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【摘 要】大学物理实验课程的设置应以教育部关于《非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求》为指导思想,按照基础性实验内容、提高性综合性实验内容、设计性研究性实验内容来循序渐进地设置,并对应选用合理的实验项目。
【关键词】课程设置 《要求》 循序渐进 因材施教
2004年,教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会颁布了《非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求》,是指导物理实验课程设置的纲领,是经过多年的实践和研究制定出来的指导性文件。在考虑设置课程内容时,首先应反复学习研究《要求》的主旨精神,领会《要求》所指出的各项要求和任务,这样才能更好地贯彻其内容。
《要求》中首先明确要求了大学物理实验课开设的主旨原则,即要按照循序渐进的原则,使学生系统地学习物理实验知识、方法和技能,使学生了解科学实验的主要过程和基本方法,为以后的学习和工作奠定良好基础。按照这样的原则,在大学物理实验课设置上必须合理有序,难易适中,内容衔接紧凑连贯。通过教学实践,考虑从以下几个方面设置课程内容:
一、实验基本方法、技能、基本训练内容的设置
由于硬件条件和考试制度的限制,很多学生中学阶段并没有经历过实验的基本训练,实验方面的知识几近空白。所以,我们必须按照学生的实际程度来设置课程内容,切不可把物理实验课建成空中楼阁,要给学生打下一个坚实的基础。在这部分内容中,可以根据大纲要求,开设一些基础内容,其比例应占总课时的60%左右。例如,测量误差的基本概念,随即误差的估算,系统误差的发现和处理,测量不确定度,直接和间接结果的表示,有效数字,处理实验数据的常用方法。培养学生对数据记录和处理的能力,引导学生学习和使用常用作图软件。针对学生中学阶段动手少的问题,应教给学生使用一些常用仪器,并了解这些仪器的性能,如测长度、温度的仪器,各类电表、电桥、通用示波器、分光计等,只有在熟悉使用常用仪器的基础上,才能更深入地理解和操作复杂、专业的仪器设备。通过一些内容的设置,让学生学会调节一些常用的实验装置并掌握其基本操作技能,如水平、铅直调节,光路的共轴调节,给定电路图的接线方法等。与此同时,在进行各项基本训练的过程中,要重视对物理现象的观察分析,引导学生用理论去指导实践,解决实验中出现的问题,并注意在授课中贯穿一些物理学史料,培养学生实事求是和辩证唯物主义的世界观,学习科学家们坚韧不拔的精神和甘于奉献的高尚情操。这部分内容所开设的实验,应综合考虑以上因素来设置,可以选用诸如以下实验内容:电表类仪器的应用、示波器的应用、固体密度的测量、光杠杆法测量金属丝的杨氏弹性模量、分光计的调整与测量、密立跟油滴实验、电位差计测电动势等实验。
二、提高性、综合性内容的设置
经过一个阶段的学习和训练,学生已经对实验的基本方法、基本操作技能有所掌握,就可以设置一些有助于提高学生实验能力的相关内容,目的是让学生更深入地理解实验的思想、方法,在实验测量、操作、分析、处理数据等环节更加熟练,巩固学生在基础性实验阶段的学习成果,开阔学生的眼界和思路,使学生掌握原理中更广泛更深层次的应用,培养学生综合运用多种实验技术或实验方法解决实际问题的能力。这部分内容可以安排一些涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理等多个知识领域的综合性实验,联系物理在科学技术中的应用来设置,在总课时中的比例应30%左右。如测样品的霍尔系数、电导率、扭摆法测定物体转动惯量、太阳能电池基本特性的研究、磁阻传感器特性测量与应用、迈克尔逊干涉仪利用白炽灯源测量玻片的折射率、密立跟油滴实验等。
三、设计性实验或研究性实验内容的设置
设计性或研究性实验的目的是使学生了解科学实验的全过程,逐步掌握科学思想和科学方法,在学生具有一定实验能力的基础上,把所学到的物理知识、电子技术以及微机应用知识和技能,运用解决物理问题或实际测量问题中。通过独立分析问题、解决问题,使学生把知识转化为能力,为做毕业设计、写科研成果报告和学术论文做初步训练。这对激发学生的创造性和深入研究的探索精神,培养科学实验能力,提高综合素质都有重要作用。这部分内容大概比例为10%左右,应根据实验室的实际情况设置该类型的实验内容(选题的难、易,涉及的领域等)。所开设的实验、例如电表的改装与校准、设计和组装欧姆表、数字万用表的设计、薄透镜焦距的测定、自组电桥测电阻、色散曲线的测量等。
对于研究性实验,可以组织部分对物理学有兴趣的学生,由学生个体或团队来完成给定的题目,也可以作为课程设计的内容来完成,给学生创造的空间,让他们充分发挥自己的聪明才智,锻炼他们解决实际问题的能力,让学生经受研究工作的严格训练,并享受科学研究工作的快乐。这部分实验类似于小的科研课题,内容具有一定的科研性、综合性和创新性。此类实验题目可以根据专业或学生兴趣选择,如利用共振方法研究金属弦线的振动规律、光电效应研究、偏振现象的实验研究等。
这些实验项目,可以提供给学生部分文献和主要仪器设备,鼓励学生独立查阅相关资料,提出设计或修改方案,独立完成。
四、结束语
一门课程的教学效果如何,取决于诸多因素,但首要的一点是课程的内容设置是否科学合理,这是一切工作的基礎。时代在进步,知识更新的速度逐年加快,大学物理实验课的内容设置也要体现时代的特点,要把社会需求和学生培养放在首位,树立以学生为本的理念,因材施教,合理设置教学内容,树立自主学习、综合实践、研究和创新能力培养为核心的实验教学观念,使大学物理实验这门重要的基础课程发挥其应有的作用。
【参考文献】
[1]张美如,吴福根等. 优化大学物理实验课程的实践[J]中国现代教育装备,2010(23).
[2]李久会,贾湘平等. 大学物理实验教学改革的研究与实践[J]. 辽宁工业大学学报,2008,10(6).
【关键词】课程设置 《要求》 循序渐进 因材施教
2004年,教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会颁布了《非物理类理工学科大学物理实验课程教学基本要求》,是指导物理实验课程设置的纲领,是经过多年的实践和研究制定出来的指导性文件。在考虑设置课程内容时,首先应反复学习研究《要求》的主旨精神,领会《要求》所指出的各项要求和任务,这样才能更好地贯彻其内容。
《要求》中首先明确要求了大学物理实验课开设的主旨原则,即要按照循序渐进的原则,使学生系统地学习物理实验知识、方法和技能,使学生了解科学实验的主要过程和基本方法,为以后的学习和工作奠定良好基础。按照这样的原则,在大学物理实验课设置上必须合理有序,难易适中,内容衔接紧凑连贯。通过教学实践,考虑从以下几个方面设置课程内容:
一、实验基本方法、技能、基本训练内容的设置
由于硬件条件和考试制度的限制,很多学生中学阶段并没有经历过实验的基本训练,实验方面的知识几近空白。所以,我们必须按照学生的实际程度来设置课程内容,切不可把物理实验课建成空中楼阁,要给学生打下一个坚实的基础。在这部分内容中,可以根据大纲要求,开设一些基础内容,其比例应占总课时的60%左右。例如,测量误差的基本概念,随即误差的估算,系统误差的发现和处理,测量不确定度,直接和间接结果的表示,有效数字,处理实验数据的常用方法。培养学生对数据记录和处理的能力,引导学生学习和使用常用作图软件。针对学生中学阶段动手少的问题,应教给学生使用一些常用仪器,并了解这些仪器的性能,如测长度、温度的仪器,各类电表、电桥、通用示波器、分光计等,只有在熟悉使用常用仪器的基础上,才能更深入地理解和操作复杂、专业的仪器设备。通过一些内容的设置,让学生学会调节一些常用的实验装置并掌握其基本操作技能,如水平、铅直调节,光路的共轴调节,给定电路图的接线方法等。与此同时,在进行各项基本训练的过程中,要重视对物理现象的观察分析,引导学生用理论去指导实践,解决实验中出现的问题,并注意在授课中贯穿一些物理学史料,培养学生实事求是和辩证唯物主义的世界观,学习科学家们坚韧不拔的精神和甘于奉献的高尚情操。这部分内容所开设的实验,应综合考虑以上因素来设置,可以选用诸如以下实验内容:电表类仪器的应用、示波器的应用、固体密度的测量、光杠杆法测量金属丝的杨氏弹性模量、分光计的调整与测量、密立跟油滴实验、电位差计测电动势等实验。
二、提高性、综合性内容的设置
经过一个阶段的学习和训练,学生已经对实验的基本方法、基本操作技能有所掌握,就可以设置一些有助于提高学生实验能力的相关内容,目的是让学生更深入地理解实验的思想、方法,在实验测量、操作、分析、处理数据等环节更加熟练,巩固学生在基础性实验阶段的学习成果,开阔学生的眼界和思路,使学生掌握原理中更广泛更深层次的应用,培养学生综合运用多种实验技术或实验方法解决实际问题的能力。这部分内容可以安排一些涉及力学、热学、电磁学、光学、近代物理等多个知识领域的综合性实验,联系物理在科学技术中的应用来设置,在总课时中的比例应30%左右。如测样品的霍尔系数、电导率、扭摆法测定物体转动惯量、太阳能电池基本特性的研究、磁阻传感器特性测量与应用、迈克尔逊干涉仪利用白炽灯源测量玻片的折射率、密立跟油滴实验等。
三、设计性实验或研究性实验内容的设置
设计性或研究性实验的目的是使学生了解科学实验的全过程,逐步掌握科学思想和科学方法,在学生具有一定实验能力的基础上,把所学到的物理知识、电子技术以及微机应用知识和技能,运用解决物理问题或实际测量问题中。通过独立分析问题、解决问题,使学生把知识转化为能力,为做毕业设计、写科研成果报告和学术论文做初步训练。这对激发学生的创造性和深入研究的探索精神,培养科学实验能力,提高综合素质都有重要作用。这部分内容大概比例为10%左右,应根据实验室的实际情况设置该类型的实验内容(选题的难、易,涉及的领域等)。所开设的实验、例如电表的改装与校准、设计和组装欧姆表、数字万用表的设计、薄透镜焦距的测定、自组电桥测电阻、色散曲线的测量等。
对于研究性实验,可以组织部分对物理学有兴趣的学生,由学生个体或团队来完成给定的题目,也可以作为课程设计的内容来完成,给学生创造的空间,让他们充分发挥自己的聪明才智,锻炼他们解决实际问题的能力,让学生经受研究工作的严格训练,并享受科学研究工作的快乐。这部分实验类似于小的科研课题,内容具有一定的科研性、综合性和创新性。此类实验题目可以根据专业或学生兴趣选择,如利用共振方法研究金属弦线的振动规律、光电效应研究、偏振现象的实验研究等。
这些实验项目,可以提供给学生部分文献和主要仪器设备,鼓励学生独立查阅相关资料,提出设计或修改方案,独立完成。
四、结束语
一门课程的教学效果如何,取决于诸多因素,但首要的一点是课程的内容设置是否科学合理,这是一切工作的基礎。时代在进步,知识更新的速度逐年加快,大学物理实验课的内容设置也要体现时代的特点,要把社会需求和学生培养放在首位,树立以学生为本的理念,因材施教,合理设置教学内容,树立自主学习、综合实践、研究和创新能力培养为核心的实验教学观念,使大学物理实验这门重要的基础课程发挥其应有的作用。
【参考文献】
[1]张美如,吴福根等. 优化大学物理实验课程的实践[J]中国现代教育装备,2010(23).
[2]李久会,贾湘平等. 大学物理实验教学改革的研究与实践[J]. 辽宁工业大学学报,2008,10(6).