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预习在大学物理实验教学质量的作用

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发布日期:2019-03-12 15:30

摘要:通过分析大学物理实验课程的教学现状和重要性,依据微课程教学思想找出提高大学物理实验教学质量的突破口,即重视实验预习环节。从建立实验预习考核等几方面给出重视实验预习的几点做法,并实例说明实验预习资料准备的设计要点。

关键词:大学物理实验;微课程;自主学习

一、重视实验预习的原因

(一)任务重时间紧

大学物理实验是理工科类学生的专业基础课,也是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端,是大学生今后从事科学实验工作的入门课程,它的一整套实验知识、方法和技能也是学习专业实验课的基础。随着教学课时的压缩,一个实验项目由3课时改为2课时,基础实验测量项目在教师的讲解和指导下基本能够完成好,但综合性实验项目不经过认真的预习,不能将实验知识内化于心,实验操作时没有形成自己的思路,只在课上90分钟是很难完成好实验的。

(二)培养学生自主学习

在从事大学物理实验教学工作中,深知学生想动手自主实验,但限于实验知识的匮乏而停滞不前,直观的实验知识只能在课上的有限时间内获得,并即刻转化为实验技能和实验结果,因此学生的思维空间和时间受到了极大的限制;再加上实验考核成绩的公平性难以把握,只要学生进入实验室签到,即使抄写同学实验数据也能获得教师签名,不管采取怎样方式弄份实验报告提交就完成了实验任务。因为采用这种机械的学习过程就能拿到实验成绩,致使学生的学习积极性荡然无存。为了改革传统实验课堂教学模式,实现学生在课堂上的主动思考、合作和互动,就要从注重实验预习开始。互联网时代的到来,使学习的形式多样化,学习的时间自由化,将同伴教学法、翻转课堂、微课程的教学思想渗透到大学物理实验教学过程中,就是在逐步引导学生将有限的课堂学习延展到课前、课中和课后的各个环节,变被动学习为主动思考,改善学生的学习氛围和学习态度,促使学生自主学习习惯的养成。

(三)提高教学质量的关键环节

大学物理实验课程的教学效果从实验预习、测量操作、数据处理几个主要环节体现,预习是第一环节,是非常关键的,它直接影响实验课的教学质量。学生通过预习能掌握实验原理和目的,理解实验步骤和数据记录及处理方法,在实验过程中形成明确的思路,这使学生有信心和时间认真调试实验仪器,精心测量记录数据,有勇气和教师交流实验过程中发现的问题。课下学生会珍惜自己的劳动成果,用心完成好实验报告的整理和书写。因此为了有效提高大学物理实验课程的教学质量,就要从重视实验预习过程开始

二、微课程与大学物理实验

微课程是以单位课时教学活动为自己的研究对象,以自主学习任务单、配套学习资源、课堂教学方式创新三大模块、导学一体为基本模式的教学方法。教学活动分为课前和课内两个阶段。课前学习是学生自主学习。课内学习是学生在课堂从事内化知识、拓展能力为标志的协作探究、“展示-质疑-阐释”等生生互动、师生互动的过程[1]。微课是以微型教学视频的形式帮助学生完成任务给出的配套学习资料。当人机一对一使用学习材料(任务单和微课)具有足够的重要性、趣味性或其它吸引学生关注因素的时候,就能产生与师生面对面一样的效果[1]。在信息化教学背景下,将微课程教学法应用到大学物理实验课程教学非常合适,这样能使教师职能的重心从课上讲解转变为设计学习内容、组织和指导学生学习过程,使教师从“演员”向“导演”转型提升。依照微课程教学法的三大模块,教师要设计好大学物理实验课前预习的任务和相关预习资料,也就是微课程中的任务单和微课,使学生在课前自主学习,基本掌握传统课堂传授的学习内容,实验课上主要以内化预习知识、拓展能力为主。这样在大学物理实验过程中才能真正体现学生的主导地位,充分调动学生的学习积极性和主动参与课堂的意识。

三、注重实验预习的几点做法

(一)和学生及时沟通交流

对于大一或大二的学生,思想活跃,学习、活动、兼职工作日程排的满满,学习的目标还不明确,大学的学习方法和思维方式还没有健全。大学物理实验作为首门实验课,难免受中学实验思维的影响,要让学生自觉预习大学物理实验,养成实验预习的习惯就要和学生及时沟通交流。首先,把实验课程预习的重要性和必要性告诉学生,让学生知道实验课的基本要求和考核方式,使学生意识到课前用心预习实验是完成好实验操作的关键,操作行为要受思维意识的支配,实验思维意识的形成就在实验预习过程中形成。其次,在网络时代背景下,各门课程都在随时上传学习资料。及时上传实验预习资料并引导学生有效地使用,就要时刻关注学生的学习动态,及时答复学生提出的疑难问题。通过督促、鼓励、指导学生学习,培养学生自主学习的态度,使学生逐渐养成自主学习的好习惯。

(二)建立预习考核制度

大学物理实验课一般都要求学生书写预习实验报告,一般是实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤这些实验报告的基本内容,教师要求学生带预习报告上实验课,没有的不准开始实验。这种形式的弊端是学生将实验资料上的内容搬家,或者学生之间互相抄袭,因此教师要通过问答形式抽查学生的预习情况,这在一定程度上约束了学生的预习态度,但缺少对实验预习效果的有效考核过程,整体预习情况和预习成绩很难把握。当今大学物理实验预习可以通过学习平台考核预习效果,在学习平台上建立预习题库,课堂上限时完成预习测试,达到规定分数准许实验,没有达标的可在课堂上预习实验或观摩实验,等到下一个时间段再次通过预习考核才能开始实验。这样教师的任务是在学习平台上提供实验学习资料,建立试题库,管理学习平台,指导学生在学习平台上学习。学生的预习效果用平台管理,方便可靠,在科学合理的约束机制下,学生的学习积极性会被调动起来,变被动学习为主动学习,养成正确的学习态度。

(三)以“电表改装与校准”实验为例说明预习资料的准备

将微安表改装成电流表,设计以下预习任务:1.熟悉将微安表改装电流表的原理,并根据微安表内阻2000欧和扩大倍数计算并联电阻的估计值。2.画出改装的电流表的校准电路图,并标注各个元器件取值。3.调整哪些器件来校准改装的电流表的满量程刻度,达到怎样的要求?4.调整哪些器件来校准改装的电流表的其它刻度,达到怎样的要求?5.校准折线图说明什么问题?如何使用校准折线图?6.如何确定改装表的准确度等级?以上实验预习任务从实验原理、实验操作和结果的处理及运用几方面对本实验进行了系统引导,教师结合预习任务和实验所需基本知识设计实验预习考核试题库。学生结合实验教材和实验视频等学习资料进行课前预习任务,课上限时完成预习考核,使学生的实验预习落到实处。将微安表改装成电流表的微课视频设计:1.使用视频录制设备,录制电源电压、微安表头、限流电阻、并联电阻和标准电流表的认识、挡位选择、电路连线测试等一系列基础工作,注重培养学生电学实验的基本素质。2.录制满量程刻度校准操作,引导学生理解掌握根据微安表和标准表的满偏情况综合调整并联电阻、电源电压或限流电阻的操作,这是本实验的重点也是难点,可按照改装表接近满偏调整、改装表和标准表同侧趋近满偏调整等调整步骤设计视频操作,引导学生分析并联电阻值的增大或减小对改装表和标准表示数的影响,培养学生分析实验现象、设计实验思路、判断检验实验结果的基本实验技能。3.录制其它刻度校准操作,引导学生确定改装表与标准表其它刻度的差值,从而理解使用改装表时要对相应的刻度值进行修正,使学生意识到经过自己改装的电表是可以在实际中应用的,这可以大大提高学生的自信心和创新意识,为专业实验打下坚实的基础。4.最后录制实验仪器的整理操作,电源电压调至零位,断电拆线,仪器归位等,引导学生养成良好的实验素质。

(四)减少实验讲解时间

一般情况下,一个教学班的大学物理课程和大学物理实验课程是同一位任课教师,教师难免把大学物理课程的讲课方法用到大学物理实验课程中,或者在大学物理实验的课堂上弥补大学物理课程讲课中的不足,这样在大学物理实验课堂上教师的讲解要占用近40分钟的时间,尤其教师讲解示范时二十几名学生集中围拢到老师周围,一部分学生根本看不清教师的操作和仪表的数值显示及变化,这就导致部分学生不听教师的实验讲解或听了只言片语,导致学生实验过程浑水摸鱼,使学生失去了对大学物理实验课的兴趣。教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会于2010年3月31日颁布的《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》在能力培养方面的基本要求是培养学生独立实验的能力(能够通过阅读实验教材、查询有关资料和思考问题,掌握实验原理及方法、做好实验前的准备;正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容、撰写合格的实验报告;培养学生独立实验的能力,逐步形成自主实验的基本能力);分析与研究的能力(能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行分析、判断、归纳与综合。掌握通过实验进行物理现象和物理规律研究的基本方法,具有初步的分析与研究的能力);理论联系实际的能力(能够在实验中发现问题、分析问题并学习解决问题的科学方法,逐步提高学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力)。要想达到《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》中能力培养的要求,在大学物理实验的课堂上,传授知识不是目的,培养学生独立实验的能力、分析与研究能力以及理论联系实际的能力,这些才是最根本的。因此,教师一定要注意缩短在实验课堂上的讲课时间,只简要强调实验所能锻炼的能力,所需掌握的物理实验方法,最基本的实验注意事项等,要把绝大部分时间留给学生自己。如此,学生为了完成实验,必须提前花费较多的时间进行预习,否则很难在课堂上独立完成实验,这就促使学生预习实验习惯的养成和自学能力的提升。在重视实验预习的情况下,学生通过扎实的实验预习,对实验目的、实验原理、实验步骤、数据处理等实验知识基本掌握,总体的实验思路已经建立,这大大减少了课上的讲课时间。教师结合学生预习考核及提出问题等情况,主要讲清楚实验仪器的使用和注意事项以及仪器测试要达到怎样的要求,这直接影响测量数据的精度或实验的成败。这样学生边操作边思考,有时间相互交流,对培养学生的动手能力和创造性思维很有好处。在减少了课上讲授时间的情况下,教师就有更多时间对学生的学习效果进行考核和评估,对于实验完成好的学生,教师要及时给与肯定和表扬,甚至鼓励学生进行更深层次的探索;对实验中出现问题或思路混乱的学生,教师可以及时指导,帮助学生树立独立完成实验的信心。这将极大提高学生学习大学物理实验课程的积极性。

四、结束语

在建设应用技术型大学的背景下,从大学物理实验这门基础课程入手,使每位学生具有合作学习、主动思考的态度,增强学生的独立实验能力和分析研究能力,就要从重视实验预习开始。通过一系列细致严谨的教学设计,借助信息化的学习平台,建立全新的实验教学体系和评价制度,使大学物理实验教学改革落到实处。大学物理实验课作为理工科专业的基础课程,教学改革影响面大,受益范围广,意义深远。

参考文献:

[1]金陵.翻转课堂与微课程教学法[M].北京:北京师范大学出版社,2015.

[2]姬晓旭,王爱华.微课在大学物理实验教学中的研究与实践[J].物理实验,2018,38(1):49-52.

[3]王婧.大学物理实验课程考试改革方法探索[J].大学物理实验,2017,30(6):133-135.

[4]牟中飞,吴福根.大学物理实验课堂教学的多讲和少讲[J].现代教育装备,2018,285(3):44-46.

[5]张兆慧.准确定位大学物理实验积极应对新形势、新问题[J].教育教学论坛,2018,10(3):279-280.

[6]苏巍,陈秉岩,张敏.基于新时期人才培养的大学物理实验教学创新改革[J].科教导刊,2018,4(2):114-115.

[7]柳小林.转型发展期大学物理实验教学改革探讨[J].宁夏师范学院学报,2018,4(2):101-103.

作者:郑永春 于培清 刘建晓 单位:衡水学院物理与电子信息系

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