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摘 要:本文结合大学物理演示实验的教学实践,阐述了演示实验作为大学物理实验教学的一个组成部分,开设的必要性,探讨了演示实验在培养学生学习兴趣、思维能力和创新能力等方面的重要作用。
关键词:大学物理;演示实验;教学实践
实验教学是高等教育体系中必不可少的重要环节,对于提高学生的实践能力,加深对理论知识的理解有着十分重要的作用。它不仅能培养学生的理论联系实际能力,动手能力,分析问题、解决问题的能力,培养基本的实验技能和实验素养,而且在培养学生的创新思维和创新能力方面都发挥着重要作用。但由于受到课时、场地等诸多因素的限制,常规的学生实验不可能涵盖全部项目,而物理演示实验,由于它自身的特点,弥补了学生所做实验数目不足的缺憾,而且由于实验现象的演示形象直观,得到了学生的喜爱,从而提高了学习大学物理的兴趣。近年来,很多院校都开设了物理演示实验,我校也建立了大学物理演示实验室,经过近两年的教学实践,取得了良好效果。
1演示实验室的建设
1.1领导重视
在教育改革与创新的形势下,在军队院校本科教学评价的契机下,学院及上级领导非常重视实验教学,加大了对物理实验中心的投入,使得物理演示实验室的建设取得了圆满的成效,建设了一个演示项目及涵盖知识面相对全面的演示实验室。此外,学院以各种形式积极鼓励和支持实验教学工作,比如,建立了实验室工作考核激励机制,对在实验工作中取得优异成绩的教师和学生予以一定的物资奖励等等。
1.2实验室环境的建设
在物理演示实验室的建设中,根据它自身的特点,与其它实验室的建设有所不同。仪器配专有的个性实验台,对应的墙壁上挂有演示仪的说明标牌,并用射灯照在标牌上,制造出强调的效果。实验室的墙壁上,挂有体现校园文化的反射光栅立体画等等。总之,把演示实验室布置的象一个微型科技馆,学生置身这种环境中,首先引起的是视觉感观上的冲击,会使人感到赏心悦目,在这种环境下所接触学习到的知识,在脑海中留下的印象更深刻,保持的时间更长久。
1.3建立健全规章制度
健全的规章制度是保证演示实验室的正常运转、演示实验教学顺利进行所必须的前提。演示实验室的仪器种类多,各种仪器的条件和使用要求也不尽相同,比如,有的仪器在运行过程中的电压达上万伏,这就必须建立严格的管理制度和操作规范,以确保人员的人身安全。
演示实验室建立了实验室岗位责任制、实验室开放管理制度、仪器操作管理规范等规章制度,这些规章制度的建立健全,有利于教师、实验室管理人员、学生明确职责和注意事项,以保证演示实验教学的正常进行。
1.4演示项目
目前,演示实验室开设演示实验项目90余项,教学内容涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理等各个学科。在演示内容的选择上,注重体现物理学和科技的前沿发展,并侧重与我院所设专业有关联的实验内容。演示实验包括以下几部分:
力学部分有:锥体上滚、能量转换轮、伯努利悬浮球、昆特管、水波演示、鱼洗、飞机演示角动量守恒、机翼压差演示仪等等;
电磁学部分有:电磁阻尼摆、电磁波的发射和接收、电磁炮、自感演示仪、洛仑兹力演示仪、静电演示组合实验仪、雅各布天梯等等;
光学部分有:旋光色散、真实的镜子、光栅光谱、光学幻影、菲涅尔透镜、普氏摆等等;
近现代及综合部分有:GPS全球定位系统演示仪、太阳能发电站演示系统、超导磁悬浮列车、能量穿梭机、导光水柱、激光扫描成像演示仪等等。
2开设物理演示实验的意义和必要性
2.1演示实验是理解物理规律的重要手段
物理演示实验是物理实验教学的重要组成部分,是对大学物理教学的补充和拓展。由于物理演示实验具有易操作、直观可见、趣味性等特征,它将各种物理原理和规律以多姿多彩的形式呈现在学生面前,演示实验所重现的物理现象,使得抽象的物理概念更加形象具体,通过演示,使学生增强了对物理过程和物理图象的感性认识,印象深刻,从而帮助学生进一步理解物理概念,使学生在学习过程中,通过演示的方法理解了物理概念,验证了物理规律,激发学生对物理现象进一步的探究,因此,物理演示实验是建立物理概念、理解物理规律的重要手段。
2.2可激发学生对物理学的兴趣
物理学中有很多抽象概念,学生学起来会觉得枯燥无味,难理解。由于演示实验形象、直观、新颖、有趣,相对讲授教学而言,对学生具有更大的吸引力;在演示的过程中,丰富、新奇的实验现象,真实、直观、形象的特点易于激发学生的兴趣、好奇心及求知欲,刺激学生的丰富想象,拓展学生思维的空间,激起进一步探究的欲望,促进了学生观察能力、分析问题解决问题的能力、主动获取知识能力的提高。
2.3开拓了视野,弥补了常规实验项目不足的缺憾
学生在校期间,不仅要掌握所学专业的基础理论知识和专业知识,更重要的是知识面的拓展、创新思维和创新能力的提高,这样才能适应素质教育和社会对创新型人才的需要。每种演示实验的仪器一般只需一套,这样利用有限的资金,可提供更多种类的实验仪器及项目,演示实验开设的几十个项目,几乎覆盖了大学物理力学、热学、电磁学、光学、近代物理等各个方面的内容,既有古老的经典实验,又有体现现代科技成果的新实验, 仪器种类多、内容新,弥补了常规实验项目不足的缺憾,使学生从演示实验中获取知识的信息量更多、更综合。
3演示实验的教学实践
物理演示实验是在课堂时间内,以教师演示为主,同时让学生参与其中的一种物理实验的教学方式,它有着自身独特的教学规律及作用。在物理演示实验的教学过程中,应注意演示实验的特点,使物理演示实验充分发挥它应有的作用。
3.1与理论课及常规实验课的进度同步或提前
物理演示实验的开课时间,应与大学物理课程进度同步或略有提前,使学生在学习理论原理之前就对物理现象有一个感性的认识。由于演示实验直观形象、生动有趣,很多是再现生产和生活中的物理现象,学生比较熟悉,容易产生共鸣。在演示过程中要注意引导学生对实验现象进行仔细观察,并提出问题,学生会带着这些问题去思考和分析,通过这种形式,学生对物理知识的学习产生了浓厚的兴趣,会带着问题学习物理学,并用学过的理论知识解释实验现象。
3.2演示实验的内容根据专业而有所不同
我校的专业多,不同专业之间的差别也较大,因此,在演示实验项目的开设上,除了必做的基础演示实验项目外,针对不同专业,注意选择与专业知识接近的实验项目进行有相应侧重点的实验教学。例如,对不同的专业分别开设“飞机演示角动量守恒”实验、“激光多普勒演示仪”实验和“光栅光谱”实验等等。使学生在基础课学习阶段,通过物理演示实验,为后续知识的学习打下了良好的基础。
3.3促进了课外科技创新活动的开展
演示实验的物理现象直观形象,生动有趣,学生通过演示实验,对物理学的学习产生了兴趣,很多同学意犹未尽,有进一步钻研的愿望。因此我校还建设了物理创新实验室,配有常用的仪器设备及常用工具。对物理学及相关学科感兴趣的同学,可利用开放实验的时间,在演示实验室和创新实验室继续学习钻研。到目前为止,学生通过创新实践,已制作出温度报警器、不断电的野战时钟、十六路输入投影抢答器等数十件科技制作小产品。课外科技活动的开展,促进了学生思维能力、动手能力、创新能力的提高。
4结束语
物理演示实验是大学物理实验的教学形式之一,目前,物理演示实验室已成为我院基础教学的一个重要基地。物理演示实验,是帮助学生理解物理概念、掌握物理规律的重要方法,同时有助于激发学生的学习兴趣、引导学生积极探索,是启发学生的思维、培养学生创新能力的重要手段。物理演示增加了学生学习物理课程的兴趣,也为后续的专业课学习打下了良好的基础。在大学物理实验的教学过程中,我们应不断创新,努力提高物理实验教学水平,积极推进大学物理教学改革。
参考文献:
[1]陈健,朱纯.物理课程探究性实验[M].南京,东南大学出版社,2007:1—155.
[2]兰明乾.大学物理演示实验教学研究[J].陕西师范大学学报,2007,35(11):190-191.
[3]刘润茹,等.大学物理演示实验课的新探索[J].长春大学学报,2004,(4):95-96.
关键词:大学物理;演示实验;教学实践
实验教学是高等教育体系中必不可少的重要环节,对于提高学生的实践能力,加深对理论知识的理解有着十分重要的作用。它不仅能培养学生的理论联系实际能力,动手能力,分析问题、解决问题的能力,培养基本的实验技能和实验素养,而且在培养学生的创新思维和创新能力方面都发挥着重要作用。但由于受到课时、场地等诸多因素的限制,常规的学生实验不可能涵盖全部项目,而物理演示实验,由于它自身的特点,弥补了学生所做实验数目不足的缺憾,而且由于实验现象的演示形象直观,得到了学生的喜爱,从而提高了学习大学物理的兴趣。近年来,很多院校都开设了物理演示实验,我校也建立了大学物理演示实验室,经过近两年的教学实践,取得了良好效果。
1演示实验室的建设
1.1领导重视
在教育改革与创新的形势下,在军队院校本科教学评价的契机下,学院及上级领导非常重视实验教学,加大了对物理实验中心的投入,使得物理演示实验室的建设取得了圆满的成效,建设了一个演示项目及涵盖知识面相对全面的演示实验室。此外,学院以各种形式积极鼓励和支持实验教学工作,比如,建立了实验室工作考核激励机制,对在实验工作中取得优异成绩的教师和学生予以一定的物资奖励等等。
1.2实验室环境的建设
在物理演示实验室的建设中,根据它自身的特点,与其它实验室的建设有所不同。仪器配专有的个性实验台,对应的墙壁上挂有演示仪的说明标牌,并用射灯照在标牌上,制造出强调的效果。实验室的墙壁上,挂有体现校园文化的反射光栅立体画等等。总之,把演示实验室布置的象一个微型科技馆,学生置身这种环境中,首先引起的是视觉感观上的冲击,会使人感到赏心悦目,在这种环境下所接触学习到的知识,在脑海中留下的印象更深刻,保持的时间更长久。
1.3建立健全规章制度
健全的规章制度是保证演示实验室的正常运转、演示实验教学顺利进行所必须的前提。演示实验室的仪器种类多,各种仪器的条件和使用要求也不尽相同,比如,有的仪器在运行过程中的电压达上万伏,这就必须建立严格的管理制度和操作规范,以确保人员的人身安全。
演示实验室建立了实验室岗位责任制、实验室开放管理制度、仪器操作管理规范等规章制度,这些规章制度的建立健全,有利于教师、实验室管理人员、学生明确职责和注意事项,以保证演示实验教学的正常进行。
1.4演示项目
目前,演示实验室开设演示实验项目90余项,教学内容涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理等各个学科。在演示内容的选择上,注重体现物理学和科技的前沿发展,并侧重与我院所设专业有关联的实验内容。演示实验包括以下几部分:
力学部分有:锥体上滚、能量转换轮、伯努利悬浮球、昆特管、水波演示、鱼洗、飞机演示角动量守恒、机翼压差演示仪等等;
电磁学部分有:电磁阻尼摆、电磁波的发射和接收、电磁炮、自感演示仪、洛仑兹力演示仪、静电演示组合实验仪、雅各布天梯等等;
光学部分有:旋光色散、真实的镜子、光栅光谱、光学幻影、菲涅尔透镜、普氏摆等等;
近现代及综合部分有:GPS全球定位系统演示仪、太阳能发电站演示系统、超导磁悬浮列车、能量穿梭机、导光水柱、激光扫描成像演示仪等等。
2开设物理演示实验的意义和必要性
2.1演示实验是理解物理规律的重要手段
物理演示实验是物理实验教学的重要组成部分,是对大学物理教学的补充和拓展。由于物理演示实验具有易操作、直观可见、趣味性等特征,它将各种物理原理和规律以多姿多彩的形式呈现在学生面前,演示实验所重现的物理现象,使得抽象的物理概念更加形象具体,通过演示,使学生增强了对物理过程和物理图象的感性认识,印象深刻,从而帮助学生进一步理解物理概念,使学生在学习过程中,通过演示的方法理解了物理概念,验证了物理规律,激发学生对物理现象进一步的探究,因此,物理演示实验是建立物理概念、理解物理规律的重要手段。
2.2可激发学生对物理学的兴趣
物理学中有很多抽象概念,学生学起来会觉得枯燥无味,难理解。由于演示实验形象、直观、新颖、有趣,相对讲授教学而言,对学生具有更大的吸引力;在演示的过程中,丰富、新奇的实验现象,真实、直观、形象的特点易于激发学生的兴趣、好奇心及求知欲,刺激学生的丰富想象,拓展学生思维的空间,激起进一步探究的欲望,促进了学生观察能力、分析问题解决问题的能力、主动获取知识能力的提高。
2.3开拓了视野,弥补了常规实验项目不足的缺憾
学生在校期间,不仅要掌握所学专业的基础理论知识和专业知识,更重要的是知识面的拓展、创新思维和创新能力的提高,这样才能适应素质教育和社会对创新型人才的需要。每种演示实验的仪器一般只需一套,这样利用有限的资金,可提供更多种类的实验仪器及项目,演示实验开设的几十个项目,几乎覆盖了大学物理力学、热学、电磁学、光学、近代物理等各个方面的内容,既有古老的经典实验,又有体现现代科技成果的新实验, 仪器种类多、内容新,弥补了常规实验项目不足的缺憾,使学生从演示实验中获取知识的信息量更多、更综合。
3演示实验的教学实践
物理演示实验是在课堂时间内,以教师演示为主,同时让学生参与其中的一种物理实验的教学方式,它有着自身独特的教学规律及作用。在物理演示实验的教学过程中,应注意演示实验的特点,使物理演示实验充分发挥它应有的作用。
3.1与理论课及常规实验课的进度同步或提前
物理演示实验的开课时间,应与大学物理课程进度同步或略有提前,使学生在学习理论原理之前就对物理现象有一个感性的认识。由于演示实验直观形象、生动有趣,很多是再现生产和生活中的物理现象,学生比较熟悉,容易产生共鸣。在演示过程中要注意引导学生对实验现象进行仔细观察,并提出问题,学生会带着这些问题去思考和分析,通过这种形式,学生对物理知识的学习产生了浓厚的兴趣,会带着问题学习物理学,并用学过的理论知识解释实验现象。
3.2演示实验的内容根据专业而有所不同
我校的专业多,不同专业之间的差别也较大,因此,在演示实验项目的开设上,除了必做的基础演示实验项目外,针对不同专业,注意选择与专业知识接近的实验项目进行有相应侧重点的实验教学。例如,对不同的专业分别开设“飞机演示角动量守恒”实验、“激光多普勒演示仪”实验和“光栅光谱”实验等等。使学生在基础课学习阶段,通过物理演示实验,为后续知识的学习打下了良好的基础。
3.3促进了课外科技创新活动的开展
演示实验的物理现象直观形象,生动有趣,学生通过演示实验,对物理学的学习产生了兴趣,很多同学意犹未尽,有进一步钻研的愿望。因此我校还建设了物理创新实验室,配有常用的仪器设备及常用工具。对物理学及相关学科感兴趣的同学,可利用开放实验的时间,在演示实验室和创新实验室继续学习钻研。到目前为止,学生通过创新实践,已制作出温度报警器、不断电的野战时钟、十六路输入投影抢答器等数十件科技制作小产品。课外科技活动的开展,促进了学生思维能力、动手能力、创新能力的提高。
4结束语
物理演示实验是大学物理实验的教学形式之一,目前,物理演示实验室已成为我院基础教学的一个重要基地。物理演示实验,是帮助学生理解物理概念、掌握物理规律的重要方法,同时有助于激发学生的学习兴趣、引导学生积极探索,是启发学生的思维、培养学生创新能力的重要手段。物理演示增加了学生学习物理课程的兴趣,也为后续的专业课学习打下了良好的基础。在大学物理实验的教学过程中,我们应不断创新,努力提高物理实验教学水平,积极推进大学物理教学改革。
参考文献:
[1]陈健,朱纯.物理课程探究性实验[M].南京,东南大学出版社,2007:1—155.
[2]兰明乾.大学物理演示实验教学研究[J].陕西师范大学学报,2007,35(11):190-191.
[3]刘润茹,等.大学物理演示实验课的新探索[J].长春大学学报,2004,(4):95-96.