多專業應用型本科大學物理實驗教學研究論文

本科畢業論文 時間:2019-01-11 我要投稿

  近幾年(2014年起)我國教育部改革方向明確指出:全國普通本科高等院校1200所學校中,將有600多所逐步向應用技術型大學轉變,轉型的大學本科院校正好占高校總數的50%.應用型本科大學的辦學特點的關鍵詞是“應用型”,旨在為社會培養和輸送大量應用型人才.簡言之,是將學生培養為走出校門便能夠直接進入社會并為社會服務的技術型人才.因此,我國應用型本科院校的教育對滿足經濟社會的發展,對高端技術應用型人才的需要以及中國高等教育大眾化進程的推進起了積極的促進作用[1].

  1大學物理實驗課程的重要性及現狀

  大學物理實驗作為一門基礎性實驗課程,是所有理工科學生進入校園接觸的第一門重要的基礎實驗課程.旨在培養學生的動手能力和實際操作能力,加強學生對物理理論知識及實驗原理的理解,同時也為學生進一步學習其他的專業知識培養較強的思維模式和科學素養.隨著全國高校教育技術的革新和發展,大學物理實驗在教學中的漏洞也在逐漸凸顯.以南京工業大學浦江學院為例,全校所有工科院系以及部分文科專業在培養方案中都將大學物理實驗作為本科一年級學生必修的基礎課程.然而經過幾年的實驗教學發現,我校大學物理實驗課程的現狀為:實驗內容一成不變,沒有針對性,大綱制定的實驗順序沒有結合學生的專業情況;實驗講義不是結合應用型本科院校學生的學習能力制定;實驗室教學管理混亂等等.并且,廣泛調研顯示,以上提及的不良現狀,廣泛存在于大多數應用型本科院校中.

  2針對教學現狀的改革探索

  在大學物理實驗教學過程中的諸多問題,會影響學校的教學安排,阻礙學校向現代應用型大學的轉變進程,不利于學生在學校及走入社會后的發展,因此針對應用型本科大學物理實驗的教學改革勢在必行.在本文中,以南京工業大學浦江學院為例,提出了3點關于教學改革的想法.

  2.1因材施教分層培養

  大學物理實驗教學的改革首先應該結合不同專業的教學特色與培養方向.大學物理實驗課作為一門重要的基礎課程,它的目標群體是不同院系多個不同的專業,不同專業有不同的專業特色,這對大學物理實驗課程提出了不同的專業需求.大學物理實驗課程在培養學生的動手能力和獨立思考能力的過程中,應當提供不同的側重點,以配合不同的專業培養方向,達到更好的教學目的.改革后的大學物理實驗課程應使應用型本科院校的學生,在課堂上不僅能獲得基礎能力培養,更能產生對自己專業課程的啟發及思考.例如,我校土木工程專業和機械工程專業的學生在培養其動手能力的同時也應提高其作圖、處理數據的能力,這些能力可以應用于其他專業課程中,以提高學生對于大學物理實驗課程的認同感,因此設置“長度的測量與數據處理”、“金屬絲楊氏模量的測定”等實驗較為適合.而汽車工程和計算機專業的學生在日常學習生活中,更需要的是內容設計、邏輯分析能力,因此在安排大學物理實驗課程的過程中,應該更多地設置一些設計性實驗,把課堂的時間交給學生,讓學生討論設計實驗步驟,互相合作完成實驗,減少對實驗結果、數據處理能力的要求,例如“電表的改裝與校準”、“示波器的使用”等實驗.在改革大學物理實驗教學中,為了更有針對性地培養學生的思維能力、探究能力和自主學習能力,一定要結合各專業特色,因材施教,分層培養.具體的實驗內容亦需要打破傳統教學中各個專業完全相同的桎梏,考慮對不同的院系使用不同的實驗項目組合.例如在第一學期為土木學院開設長度的測量與數據處理、金屬楊氏模量的測定、電表的改裝等實驗課程,為通信專業的學生開設示波器的使用、惠斯通電橋、傳感器的使用等實驗課程等.這些大學物理課程與所學專業課程相互呼應,互為補充.這樣的培養方式能夠夯實學生的基礎,為其在學習結束后走入社會做好準備.實驗項目排列的順序也同樣重要,大部分應用型本科大學按部就班地根據大綱制定的實驗順序教學,然而大部分大綱制定的實驗順序是按力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等實驗順序編排的[2],并沒有結合各專業實際授課情況.例如,我校實驗項目“示波器的使用”原本安排在第二學期,而通信專業學生在第二學期專業課程中需要用示波器觀察并測量信號,因此需要將該實驗項目調整到第一學期,保證學生在對儀器真正了解熟悉之后再應用到專業課程學習當中,使學生能夠真正學以致用,同樣對專業課程的推進也有極大的促進作用.綜上所述,因材施教,分層培養要求大學物理課程在實驗內容的設置、實驗順序的安排等方面應該結合學校各專業的專業特色、培養方向.多方面統籌兼顧,使大學物理實驗在學生心中變成專業課程的預習與實踐課程,提高學生對大學物理實驗課程的認識程度與重視程度,增加其認同感,大學物理實驗課程的教學效果亦會有顯著的提高.

  2.2改革實驗教材

  目前大部分的應用型本科大學物理實驗在教學中的教材或講義采用的都是各大著名高校的教材,并沒有結合應用型本科的辦學特點和學生實際情況.全國各個省份高考的模式不完全相同,部分省份對物理考核要求高,而部分省份則較低,因此,即便是同一個專業的學生,他們的物理基礎也可能大不相同.這種情況會導致在大學物理實驗的學習中,部分學生能將物理理論與實驗原理結合起來,并具有一定的實驗操作基礎及數據分析和處理能力,而部分學生的物理理論和實驗基礎就相對薄弱.隨著應用型本科辦學規模的不斷擴大,這種差異也愈發凸顯,這對實驗教材的編寫提出了較為苛刻的要求[2].針對目前南京工業大學浦江學院的實際情況,我們對實驗教材的改革提出了以下3點思路.

  2.2.1引導性的課前預習講義

  大學物理實驗旨在培養學生的動手能力和思維能力.學生在上課前的預習工作在教學中是一個很重要的環節,而課前預習主要依靠教材或者講義,如果教材中實驗原理的編寫偏難偏怪,不僅直接影響學生對該實驗項目的第一印象,阻礙學生對實驗原理的理解,甚至會打擊學生學習的積極性和對物理實驗的學習興趣.因此,一篇能夠引導學生理解實驗原理,激發學生好奇心的課前預習講義便尤為重要.在我校教育改革中,課前預習講義是與教材結合在一起的,但講義中課前的預習內容設置得相對簡單易懂,更多的是利用圖畫、案例、實物等,使學生能夠快速地對實驗有一定的了解.例如“示波器的使用”,采用畫圖的形式將示波器的每一個大的元件按其運行的順序連起來,使學生形象直觀地明白這個實驗是要做什么,同時激起學生對這個實驗的好奇心.

  2.2.2層次化的實驗要求

  應用型本科的大學物理實驗教材應結合應用型本科學生的實際學習能力、物理知識的理解能力等,教材的制定應當簡單化、直觀化、易懂化.例如“三線扭擺法測定物體的轉動慣量”,講解其實驗原理時為了避免繁雜的大堆文字,可用直觀的“流程”圖形代替,用簡單易懂的文字注解,用較為貼合學生專業的實例來類比講解,這樣利于學生對實驗原理的理解,同時激發學生的學習興趣,使其愿意主動動腦筋去思考實驗更深層次的知識,然后再在課堂實驗操作中實踐,這樣更利于培養學生較強的思考能力.對于一些較復雜的實驗原理編寫可采用先易后難的方式,先以容易理解的文字和圖片做簡單的敘述,讓學生對實驗有一個大致的了解,再對實驗項目做具體詳細的解釋.在實驗項目的最后可列出和每個實驗項目相匹配的學習網站或文章,這樣不僅可以加強學生的預習效果,而且可以加強學生自主學習的能力,同時還可以有效地提高學生的探索能力和思維能力.教材的制定還應考慮各專業學生的接受能力.由于應用型本科大學各專業學生的基礎不盡相同,在各個實驗學習過程中的接受能力也參差不齊,因此在實驗要求方面應該有層次化.較低的實驗要求猶如較低的門檻,使基礎較差的學生也能夠從實驗中獲得成就感,在實驗完成后有所得;較高的實驗要求猶如陡峭的山峰,使能力較高的學生在“攀爬”求索中更加明白科學的樂趣,體驗努力與收獲的興奮.在我校教改實踐中,我們采用多層次實驗要求的方式,例如在“示波器的使用”中,初級的實驗要求為“熟練使用示波器并掌握各個按鍵、旋鈕的功能”,若學生提前完成實驗要求,便可以進行更高層次的實驗要求,對于喜歡探索的學生,實驗教師可適當給予鼓勵.

  2.2.3詳細的課后講解與豐富的課余生活

  學生在課后的時間主要是完成實驗數據的處理與實驗報告,他們通過整堂實驗課程的學習,必然有許多疑問,所以,在教材的定制過程中,應該對實驗原理做詳細地說明講解,便于學生在課后研究翻閱.在學生更多的課余時間內,為了服務于對物理感興趣的學生,我們增設了許多選做探究實驗,這些實驗的實用性和趣味性較強,方便學生自主探究,豐富學生的課余生活,增加他們對物理的了解.另外,我校擬通過開設“求索”物理實驗社團,舉辦趣味物理實驗論文小競賽等活動,建立一個輕松活躍的實驗環境,來提高那些基礎較弱學生對物理實驗學習的興趣.以上3點教改思路貫徹學生學習的整個過程,能夠全方位、立體地為學生考慮,從學生的學習能力、理解能力出發,提高學生對大學物理的學習興趣,培養學生自主探究、獨立思考的能力,更為學生打造了一個輕松愉快積極的學習氛圍.在教材的定制方面,需要貼合各專業的特色,考慮不同層次學生的學習能力,對課程內容進行引導與詳細講解,圖文并茂,附加豐富的拓展內容,便于學生自主探究,提升自我.優秀的實驗教材是實驗教學的基礎,對于應用型本科大學物理教學的建設,這一點尤為重要.

  3管理制度革新

  應用型本科院校由于其獨特性,大部分院校并沒有完善的全職師資條件,目前較多應用型本科院校大學物理實驗課程由兼任物理理論課程的教師或外聘兼職教師擔任[3],然而大部分物理理論教師沒有經過正規、系統的實踐操作培訓,這樣必然影響教學效果.因此,師資隊伍的建設和實驗室教學管理亦是教育改革需要關注的重點.目前大學物理實驗師資教學現狀為:(1)部分專職實驗員由于實驗室的薪酬、管理等問題對從事實驗教學工作有所排斥;(2)部分外聘教師對于大學物理實驗沒有充分的教學經驗;(3)實驗室管理制度不夠完善,存在制度盲點.要加強實驗師資隊伍的建設,可以通過制定相關政策的方式來實施.在南京工業大學浦江學院的大學物理實驗課程教學改革中,規定到崗實驗教師必須要經過實質性的訓練,對每一個實驗項目以及實驗儀器熟練精通,能夠在現有實驗儀器、實驗項目的基礎上設計出更多的實驗項目,并能夠帶領學生共同創新.學校為教師提供培訓、出國進修等學習機會,鼓勵物理教師發自內心、認真、負責地從事物理實驗教學.這種“獎培”并重的方式能夠使大學物理實驗教師重新認識大學物理實驗教學,對于教學任務不排斥,更加積極地投入到教學改革中.對于外聘教師的培訓,學校提出的要求與專職教師完全相同,外聘教師必須具有足夠的大學物理實驗教學經驗.教師必須對學生負責,有能力解決學生提出的問題,對大學物理實驗教學有自己的理解,才能勝任兼職教師的工作.在外聘教師招聘制度上要求嚴格,既是對學生負責,也是對學校的名譽負責.其次,加強實驗室建設和管理.大學物理實驗室是各大學校教學、科研和社會服務的基礎和支撐,實驗室的建設和管理更是評判一個學校辦學條件、教學水平的重要標志之一[4].然而,目前大部分的應用型本科院校為了加強各學院的專業建設而忽視了對大學物理基礎實驗室的建設,使得物理實驗室僅能開設大綱中制定的幾個實驗項目,而且不能夠為全體學生定時開放,并沒有做到物盡其能,實現其應有的價值,因此加強實驗室的建設和管理非常重要.在實驗室建設過程中,學校應表現出極大的重視,愿意投入經費,并增設對外開放興趣型演示及設計型物理實驗室.此外,大學物理實驗教研室亦可搜集并打印著名物理學家們的成名史及軼聞趣事的小冊子,讓更多的學生在學習物理知識的同時能夠了解知識創始的緣由,提高學生對物理實驗的興趣.在課余時間中,通過開辦物理社團定期舉辦有趣的物理實驗小活動,讓物理知識融入到學生的日常生活中.實驗室管理制度的完善也很重要,包括具體的實驗教學人員、實驗工作人員崗位職責,實驗人員考核、培訓等;儀器設備維護與管理制度,實驗室基本信息收集制度等.這些制度的完善猶如精密的齒輪,使大學物理實驗課程教學能夠穩定地“運轉”.教學改革中,完善的師資教學管理制度是其得以實施的動力.一個優秀的師資團隊能夠盡職盡責地完成教學任務,也能夠積極投入到教學改革之中,與完善的實驗室管理制度相配合,能夠將改革效率最大化,使實際教學改革效果更加突出.

  4結束語

  應用型本科大學物理實驗的教學必須依據應用型本科院校的實際辦學特點進行改革,本文針對南京工業大學浦江學院的教學改革方式,從3大層面進行了探究:(1)應結合各專業的專業特色因材施教、分層培養;(2)改革制定和應用型本科學生能力相適應的實驗教材;(3)加強師資隊伍以及實驗室的建設和管理.應用型本科大學物理實驗的教學改革是一條漫長的路,需要每位教師在教學細節中摸索.應用型本科院校的人才培養必須以“應用”為主旨,要求符合新世紀社會及企業對人才提出的各種要求,全方位改革教學內容、課程設置及教學模式,配合應用型本科院校各專業課程要求及培養方向,在人才培養過程中發揮卓越的筑基作用.

  參考文獻:

  1潘懋元,周群英.從高校分類的視角看應用型本科課程建設.中國大學教學,2009(3):4~7

  2宗波,趙大田.應用型本科院校大學物理實驗教學改革初探.佳木斯職業學院學報,2015(02):249~250

  3鐘家富,劉麗,何志偉.應用型本科院校大學物理實驗教學改革的思考.物理通報,2015(04):10~12

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