大學物理設計性實驗教學探討論文

【摘要】大學傳統的物理實驗教學是教師根據物理課本進行實驗的原理和步驟的基礎知識講解，學生在記下老師的講解重點後，在老師的帶領下進入實驗室進行相關實驗，驗證老師講解內容的正確性。在這一模式中，實驗過程比較固定，學生需要教師的引導甚至是全程參與，沒有自己的想法，無法發揮自身的創造性。因此，本次課題從大學物理的設計性實驗教學角度分析，分別從設計性實驗教學概念、原則、問題解決等方面探究大學物理設計性教學的有效發展途徑。

【關鍵詞】大學物理；設計性；實驗教學

大學物理是學生進入大學後的一門實驗性較強的學科，也是學生通過實驗提升動手能力、邏輯思維能力以及科學創新能力的有效途徑，是新時期素質教育的要求。但是，傳統物理實驗教學模式的弊端阻礙了大學物理實驗教學發揮最佳效應，需要相關教育部門和機構以及學生本身不斷改革創新，設計性實驗教學就是其中的有效途徑之一。

1.設計性實驗教學概念

設計性實驗教學是一種較高層次的物理教學方法，其地位和科學實驗的訓練相近。設計性實驗教學的主要形式要求教師對學生髮揮點播指導的作用，學生才是實驗的主體[1]。針對某一特定的實驗題目，教師引導學生根據實驗要求，進行實驗相關準備資料的查閲，並能根據一定的實驗原則，科學合理的制定實驗方案，並能在眾多設計方案中挑選出其中最佳的實驗方案，在明確相關實驗的條件和操作步驟前提下開展實驗，並記錄出試驗中的主要數據和物理現象。最後能自主的根據所學知識和實驗過程數據記錄的情況進行實驗結果分析，能找出其中存在的問題，並能適時調整好實驗設置，為下一次實驗做好鋪墊。這一完整的實驗過程就是設計性實驗過程，在這一過程中，學生的'實驗自主性、創造性，發現問題、分析問題、解決問題的能力得到有效提升，面對實驗過程中遇到的疑難問題，教師適時給予點播和指導，促進學生獨立思維和發散思維的發展。

2.設計性實驗教學的原則

2.1簡化性原則物理實驗的方法一般都不止一種，通過不同的方法最終能達到同樣的效果，因此，在進行設計性實驗教學和實踐中，教師要指導學生如何在眾多的實驗方案中挑選出其中過程最簡便、實驗時間短、實驗所需材料少的方案進行實驗，在保證實驗科學性和可行性的前提下，堅持簡化性原則，儘可能的簡化步驟，節省人力財力物力資源。2.2可操作性原則設計性實驗教學中，學生要全面考慮實驗過程中所需的一切設備和材料等資源，考慮已具備的條件和不能達到的要求，最終選擇出操作性強的實驗方案。一般來説，物理實驗的開展要選擇操作性較好的方案，以避免實驗過程中一系列不必要的麻煩。

3.設計性實驗教學的有效途徑

開設實驗是大學物理課程不斷推進“大學物理實驗”課程教學改革、加大人才培養力度的一個重要舉措。我們在分析國內外大學物理實驗課程發展現狀的基礎上，認為目前我國大學物理實驗課程還存在着教學內容更新落後於當代科技的發展、實驗教學模式單一、學生主動性和能動性難以充分發揮等問題。針對這些物理實驗教學存在的問題，大學物理實驗教學應不斷創新教學模式，以激發學生的積極性和主動性為目標。學校可對原有的“分層次的大學物理實驗開放式教學”做進一步完善，通過在“基礎性實驗、設計性實驗和近代綜合性實驗”3個層次實驗類型的基礎上，增加一個“DIY課題研究性”實驗層次等形式實現課程教學的創新。通過確定DIY實驗題目，形成學生們統一的認識，注重物理實驗內容新穎、物理內涵豐富、與實際應用聯繫緊密效果的發揮，從而實現學生能動性和素質的提高。手動課題研究是設計性實驗教學的最直接有效的途徑，所選項目一定要有挑戰性，要能引起學生們的強烈興趣，要讓學生最大限度地參與到儀器製作、調試的全過程，並且要與已學過的實驗內容有銜接。在這一方面，哈爾濱理工大學物理專業師生從最開始的忐忑到實驗原理的摸索、焊接電路到調試系統，最終看到裝有永磁鐵的物體懸浮在空中，進行該項實驗研究的同學們感歎這是他們所做過的最有意思、最有意義、最有成就感的一次實驗。這次實驗如同一座橋樑，拉近了學生們與電子製作的距離。做完物理實驗“DIY製作電磁混合磁懸浮實驗系統”後，大部分同學都有類似的感想。該實驗項目是物理實驗中心經過幾個月的精心準備、在本學期的大學物理實驗課為大二同學開設的一個全新的實驗選修項目。為了做好該實驗項目，他們做了充分預案，撰寫了實驗指導書、實驗講義，並研製了10餘套和實驗配合的新儀器。在實驗過程中，實驗中心提供基本的儀器、元部件。學生要深入瞭解實驗原理，自行設計實驗方案，自己動手組裝儀器並根據實驗進行參數調試。這一新的實驗受到學生的歡迎，目前已有400餘人參加了該實驗項目。此外，要保證設計性實驗教學的成效提升，還要不斷完善學校的物理實驗基礎設施建設，完善師資隊伍配置，不斷提升師資水平，給予學生以高標準的引導，不斷提升學生實驗水平和科學素養。

結論

設計性實驗教學在開發學生思維、提升創造力、增強學生實踐能力、促進學生科學素養提升等方面意義重大，大學物理相關教職人員和學生要認識到設計性教學的重要性作用和原則，通過創新實驗方式實現實驗教學水平和效果的提升。

參考文獻：

[1]安利民.分層次、開放性、團隊化的實驗教學模式構建——以黑龍江大學物理基礎實驗中心為例[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2014,07:3-4.