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大學物理演示實驗教學探索論文
1演示實驗的教學現(xiàn)狀
實驗是物理教學的重要內(nèi)容和有效手段，也是物理研究的一種基本研究方法，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力的最佳途徑，因此演示實驗普遍使用在中學和大學的物理課堂教學中。演示實驗可以從以下幾個方面輔助課堂教學：（1）建立教學情境以激發(fā)學生進一步探索的興趣；（2）提供可觀察到的素材以促進學生邏輯思考；（3）訓練學生的觀察能力，促進其將已掌握的理論知識運用于實驗現(xiàn)象分析；（4）通過實驗可以訓練學生的實驗操作和初步的科學研究技能。因此，演示實驗在物理教學中的地位不可替代，甚至可以說一節(jié)物理課如果沒有實驗是不完整的[1—6]�，F(xiàn)實中演示實驗在大學物理教學中卻存在諸多不盡如人意的地方：（1）課前實驗儀器的調(diào)試和準備工作非常繁雜，由于現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展使得大部分物理實驗都可以采用動畫或多媒體視頻形式播放出來，所以部分老師更愿意用后面的替代方式。（2）重視分組實驗，輕視演示實驗，各高校一般都對分組實驗投入較多，臺套數(shù)齊全，而演示實驗由于設(shè)備昂貴，種類繁多，反而不及分組實驗受到重視，甚至有觀點認為既然有了齊全的分組實驗可供學生動手操作，演示實驗或可免除；（3）由于大學物理課程一般放在一年級或二年級開設(shè)，這個階段正好是大學階段課業(yè)集中的時候，導致許多學生對于課前的預習敷衍了事，教學效果不良；（4）演示實驗報告由于不需要處理數(shù)據(jù)，因此質(zhì)量普遍不高，部分照抄實驗指導書或者從網(wǎng)上直接下載，能認真分析并提出合理建議的學生比較少。
2充分發(fā)揮演示實驗作用，促進理論教學
大學物理課程中部分概念和規(guī)律比較抽象，如果僅僅進行理論分析或者多媒體演示難以獲得良好的教學效果，演示實驗可以將教師將要講授的內(nèi)容以客觀現(xiàn)實的形式展現(xiàn)在學生面前。（1）我們根據(jù)不同專業(yè)的教學內(nèi)容在每學期期末的時候就將第二個學期的大學物理演示實驗項目按照教學大綱的要求整理發(fā)到每個任課教師的手上，包括實驗名稱、實驗內(nèi)容和實驗儀器。（2）認真研究每個演示實驗項目，由于每年都有新的項目增加和新的老師加入，教研室的一項重要教研活動就是系統(tǒng)地向任課教師介紹演示實驗內(nèi)容、講解實驗流程和分析實驗現(xiàn)象，介紹工作由教研室的老師輪流承擔以促進任課教師的業(yè)務水平。（3）部分實驗由實驗員配合任課教師隨堂演示。部分演示實驗需要專業(yè)人員操作則可以由實驗教師配合任課教師完成，如高壓線帶電操作實驗，高壓輸電線的電壓可以達到5kV—50kV，具有一定的危險性，演示前由任課教師向?qū)W生介紹實驗內(nèi)容、實驗原理和主要的實驗儀器，實驗的操作則由實驗教師完成，這樣一方面增加了實驗的安全性，另一方面也提高了實驗的成功率。
3構(gòu)建開放式的實驗教學管理體制，不斷更新演示實驗項目
在大學物理演示實驗教學管理體制改革的過程中，逐步實現(xiàn)演示實驗與課堂教學有機結(jié)合，演示實驗與分組實驗教學相結(jié)合，實現(xiàn)了演示實驗室的開放管理，加快了演示實驗項目的改進與創(chuàng)新。對于剛進入大學校園的本科生，如何實現(xiàn)由應試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)型，顯然立刻要他們進行研究創(chuàng)新型實驗或者設(shè)計性實驗是不合適的，但是在這個層面培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識、營造創(chuàng)新氣氛、鍛煉探究能力則是有益的。因此對演示實驗室實行開放式管理則可以滿足學生的需要，教研室研討提出不同層次的實驗項目，演示實驗室則根據(jù)實驗項目要求學生獨立操作、研究實驗現(xiàn)象并撰寫實驗報告。另外演示實驗室也為不同學科的師生提供了科研的場地，使科研和教研互相促進形成良性循環(huán)，建設(shè)與改革實踐表明實行大學物理演示實驗室的開放式管理和增設(shè)開放性演示實驗等建設(shè)思路和運行模式是正確的、可行的。
4理論聯(lián)系實際，探索培養(yǎng)應用技術(shù)性人才教育模式
為了培養(yǎng)學生的工程應用能力和創(chuàng)新意識，我們還組織學生對一些演示實驗項目進行分析和討論，通過學生自主搜集資料，對實驗項目的原理和應用進行探究，通過撰寫小論文或設(shè)計小課題的形式培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生搜集和整理信息、團隊協(xié)作的能力。如超導磁懸浮的動態(tài)演示實驗，將一個簡易列車模型放置在盛放臨界高溫超導體之上，當永磁體靠近超導體表面時即可在超導體內(nèi)部形成極大地磁通密度梯度，形成很大的感應電流而對永磁體產(chǎn)生強烈的排斥效應，斥力與距離成反比，在一定的高度可以克服超導體的重量而使其懸浮于永磁體之上。當超導體離開永磁體時，在其內(nèi)形成負的磁通密度梯度而產(chǎn)生反向的感應電流，對永磁體產(chǎn)生吸引的作用，同樣在某個距離可以使超導體倒掛在永磁體的下方，并可在旋轉(zhuǎn)磁場加速裝置作用下，沿軌道以懸浮或倒掛懸浮狀態(tài)無磨擦地連續(xù)運轉(zhuǎn)。學生觀察與操作結(jié)束后對超導體有了初步的認識，要求他們查找目前磁懸浮系統(tǒng)的分類、原理及其特性，再進一步分析我國自制的磁懸浮列車的現(xiàn)狀、特點及在世界所處的水平等。在電冰箱制冷的演示實驗中，氟利昂容易在低溫下氣化和高壓下液化，而它再次在低溫下氣化時將大量吸熱，由于它的沸點極低，常壓下為—29。8℃，故可以利用它來制冷。學生在實驗時注意觀察蒸發(fā)器和冷凝器的壓力，觸摸感受蒸發(fā)器、冷凝器和壓縮機的溫度，從而可以了解空調(diào)和冰箱的工作原理，從現(xiàn)實的角度掌握熱力學第二定律。學習結(jié)束后可以要求學生調(diào)查為什么國際上會禁止氟利昂作為制冷劑，調(diào)查制冷劑的分子結(jié)構(gòu)和特性，討論有哪些新型的制冷方式和制冷劑。通過一個演示實驗可以激發(fā)學生的探究熱情，也有利于學生對于生活中的常用電器進行研究，開闊視野，增長知識。再通過小論文和小課題的形式鍛煉學生的理論應用能力和歸納總結(jié)能力，通過相互探討開拓學生的視野、學習他人的思考方式，最終問題的解決獲得成就感和自信心，激發(fā)他們的求知欲，為學生在以后和生活和科研中解決問題提供借鑒。
5建設(shè)演示實驗網(wǎng)絡(luò)教學課程
加強仿真實驗室的建設(shè)和演示實驗網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)對演示實驗課程建設(shè)至關(guān)重要，我們通過搜集、自己拍攝和設(shè)計制作，形成了一整套的演示實驗教學資源、生活中的物理常識以及各種演示動畫等，通過編輯做成的視頻文件大小為1～5MB左右，播放時間為30s～2min左右，方便學生從網(wǎng)站上直接觀看，對所有的視頻教程都配有文檔型的解說文件，以及相應的學習提問。利用網(wǎng)絡(luò)教學平臺，學生和教師可以方便地交流、討論。
6改進實驗教學，充分使用演示實驗資源
課堂演示和開放式實驗室也難以保證每個學生都能做好演示實驗，為了充分實驗室資源，適用素質(zhì)教育的需要，我們在2013級到2014級的所有開設(shè)了大學物理課程的本科生之中進行了新的教學嘗試。2013年，根據(jù)教研室的研討結(jié)果，將大學物理演示實驗作為大學物理課程教學考核的一個內(nèi)容，要求所有學生都要做一次2學時的演示實驗，考核的內(nèi)容為實驗過程和實驗報告，滿分為5分計入到大學物理課程的平時成績。這種教學方式在本屆的2522名學生中實行，我們通過教師的操作講解以及穿插提問，提示學生注意實驗現(xiàn)象和操作方法，留1學時的時間給學生自己操作，課后完成實驗報告，通過對2498名參與學生的報告批閱情況來看這樣一種教學方式取得良好的教學效果。2014年將這種教學方式做了進一步的改進，將演示實驗室的時間段分配給各位任課教師，由任課教師根據(jù)教學進度、班級數(shù)量和每班人數(shù)安排相應的時間段，學期末再集中安排若干學時的開放實驗室，給感興趣的學生再次提供操作和學習的機會，這種教學方式也取得了良好的教學效果。
7結(jié)束語
開放式的實驗室管理、隨堂演示都給本校的大學物理演示實驗帶來了良好的教學效果，但是隨著招生規(guī)模的增加和教育技術(shù)的不斷發(fā)展，演示實驗的開展也不斷遇到挑戰(zhàn)：實驗儀器的大型化；校區(qū)的增加使得授課教室與演示實驗室不在同一棟教學樓；教師的教學進度基本相同等都帶來諸多問題。這些都需要教師發(fā)揮智慧找到更好的解決辦法，讓演示實驗在物理教學中發(fā)揮更大的作用。
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