毕业论文完整版(实用10篇)
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2023 / 11 / 24
摘要:随着新课改理念的不断深入,物理实验教学在物理教学中起着举足轻重的作用。初中学生刚刚开始学习物理,学习方法及抽象思维能力还未形成,因此,应根据物理实验教学的意义,从物理实验过程的指导入手,加强物理实验教学的探究,从而提高物理实验教学的效果。
关键词:初中物理;实验教学;方法探究
物理学就是研究自然界的物质结构、物体间的相互作用和物体运动最一般规律的自然科学,它是一门以观察、实验为基础的自然科学。因为,自然界的物质结构、物体间的相互作用和物体运动最一般规律产生,都是在观察和实验的基础上,通过归纳、总结、思考和推理得出来的。作为一名物理教师,在教授学生物理知识过程中,如能正确的把握实验和指导学生实验,不仅能激发学生求知欲望,促进学生掌握知识、运用知识,还可以培养学生严谨求实的科学态度。所以,实验教学在物理教学中起着举足轻重的作用,它能够很好地实现“三维”目标。
一、实验教学的意义
初中物理教学要从实验出发,如实验装置的安装、实验步骤的安排、实验现象的观察和分析、实验数据的读取与收集、实验误差的分析等则是学生完成实验的一个个重要环节,这些环节的改善是改善实验教学的方向。实验作为教学方法的一种基本构成因素,是学习物理的基本方法。通过实验培养学生的观察能力、分析综合能力、抽象概括能力、归纳演变能力、逻辑思维能力,培养学生进行学习和研究的科学方法和科学素质。同时,实验又具有直观性,通过各种形式的感知,丰富学生的直接经验和感性认识,使学生获得生动的表象,从而比较全面、客观地掌握知识,提高认识能力。随着新课程的改革,物理实验考查已作为一项不可缺少的内容,使物理实验教学具有重要的现实意义。
二、实验过程的指导
在物理实验教学中,笔者认为必须遵循从实际出发的原则。根据初中生刚开始学习物理、学生实验做得太少、学生实验素养低下的特点,我们有必要采取全方位指导的策略,即从头到尾的全过程指导。
首先笔者认为,不能上无准备的课,在实验前应做好充分准备。教师应将实验教案从物理课时教案中分离出来,在实验教案中,教师应该将学生在实验过程中容易出现的问题等详备出来。教师还应该在实验教案中详备出“实验探究目的、实验探究猜想、实验探究设计(其中包括实验器材、实验原理图、实验原理、实验步骤)、实验探究数据的收集与统计表的设计、实验论证、实验结论等六大环节”。并且,不是写在纸面上,而且都要亲自预做实验,做到心中有数,才能实现“探究”。这是笔者从事多年初中物理实验教学,又经过近几年来对新课程改革的初中物理实验教材的探索得出的经验。然后,教师在平时的实验教学中,还应及时指导学生在进行实验时要紧紧抓住“观察、操作、记录、分析、归纳、整理。”这六个主要环节。
三、实验教学的探究
当今是知识经济的时代,科学技术面临挑战,所以在实验教学中,除了采取全方位指导的策略,即从头到尾的全过程指导之外,还应通过物理实验教学培养适应知识经济时代需要的创新型人才,这具有重要现实意义。因此,在新课程的物理实验教学中,还应着重培养学生的实验探究能力与创新能力。
(一)着眼于做,突出实验教学的实践性。物理实验教学作为一种基本活动形式,应当努力通过动手做的实践活动,突出实验教学的实践性。众所周知,以往的教材演示实验在物理实验中占有“绝对多数”的比例,而这些演示实验习惯上都是由教师在讲台上演示给学生看的,学生通常没有动手的机会,由此导致学生动手机会显著偏少,动手能力普遍不高。因而面对新课程我们有必要想方设法将所谓的演示实验扩展到学生自己动手实验,可以把演示实验通过改进、改组和改造等方法适合于学生自己去实验。
(二)着眼于思,注意实验教学的启发性。由于物理实验是以充分调动学生的各种感官为前提的一个综合学习过程,因而必须通过有效的刺激,去强化实验教学的启发性,努力使实验过程中出现的实验现象或实验结果能够激励学生进行深入的思考。物理实验对被动接受间接经验为主的学习者来说,其本身就具有一定的新颖性和趣味性,加上物理实验本身就具有较强的启发性,新颖、意想不到的现象会吸引和诱导学生在进行认真观察、操作的同时,积极去“省悟”和“回味”。
(三)着眼于疑,强化实验教学的探究性。教学的过程就是教无疑者有疑,教有疑者无疑的过程。在物理实验教学中,教师要不失时机地设疑,造就强烈的问题情境,进而引导学生通过实验进行积极的探究活动,促进手脑结合和创新能力的培养。为了强化实验教学的探究性,要鼓励学生对实验中可能出现的实验现象和实验结果进行预测和猜想,这样对培养学生的创新能力也是大有益处的,牛顿正是根据苹果落地现象猜想到,进而发现了万有引力。因此在实验教学中要让学生在预测和猜想基础上设计实验方案,选择实验器材,再用实验去验证,这样对学生创新能力的培养也是有积极作用的。
总之,加强物理实验教学,是提高物理教学质量的十分有效的途径,对提高学生抽象逻辑思维能力有很大的帮助,将为学生在今后走上社会参加社会实践、升上高中乃至上大学学好物理知识打下坚实基础。因此,初中物理教学,应大力加强和优化物理实验教学。
【摘要】传统高中物理教学无视学生主体性,在实验教学中采取讲实验、背实验的做法,培养出的是徒具应试能力缺乏综合素养、思想僵化的人才。我国全面实施的高考的改革为高中物理教学指明了新的方向。教师要在物理实验教学当中锐意改革创新,即创新实验教学计划;转变教学方式,坚持以学生为本原则,引导学生从做中学以及以高考的改革为导向标,改革实验教学评价考核体系,从而以实验教学提高学生动手实践能力、探究能力以及创新能力,促进他们学科综合素养的提升。
【关键词】新高考制度;物理实验教学;改革
为了适应现代社会对人才的更高要求,我国全面实施了新高考的改革,采用必考、选考相结合、学考高考相结合的方式,在物理学科考试当中也实现了由知识水平考查到学科综合素养考查的转变。我国全面实施的新高考的改革为高中物理教学指明了新的方向。为了适应高考从注重考查学生知识水平到对学生学科综合素养考查的转变,教师在物理教学当中要锐意改革创新,针对物理学科以实验为基础的特点,教师的物理学科改革要从实验教学改革做起。
一、高中物理教师要以高考的改革为导向标,创新实验教学计划
新高考制度下,虽然实行的是“专业+学校”的方式填报志愿,文理分科在全国各省份也在逐步取消当中,这对高中阶段的课程设置带来巨大冲击。但是一方面在新高考当中高达百分之九十一的高等院校专业都需要选考物理,另一方面在录取过程中高校对考生学业水平学科成绩也极为重视。因此,新高考制度下,物理学科也极为重要。纵观近几年的高考物理试题,呈现注重学生学科综合素养的新趋势,因此,在高中物理教学当中实施改革十分重要且必要。在高中物理学科当中,实验课程极为重要。物理学科教学质量的提高离不开实验教学质量的提高。高中物理教师要以高考的改革为导向标,在物理学科教学计划制定过程中,注重理论教学和实践教学课程的比例,创新实验教学计划,在帮助高中生扎实的掌握理论知识的基础上,让他们在做中学,在应用当中掌握正确操作方法,在做当中提高自己的创新意识、创新能力,在做当中积累丰富的实践经验。为了提高实验教学的有效性,我校集中物理学科教师的力量依据新高考的改革的全新教学理念制定了高中物理实验教学计划,以每周4个课时的频率开设实验课程,并尽量将实验课程集中化,更好的完成对高中生的实验能力的培养。
二、高中物理教师要转变教学方式,坚持以学生为本原则,引导学生从做中学
传统高中实验教学由于以讲实验、背实验代替了学生的动手操作,因而一直教学效率低下,难以起到提高学生综合素养的目的。新高考制度导向下的高中物理实验教学应该转变教学方式,教师要坚持以学生为主体原则,引导学生从做当中学。在做实验之前,教师要就实验原理、实验所需仪器设备、实验流程安排以及实验当中运用到的计算题对学生进行精心考核,为动手做实验做好充分的理论准备。然后教师安排学生进入实验室。为了培养高中生的科学探究意识和科学探究能力,教师还要在实验过程中采用综合性实验和设计性实验相结合的做法,从选取实验设备、设计实验可行性方案、指导实验过程的具体实施,都应该由学生独立完成,教师仅仅起到在旁辅导的作用。通过选取设备、设计方案、动手操作完成实验,高中生不仅可以熟悉实验操作流程,还在设计实验过程中增强了科学探究欲望、科学探究能力,他们对电路控制、机械振动、电磁感应等有了更深入的理解,这为他们将来独立完成科学探究奠定了良好基础。教师还可以在分组实验当中安排综合能力较强的学生担任组长,组织、引导组内成员完成实验过程的各个环节。学生为主体的实验课堂不仅大大减轻了教师的负担,还在学生自主、自治过程中提高了他们的自学能力、科学探究能力。
三、高中物理教师要以高考的改革为导向标,改革实验教学评价考核体系
新高考制度导向下的高中物理实验教学应该以培养高中生良好实验操作技能和他们的科学素养为目标,通过实验教学提高高中学生的科研意识、科研能力。全新的能力培养目标相对应的应该是全新的教学评价考核体系。教师要构建涵盖思想道德修养、学业成绩、实践技能素质以及创新素质的全新的高中物理实验课程评价模块,对高中生实验过程当中的各方面表现进行综合评价,以全面的、综合性考核评价去约束、规范、调整高中生的行为,用实验水平评价、进步评价相结合;客观定性评价、定量评价相结合;过程性评价、终结性评价相结合的科学评价体系促进高中生实验能力的提高。
四、高中物理实验改革之前与改革之后的对比
1.实验教学日趋完善
高中物理实验教学改革之后,在先进教师的带动下,很多教学观念还比较传统的教师陆续地加入到了改革大军之中。在这种教学环境下,教师的教学方法和方式比之改革前发生了很多积极的变化,比如,有些教师在开展实验教学之前,会基于学生学习兴趣和思维方式的培养,制作一个微视频(微视频的内容就是实验教学里的重点内容),然后让学生利用课余时间去看,以达到帮助学生预习的目的,这样一来,学生在进行实验的时候会更加游刃有余,而且目的性会更强。另外,相比较于改革之前,师生在实验教学中所扮演的角色发生了很大的改变,在现阶段的实验教学中,教师更像是学生的辅助者,而学生则成了教学中的主角,与此同时,实验教学的秩序也比以前更加有序,比如,大部分学生已经能够熟练的'使用仪器,并且在做完实验之后会自觉对仪器进行整理,这在一定程度上提高了仪器的使用率和物理实验教学的效率。
2.教师的教学方法更加多元
物理实验教学改革的推进,使得物理教师开始自觉探索起了适宜其教学发展的教学模式和教学策略。诚如上文所述,物理实验教学改革之后,教师和学生在实验教学中的角色发生了很大的改变,学生在课堂的主体地位也因之得到了充分的体现,而这与传统的教学模式是有些冲突的,因此为了适应的现在的教学实际,教师就必须积极探索与之想匹配的教学模式和教学策略,正因如此,现今物理教师的教学手段越来越发的多元化,常见的有合作学习法、多媒体教学法、翻转课堂等等,这不仅在很大程度上增强了物理实验教学的趣味性,同时也使得学生的综合能力得到了有效提升。
3.学生的学习态度更加端正
在改革之前,有相当一部分学生只将物理实验教学视为课外活动,这使得他们常常对该教学报以应付的心态。而改革之后,不少学生都能以一种科学、探究的心态去对待它,基于此,物理实验教学的效率得到了很大的提升,而且很多学生都学会了利用物理实验来帮助自己理解和掌握物理概念,与此同时,他们还能有效地利用相关仪器去探究物理规律,在这样的背景下,物理实验教学从以往可有可无的状态,渐渐成为了现今物理教师开展物理教学的必要手段之一。
五、结语
针对当前高中实验教学效率低下的不良现状,教师必须以新高考制度为正确导向,推进实验教学的改革、创新,采用以学生为主体的全新教学模式激发学生科学探究兴趣,在物理实验教学当中实现理论与实践的有机结合,从而促进学生动手实践能力以及科学探究能力的提高,进而全面提高物理学科教学质量,提升高中生的学科综合素养。
参考文献:
[1]丁振楠.试论高考物理实验与高中物理教学[J].都市家教,2017,(8):20.
[2]徐清军.新高考形势下高中物理教学模式的转变及对策研究[D].杭州师范大学,2016.
随着我国高校教育体制改革的不断深入,实验教学越来越受到高校教师的重视。物理学是建立在实验基础上的一门学科,学生通过大学物理实验,不仅能够巩固所学的物理理论知识,还能够增强动手能力和创新思维能力,从而提升自身的创新能力。近年来,国内外的很多专家学者对如何利用大学物理实验培养学生的创新能力进行了有益的探索。
一、利用大学物理实验培养学生创新能力
实验教学本身就是一种思想的尝试与探索,其主要目的是了解事物的本质和规律,并在此基础上,进行不断的创新。由此可见,大学物理实验对提升学生的创新意识和能力具有重要意义。
(一)学生发散思维的培养
发散思维是创新思维的核心部分,解决问题的过程是发散——集合——发散的循环过程。大学物理实验教学是一种基于创新思维框架下的由发散到集合,再由集合到发散的循环过程,通过培养学生的发散思维,从而达到培养学生创新能力的目的。例如:学生在进行固体密度的测量实验时,就要考虑到该固体是否规则,在液体中的悬浮状况,是否溶于液体等,因此,在多种可能的情况下,学生就要探索不同的实验方法,调动发散思维,从而实现掌握知识,提升自身的创新思维能力。
(二)实验过程是学生发散思维的训练过程
物理实验是围绕一个既定的问题开展的,学生需要调动自身的多种思维能力,运用各种思维方法,例如:综合、分析等,只有这样,才能真正的实现实验目的。在这个过程中,学生的逻辑思维得到了训练。例如:在进行“偏振现象”研究实验时,要求学生设计出各种光路,使之产生不同的偏振光,进而观察不同条件下的实验现象,并进行相互对比。实验前,学生要根据自身掌握的知识,进行科学的假设,做好实验设计;实验过程中,一步步进行验证。类似的实验探究活动能够帮助学生有效的将逻辑思维融入其中,并提升学生的科学探究能力和创新思维能力。
(三)学生在物理实验中提出质疑,进而提升批判思维能力
传统的“一言堂”很大程度上抹杀了学生的批判思维能力,新课改中明确提出,要积极培养学生的创新能力,而批判思维的形成,恰恰是创新能力培养的关键环节。因此,教师在实验教学过程中,理应鼓励学生提出质疑,并带着质疑在实验中加以批判、验证。例如在进行钠光灯波长测量时,有些学生发现测量值与理论值不相符,在深入研究后,发现钠光是由双黄线构成的,即两种波长的混合值,并受到实验环境的影响。学生在物理实验中提出质疑,进而提升了批判思维能力。
(四)学生在物理现象分析过程中形成直觉思维能力
很多物理实验现象需要认真观察才能捕捉到,因此物理实验不仅要求学生掌握好时间,具备逻辑推理能力,还要具备一定的分析预见能力。例如伽利略首先直觉地判断“重物先落地”是错误的,然后通过一次次的实验,得出物体的落地速度不因重量而改变的结论,推翻了亚里士多德“重物先落地”的说法。
二、大学物理实验教学存在的主要问题
(一)教学设备单一,实验仪器高度集成,学生的动手能力受到制约
物理实验仪器的技术含量越来越高,实验仪器高度集成,很多实验步骤都无需学生动手,这样会使学生的动手机会越来越少,动手能力提升缓慢。机械的实验操作,也很难让学生对各种实验原理和设计方法有所了解,更别说创新了。
(二)教学内容陈旧,内容较多
目前物理实验教学内容多是以验证性实验为主,而培养学生创新思维的综合性、设计性实验相对较少,并且在实验教材中,对实验的原理、方法甚至实验数据的处理方案都一一列出,学生做实验的任务就是机械操作,并得出已经知道的实验结果。这样的实验,对于学生巩固所学知识有很大帮助,但对分析能力、设计能力、创新能力的培养却是意义不大,甚至会使学生养成懒惰、不善于动脑的习惯。
(三)教学模式落后
一直以来,物理实验的教学模式多是沿袭传统教学模式。学生被动接受教师“无微不至”的讲解,然后按部就班地顺利完成实验。看似一片“和谐景象”,但是真正的教学目的却没有达到。随着教学改革的不断推进,这种教学模式已经显得落后。
(四)实验教学过程限制颇多
由于实验教科书的指导相当详细,教师只要监督学生一步步完成实验即可,因此在实验教学过程中,教师仅起到了“监工”的作用,而教师的引导作用却无从体现,学生也无法发挥创新能力,甚至还受到教师的诸多束缚,例如:当提出异议时,教师会认为学生不听话(书中已经写得清清楚楚,偏要提出不同意见),并认为是故意找茬。另外,由于实验课时较少,教师力争在有限的时间内完成大量的实验教学工作,也有意压缩学生探究、验证质疑的时间,从而导致学生的实验效果看似显著,实则问题颇多。
(五)实验室缺乏创新环境
高校的实验室往往定时开放,并且很多实验内容也未能面向全体学生(主要指本科生)。学生的很多创新思想不是因缺少实验仪器,就是因仪器使用受限而被扼杀在摇篮里。另外,实验室在师资力量上,也存在严重不足,很多教师多年都未获得过继续深造的机会,自身的专业知识和教学理念仍停留在多年前。这样培养学生的创新能力便很难达到良好的效果。
三、大学物理实验教学改革
(一)改革实验课程体系,培养学生创新思维
能力根据物理实验自身的研究方法和规律,建立从易到难、由单一到综合,循序渐进、逐步提高的大学物理实验课程教学体系。在大学物理实验课程教学体系中,重视实验选修课的设置,满足人才培养的需要,给学生创设创新活动的空间。增加设计性、综合性实验的比例。鼓励学生灵活运用分析、归纳、判断等思维方法,在头脑中形成直觉和想象,构思实验方案,培养学生创新思维能力。
(二)开放物理教学实验室,提高实验经费投入
实验室要面向全体学生开放,时间也不局限于上课期间。从设备的安全及使用效率考虑,可指定专门教师指导和管理,但不能扼杀学生实验的积极性。学生如需动用贵重仪器,可征得管理教师同意后进行。随着物理实验要求的提高,高校应加大物理实验经费的投入,并做到专款专用,同时还要预留出更新设备的资金。另外,高校还应该注意仪器设备的科学使用,提高设备的使用效率,尤其是一些大型仪器设备。
(三)更新理念,增强创新意识
创新不是一时的凭空捏造,而是要具备创新意识和相关的知识储备。由于教师在培养学生的创新意识方面起着引领作用,因此作为教师,首先应具备创新教育的理念,并应用到教学中去,才能正确引导学生创新学习;其次应加强创新知识的学习,具备精深的专业知识和宽泛的综合知识,掌握社会文化、科技发展的新动向,注重对新理论、新技术和新信息的了解,并将这些知识融入到大学物理实验教学中去,才能引导学生把知识学活,有效地培养学生的创新能力。
(四)注重培养学生实验方法,促进学生创新潜力的发挥
要将科学发展史贯穿于大学物理实验教学中,注重科学思想发展史的教育。例如:在电磁感应实验中,介绍法拉第在仔细分析电流的磁效应基础上,认为电流既然能产生磁场,反过来磁场也应该能产生电流,因此提出了磁能生电的假说。尽管在实验中经历了无数次的失败,但他信念坚定,最终发现了电磁感应现象,让学生感受科学探索的艰辛历程,把学生融入到科学家的思维情境和发明创造的氛围中,促使学生将自身的学习和人类社会的发展有机结合起来,更加积极主动地吸收人类社会的先进思想。同时科学家的创新思维方法又可以从方法论上指导学生的学习,使学生主动地从不同视角创造性地思考问题,从而有利于培养学生的创新意识,挖掘学生的创新潜力,提高学生的创新能力。
(五)利用信息技术,开拓创新思维空间
当今的社会是一个信息化的社会,信息技术对各行各业的发展都起到了极大的促进作用,在教育行业也是如此。信息技术改变了教师传统的教学模式,多媒体教学在大学课堂上已经得到普及,并大幅度提升了教学质量。多媒体教学能够在不延长教学时间的前提下,传递给学生大量的信息,是提高教师教学效率的有效途径。根据大学物理实验教学的具体情况,恰当地利用多媒体技术开展实验教学,可以给学生带来直观的实验视觉效果,帮助学生观察实验现象,理解实验内容,提高学生形象思维能力。另外,利用信息技术建立大学物理实验教学网络平台,实现有效的“人机互动”,可大幅度地提高学生的学习积极性,增强学生的创新思维能力。
摘要:社会经济的高速发展在某种程度上给微时代的发展提供了契机,微信、微电影等一些列微时代产品不断涌现。新时代下,教学领域发展的大趋势就是网络微课与传统教学方式的结合。因此,大学物理实验教学也应顺应时代发展的潮流,利用微课教学的优势来弥补传统教学手段上的不足,以便提高实验教学水平和人才培养质量。文章分析了普通工科院校中大学物理实验传统教学模式中存在的不足,分析了微课教学的特点,提出把传统授课方式和微课教学相结合的新型大学物理实验教学模式,并针对辽宁工业大学大学物理实验的具体情况给出了实验教学改革建议。
关键词:微课;大学物理实验;教学改革
当今时代,网络信息技术的迅速发展和日益普及的智能移动终端设备,使信息的传播更加快速和便捷。社会发展的快速与高效也使得人们越来越喜欢主题鲜明、短小精悍、使用方便的信息资源。不知不觉“微时代”已悄然来临。微课作为新型教学模式正越来越受到教学领域的推崇。所谓微课是指按照课程标准和教学实践要求,以教学视频为载体,围绕某个知识点或教学环节而进行教学设计并开展的教学活动[1]。微课与传统的课堂的最大不同,在于其短小精悍、使用方便。它能够满足学生的个性化学习需求,让学生能随时随地进行自主地学习,是传统课堂学习的一种重要补充[2]。大学物理实验是当代中国大学生工科所有专业必须开设的一门基础必修课程,在培养高水平工程技术人才中有着不可取代的重要作用。这是学生升入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端。通过参与各项实验教学活动,学生可以对力、热、电、光等各种物理现象进行更直接的观察、分析,对所学物理理论知识有更深刻的理解,真正实现理论知识向实践能力的巧妙转移[3]。然而,由于实验时间的不足,和大学生人数的逐年增加,大学物理实验课程教学存在着许多不足越来越明显的暴露出来。针对这些不足,已有越来越多的学者提出了把微课与传统大学物理实验教学相融合的方法来提高大学物理实验的教学水平和质量[4,5]。考虑到不同院校之间的教学设置和学生的差异性,本文以辽宁工业大学为例,分析其在大学物理实验教学上存在的不足之处,并结合微课的特点及优势,提出并探讨基于微课模式的大学物理实验教学改革方向及具体措施。这在本校物理实验教学改革的具体实施方面具有重要的指导意义,也为和本校有着类似情况的其他工科院校提供借鉴。
一、大学物理实验教学改革的必要性
我校大学物理实验课的基本程序包括:实验课前的预习、课上进行实验操作和课后撰写实验报告。目前,阻碍我校物理实验教学质量和水平提升的主要因素有以下几个方面:
(一)学生课前预习不充分
在大学物理实验教学中,学生必须在课前撰写预习报告,对实验目的、原理、仪器及操作方案进行必要的熟悉和了解,找到可能存在的问题,这样在课堂上才能抓住实验的关键,能够在实验操作过程中及时、准确、迅速地获得数据,提高课堂操作效率。但实际情况并非如此,学生对实验的预习程度远远达不到能独立按要求完成实验。原因有三:一是学生重视程度不够。因为大学物理实验多是考察课,所以很多学生重视程度不够,写预习报告只是为了应对老师课上的检查;二是学生的物理理论基础不够。大学物理实验课程与大学物理的理论课程是同步开设,都集中在学生大一的下学期和大二的上学期,这就导致有些实验的相关物理理论知识学生还没有学到,势必导致学生在对实验原理的理解上存在障碍,影响学习兴趣;三是条件限制,单纯通多实验指导书上抽象的理论公式,和简易的原理图,对于一些比较复杂的物理实验学生很难做到真正的理解,对实验操作步骤也很难达到有个整体的把握。
(二)课上时间分配不合理
物理实验课应该以学生动手操作,学生通过预习课上自主完成实验任务主,但是由于课前预习不够充分,课上需要老师利用一定的时间对实验内容和要求进行详尽的讲解,一个实验至少需要30分钟以上的时间,才能对实验有比较完整介绍。而大多数工科院校的实验课时间都很有限,以我辽宁工业大学为例,物理实验课的上课时间只有110分钟(包括课间休息10分钟)。这就导致学生动手操作的时间减少了,再加上短时间内的实验理论知识的灌输学生也很难消化吸收,这也必然导致学生在做实验的时候一头雾水,等刚刚把实验过程理顺明白,调节好实验仪器并开始动手操作,时间已所剩无几。有些动手能力差的同学甚至到下课时间也未能完成实验数据的测量。目前,为了学生可以在有限的时间内完成实验,很多老师采取方法就是减少实验内容,而实验内容的减少必然会制约对学生动手能力和思维能力的培养,违背了开设大学物理实验课程的最初的目的。
(三)学生课后撰写实验报告不认真
大学物理实验区别于高中物理实验的一个显著特征就是对实验数据的处理要求上升到了国际标准:不确定度的计算方法[6]、有效数字的运算规则及数据处理的各种手段。掌握误差分析理论和数据处理方法是开设大学物理实验课的重要目的之一。尽管实验数据处理方法在绪论课中给学生进行了统一讲解,但每个实验都有各自的具体要求。紧张的上课时间导致学生不得不把实验数据带回去处理。但是由于之前的预习环节和课上操作环节都未能达到最佳效果,因此在数据处理方面学生也必然会遇到问题。但这一环节是由学生课后独立完成,所以即使遇到问题也找不到实验指导老师请教。这就造成许多同学处理实验数据彼此相互“借鉴”,实验数据处理过程错误百出也依然将错就错。综合分析以上几个方面,可以看出物理实验教学中存在的问题严重地影响到了其教学效果。为了提高人才培养质量,适应社会的发展,充分地发挥大学物理实验应有的作用,对大学物理实验传统教学模式的改革势在必行。
二、微课在教学中的优势分析
微课是指按照课程标准和教学实践要求,以教学视频为载体,围绕某个知识点或教学环节而进行教学设计并开展的教学活动[1]。网络信息技术的迅速发展和智能手机、平板电脑等移动终端的普及使得微课作为新型教学资源正越来越受到教学领域的推崇。与传统教学模式相比,微课有其诸多优点:
(一)教学时间短
微课的一般时间长度都在10分钟左右,这是大多数人能保持精力高度集中的时间,因此微课能够实现短时间内的信息高效传输,提高学习者的学习效率。
(二)教学内容集中
传统的授课模式往往在一节课上要讲解许多的内容,知识点比较分散,不利于学生记忆。而微课的授课内容通常只集中在某一个知识点或教学环节上,短时间内对某一个知识点的讲解会让人印象深刻。
(三)生动形象
微课的制作是以教学课件为基础,通常我们所用的PPT中有文字、图片、音乐以及动画演示,还可以穿插视频。这些表达方式的运用可以让教学内容更加生动形象,引发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。
(四)内容丰富
大学物理实验包含力、热、电、光、近代物理等各方面的内容,而且和大学物理课程不同步,为了学生能够顺利的完成实验,上课老师多数的讲解集中在对操作方法、注意事项等问题上,而对实验的基本原理和实验的背景只能做简单介绍。通过微课,可以对实验的背景、发展和原理进行比较详尽的介绍,有助于学生对物理知识的理解,和提高对物理学习的兴趣。
(五)使用方便
基于网络信息技术的发展和智能手机的普及,学生几乎可以随时随地查阅网上的信息,因此学生可以根据自己的个性化学习需要随意选择观看微课的时间,不受传统课堂固定时间固定地点的制约。考虑到微课在教学中的优势,如果把大学物理实验课的原理讲解、仪器介绍、具体操作步骤和实验注意事项等配以视频制作成一系列的微课上传到网络平台上,让学生可以随时上网或下载观看,将会大大提升学生的实验预习效果,并进一步缓解课上操作时间有限,课后处理实验数据不认真等问题。
三、大学物理实验教学中微课应用的具体分析
(一)物理实验微课的制作
首先,注重教学趣味性的增加。可以通过字幕的灵活运用来调动学生学习兴趣,微课应摆脱传统教学模式的单一、死板,通过多种字体与动画方式的运用来快速集中学生注意力。也可以通过幽默的教学语言,多融入一些网络时尚语言来增强学生学习兴趣,或者是有机整合新知识与最新新闻来引起学生的关注。另外,也可以通过分篇展示的微课形式,多结合一些相关图片数据来加深学生理解。其次,构建微课支持互助平台。微课的运用不仅要将原本复杂、抽象的学习资源转变的更加简单,还应积极挖掘、整合更加丰富多彩的学习资源。传统的视频点播系统通常可以适应数据资料在上传、发布与管理等一系列功能,而微课系统则可以在相应的基础平台上,为学生提供人机互换的学习环境,从而为学生的自主管理上提供一定便捷,且可以结合学生的认知发展需求与特点,构建辨别互动平台,以此来为教育规划者、学习者提供互相交流学习的界面。在大幅度提升学习效率基础上,促进学生积极主动地与他人沟通交流,产生强烈的学习欲望。再者,整合微课与物理实验教学。微课与教学在很多方面都应加强整合,尤其是在理论与实践教学上,可以涉及到数理化结合、也可以与课程设计息息相关等一系列内容,其中尤其显著的就是物理现象反映方面。对于实验教学来讲,实验现象往往都是最关键的,也是学生一直关注的焦点。在传统教学模式下,一些实验变化通常只有教师才能够做出细微的观察与了解,而通过微课教师则可以运用计算机、手机等更直观的演示给学生[7]。
(二)体现课堂的实验情境
视频是微课的重要载体,往往都是由教师搭配PPT来完成的,而PPT中不仅有文字,还有音乐、图片等多样化的表现形式,且在讲解中教师也可以对照实物做出相应演示。这种教学活动的开展,不仅具有浓厚的趣味性,也能够在课堂教学中快速吸引学生注意力,并引发其做出深入思考,这种优势在大学物理实验教学中体现的尤为明显,实验仪器的熟悉与操作往往都是实验教学中的关键组成部分,但是在学生在预习中,实验讲义涉及到的往往都是一些实验原理,在实验仪器上通常也只有一些名称与图片,但具体的用法却经常处于模糊状态,也那你获得理想的预习效果[8]。而通过微课则可以通过直观的呈现来有效解决这一问题,通过各种仪器的操作演示,教师可以为学生详细的讲解可能出现的情况,有机需要注意的各类问题,让学生获得身临其境的感受,促进预习效果的不断增强。
(三)满足学生个性化需求
微课通常都是围绕某一知识点来进行设计的,教学目标较为单一,也具有较为显著的指向性,而对于大学物理实验教学来讲,通常都可以分为原理、仪器讲解,以及实验内容等方面,教师可以将这些内容以微课的形式上传于网络上,让学生结合自身认知需求,进行自主学习,如,若缺乏原理知识,便可以将学习重点放在原理部分上,进行反复观看,而若对于仪器较为陌生则可以将仪器部分的学习作为重点等等。这可以充分满足学生的个性化认知需求。
(四)提升实验的演示效果
传统教学视频上经常存在时间长、容量大等一些普遍问题,不论是在观看,还是下载方面都需要耗费大量时间,而学生的耐心与兴趣极易被下载过程削弱掉,难以获得理想学习效果。而通过微课的运用,其不仅具有短小精悍的特点,也能够全面适应学生的认知规律与特点,既可以帮助学生高效完成学习任务,也能够避免其产生疲劳感,或者是注意力被分散。再加上微课的容量通常都比较小,不仅可以在网络上进行快速观看,对于一些比较难以理解的实验原理等问题也可以下载到移动终端反复观看。
四、基于微课模式的大学物理实验改革措施
针对辽宁工业大学大学物理实验教学方面存在的问题,将微课引入到大学物理实验教学中将大幅度提升教学效果。微课的引入会弥补传统教学方式的不足,同时也需要我们基于微课模式对目前的实验教学环节加以调整和改进,具体有以下几点建议:
(一)课前实验预习环节
把网上观看实验微课视频纳入实验预习环节,让学生通过观看微课视频和阅读教材相结合来对实验内容进行预习,完成预习报告。课上老师除了检查预习报告,最重要的是通过提问的方式考察学生的预习效果和对该实验原理的理解及对操作方法的掌握程度。为了确保学生能足够地重视实验的预习,课前提问环节尤其重要,大约10分钟左右的时间,尽量每个同学都提问到,并给出合理的预习成绩。建议适当增加实验预习成绩满分占总满分的比重,以便提高学生对该环节的重视程度。
(二)课上实验操作环节
通过提问了解学生预习中存在的问题,老师再进行针对性的讲解,可以大大节约老师上课讲课的时间。给学生提供充裕的操作时间,让学生的动手能力和思维能力得到提升。实验操作过程中,实验指导老师负责做个别指导,在指导的过程中就会发现哪些学生对待实验态度认真,动手能力强,进而给出合理的实验操作成绩。
(三)撰写实验报告环节
物理实验课的总时间是110分钟,去掉提问时间,剩下100分钟。由于学生对实验的预习给予了足够的重视,这就为课上处理实验数据提供了可能。课上处理实验数据的好处在于学生遇到问题会及时向老师请教,通过不断遇到问题并及时解决问题,学生定能牢牢掌握科学处理实验数据的方法,为将来成为高水平的工程技术人才打下坚实的基础。即使个别动手能力差的同学不能在课上完成实验数据处理的全过程,但至少也能在课上把处理过程中遇到的问题及时找老师帮助解决,未完成的部分带回去处理也不会导致学生_将错就错_的事情发生。这样,学生通过一两个实验的动手实践基本上就能掌握了正确处理实验数据的方法,其他的实验数据处理基本上就不会存在太多的错误。建议适当降低数据处理成绩满分占总满分的比重。
五、结束语
微课与传统教学模式的融合已成为教学领域发展的大趋势。目前,在大学物理实验方面我们所面临的问题是如何制作出与教材配套的、能应用于实际教学的高水平的系列微课课程。这就需要我们全体从事物理实验教学的老师要深入地研究微课的制作,在实践中不断探索,不断总结。相信不远的将来基于微课模式的大学物理实验课程会充分发挥出其在工程技术人才培养中的不可估量的作用。
参考文献:
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一、实验教学改革有助于培养学生手脑并用的能力
在学生掌握了天平的拆装之后,进行底板和横梁的调节,进而了解砝码、游码的使用,被测物体和砝码应放置的部位,同时提出问题让学生思考,如是否可以先调横梁水平,再调底座水平?为什么?请试一试.经过循序渐进的反复实践操作,学生一般都能准确地使用天平,并能独立排除故障.学生的主动性、积极性调动起来了,自然会收到了事半功倍的效果.
二、实验教学改革有助于学生良好实验习惯的培养
1.实验前都要对仪器进行预备性调节,根据需要,有的仪器位置安装底座要水平,有的要垂直.各仪器之间的联系也应满足一定要求.如,电流实验中,电路连接要正确,还要考虑到观察、操作、检查的方便.在光具座上的仪器应保持共轴,测量仪表必须先进行零点调节.当某些条件变化影响到零点时,要重新调整零点.如天平位置变动,弹簧测力计拉力方向改变,万用表电阻档量程变化等都必须重新调零.
2.使用各种仪器必须按一定操作规范进行,对于违反操作规定的要禁止,操作要有一定的条理性.例如,应在检查电路后,再接上电源的另一个接线柱,然后合上开关.观察仪表时视线应与刻度平面垂直.
3.仪器整理还要求有一定顺序.如电学实验,应先切断电源,然后拆除连接电源的接线柱.仪器整理要有利于仪器的保养维护.如托盘天平游码归零、橡皮圈垫上;学生电源刻度盘旋钮旋到最小值,万用电表刻度盘旋钮拨离电阻档,滑动变阻器滑片滑至同一边,有传动装置的仪器将传动皮带松弛等.
三、实验教学改革有助于激发学生浓厚的探究兴趣
1.化“静”为“动”,创设实验情境
初中学生并不满足直接观察、听讲的兴趣,他们还有渴求参与探索的心理,他们希望能对感兴趣的事物施加影响,自己动手试一试,动口说一说.教师要创造条件,将静止的问题进行动态化处理,创设新奇的“动”的教学情境.如,让学生做物理游戏、举行物理知识竞赛、读讲“阅读材料”,引发学习物理知识的兴趣,利用“想想议议”组织讨论,让学生在动态中变换学习方式,做到“教师教得活,学生学得活”.如,教学“惯性”一课时,我让学生做“开小火车遇碍,车上乘坐的小人儿倒向前方”的游戏,通过此游戏很快推出“一切物体都有惯性,表现惯性的现象到处可见”的结论.如,在教学“摩擦起电”一节时,我引导学生做了有趣的“银跳豆”游戏,经过用毛织物或尼龙用力摩擦透明塑料盒盖,就会看到有趣而奇特的现象,盒中用铝箔包裹着轻小物体,象银豆跳舞一样跳个不停,学生感到惊奇,我就因势利导地分析这种现象产生的原因是摩擦起电作用.学生在有趣的游戏中很快就掌握了摩擦起电的相关知识.
2.设置悬念,层层推进
例如,在初中物理教学中,当讲到大气压强时,我做了一个“魔瓶”的演示实验.“天方夜谭”中有一个魔瓶,魔瓶盖一打开,就有“魔鬼”从瓶口跑出来,教师告诉学生这里也有一个魔瓶,问有没有学生敢上来把盖子打开.不过要注意的是,问完问题,教师赶紧将瓶盖再盖上.教师越说不能打开,学生就越想打开.一个学生走上讲台,全神贯注地注视瓶口把盖子打开,结果没想到瓶口并没有什么魔鬼跑出来,而是瓶底直往下淌水,学生急忙把盖子盖上,水又不流了.原来这个“魔瓶”是底部有许多大大小小针眼洞的洗涤瓶子.教师马上问学生这是什么原因,为什么盖子盖上水又不流了……学生被紧紧地吸引到这个课题中去了.
综上所述,物理是一门以实验为基础的自然科学,物理概念及规律是从实际问题中抽象、概括出来的,而物理实验对建立概念、加强理论的理解有着无可替代的作用.因此,加强初中学生物理实验教学是提高教学质量的有效途径,对培养学生的抽象逻辑思维能力也很有帮助,它是培养学生的动手能力和激发学生的探究兴趣的一种无可替代的助推器.
物理学是一门以实验为基础的科学.物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教学功能:不仅能够为学生提供学习的感性材料,验证物理定律,而且能够提供科学的思维方法,加深对基本知识的认识程度,激发学生的求知欲,培养学生的探索能力.在实际操作中,由于受应试教育的影响,中学又是实行教师定量工作制,定量中未考虑实验这项繁琐复杂的工作,怕做实验浪费时间,影响教学进度,有的教师用教师演示实验代替学生动手实验;甚至有不少教师引发了“做实验不如讲实验”,“讲实验不如背实验”的荒谬想法;随着多媒体进入课堂,使得部分教师过分追求和迷恋多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不重视让学生看实物和实际操作.不少教师都一心用在如何在最短的时间里,让学生“掌握”教学大纲中的物理实验,很少把时间放在物理实验教学方法的探讨上。
一、重视演示实验,培养学生的观察能力
中学物理教材对概念和规律的学习侧重于实验演示。物理演示实验具有形象真实、生动有趣的特点,并能营造出活生生的物理情景,使学生感受倍深。演示实验通常是教师做学生看,教师讲学生听,忽视学生的主动性,不同程度的限制和阻碍了学生智能和潜能的发展,直接影响学生实验心理素质的提高。要想改变这种局面,教师在演示的同时要注意引导学生观察、猜想,甚至动手操作,不断启发提问,让学生分析、讨论、归纳总结,充分调动学生学习的积极性,使实验结论合情合理地被推导出来。以“牛顿第一定律”为例,可先安排学生观察从斜面滑下的小车在粗糙平面上运动的实验,并提出问题让学生回答。然后再安排学生观察同一小车在不很粗糙平面及在较光滑平面重复这一过程的实验,并比较三者的不同。
教师引导学生讨论为什么会有不同的现象,引导学生设想若平面绝对光滑,小车会怎样运动。在学生讨论的基础上,总结概括出牛顿第一定律,这样通过演示、提问、分析,最后得出结论的过程,可使学生自始至终集中注意力,跟随教师的思路,从个别到一般,从现象到本质,在严谨的分析推理中培养思维能力和科学素养。又如用生活中很容易找到的器材做实验,这样既可说明物理道理,又可提高学生的学习兴趣。利用鸡蛋做大气压强实验,将浸湿酒精的棉花放在广口瓶内,点燃棉花,并让它燃烧一会儿,然后将一只剥壳的熟鸡蛋(稍大于瓶口)置于瓶口上,熟鸡蛋在瓶内、外压强差作用下,被压入了瓶里。还可以让学生参与做实验,即边学边实验。如在《电阻》这一节的教学中,实验前可对全班学生都进行分组,可三人或四人一组,每组分发变阻器等器材。教师边演示边设问,滑动变阻器有几个接线柱,应怎样连接?让学生带着问题去仔细观察,动手操作,再通过实物感受,实物触摸,学生必然会全身心投入到课堂中来。这样一方面使学生熟悉并掌握滑动变阻器的结构和连接方法以及改变电流大小的原理,另一方面在学生的动手实验中,提高了学生的积极性,激发了学生的主动求知欲。
二、上好分组实验,培养学生的创造思维和操作能力
中学物理教学中的分组实验是物理教学一个重要组成部分,它对培养学生的观察和实验能力、实事求是的科学态度、引起学生的学习兴趣有着不可替代的作用。分组实验多以测量性、验证性和实用性为主。在以往的实验中,因為有现成的实验手册,教师做示范或讲解步骤,学生即使不预习也照样可以完成实验操作,这种由教师安排的学生虽然动了手,却没有或很少动脑筋的实验学生收获并不大,要想提高分组实验的教学效果,就必须使学生真正进入角色,手、眼、脑并用地进行有目的的探索活动。学生分组实验在学生进入实验室前,一定要预习实验内容,原理,步骤,注意事项等,进入实验室后先检查桌面上的仪器,教师应对学生初次接触的仪器、实验操作中的难点和关键之处给予适当的指点。实验过程中要充分发挥学生的主体作用。如《电路的连接方法》首先启发学生思考:如何利用桌上的器材连接一个电路,使两个小灯泡能同时发光?同时提示学生可用不同的方法连接。学生连接完毕后教师可从连接成功的电路中选择几种相似的引导学生进行比较、讨论,最后得出串联电路的连接方法。通过实践操作可以加深学生对串联电路的理解。
接着继续提出问题:如果移走其中一个小灯泡,另一个还会继续发光吗?学生这时兴趣很浓就会马上动手去做,实验过程中教师要适时地鼓励学生充分发挥自己的想象力去设想、验证、探究,直到得出正确的结论。教师要认真观察学生实际操作的全过程,仔细分析实验中存在的问题,对于实验过程中可能出现的一些异常情况或一些学生有独到见解的地方要及时给予指导。当然其中有可能仍然有发光的,学生会感觉很疑惑,引导学生去观察这些电路,发现连接方法和串联电路不一样,这时可组织学生进行讨论,分析它的连接特点,鼓励学生试着去连接,果然发现这种连接方法两个灯泡也能同时发光。进一步提问:移走其中的一个小灯泡另一个还会亮吗?结论是肯定的。组织学生进行比较、讨论得出并联电路的连接方法。学生通过实践操作加深对并联电路的理解。实验完毕后,组织学生讨论,自己得出串、并联电路的特点,并进行一些电路的识别练习,进一步巩固所学到的知识。实验完毕后学生自觉把仪器归类整理好,完成实验报告。
通过物理实验教学,不但要达到教材对每一个实验提出的实验目的,进行常规的验证性的实验教育;还要培养学生的科学实验素养,理论联系实际和实事求是的科学作风,严肃认真一丝不苟的科学态度;更重要的是通过对课堂演示实验、分组实验、课外小实验的严密观察和勤于思考,培养学生主动研究的探索精神和创造性的发现、思考和解决新的实际问题的能力。
参考文献:
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