張 栗

[摘要] 結(jié)合物理實驗教學中的若干具體問題,從教學方法的改革、實驗裝置的改進、數(shù)據(jù)處理方法的創(chuàng)新等方面討論了如何提高學生對物理實驗的興趣,并提出了一些建議。

[關鍵詞] 教學方法實驗裝置數(shù)據(jù)處理方法

Abstract: Concerning with a number of specific problems in the physics experimental teaching, how to improve the students' interest to the physics experiment by the teaching methods innovation, the experiment apparatus improvement, and data processing innovation is discussed , and some proposals are offered.

Key words: Teaching methods, Experiment instrument, data processing

1 引言

物理學是一門以實驗為基礎的實驗性很強的科學。實驗教學的意義不僅在于培養(yǎng)學生從事物理實驗所必須具備的基本知識和基本技能,更應注重培養(yǎng)學生獨立思考、獨立分析和解決問題的能力以及探索精神。然而,部分學生對物理實驗存在不重視心理。甚至有的學生問“現(xiàn)在做的物理實驗,我將來工作用不上呀”? 這很大程度上與教學方法、實驗裝置等缺乏吸引力有關。為了達到較好的教學效果,提高學生對物理實驗的興趣,改革勢在必行。

2 教學方法

實驗教學需要講授的內(nèi)容很多,如實驗目的、儀器、原理、步驟、數(shù)據(jù)記錄和處理、注意事項等。如在課堂上面面俱到,耗時過多。學生很難始終如一地集中精神,從眾多內(nèi)容中搞清重點。使教師和學生都很疲憊。

針對上面的情況,要對課堂教學內(nèi)容加以精煉?？蓪①M解的原理、陌生的儀器等讓學生望而生畏,一翻開書就喪失讀下去的信心的內(nèi)容,利用校園網(wǎng)以動畫或視頻形式展示實驗原理、實驗現(xiàn)象和實驗過程,幫助學生預習物理實驗。在網(wǎng)上統(tǒng)計每一個實驗的點擊率來檢查學習情況。如果總體點擊率很低的話,可督促學生寫自學報告。網(wǎng)上也要反饋出學生的意見,根據(jù)意見對網(wǎng)絡教學內(nèi)容做出調(diào)整 [1][2]。課前通過提問方式考查學生的預習情況。

在課堂引入時簡略介紹實驗背景知識以調(diào)動學生好奇與好勝的心理。有時教師在黑板上解析作圖,存在費時、不準確和不能變換參數(shù)等問題。對學生而言,也只能根據(jù)公式抽象地分析物理規(guī)律。應采用軟件與板書結(jié)合的方法。引入軟件后,可通過數(shù)學模型的建立與參數(shù)改變,直接觀測到圖形的變化,加深學生對知識的理解與掌握。在實驗教學中用Matlab軟件 [3] [4] [5] [6]、Visual C軟件 [7][8]、VB軟件 [9]、ANSYS軟件[10]和EWB軟件等輔助課堂教學,使教學內(nèi)容更加形象直觀。同時,要放手讓學生去做儀器調(diào)節(jié),故障的分析與排除等要以學生為主,教師著重講解實驗的難點、容易出現(xiàn)的問題、儀器調(diào)節(jié)要領和電路連接原則等,并適時加以啟發(fā)和點撥[11]。

要優(yōu)化課程的設置,使理論教學與實驗教學同步,使兩者互為補充。另外,實驗內(nèi)容應貼近實踐、貼近青年求異思維特點。因此,實驗內(nèi)容應多聯(lián)系生活,尤其是學生未來工作中可能遇到的問題。

3 實驗裝置

對實驗裝置應在利于操作、直觀等原則的前提下進行改進,并使學生參與進來。由于不同專業(yè)的學生均有自身的特長,部分學生往往會對實驗裝置的改進有所想法。教師可將學生的想法收集匯總,并虛心與之探討。如果學生的想法切實可行,可將實驗裝置進行相應的改進,并給學生創(chuàng)新學分。這會使學生感到自己的想法得到認可,進一步提高學生對實驗的興趣。

在資金允許的條件下,增加一些現(xiàn)代化更前沿的設備。使學生有機會了解自然科學前沿領域的知識和高新技術設備。

建立模擬實驗室。通過圖文并茂、動靜結(jié)合、節(jié)奏有序的實驗內(nèi)容,并以聲音、圖像等幫助學生進行多感官的學習,這無疑會增加學生的興趣,調(diào)動其學習的積極性。對物理現(xiàn)象和物理規(guī)律的理解更加透徹,有效地提高了教學效果[12][13]。模擬實驗不能代替真實實驗,影響教師和學生的互動、交流[13]。但可發(fā)揮它的信息量大,理解直觀,內(nèi)容全面,學生接受快,避免儀器損壞[13]等教學輔助作用。譬如:在電子仿真軟件Multisim7的工作平臺上創(chuàng)建 “LRC電路的暫態(tài)過程”仿真電路,可將電磁學許多實驗仿真得惟妙惟肖,對學生學習和理解枯燥深奧的電磁理論大有好處[14]。

4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是物理實驗中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié),是完成物理實驗的一個極為重要的內(nèi)容。而往往由于計算量大,成為學生頭痛的問題。教師可按誤差理論要求對數(shù)據(jù)處理過程進行計算機編程做為范例。

譬如:利用Visual Basic編程,對拉伸法測量金屬絲楊氏模量的數(shù)據(jù)進行處理[15]。將Origin用于實驗數(shù)據(jù)的非線性擬合[16]或“雙液系氣—液平衡相圖”實驗數(shù)據(jù)處理 [17]。用Excel或 Matlab 軟件可簡潔方便地對數(shù)據(jù)進行曲線擬合[3][18][19]。在對導熱系數(shù)的測量實驗中,可將實驗數(shù)據(jù)輸入EXCEL或MATLAB軟件中生成圖線,并利用其添加漸近線功能,求出漸近函數(shù),并由其導數(shù)求出導熱系數(shù)。

鼓勵學生積極開動腦筋,利用其掌握的軟件對數(shù)據(jù)處理過程進行編程。模擬計算的引入要求教師既要有豐富的物理實驗教學經(jīng)驗,還要有很強的軟件的使用能力。

5 對提高學生對物理實驗興趣的思考

利用現(xiàn)代化的教學手段對教學方法進行改革,可使學生對物理知識有更直觀的了解。使學生參與到實驗裝置的改進過程中,可加深學生對物理概念和規(guī)律的理解。在實驗教學中引入計算機工具,利用專業(yè)軟件或程序語言進行模擬計算,并將物理問題可視化是一個必然的趨勢。但模擬實驗畢竟只是電腦模仿,不能真正鍛煉學生的動手能力。如大量地用在課堂教學中,必然失去實驗課的意義,并造成課堂資源的浪費。為提高學生對物理實驗的興趣,教學的各方面需改進的內(nèi)容很多,不僅是教學方法、實驗裝置和數(shù)據(jù)處理方法三個方面。僅對以上三方面內(nèi)容討論,以供同行商榷。

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