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1.任課教師要有充分的思想準備
有一定上好該門課程的信心,這樣才能更好地迎接挑戰(zhàn),工作起來才能有不竭的動力。
2.教材是知識和方法的載體
是學生學習的基本向?qū)?,也是教師進行教學的基本工具,在整個教學過程中起著非常重要的作用。目前國內(nèi)沒有完全適合某些專業(yè)留學生的成熟英文版實驗教材,因此我們在借鑒了大學物理實驗雙語教程(邱春蓉、黃整主編)、大學物理實驗(唐晉生主編)、遼寧工業(yè)大學(以下簡稱我校)物理實驗室編的大學物理實驗等實驗教材的基礎上,結合國外物理實驗特點,參考大學物理教學大綱,編寫了適合本校留學生實際的實驗講義。講義初稿完成后,仍然需要教師在上課過程中及時地總結和完善。教師在選擇實驗項目時要充分考慮學生所學專業(yè)和實驗室的現(xiàn)有設備,盡量開設一些與大學物理理論課知識、學生所學專業(yè)相關的實驗項目。對于電子信息、計算機科學與技術等專業(yè),開設了一些與傳感器原理、示波器使用等有關的實驗;對于土木工程等專業(yè),開設了楊氏彈性模量的測定、轉(zhuǎn)動慣量測定等實驗項目。在實驗項目選定后,最好針對實驗中可能遇到的理論知識與理論課教師逐個實驗進行溝通,做到教學有的放矢,加深學生對知識點的記憶,提高教學效果。
3.教師要充分準備好物理實驗專業(yè)詞匯。
物理實驗課上涉及到的詞匯超過理論課。一臺實驗儀器的每個部件的名稱、功能以及如何調(diào)節(jié)都要做到熟記于心。大部分學生都來自非洲國家,口音重,發(fā)音不規(guī)范,在上課前應有幾次師生見面溝通的過程,使得大家熟悉發(fā)音習慣,必要時需要借助文字,最大程度地消除交流中的障礙。實驗室內(nèi)沒有針對留學生專用的實驗器材,儀器上的銘牌、標識以漢語為主。因此,對于操作復雜,按鍵、旋鈕、檔位較多的儀器,教師最好在課前做一個實驗儀器面板的中英對照說明,以減少學生在實驗過程中因文字造成的不必要困難。例如在電位差計使用的實驗中,做了兩個操作面板的簡易對照,學生對此方法普遍反應較好。
4.學生按照老師要求進行實驗的預習,準備預習報告。
該預習報告不同于中文教材上所要求的預習實驗原理、目的、步驟等內(nèi)容并將其書寫在預習報告紙上,而是根據(jù)自編講義了解實驗的原理,在互聯(lián)網(wǎng)上找到一些講義以外的相關知識,例如實驗的意義,實驗所需的儀器以及實驗的實際應用有哪些等等,這些內(nèi)容也不一定要求學生在預習報告紙上書寫下來,但是在每個實驗開始之前要求學生發(fā)表對實驗的理解和看法,以防止學生照抄講義內(nèi)容,達不到預習的目的。
二、實驗講授指導及實驗報告
學生動手做實驗之前,教師需要將實驗的原理、儀器、步驟清晰簡要地寫到黑板或課件上,用于講解的同時也方便學生隨時查看。如果實驗中需要使用表格來記錄測量值,教師還應該設計好表格,并標明各個測量值的單位,避免學生設計的表格不合理,增加教師評判實驗報告的工作量。講述實驗步驟時,應采取邊講解邊示范的方法,給學生一個直觀的印象。講解步驟過程中要時刻注意學生們的面部表情,如果發(fā)現(xiàn)他們有迷惑,一方面可能是教師英語表達所致,另一方面可能是實驗內(nèi)容沒聽懂,需要及時找到問題癥結然后加以解除,確保每個學生都能聽清、聽懂。需要注意的是,留學生對實驗的興趣很濃,但是持久性不強,因此實驗理論部分的講解時間不宜過長,主要以基本原理和基礎技能為主,盡量留給學生足夠的時間進行實驗的操作。我校留學生每個物理實驗安排4學時,其中理論課占1學時,操作為3學時。在近幾年的教學實踐中,留學生基本都能在規(guī)定的時間內(nèi)很好地完成實驗。留學生們在做實驗時活潑好動,喜歡同學間進行討論,有時會兩人共同完成實驗,即使實驗儀器充足。對于這一點,筆者認為,一方面要鼓勵他們獨立完成實驗;另一方面,兩人合作也不失為一種可行的實驗形式,通過同學間的默契配合,能加深對實驗原理的理解,還可以培養(yǎng)他們協(xié)同合作的素質(zhì)。如果條件允許,有必要要求他們改變實驗條件得到兩組類似的實驗結果,以完成互不相同的實驗報告。在實驗過程中,即使是兩名留學生協(xié)同操作,他們也會有許多問題需要老師解答。大部分學生的操作很認真、規(guī)范,他們希望把實驗做到最好,因此他們會不斷地提出問題,甚至每做一步、每得到一個測量結果都會叫老師來檢查是否正確。這個時候教師應該耐心地指導,不要表現(xiàn)出厭煩情緒。對于正常的實驗現(xiàn)象,教師善于通過表揚來鼓勵學生,使他們感覺到得到肯定與支持,從中收獲信心;對于有問題的情況,教師也不要急于直接動手幫學生改正,而是用教師問、學生答的方式來一步步引導他們,使之明白為何會出錯、如何去改正。實驗完成后,留學生需要獨立完成實驗報告。此時需要他們整理總結實驗的原理、步驟,并對所得數(shù)據(jù)進行處理,得到各自的實驗結論。一份完整的實驗報告應該還包含以學生對實驗的理解和認識為主要內(nèi)容的小結。由于留學生人數(shù)不多,教師須認真地逐一完成對實驗報告的評判,對于報告中出現(xiàn)的問題,特別是數(shù)據(jù)處理中的有效數(shù)字、單位、圖標的規(guī)范性等要一一為他們注明。因為書寫習慣的原因,教師務必要求學生們在完成實驗報告時認真書寫,不能連筆。否則評判報告時可能只認識幾個最簡單的單詞和阿拉伯數(shù)字,造成閱讀上的困難。實驗報告批改完成后要以分數(shù)的形式做結論,并及時返還給學生,盡可能地進行面對面的交流和探討,使得他們在還有印象的時候做改正,以避免下次實驗時出現(xiàn)類似的問題。教學實踐證明,返還時間間隔越短,教學質(zhì)量越好。需要指出的是,在大學物理實驗開課之前,有必要對實驗的基本概念及實驗數(shù)據(jù)的處理方法進行專門的講解,針對留學生特點及將要開設的實驗項目,重點講解直接測量量不確定度的計算及圖表法處理數(shù)據(jù)兩個方面,簡要講解對數(shù)學要求較高的間接測量量不確定度計算及最小二乘法擬合數(shù)據(jù)等方法。
三、成績評定
成績是判定學生實驗結果的標準,也關系到留學生評定獎學金等的切身利益,因此合理的成績評定辦法是提高教學質(zhì)量必不可少的因素。我校中國大學生的評分標準為預習報告、課堂操作、數(shù)據(jù)處理(這三部分組成了最后的實驗報告)分別占10%,40%,50%。然而對于留學生而言不能生搬硬套。留學生的時間觀念不如中國大學生強,時有遲到、曠課現(xiàn)象。因此有必要將出勤作為成績評定的一個指標。實驗完成后對于儀器的整理也需要占一定比重。上述兩個方面可以有效提高留學生的自律性。另外對預習做得好、課堂表現(xiàn)積極的學生還可以有一定的額外獎勵分數(shù)。最終,我們的評分標準為預習報告20%,課堂操作30%,數(shù)據(jù)處理20%,實驗小結10%,出勤10%,儀器整理10%,額外的獎勵分數(shù)不超過10%。這樣的評分辦法可以將不同層次的學生拉開差距。
四、結語
目前,大學物理實驗課都是各個院校根據(jù)自己學校的實驗條件安排自己的實驗項目,各院校教師之間就實驗項目,實驗的方法的交流相對較少,造成對一些先進的實驗趨勢、實驗模式和實驗內(nèi)容了解、跟蹤和認識不夠,這在相當大程度上造成大學物理實驗課止步不前的局面[1]。
2改革的建議
2.1大學物理實驗項目可選
對大學物理實驗項目進行劃分,分為必做部分和可選做部分。必做部分為測量誤差和數(shù)據(jù)處理等基礎知識??蛇x部分按基礎、提高、綜合把實驗項目進行劃分。學生可根據(jù)自身的情況在選做的部分實驗里選擇實驗,教師根據(jù)學生的選課情況,遵照“強化基礎,循序漸進,理工融合,突出應用”的原則,以學生能力的培養(yǎng)為主線建立物理實驗教學體系[2]。
2.2教學模式的改進
把現(xiàn)在上實驗課的模式由老師為主導改為學生為主導。把“教師是演員,學生是觀眾”的講課模式改變?yōu)椤敖處熓菍а?,學生是演員,培養(yǎng)學生的動手能力和解決問題的能力,在時間允許的條件下盡可能的讓學生靠自己的能力獨立完成實驗內(nèi)容,讓學生體會到獨立完成實驗的成就感和實驗的樂趣。同時可以為一些優(yōu)秀的或喜歡學習的學生提供一些自由發(fā)展的空間,讓學生自己設計實驗方案,自己選擇實驗儀器,獨立完成和撰寫實驗報告,從根本上改變傳統(tǒng)教學模式中時間統(tǒng)一安排,內(nèi)容統(tǒng)一規(guī)定,要求統(tǒng)一標準,不顧個人興趣,不顧水平高低完全一刀切的弊端。
2.3實驗項目與時俱進
當今科技的進步日新月異,最新的科技成果不斷涌現(xiàn)。伴隨著時代的發(fā)展和知識不斷增加,要使大學物理實驗跟上時代的進步。因此,大學物理的教學內(nèi)容在一定程度上能夠體現(xiàn)出現(xiàn)代科技技術的發(fā)展的特點,開設一些新穎性、設計性、綜合性、能充分吸引學生學習興趣的實驗項目[3]。限于一些高校的特殊原因,可以增設一些新型科技成果的演示性實驗,增加學生的實驗興趣,激發(fā)學生的學習熱情,也利于提高教學效果。
2.4實驗成績的鑒定
在大學物理實驗選做和必做的劃分下,規(guī)定每個學生必須完成的實驗數(shù)量和實驗種類,使得每個學生都能有充分的實驗動手能力又能全面的掌握各類實驗的方法和技巧,但考核的形式不局限于提交實驗報告為最終形式。規(guī)定每個學生必須完成的實驗數(shù)量、提交實驗報告占總成績的50%,綜合創(chuàng)新性實驗占總成績的30%,其他占總成績的20%進行劃分。既要學生能完成規(guī)定的實驗項目,鍛煉學生基本的實驗動手能力,同時又鼓勵學生以創(chuàng)新性實驗形式完成最終的課程考核,培養(yǎng)學生綜合思維和創(chuàng)新能力,增加課程的教學效果。
2.5各院校加強交流
加強各院校間先進的教學手段和成果的交流,共享一些最新的前沿的實驗趨勢、實驗器材和實驗方法,在一定范圍內(nèi)進行大學物理實驗競賽活動。各院校通過自己選題,自己組織實驗,然后集中匯報的方式進行交流,以此促進高校物理及實驗教學改革,深入開展創(chuàng)新人才的培養(yǎng),增強學生實踐能力和創(chuàng)新能力,提高學生的綜合素質(zhì)。同時定期召開大學物理實驗座談會,交流最新的實驗項目,最新的實驗方法,淘汰一些落后的實驗項目等,促進大學物理實驗的整體進步。
3結論
1.不斷開放實驗教學儀器和設備,增強學生的實踐能力。
隨著當代物理科學的進展,實驗測量設備及技術有了明顯的改進,因此,在大學物理課堂中,需持續(xù)地豐富實驗教學內(nèi)容、及時更新測量設備、完善測量手段和方略,為物理實驗教學的順利開展奠定穩(wěn)固的硬件基礎。為能讓實驗教學跟得上當代物理科學發(fā)展的潮流,教師要不斷地更新實驗內(nèi)容,把一些驗證性實驗變換為自選或自學內(nèi)容,并加大探究性實驗的比重。與此同時,不少實驗可借由電子計算機變革陳舊的實驗方式,并時刻增強實驗測量的速度及精確度。把這一系列實驗教學系統(tǒng)的基本原理及整體框架告知學生,使其經(jīng)由實際的操作、測量及觀察深切地領悟到當代物理科學的魅力,并激發(fā)學生們對物理實驗奧秘的探究欲望,同時,有助于提高學生的綜合實踐能力。另外,實驗內(nèi)容的改進需與經(jīng)典相結合,例如,牛頓環(huán)、楊氏模量等實驗均能運用CCD成像系統(tǒng)替代目前的觀察系統(tǒng),然而,經(jīng)典的光杠桿法還需進一步研究。
2.培養(yǎng)學生善于從實驗中提出、發(fā)現(xiàn)問題的能力。
在物理實驗中,問題的發(fā)現(xiàn)至關重要,在實驗教學中,學生們通過在實驗操作中發(fā)現(xiàn)問題,手腦并用,不斷地在實驗中嘗試、驗證,通過教師適度地引導和激勵,讓學生在實驗中不斷地變換實驗條件,并嚴密地查看實驗現(xiàn)象,最終提出問題。除此以外,學生們還能從實驗指導書中提煉信息,進而發(fā)現(xiàn)問題。需強調(diào)的是,學生操作實驗后所得到的實驗結果難免與預期結果有所差異,在這種情況下,教師要仔細檢查學生每一環(huán)節(jié)的操作步驟有無失當,使其在鍥而不舍的探究中培養(yǎng)提出問題及發(fā)現(xiàn)問題的能力。
3.培養(yǎng)學生結合實驗分析問題的能力。
分析問題是實驗教學的有機組成部分,對實驗現(xiàn)象的科學、合理分析是開啟物理科學殿堂的金鑰匙。分析問題旨在用理論指導實驗,通常,分析問題可采取以下兩種辦法:定量分析及定性分析。教師要在實驗教學中選取若干有代表性的問題和學生共同探討、分析,在分析問題的同時,教師要扮演組織者和引領者,培養(yǎng)學生自主分析實驗問題的能力,在分析的過程中,全體學生會提出多種答案,面對這種情況,教師要悉心聽取學生在分析問題時的思考過程,并留意其出發(fā)點,肯定和鼓勵每位學生的獨立思考精神及探究意識,久而久之,學生們便能形成在物理理論的指導下獨立分析問題的基本能力。例如,在分析探討RLC串聯(lián)諧振實驗中,對于電路品質(zhì)因數(shù)Q,存在實驗測量值與理論計算值之間的偏差,在電磁學理論的引導下,分析LC的損耗總電阻對電路品質(zhì)因數(shù)測定數(shù)值的影響,并將其高頻及低頻時的影響狀況分別開展定量分析,依照定量分析的最終結果,正式?jīng)Q定影響能否修復或忽略。
4.巧妙運用多媒體設備,優(yōu)化教材結構,注重對實驗的探究。
現(xiàn)如今,多媒體以其圖文并茂、視聽結合的優(yōu)勢特征被廣大物理課堂所應用,變革課堂體系,以經(jīng)典實驗為基礎,創(chuàng)建多層次的物理教學模式,已經(jīng)成為實驗教學變革的大勢所趨。為此,教師需不失時機地引入多媒體教學設備,并不斷地優(yōu)化教材結構,以多媒體輔助實驗教學,幫助學生理解實驗現(xiàn)象,降低實驗理解的難度,將實驗步驟分解,努力破除過往物理教學中“力-熱-光-電-聲”的縱式組織結構,在確保廣大學生掌握實驗技巧的前提下,果斷地忽略掉教材中內(nèi)容陳舊的實驗,抓住實驗教學的關鍵點,將實驗與物理教學內(nèi)容加以有效銜接,逐步地增設設計性實驗及綜合性實驗。具體做法:首先,要結合大學物理實驗教學的規(guī)范要求,精選傳統(tǒng)實驗,保留對提高實驗操作能力有幫助的經(jīng)典實驗,忽略掉一些價值較低的實驗;其次,逐步增設設計性實驗及綜合性實驗的比重及難度,以此培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維及探究能力,通過學生對實驗的自行設計,使其充分體會到實驗成敗的經(jīng)驗教訓,不斷地激發(fā)實驗訓練的熱情,提高綜合素養(yǎng);最后,不但要削減實驗成本,還需強化多媒體輔助設計、采集數(shù)據(jù)及操作管理等知識的有效滲透及實踐。大學物理實驗教學更加強調(diào)學生自主探究的精神,但是在高中時期,教師在指導物理實驗時,出現(xiàn)主動點撥頻率較高的狀況。為此,教師在指導實驗時,需樹立以學生為本的基本理念,從預習、調(diào)試及操作等每個步驟環(huán)節(jié)均由學生獨立完成,學生在完成實驗后,可借由多媒體動態(tài)影像,還原實驗正確的操作經(jīng)過,使學生們第一時間得知自身實驗設計及操作中的問題與失誤,進而及時加以糾正。
二、結語
關鍵詞:大學物理實驗;項目優(yōu)化;內(nèi)容拓展
近年國內(nèi)外經(jīng)濟發(fā)展形勢對人才類型的需求產(chǎn)生了深遠的影響,就目前分析,高素質(zhì)應用型人才的培養(yǎng)是工科院校的首要目標。大學物理實驗主要是針對高等學校工科學生開設的一門必修基礎課程,該課程對提高學生初步的研究能力和實踐學習能力是至關重要的。因此,大學物理實驗的教學內(nèi)容和方式與高素質(zhì)應用型人才的培養(yǎng)息息相關。我國一般高等院校的多數(shù)物理實驗項目、內(nèi)容仍采用老舊的模式,主要偏重對經(jīng)典驗證實驗,而對有助于提高應用能力、創(chuàng)新能力,解決實際問題的能力的拓展實驗缺少開發(fā),這與當代科學發(fā)展的綜合性和交叉性趨勢是相違背的,也不利于當代所需應用型人才的培養(yǎng)。進行大學物理實驗項目優(yōu)化和內(nèi)容拓展勢在必行[1-3]。針對大學物理實驗項目、內(nèi)容的改革也引起了國內(nèi)學者的關注[4,5],依據(jù)遼寧工業(yè)大學(以下簡稱我校)的實驗室設備投入情況和師資條件,抓住我校實施提高大學物理實驗教師教學能力和實驗設備維修能力,開發(fā)設計性、綜合性實驗項目能力,指導創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)項目的能力活動之契機,對大學物理實驗項目進行了優(yōu)化,對內(nèi)容進行了拓展。通過具體實施、實踐,結果表明,新的項目優(yōu)化與內(nèi)容拓展的教學模式有效地提高了工科學生應用能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。
一、大學物理實驗項目優(yōu)化
針對我校工科學生的專業(yè)特征和應用型人才培養(yǎng)的需要,在現(xiàn)有實驗室面積和實驗設備數(shù)量及實驗室教師的師資水平基礎上,對本學期開設的實驗項目:用復擺測重力加速度、穩(wěn)態(tài)法測量不良導體的導熱系數(shù)、用雙臂電橋測低電阻、用惠斯登電橋測電阻、用模擬法測繪靜電場、計算機仿真-熱敏電阻的特性研究、熱電偶的定標、電子束綜合試驗儀的使用、電子示波器的使用、光的干涉-平凸透鏡曲率半徑的測定、邁克爾遜干涉儀、衍射法測量微小長度、用衍射光柵測光波波長、霍爾效應測磁場這14個實驗項目進行優(yōu)化。為了兼顧工科各專業(yè)的學科特點和培養(yǎng)目標,通過現(xiàn)有的大學物理實驗網(wǎng)上選課系統(tǒng),將學生所上實驗項目分為必做項目和選做項目兩大類。必做實驗項目為具有代表性的經(jīng)典實驗,必做實驗可以使各專業(yè)學生對基本的實驗知識、實驗方法和實驗技能得到系統(tǒng)地學習和掌握;而選做實驗可以使學生按照自身的專業(yè)特點自行分類,發(fā)揮自己的專業(yè)特長??紤]到知識的全面性,力學、熱學、電學和光學實驗都不能缺少,故用復擺測重力加速度和穩(wěn)態(tài)法測量不良導體的導熱系數(shù)保留作為必做實驗項目。同為電學實驗的用雙臂電橋測低電阻和用惠斯登電橋測電阻有較大的相同之處,故保留經(jīng)典的用惠斯登電橋測電阻作為必做實驗項目。電子束綜合試驗儀的實驗有助于學生進一步理解電子示波器的原理,同時電子示波器又是多數(shù)工科學生必用的儀器,因此,兩個實驗都作為必做實驗項目。用模擬法測繪靜電場和計算機仿真-熱敏電阻的特性研究這兩個實驗同為模擬實驗,計算機仿真實驗是目前模擬實驗的典型,故選計算機仿真-熱敏電阻的特性研究作為必做實驗?;魻栃獪y磁場作為電氣、電子類專業(yè)學生的選做實驗項目會更為合適。光學實驗選干涉和衍射的典型實驗——光的干涉-平凸透鏡曲率半徑的測定和用衍射光柵測光波波長作為必做實驗,可以達到對光學實驗的基本方法和基本操作的掌握。經(jīng)過上述分析,優(yōu)化后的大學物理實驗項目如表1所示。在原有的大學物理實驗項目的基礎上進行篩選,將實驗項目調(diào)整為必做實驗和選做實驗兩大類,各工科專業(yè)學生通過必做實驗可以獲得有關物理實驗的基本知識、基本方法和基本技能。通過選做實驗,學生按照專業(yè)特點、興趣愛好自主分類,充分調(diào)動了學生的學習興趣。同時要求學生做選做實驗時,能自己預習、自己選擇實驗器材、自己設計實驗過程和自己分析實驗結果,教師給予最后的指導和評判,實現(xiàn)開放式的實驗教學過程,這樣可以大大促進學生的獨立思考和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
二、大學物理實驗內(nèi)容拓展
通過必做和選做項目的分類固然可以使學生在專業(yè)上獲得各有所長的發(fā)展,但是學生物理實驗能力和水平也是參差不齊的,一些學生對物理實驗的渴求遠不是這些經(jīng)典物理實驗能夠滿足的。因此,還需要通過內(nèi)容拓展來開發(fā)出一些創(chuàng)新性拓展實驗,使得有這方面愛好和專長的學生有用武之地。創(chuàng)新性拓展實驗源于基本的大學物理實驗項目,但也不拘于原有的基礎實驗。飛速發(fā)展的電子技術使得一些基礎物理實驗項目的方法顯得落后,而基礎物理實驗項目中的物理思想又是永遠值得保留的智慧精髓。針對邁克爾遜干涉儀,可以拓展出一系列的創(chuàng)新性實驗項目,如用邁克爾遜干涉儀測量鈉黃光的光波長和相干長度,用邁克爾遜干涉儀測量薄玻璃片的厚度等。針對衍射法測量微小長度實驗,可拓展出金屬細微絲的直徑的測量。在衍射法測量微小長度項目內(nèi),又可增加利用劈尖干涉測量金屬絲直徑的內(nèi)容。針對霍爾效應測磁場實驗可以拓展出非接觸方式測量導線電流強度的實驗,利用霍爾原理設計實驗測量裝置,通過測量霍爾元件兩端的電勢差和工作電流等物理量,利用單片機編程自動進行數(shù)據(jù)計算與處理,最后通過LED屏輸出計算載流導線的磁感應強度。針對用復擺測量重力加速度實驗進行內(nèi)容拓展,可以要求利用光電管制作一個計時器測量周期,利用單片機處理、分析數(shù)據(jù),計算出加速度值和不確定度,再利用LED將結果顯示出來。實驗內(nèi)容拓展所需的軟件和硬件部分分配給不同專業(yè)學生完成,又可以培養(yǎng)學生們團結協(xié)作的精神。這些創(chuàng)新性拓展實驗項目被安排在必做和選做實驗項目之后,而且不要求全體學生參與,也不作為必修課程,只鼓勵對物理實驗具有強烈愛好又擁有專業(yè)特長的學生參與,并有專門教師指導,學生以研究性的論文和作品形式展示成果。這些成果可以參加各類創(chuàng)新競賽,可以用于發(fā)表文章,還可以作為畢業(yè)設計內(nèi)容。
一、科學素質(zhì)的概念與研究性學習的特點
科學素質(zhì)是大學生綜合素質(zhì)的基礎,是有效進行科學活動所必須具備的基本素質(zhì)。所謂科學素質(zhì),是指在科學活動中形成的對自然、社會和科學的態(tài)度、觀點、能力與習慣,是一個包括科學觀、科學知能和科學行為的綜合結構。要進行有效的科學素質(zhì)教育,就必須改變以往單純接受性的學習方式,加強參與、體驗和自主性學習,以學生為中心,以方法、策略性知識與價值、態(tài)度性知識為載體,以問題解決的方式開展教學活動??茖W家進行科學研究往往始于某一問題,為了予以解決,他們先收集和分析資料,提出和驗證假設,再做出整理和判斷,最后得出結論。這是一個知、情、意、行綜合的過程,既與研究者的知識水平有關,也與其科研方法和能力有關,還能體現(xiàn)其科學精神、態(tài)度、價值觀和行為習慣等。如果能以這種方式進行學習,學生的科學素質(zhì)也許就能得到有效培養(yǎng)。研究性學習,從廣義上講,是指引導學生主動探究的一種學習策略和方法,適用于所有學科的學習;從狹義上講,是指在教學過程中以“問題”為載體,創(chuàng)設一種類似科學研究的情境和途徑,讓學生通過自主收集、分析和處理信息來主動參與學習過程,以獲取和應用知識、分析和解決問題,從而培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力的一種學習方式。
二、試行研究性學習,培養(yǎng)大學生科學素質(zhì)
學習方法總是與一定的教學內(nèi)容相適應的,研究性學習正是特別適合大學教學內(nèi)容的一種學習方式。在問題解決式學習、專題討論、研究性實驗、調(diào)查訪談、課程論文、畢業(yè)論文設計、大學生科研立項、參與教師科研等學習形式中,大學生科研立項是一種自主性程度較高的研究性學習形式。大學物理學是整個自然科學的基礎,是實踐性、應用性很強的學科,特別適合研究性學習。本文以華中師范大學物理系“邁克爾遜干涉條紋自動計數(shù)儀的研制”為例,對大學生采用科研立項的方式進行研究性學習作一探討。1.課題目標。圍繞核心問題“如何設計制作精確計數(shù)邁氏條紋的電子計數(shù)儀”,讓學生通過科學探究,掌握科研方法,養(yǎng)成科學態(tài)度、科研道德及實事求是的精神。2.課題內(nèi)容。邁克爾遜干涉儀廣泛應用于精密測量技術中。以往用它測光波波長時,往往要對數(shù)百條明暗移動的條紋進行人工計數(shù),不僅給眼睛造成傷害,而且會帶來計數(shù)誤差,影響測量精度。本項目旨在研制一種精確度較高的自動計數(shù)儀。3.課題實施。課題主要由學生協(xié)作完成,教師僅起指導作用。包括三個階段:①選定課題。即在學完大學物理的“光學”部分和“電子線路”部分之后,結合普通物理實驗,開發(fā)研制記錄邁克爾遜干涉條紋數(shù)目的電子計數(shù)儀。課題把物理學科知識與社會生活實踐結合在一起,在已有知識基礎上進行探索和創(chuàng)新。②設計研制。學生根據(jù)興趣和愛好自由組成小組,就設計方案、實驗制作和測量調(diào)試三個過程分工協(xié)作。包括收集資料,設計方案;選擇器件,并根據(jù)需要改裝儀表,正確組裝。然后進行樣本測試,分析誤差,重復測量,反復調(diào)試,修留學改重作,直到能比較精確地組裝。③結題展示。小組成員展示研究結果、器件、方案和原理的書面報告,要求數(shù)據(jù)準確、論證嚴密。其次,做成實物成品進行演示并將研究過程及結果制成網(wǎng)頁,放到校園網(wǎng)上,以供交流。4.課題評價。通過網(wǎng)頁上的評價模塊,所有瀏覽者都可對課題進行評價。主要是對學生的學習態(tài)度、方案設計的合理性、研究方法的科學性、研究報告的規(guī)范性以及研究成果的實效性和創(chuàng)新性等進行評價。評價采用定性與定量、傳統(tǒng)百分制評價與鼓勵性評價相結合的方法,對理論上合理、有創(chuàng)新的設計方案給予鼓勵。超級秘書網(wǎng)
三、采用研究性學習應注意的問題