究物理学的行之有效的科学方法,如观察和实验、科学的'抽象、理想实验的方法、类比的方法、假说和模型的方法、归纳和演绎相结合的方法、数学公理化的方法等等,培养学生多维化、系统化和信息化的科学思维方式。
5、内容广而新
覆盖面要广,除了介绍物理现象、物理规律的产生、发展、应用,更要阐明物理规律之间的相互联系、物理学与其它学科的交叉发展和物理规律在生产实践、生活实际和科技革命中所起的重要作用。当今世界科学技术迅猛发展,信息量扩大,知识更新速度快。物理学在近代发生了重大革命,出现了许多新的技术科学,并在实践中获得了重要应用。因此课程要充分体现近代物理学的内容以及当今某些物理前沿内容及其重大应用,以便学生对最新的物理学理论、应用及科技发展动态有一个全面的了解,这对学生的知识、能力、素质的培养来说,是十分必要的。
三、教学方式与考核方式
1、教学方式
大学物理选修课不是进行系统的物理学理论知识学习与研究,而是从欣赏的角度,以科普的形式,力求轻松、有趣,侧重身边物理、生活中的物理及趣味物理,以消除学生的恐惧心理,这样学生渐入状态,学习的兴趣和主动性会被激发和调动起来。在教学安排上,可以不强求系统性,不严格遵循物理学发展的顺序,而是根据一些起源于物理学、现在已渗透到各学科甚至人文学科的概念、方法和技术开设若干专题讲座,如航天技术、能源技术、信息技术、材料科学、物理学在医学中的应用、地球系统、环境科学等。[3]
大学物理选修课的主要对象是非理工科学生,不需要讲授繁琐的理论推导过程,故传统的“边板书、边讲授”的方法不适用,而应尽量多地采用多媒体教学手段[4]。教师要花费大量时间学习和阅读文献,收集和制作课件、图片、flash动画、音像影视资料,做到音像图文并茂、生动直观、引人入胜地传递教学信息,以便取得较好的教学效果。
2、考核方式
与强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”的理工科物理不同,大学物理选修课可以不采用解题、统一闭卷考试的方式来考核学生的学习情况,而可以采取多元化的考核方式:让学生查找文献撰写专题论文;撰写读书报告、课程心得体会;由学生独立完成演示实验或自我设计探索性实验;甚至分组研讨某些物理问题或口试答辩等等[5]。
物理学是研究自然界最普遍规律的科学和最成熟的自然科学。当今世界科学技术以前所未有的速度发展,不同学科、不同专业领域相互交叉、相互渗透和相互融合的趋势更加明显。这要求课程结构要趋向综合化,文理要相互渗透。开设大学物理选修课可以弥补普通理工科物理教育的不足,对非理工科学生融合自然科学与人文科学的知识结构具有启迪思维、萌生感悟、提供思想方法、树立创新精神和提高科学文化素质的促进作用。
【参考文献】
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大学物理论文15
摘要:为适应现代社会对工程技术人才的更高要求,高教领域理论基础课程也迫切需要面向现代工程教育的教学改革和实践。大学物理是一切工程技术的理论基础,为了让学生在今后的实践工作中能够更好地将理论知识融汇到其中去,在大学物理《电磁学与光学》的授课时,作者将一些成功的工程技术相关案例作为素材融入到其中,增加了学生对基础知识的巩固,建立完整链条的物理模型及实际应用,强化了学生工程实践和科技创新意识,达到在大学物理课堂教学中工程实践和科技创新意识培养的要求。
关键词:电磁学与光学;工程教育;案例分析;课堂教学
一、概述
随着社会的进步,科技的发展,工程教育理念逐步被融入到应用型大学的实践教学领域中。大学物理是面向几乎所有专业的核心基础课,为培养研究型人才打好物理基础。目前的工程技术,从原理上讲大多数都属于大学物理范畴。在教育的过程中,我们通过借助互联网时代下快速发展起来的多媒体教学技术,以及在教课书中融入成功的工程技术相关案例素材,以此来促进学生对于一些晦涩知识点的从其诞生到现在的实际生活的运用等方面进行深入地学习。这样新旧知识一脉相承形成完善的体系,通过经典理论的再现,新知识的引入顺理成章。本文以大学物理中的《电磁学与光学》为主,引入实际教学案例,在要求学生熟练掌握大学物理课本内常用专有名词的概念和一些物理现象的基本规律等后,在一定程度上将它们在实际工程案例中的运用进行介绍,从而让学生更好的理解理论与实践之间的关系,并且了解这些理论在现实生产技术领域内所开展的推广应用情况,这样有助于学生更好地掌握课本知识,提高学习的主动性和积极性,帮助学生在大学物理课堂教学中,建立理工科学习兴趣,树立工程教育意义。
二、电磁学和光学工程教育教学案例
(一)静电喷漆
静电喷漆属于静电学中的应用案例。雾化的油漆微粒在直流高压(80~90kV)电场中带负电荷,在电场力作用下,油漆微粒飞向带正电荷的工件表面,形成漆膜,此过程称为静电喷漆。物理原理:静电喷漆是将被涂物当成正极,日常情景下接地;涂料雾化装置为负极,接电源设置为负极,如此在正负极间能够形成静电场。并且在负极附件区域内可以出现电晕放电,在放电地过程中使得涂料内的介质出现电荷的转移从而带电,并且进一步实现雾化。根据同性相离、异性相吸的原理,以及带电介质受电场力影响,涂料跟被涂物形成环抱效果,沿电场线向着静电喷漆喷过的带有正电荷的被涂物上,并且分布匀称且有较强的吸附能力,从而形成一层薄膜。工程应用:根据国内外相关调研结果显示,静电喷漆技术作为近几年内研发出来的技术,它在各种工业内都受到了重视,主要被用来处理产品表面。相比与传统的产品表面处理工序而言,其发展势头如此好,在一定程度上是因为它具有如下几大特点:1.所需要的涂料很少就能达到想要的效果;2.绿色环保,不仅无毒害,而且在一定程度上能净化环境;3.能够使用机器化工作模式,减少人工操作,并且具有高效特征。注意事项:1.工作时安全电压为小于9万伏,短路电流为小于0.7毫安,工作运转时超过安全电压,对相关工作人员会造成一定程度的不利影响。2.在进行完喷漆工作后,需要马上将喷枪接触地面。这样可以释放内部的电荷,减少进入到人身体上的电荷。3.为了避免意外短路时产生电火花,在进行工作时要与操作界面保持一公分以上的距离。4.在操作前务必要确认各部分的'线路连接正常,一定要注意机壳和工件的接地正常,避免高压静电。
(二)生物磁学的应用研究
生物磁学属于静磁学中的应用案例。生物磁学是研究生物磁性和生物磁场的生物物理学。生物磁学研究与物理学、生物学、医学等密切相关,而且在工农业生产、医学诊断和治疗、生物工程等方面都有广阔应用前景。生物材料的磁性:在对生物大分子的广泛研究中,发现大部分生物材料具有抗磁性,少数为顺磁性,极少数呈现铁磁性。1.生物材料的抗磁性,表现在生物分子在磁场作用下产生与磁场方向相反的运动,使原来的磁场减弱。一些绿色植物单细胞或者叶绿体放置于磁场中,当叶绿体的平面结构与磁场垂直取向时,分子受到的磁场力最大,与磁场平行时,磁场力最小。2.生物材料的顺磁性与其中有过渡金属离子的成分有关。生物机体内所具有的所有金属离子中,属于顺磁性金属离子有八种之余。例如进行氧化输送的血红蛋白,进行电子传递的细胞色素,DNA分子生物合成需要的核糖核苷酸还原酶等。此外,任何物质受磁场作用都有抗磁性,只不过在顺磁性物质中,由于顺磁性超过抗磁性,故整体对外表现为顺磁性。3.在生物体如磁性细菌、鸽子和个别人体发现有铁等具有磁性的金属物质存在,并且对生物体的生存具有重要的意义,能够让生物在一定程度上辨识方向,大雁南归靠的就是体内具有磁效应的罗盘准确的从千里遥途飞回鹊巢。科学家也曾发现在某些人的鼻窦骨的表层下约5μm处有一层铁质层,据估计与人的第六感觉即磁感觉有关。人体磁场远低于地磁场,约为10-12T,很难进行观察和研究,目前主要采用磁屏蔽原理和空间鉴别技术。磁场的生物效应:1.磁致遗传效应:磁场处理能够在一定程度上诱导基因突变的现象。如用强度不同的磁场对大麦种子进行处理后,发现DNA合成率下降了,同时在第二代的染色体中也观测到了畸变。通过对生物基因突变学的相关研究进行综合分析,一部分生物研究学者认为,磁场对诱导基因突变主要是通过对DNA分子内部氢键的作用,使得DNA的结构发生变化,从而影响基因的表达。2.磁致生长效应:磁场对生物生命过程的各个阶段各个环节均具有一定的影响。如一旦磁场的强度超过了1.4T就能够在一定程度上对细菌生长产生严重的影响。此外,地磁场反向时,会导致生物灭绝。3.磁致放大效应:具有低能量的外加磁场,能够产生具有很大能量的生物效应。根据能量平衡相关原理来讲,这是磁场在生物效应中所起的作用,只能看着是起到的激发引导作用,通过其导致生物体内能量短时间内放大化作用。当外加磁场达到最大值时,生物效应就开始出现,随着磁场作用的增大,生物效应随之增大,这是一种累积效应。
(三)霍耳效应的应用
霍耳效应是美国物理学家爱德华霍耳1879年发现的,霍耳效应就是把一块导电板放在磁感应强度为B磁场中,导电板通有纵向电流,这样,在导电板的横线两侧面就会呈现出一定的电势差,所产生的电势差即霍耳电压。表达式如公式(1),显然霍耳电压跟电流I成正比,跟磁场的磁感应强度B成正比,跟载流子的数密度n成反比。公式不仅揭示了电流与磁场之间的相互作用,而且体现了霍耳电压与载流子数密度之间的关系。(1)由公式(1)可知,若是金属导体,导体内部的载流子数密度n很高,霍耳效应很小;而半导体中,载流子数密度n比较低,因此会产生很强的霍耳效应。利用霍耳效应工作原理制备成的半导体元件在科研和生产中都有非常广泛的应用,主要包括判断半导体材料性质、测量磁场、测量电流、霍耳传感器、磁流体发电机和电磁流量计等。1.判断半导体的材料,根据霍耳电压的公式,可以通过测量外加磁场中的霍耳电压来判断传导载流子的类型,电子型半导体中的多数载流子带负电。空穴型半导体中的多数载流子带正电。两种类型的半导体相对应的霍耳电压方向正好相反。因此,通过电压表的偏转方向就可以很容易的判断电子型或空穴型半导体。同样的也可用来测量载流子的浓度,这种方法广泛的被应用在半导体掺杂载体的性质和浓度的测量上。2.测量磁场,霍耳效应本质上就是一种电磁效应,原理是在电流垂直的方向上加磁场,这样,就会在与电流和磁场平面垂直的方向上建立一个电场。所以,可以根据霍耳电压来测量未知磁场的分布。具体实验的方法是:将霍耳器件放置在未知磁场的任意位置,然后在磁场中旋转一周,仔细观察所测霍耳电压值的大小变化会由0增加到最大,然后由最大变化到0,当电压值最大时所对应的磁感应强度就是该点磁场的大小,此时霍耳器件的法线方向即该点磁场的方向。3.量电流,霍耳电流传感器是一种高性能的新型电气检测元件,可以用来隔离主电路回路和显示控制电路。并且最适合用来测量电力电子设备的过电流或短路保护电路中检测电流信号,还可以用来进行电流反馈和截流、稳流控制等。4.测量微小位移量,保持霍耳元器件的工作电流不变,使其在均匀磁场中移动,霍耳电压的输出值由磁场中的位移量来决定,所以能够用霍耳元件来测量微小位移量,即霍耳微位移传感器。该传感器的优点是惯性比较小、频率响应速度快、工作寿命较长。霍耳元件还可以用来制备其他类型的传感器,比方压力、应力、重力传感器等。5.磁流体发电机,基本原理就是霍耳效应。磁流体发电机是将物体的内能转化成电能的装置,两平行金属板之间有一个较强的磁场,一束等离子体以一定的速度喷射入磁场中,正、负离子在磁场力(洛伦兹力)的作用下发生偏转,然后分别聚焦到两极板上,这样两极板相当于直流稳压电源的两个电极。当等离子体作匀速直线运动时,此时,两板间的电压值达到最大即电源的电动势。6.电磁流量计,用来测量导电的液体。将流量计放在均匀磁场中,磁场垂直于前后两面,当导电液体中的带电粒子流经管道时,导体的上、下表面会分别带电,最终达到动态平衡状态。此时,电源电动势即上、下两表面间的电势差,导电液体在洛伦兹力和电场力这一对平衡力的作用下继续做匀速直线运动,流过导体管内横截面的流体体积也将保持恒定。实验所测的导电液体的流量就是单位体积内流过导体管内横截面积流体的体积。霍耳传感器得益于集成电路的发展,并且随着大规模集成电路和微机械加工技术的发展,出现了三、四端口的固态霍耳传感器,使传感器制备工艺从二维平面发展到三维空间,实现了产品的微型化、产业化和实用化。近些年,科学家对量子霍耳器件的研究颇多,相信未来在该领域将会不断呈现出新的科研成果,更好地为人类服务。
(四)数字全息照相
数字全息照相属于光学中的应用案例。全息术是利用光的干涉同时记录物光的强度信息和相位信息,所产生的像是完全逼真的立体三维像,立体三维成像技术能够从各个角度及细节来反映真实情况,根据实际情况,对聚焦的距离进行调整。数字全息在物理学的各个方面的产业中均的到了不同程度的重视,以及推广应用。1.数字全息照相的两个过程(1)波前全息记录:利用光的干涉记录物光的相位和强度分布。不同的光波通过激光器后别分割成两束。一束为物光波,另一束是与物光相干的参考光。通过对干涉条纹所呈现出来的性状以及密度来了解物光的分布。通过其呈现出的明暗来了解物光的振幅,感光底片将条纹记录下来,然后经过显影、定影处理后,就能够洗出一张与光栅相似结构的全息照片。(2)物光波前再现:用一束参考光照射在全息图上,类似于光栅发生衍射,衍射光波中能够体现之前的物光波。由此,当顺着物光波进行观察,即能够看到具有之前物体所有特点的物体的再现像。2.数字全息照片的四个特征(1)全息照片上的花纹基本在各个方面均有异于被摄物体,但是一旦有相干光束的帮助,物体图像却能通过花纹达到如实重现的效果。(2)三维再现效果强,能够将各视角及细节都呈现出来,同时能够对比细微的差异。(3)全息图只要任取其中一小片,同样可以用来重现物光波。类似于在小窗口观察物体一样,仍可以看到物体的全貌。但由于受光面积减少,成像光束的强度也相应的减弱;所以一旦全息图面积减小,其边缘的衍射效应更明显,从而影响像质。(4)同一张照片上可以重叠动态中数张不同的全息图。曝光后经过处理再现时可重现不同图像。
三、工程教育在基础物理教学中的意义
将大学物理基础知识点相关的事例素材进行归纳整理,同时借助互联网时代下快速发展起来的多媒体教学技术,来将工程技术融入到大学物理课题教学中,会极大的提高学生对自然科学知识学习的兴趣。以电学中的电容器为例,工程技术上需要将大量的电荷储存起来,于是最早的电容器莱顿瓶诞生了。电容器是电子设备中的储能器件,广泛应用于电子工艺中的耦合、滤波和传感等多个领域。微型电容器和超大电容器是目前电容器发展的两个方向,其中微型电容器是微小型电路板的主要元件,而超大电容器是目前大力发展的新能源汽车等的重要部件。在大学物理《电磁学和光学》教学中,通过借助互联网时代下快速发展起来的多媒体教学技术,以及在教课书中融入成功的工程技术相关案例素材,将工程实践融入理论学习中,并且在课堂上已现实案例为基础来锻炼学生科技创新能力,加强其创新意识。通过这种教育模式来让学生熟悉工程应用领域。高度符合在大学物理课堂教学中注重工程教育培养的要求,值得进一步推广学习深入实践。
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