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摘要:通过演示和实验,不仅能为学生提供所研究的物理现象的感性材料、检验物理理论和假说的正确性,还可以开拓物理学应用的新领域。重在培养学生的观察能力、动手能力和实验技能。帮助学生发现物理规律,建立物理理论,培养学生创新精神和实践动手能力,使高校实验室真正成为培养高素质创新人才的重要场所和科学的实践基地。
关键词:物理实验 物理理论 教学联动 观察能力
一、地方高校物理实验教学与物理理论教学的现状
地方高校物理实验室建设长期以来都是制约高校实验教学改革的瓶颈,制约着高校的快速发展,制约着高校对学生素质的培养。其主要因素表现在:
1.高校领导对办学目标理解性的偏差。认为高校培养高素质人才,就是教师专业知识的灌输和学生被动的接受,而忽略了对学生动手能力和观察能力的培养,其结果培养的高素质人才只能是有思辨力而无动手力的偏才。严重脱离社会实践需要,加剧学生就业的困难。
2.办学经费严重不足。由于地方高校是各省自己办的学校,不同省市的经济状况有很大差别,对高校办学经费的投入差别就更大。因此,各地方高校的欠债也就各不相同了。物理实验室在这种欠债下来进行建设,就显得更加不能满足于教学需要了。
3.物理实验室设备老化,不能及时更新,更不能满足教学需要。由于地方高校的办学经费严重不足,对实验室设备的投入更少,很难满足实验教学的需要。
4.物理实验教学与物理理论教学不成正比。由于物理实验室设备严重不足,开课率仅为正常开课率的40%左右,而物理实验室设备能开课的承载力也只有40%,严重阻碍了对学生动手能力的培养。[1]
5.物理实验教师的配置也不能满足教学的需要。地方高校在职在编的教职工比例失调,行政人员严重超编,而上课教师尤其是实验教师非常短缺,也是导致物理实验课不能开足的重要原因。
6.实验教师的结构不合理。主要是职称结构、学历结构、年龄结构没有构成一个合理的金字塔形梯队。主要原因有:{1}职称普遍偏低,年龄偏高,这样在结构出现了一个断档;{2}各高校普遍扩招,引进了一大批高学历人才,普惠政策是安排家属工作,不管以前是否接触过实验室工作,没处安排的都进了实验室;{3}由于先前的实验技术人员学历普遍偏低,造成职称上不去,新进人员职称还没评,因此职称总体水平偏低,因而科研能力普遍较弱,不能达到物理实验教学的要求。[2]
7.传统的实验教学模式在很大程度上抑制了学生的积极性和主动性。几乎所有实验都由教师安排内容、准备仪器。教师在学生做实验前先讲解实验的目的、原理、步骤并做演示,学生只要按照现成的步骤进行实验,最后把结果写在统一设计好的记录实验数据的报告纸上即可。 代写论文 http://
由于上述现象的发生,最主要的原因就是没有很好地认识到实验教学在地方高校课程建设中的重要性,没有很好地意识到实验教学与物理学理论教学在地方高校学科建设中的联动作用。从而使地方高校物理实验建设陷入了困境,在短期内无法与物理教学相适应,也很难与物理教学共同发展。
二、地方高校物理实验教学与物理理论教学的联动作用
一般来说,物理实验室应按照基础实验、综合实验、设计性实验进行分类,在具体操作上就能实现与物理理论课的同步。突出其学科的系统性、学科之间的兼容互补性,同时也能打破各学科之间的相互独立,加强对学生跨学科思维能力和创新能力的培养。[3]
物理学是以实验为基础的科学,物理实验始终是研究物理学的重要方法。物理实验方法就是根据人们研究某种物质对象的目的性,利用科学的仪器、设备,设法控制或模拟物理现象,得出科学结论的一种实践性强的方法。通过演示和实验不仅能为学生提供所研究的物理现象的感性材料、检验物理理论和假说的正确性,还可以开拓物理学应用的新领域。最主要的是培养学生的观察能力、动手能力和实验技能。因此,在物理教学中更有其特有的功能。[4]
物理实验就是根据物理理论教学的目的,利用科学仪器设备人为的控制或模拟物理现象,排除干扰,突出主要因素,在最有利的条件下研究物理规律的一种活动。物理实验可以简化和纯化研究过程,强化研究条件,加速或延缓物理过程,重复再现物理过程,对物理现象或过程进行定量研究。[5]总之,物理实验在物理教学中有十分重要的作用。 http://
1.物理实验是培养学生观察能力的基地。在演示实验中,让学生明确实验观察的目的,认真观察实验仪器的初始状态,了解各部分仪器、仪表的作用与功能,使学生对实验仪器装置有一个整体认识。然后,正确引导学生认真观察实验现象的发生和变化过程,以便于学生反复观察、纪录实验现象,作出结论,并形成理论。这样,学生的观察能力得到了培养,对理论知识建立的过程有了较为清楚的认识,使知识具体化。一般来说,第一步演示时,让学生集中观察发生的现象,第二步要求学生观察老师的操作,以便明确现象是怎样发生的,第三步让学生综合观察现象发生的过程及其结果如何。为增强演示实验的效果,培养学生的观察能力,教师可以在演示实验前或演示实验过程中,提出一些思考性的问题,以便引导学生观察实验中发生的现象和现象变化过程,把学生的无意注意转化为有意注意,引导学生集中注意力观察最需要观察的事物。并在演示实验过程中指导学生观察方法,以及观察中应注意的问题。这样就可以帮助学生理解较为抽象的物理理论知识,并保持较长的记忆时间。
在演示实验的观察训练中可以逐步减少教师的指导,运用无声演示的方法,即教师在演示前和演示过程中都不讲解指导,而只是操作给学生观察,演示结束后,让学生把观察到的现象和过程用科学语言正确描述出来。经过反复多次的训练,即可不断提高学生的观察能力。因此,实验教学在培养学生创新精神和实践动手能力方面起着独特且不可替代的作用,把高校实验室真正成为培养高素质创新人才的重要场所和科学的实践基地。 论文网 http://
2.物理实验可以发现和建立物理理论。物理实验最主要的功能是探索物理规律,建立物理理论。一些物理学家为了探索自然的规律,不惜耗费十几年或数十年的时间,甚至冒着生命危险来进行科学实验研究。如法拉第于1822年开始研究转磁为电的理论,经过无数次的实验,终于在1831年发现了电磁感应现象,接着又进行了一系列的实验研究,最后成功地实现了磁转电的设想,并经过进一步的实验探索,总结出了法拉第电磁感应定律,开创了人类的电气化时代。再如发明大王爱迪生曾获1093项发明专利,可以说,他的每一项发明都是通过实验取得的。爱迪生发明白炽灯时为了寻找灯丝的合适材料,曾先后用1600多种矿物和金属材料进行反复的实验,历时13个月,终于研制成功一只亮度达40烛光的炭化竹丝灯泡。
可以说科学实验是人们认识自然,改造自然的重要途径。因为人们只有通过变革自然界的活动才能获得关于自然界的现象和本质的种种感性材料,并在概括大量感性材料的基础上发现规律和建立理论。地方高校就是要在较为简陋的实验室里培养出中国自己的科学家、世界的科学家,其道路当然是艰辛的,其中味道只能是自己知道。
3.物理实验可以验证和检验物理理论。物理实验不仅可以发现物理规律,建立物理理论,而且还能验证物理假说,检查物理理论的真伪。因此,实验既是建立理论的源泉,又是检验理论真理性的标准。例如1956年李政道、杨振宁提出的弱作用下宇称不守恒的假说,在被吴健雄的钴-60实验验证后,才被公认。法拉第电生磁萌发的磁生电的假说,被实验验证后才变为物理规律。[6]同时,一些物理理论被实验检验后不得不抛弃,如亚里士多德的落体观念在统治了物理学两千多年后被伽利略的实验证明是错误的而被人们所抛弃。 代写论文 http:// |
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发表于 2018-8-22 22:27:59