大学物理实验课件就有一课选了没去,求助

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DIIGO在大学物理实验课前预习中的应用
□ 叶润楠 何仁生
摘 要:课前预习是物理实验课程的一个先导,是不可或缺的一部分,预习结果的好坏对实验操作过程有很大的影响作用。文章将引入DIIGO来说明如何应用DIIGO使同学们能更好的进行课前预习,真正达到预习的目的。
  【摘要】课前预习是物理实验课程的一个先导,是不可或缺的一部分,预习结果的好坏对实验操作过程有很大的影响作用。文章将引入DIIGO来说明如何应用DIIGO使同学们能更好的进行课前预习,真正达到预习的目的。
  【关键词】DIIGO;物理实验课前预习;学习障碍;学习动机
  【中图分类号】G40–057 【文献标识码】B 【论文编号】 (55—03
  DIIGO的英文全称是:Digest of Internet Information、Groups and Other stuff[1]。它是美国一家网络技术公司最近开发出一项新技术,可使用户浏览网页时就像看书一样,标注出网页上的有用内容,并对网页内容发表评论。现在下载Diigo客户端的数十万用户中,有相当一部分都是研究人员,你对网页的整理批注默认为共享,这样任何人都可以在网站上找到他人整理好的现成互联网资料。把DIIGO应用于物理实验课前预习,利用其知识共享和交互,必能使预习的效率大幅度上升。
  一 DIIGO的主要特点
  Diigo主要包括7大特点,分别是:Diigo提供最好的网上注释服务;拥有最强大的网页剪辑工具,更重要的是你所剪辑的内容还可以被共享和搜索;强大的博客平台;综合性书签;一个庞大的合作平台,供用户相互间交流,共享功能;最专用化的搜索工具和独特的内容搜索菜单和组论坛功能。在07年9月初,又推出了名为Webslides的工具,通过它可把在线书签转换成幻灯片演示文档和feed文章[2],加上“在网页做批注”的强大功能,很可能会使Diigo成为互联网上第一个真正的3D工具[3]!
  本文主要介绍Diigo的网上在线标注功能。Diigo 让网络成为图书。网页在线标注功能,Diigo可以让用户注释某段文字,记录自己针对某段话的一些想法,下次你再登录网页时,这些都可以显示出来。你可以在任何网页的任何地方添加高亮的重点标识以及粘贴个人注释。与此同时,一旦你对这个网页添加了注释和高亮,那你可以永久地保存此网页,也就是说你可以在任何时候任何地方的网络计算机上看到你所做的高亮标识和注释。或许你曾经做过的书签很漂亮也很多,但是 他们或许你不经意间就有可丢失或者变旧了,但是Diigo 作为新一代的网络书签将永久保存你的注释和高亮[4]。所以特别适合那些工作中经常与大量的文献研究的人。当然,现代人崇尚简约的风格,或许可以让网络来帮你做一些繁琐的事情,让你的生活和空间变得更加广阔。
  我可以通过Diigo工具条来显示我或其他人什么時候在此頁面加过什么批注,这是我期待已久的。我可以把我的批注粘在任何一个我标记的文本上[5]。其实Diigo最大的特色就是网页的在线标注功能,用CNET的话说,“如果在一个3000字的文章当中,你仅仅只需要一句话,那么就能知道在网站上做记号是一件多么实用的事情”。虽然普通人上网可以选择收藏网页的链接,但是Diigo可以让网友注释某段文字,记录自己针对某段话的一些想法,下次你再登录网页时,这些都可以显示出来。Diigo提供的社会注释服务使使用者可以在任何的网页上添加高亮颜色和重点标识。使用者可以以私人或公共的方式在网页中添加自己的东西。与此同时他们可以查看别的读者对于此网页的评论,聆听他人的心声并与他们交换自己的意见和建议。
  二 物理实验课程课前预习情况分析
  预习是物理实验课不可或缺的一部分,预习效果的好坏直接影响实验过程的实施和目的的实现。而目前的物理实验课课前预习还是靠学生的自觉来完成的,老师基本上不参与,预习的时间也都不固定,而且判定学生是否预习的标准还只限制于学生是否填写了实验预习报告,这势必造成很多不足之处。
  1 学习动机和学习控制能力较低
  在这些选了物理实验课程的学生当中,有一部分人的动机仅仅来自外部动机,而非内部动机,比如顺利通过老师检查预习报告等,这样当学生在预习中遇到困难或者感到预习的是实验内容枯燥乏味时,一部分学生便无法用自己的毅力去引导自己继续预习,结果造成他们只是照着教材抄写部分内容,完成预习报告,从而达不到预习的目的。还有一部分学生把目标定的太高,希望能在短时间内能够把整个实验研究透彻,这种高期望值往往造成学习中自我压力太大,当愿望与现实脱节时则产生沮丧、受挫的心理感受,最终容易导致失去学习的热忱。
  2 缺乏辅导教师的及时帮助,易产生孤独感
  在物理实验预习部分,学生和老师基本是处于一种相对分离的状态,学生在预习阶段得不到老师的关注,尤其是在遇到困难时,无法从老师或者其他同学那里得到帮助,将会产生孤独感和学习上的挫折感[6]。久而久之,这种情绪的不断堆积将会挫伤学生的学习积极性,甚至产生厌学的情绪。特别是对于那些“场依存型”的学生,由于集体归属感的缺失,可能导致预习毫无效果可严。因此,如果在实验预习阶段老师就能够积极参与或者同学之间可以互相交流和鼓励,那么每个学生将会很自觉的学好相关的预习内容。而Diigo正是实现了这样一个过程。
  3 教材和相关参考资料有限
  目前很多学校的实验课程都有一本对应的实验教材,而其他相关资料的查阅完全依靠学生的自觉性。由于大学物理实验课程是全校公共选修课,每个学生对该课程的重视程度不同,且每个人都有惰性,基本上参考其他资料来进行预习的学生并不多,大都还是依靠学校提供的教材。而这类教材内容偏少,往往不能很好的考虑到不同学生的认知特点和学习需求,因而也很难满足不同学生的需要。
  三 DIIGO在物理实验预习中的应用探索
  随着互联网新技术的应用和新理念的提出,越来越多的带有web2.0特征的服务进入了人们的视野,Diigo就是其中的一个代表。Diigo向我们提供一个有用的工具的同时也向知识渊博的人提供了一个丰富的社会交流平台。把Diigo应用于物理实验预习中,让同学们可以在预习过程中,可以有针对性地预习,同时在复习过程中也可以随时登陆网站,进行及时的预复习工作。更重要的是,在这个平台中学生可以与老师进行及时有效的沟通。学生可以在其中标注自己学习有困难的地方,老师就可以在课堂或网络中进行重点分析。这样使预习更加有效和精彩。而且老师可以时刻更新自己的教案,丰富自己的教学。因为存在Diigo网站的材料可以永久性地保存,即使一些同学对某一阶段的内容没有学好,同样可以在网上进行补习。与此同时,对于一些学有余力的同学,可以在网上自学到老师预先放的学习材料。可以更加方便和有重点性地自学。Diigo能够促进学生之间的交流,实现知识的共享,使学生感觉到自己是和大家在一起学习,为预习的深入和实验过程的顺利进行提供了很大的帮助。
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金月芽期刊网 2018论大学物理实验及培养目标
当今社会对人才的需求是全方位的,特别是注重动手能力和创新能力,而在大学,物理实验就能够培养学生的动手和创新等各种能力。实验是无法用语言代替的,是更重要的形象思维。“大学物理实验”课程是一门独立设置的、理工科各专业必修的公共基础课,是接受系统实验方法和实验技能训练的开端。通过大学物理实验能培养出有探索精神、敬业精神、科学思维、实践能力、创新意识的学生,并促进学生知识、能力和素质的全面协调发展,与当今社会的人才需求接轨。本文通过对大学物理实验的探究来阐述其培养目标,即对学生的动手能力和创新能力的培养。
关键字:大学物理实验,能力,培养目标
Today's society, the demand for talent is comprehensive, with
special emphasis on practical ability and innovation ability, while
in college physics experiment will be able to develop students'
hands and innovation ability. The experiment can not be replaced
with language, more importantly, thinking in images. College
physics experiment course is an independent set of science and
engineering professional compulsory public basic course is to
accept the beginning of the the system experimental methods and
skills training. College physics experiment to cultivate a spirit
of exploration, professionalism, scientific thinking, practical
ability, innovative students, and to promote comprehensive and
coordinated development of the students' knowledge, ability and
quality, and the demand for talent in today's social standards.In
this paper, exploration of college physics experiment to illustrate
its training objectives, the abilities of students and creative
Key word: University physical experiment, Ability,
Training goal
大学物理是一门以实验为基础的学科,物理学中的概念和规律都是在实验的基础上建立起来的,物理实验教学可以激发学生学习物理的兴趣,培养最基本的实验能力应包括观察能力、操作能力、分析实验现象和处理数据的能力以及实验设计能力。
现代高等教育的功能是造就能适应社会发展需要的合格人才,而合格人才的一个重要标志就是具有较强的创新意识和动手能力。大学物理实验教学作为高等教育的重要组成部分,以理论和实践相结合为特点。对学生素质和能力的培养具有理论教学所不能替代的作用。因此,实验教学和理论教学在高等教育中具有同等重要的地位。
大学物理实验教学现状分析
大学物理实验教学有助于培养学生的观察思维能力、动手操作能力和实验设计能力;有助于培养学生严谨的科学态度和科学精神,是培养学生科学素质和综合能力的重要环节,但是,在当今大学物理实验中还主要存在着以下问题:
学生思维能力与实验动手能力差距太大,不协调
长期以来,由于考试形式的单一性,使得教师过多地注重对学生解题能力的培养,忽视了对学生动手实验能力的训练,这种状况严重地影响了学生知识结构的形成和非智力因素的发展。很多学生存在着动手跟不上思维,只懂理论不懂操作,光说不做,造成了学生实验技能比较差,具体表现在对仪器的调节速度很慢,不敢动手;对有效数字的知识掌握差,所测数据根本不能体现仪器的精确度等级;不能够准确读数;对实验数据分析处理的能力差:实验中出现的错误不能及时发现。缺乏对实验数据的敏感性和对实验结果的预见性;实验报告完成的质量差,缺乏对实验的进一步思考和探索精神。
教学方法单一、手段落后
当前我国许多大学物理实验沿袭传统的“灌输式”。教师在课堂教学中,主要讲解实验目的、仪器、原理、步骤、注意事项等,然后学生按老师和教材所讲重复实验,测量数据,验证结果。实验完成后,学生将实验数据交给老师签字后带回,课后撰写实验报告并于下次实验课前提交,使本来充满乐趣的实验课变得枯燥无味。
研究性的物理实验设备缺乏
物理实验需要很多的仪器,如迈克尔逊干涉仪、光栅、分光计等,并占用很大的空间,因此在一些缺乏物理实验设备的学校,常出现以下这些情况,一是用看、听代替“做”;二是用多媒体课件来模拟实验现象;三是教师的演示代替学生的实际操作;四是实验以验证性为主。四、实验教学模式仍是应试教育模式。在物理实验教学中,忽视学生的主体地位,学生实验过程处于盲目状态,以教师的“教”为中心,实验能力被当作技能以“知识”的形式加以传授;以应试为目的,仍然存在着“三多三少”现象:这就是传授知识多,培养能力少;“抱着走”、注入式教学多,启发式、研讨式的方法少;早已安排好的程序式的实验多,要求学生自己动手,培养能力的实验少。
对存在问题的解决方法
受应试教育的影响,大学实验成为理论教学的配合和补充,实验教学不被重视,限制了实验教学水平的提高,致使实验教学的现状明显滞后于高等教育改革的发展进程,许多弊端已逐步显露出来。因此,大学实验教学改革刻不容缓。
大学物理实验教材方面
在大学物理实验教材方面要做到以下几个方面:
一、实验教材的系统性。大学物理实验教材不应是物理实验的简单重复,而应是蕴涵实验基本理论、基本技能和基本规律的教科书。其系统性体现在实验项目是按照由浅入深地循序渐进原则进行。
。过去的实验讲义多数属于“抱着走”类型。实验的方法、步骤写得过于详细,甚至连数据表格都替学生设计好。学生只要对照讲义,一步步地做就能完成实验。培养出来的学生没有自己的思想和设计理念,缺少创新精神。所以,实验教材的内容应具引导性。多一些预习思考题,引导学生独立思考,多一些设计性实验,培养学生独创精神。
。大学物理实验教材要体现现代化的思想主流,要不断扩充具有现代知识水平和先进技术的实验内容,深化物理实验教学内容的深度和广度,使实验与应用技术接轨。在注重理论性、严谨性和科学性的同时,增加一些具有趣味性和吸引力的实验。例如将激光、光纤、超声、传感、计算机接口等先进技术引入到教材中。
大学物理教学课程实践方面
在大学物理教学课程实践方面要做到以下几点:
。大学物理实验课程主要由基础性、综合性和设计性三类实验项目组成。在实验项目设置和实验内容选择上,既考虑与大学物理理论课教学内容相结合,又兼顾大学物理实验课的独立性;既考虑涵盖面,又必须相互衔接,并遵循循序渐进的原则;既考虑实验技术的现代化,又必须以是否有利于提高学生的实验技能为基本依据,尽量避免“黑匣子”实验。
。大学物理实验的教学内容,在精选并保留传统的、典型的基础性实验的基础上,充分吸纳体现现代科学知识和技术的现代性实验,吸纳与科研、工程应用和社会实践密切联系的应用性实验,同时在实验内容上,十分注重实用性,并有计划地不断更新实验项目。
。实验室面对全校学生全面开放,学生通过校园网既可自由选择实验内容和上课时间。为了拓宽学生的视野,使学生能够充分利用课余时间更好地学习大学物理实验课程,给学生提供更多地学习和动手机会,实验中心于建有“大学物理实验学习网站”,网站上不仅具有大量和丰富的相关资料和素材,而且推出了“大学物理虚拟实验”。学生通过网站即可进行课前预习、课后复习,也可进行模拟实验和拓展性学习。为学生提供了良好的学习情境,拓展了学习实践的空间,提高了学生的学习兴趣,很好地促进学生知识、能力、素质协调发展。
在大学物理实验课程教学实践过程中,上述课程设计思想和内容得到了全面贯彻和执行,并在实践中不断完善和丰富。实践结果表明,该设计既与上述指导思想和教学目标相符合,又遵循了学生的学习和认知规律,同时还很好地体现了“大学物理实验”课程的特点。不仅受到了校内外专家及同行的认可和好评,也受到了学生们的普遍欢迎。例如,在每学期课程结束时学生撰写的“总结报告”中,绝大多数学生都对本门课程给与了高度评价,并有许多学生表示,将再找时间多做一些“提高性实验”[1,2]。
大学物理实验的培养目标
物理实验是大学生系统接受实验方法和实验技能训练的开端 ,是培养学生各种能力的课程。其培养目标意在三方面:(1) 知识方面
:使学生掌握基本的实验方法、基本技能及实验的基础理论 ,了解现代物理实验新技术与知识 ;(2) 能力方面
:培养学生综合实验能力、实验设计能力和研究物理规律的能力 ;(3) 素质方面
:培养学生创新意识、科学思维方式、实事求是的科学态度、严谨的工作作风和钻研探索精神 。
大学物理各层次实验的培养目标
大学物理实验层次的规划根据教学大纲的要求,将实验分为三个层次,每个层次的培养目标都不尽相同:
基础性实验
基础性实验属于验证性实验,可分为力学实验、热学实验和光学实验,主要帮助学生在物理实验的基本知识、基本方法和基本技能方面受到较系统的训练,理论联系实际,培养学生初步的实验能力、良好的实验习惯以及严谨的科学作风,使学生逐步具有良好的实验素质,培养学生的实验能力和动手能力。同时,又为后继的实验课程以及走向工作岗位后的工作打下良好的基础。
在大学物理基础性实验的教学环节中,实验操作与实验报告是实验教学过程中两个步骤,其中大学物理实验报告是物理实验过程中一个重要的环节,其教学目的不仅仅是让学生受到严格的、系统的实验技能训练,掌握进行科学实验的基本知识、方法和技巧,更重要的是培养学生敏锐的观察和严谨的思维能力,培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,特别是与科学技术发展相适应的综合能力。加强学生数据处理能力的培养,将有助于学生实验设计能力,独立思考能力、误差分析能力等综合实验能力的提高,为学生今后参加专业实验及学生创新思维的发展打下坚实的基础。
大学物理实验报告的内容虽然各个高校的要求不同,但基本上包含以下部分:实验名称、实验目的、实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据及处理、分析与讨论等。完成一个物理实验报告一般需要四个步骤:
(1)预习实验。在物理实验操作前预习实验,可培养学生的独立思维能力。因为预习是独立地去接受知识,需要自己独立阅读和思考,这就需要有较强的逻辑思维能力。同时,预习也能直接提高实验操作效率,使实验能更快速更准确更协调地操作完成。
(2)操作实验。物理实验操作主要是训练学生安装、调试、操作实验装置的技能。实验的动手能力并不是简单地、机械地操作实验,而是学生通过学习物理知识,在解决物理问题的过程中,根据一定的实验目的和任务,借助实验仪器,运用一切已知信息,实现实验方案或计划的能力。
(3)实验数据记录。在实验操作当中得出的数据要即时记录下来,这就要求学生要实事求是,尊重事实,要有严谨的科学态度和敏锐的观察能力。实验中观察到的现象、测量的数据、得出的结论,很可能跟预期不一样、跟其他同学不一样、跟已有的知识不一样。这时要记住:实事求是,尊重事实。出现了这种情况,首先要检查一下,实验设计是不是有问题?操作有没有失误?最后要自己去发现问题,并解决它,而不能弄虚作假,捏造数据。
(4)实验数据处理。面对复杂繁多的物理实验数据,计算分析处理这些数据就显得不是一件易事,这就求学生要有分析问题,解决问题的能力,要有严谨的科学态度,体现出学生的踏实实验的精神和敬业精神。通过实验数据的处理,使学生从中受到启发。
在大学物理基础性实验当中,典型的实验有很多,如光拍频法测量光的速度,密立根油滴实验以及牛顿环实验等。其中牛顿环实验是大学物理基础性实验中非常重要的实验之一,通过该试验可以观察等厚干涉现象,加深对光的波动性的认识。其牛顿环仪是由待测平凸透镜L和磨光的平玻璃板P叠合安装在金属框架F中构成的(图1)。框架边上有三个螺旋H,用以调节L和P之间的接触,以改变干涉环纹的形状和位置。调节H时,不可旋得过紧,以免接触压力过大引起透镜弹性形变,甚至损坏透镜。
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图1:牛顿环仪
在牛顿环实验中,有以下注意事项:(1)牛顿环的干涉环两侧的环序数不要数错。(2)防止实验装置受震引起干涉环纹的变化。(3)防止移测显微镜的“回程误差”移测时必须向同一方向旋转显微镜驱动丝杆的转盘,不许倒转。(4)由于牛顿环的干涉条纹有一定的粗细度,为了准确测量干涉环的直径,可采用目镜瞄准用直线与圆心两侧的干涉环圆弧分别内切、外切的方法以消除干涉环粗细度的影响。
如下图(图2)为牛顿环实验中的现象,这种干涉现象最早为牛顿所发现,故称为牛顿环。学生在这个实验的数据记录中有个步骤是要数牛顿环的环数,这就要求学生要有敏锐的观察能力和严谨的科学态度,细心与耐心并进才能完成这一个实验的数据记录。
图2:牛顿环实验
表1:牛顿环实验实测数据
从牛顿环实验的实测数据中(表1),学生在这个实验的数据记录中有个步骤是要多次重复数牛顿环的环数并读出所有环数的长度,这就要求学生细心、耐心严谨地观察,才能顺利地完成这一个实验的数据记录。通过这个实验能培养学生的观察思维、动手操作和实验设计的能力,要完完整整的完成这个实验还需要学生实事求是、严谨的科学态度和精神。
综合性实验
综合性实验属于应用性实验。实验内容主要侧重于某些理论知识的综合应用,综合性实验要求在两个方面具有综合性:一是在知识点上要有综合性,内容涉及一门课程的两个主要章节以上的多个知识点或两门以上相关课程的综合知识;二是在实验手段上要有综合性,所使用的实验仪器和实验手段应包括物理学两个或两个以上的分支,如在一个综合性实验中既要使用光学方面的实验仪器,又要使用电学方面的实验仪器:学生需要应用这些不同的知识和不同的实验技能方可完成。其目的是培养学生综合运用所学理论的能力和解决较复杂实际问题的能力。
例如,杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之一是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义,还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。在用CCD测量杨氏弹性模量的实验中,涉及力学和光学等有关知识,公式原理较为全面,所使用的实验仪器有光学仪器,电子仪器等。通过这个实验,能培养学生综合运用所学理论的能力和解决较复杂实际问题的能力。
综合性探索性实验具有确定的大目标和研究大方向, 但实现目标的方法、手段、结论却不惟一。综合实验的教学过程应该采取教师为主导,
学生为主体的模式。具体做法可以是:
(1)教师介绍课题的研究意义, 国内外研究现状分析, 激起学生探索欲望。
(2)介绍课题的研究方向, 介绍实现研究目标常用的, 及前人使用过的方法、技术路线、实验方案等, 分析各自的特点、长处和短处,
供学生了解讨论和选择, 积极鼓励打破常规的设想。
(3)由于学生专业背景不同, 需扼要介绍本综合实验涉及的相关基础学科或交叉学科的内容和知识面, 推荐有关参考书目及学术资料目录,
划定重点章节供学生查阅。还要教会学生根据问题查阅资料的技巧和方法,
培养学生在知识爆炸时代的信息海洋中准确、迅速地获取所需信息的能力和自学能力。
(4)分析国内外类似研究的成功的或失败的实例, 让学生有所借鉴, 吸取经验和教训,
少走弯路。&&
(5)根据综合实验过程的具体进展情况以及出现的问题, 有针对性地组织学生间、师生间形式多样的课堂讨论,
专题讨论或报告会。师生济济一堂, 热烈讨论, 各抒己见, 有利于相互启发, 开阔视野,
产生创造的灵感[3]。
设计性实验、研究性实验
设计性实验、研究性实验对学生来说既有综合性又有探索性。主要侧重于某些理论知识的灵活运用,要求学生在给定实验目的、要求和实验条件的条件下自行设计实验方案并加以实现,以提高学生的实验水平和动手能力,培养学生的科研和创新能力。具体到实验的每一个层次,关键是都要体现出学生的自主性、独立性。综合性、设计性物理实验秉承了进步主义教育理论的精神,综合性、设计性物理实验淡化了教材的概念,强调学生的自主性和实际动手操作,不再强调教师的权威性——教师不再是主宰学生的学习而是变成学生学习的引导者,学生可以自由地和教师交换想法和意见。而综合性、设计性物理实验的学习模式重心在于通过物理实验的设计,让学生自主地构建和完善自己的认知机构。
在制定设计性实验方案时,要考虑以下几点:选择合理的实验方法;选择或设计最佳侧量方法和测量路线;选择合理配套仪器及选择有利的侧量条件。
例如,要测量某一地区重力加速度,并要求测定值与本地区标准值相比,百分误差≤0.2
%。有多种方法可测重力加速度。比如单摆法、复摆法、自由落体法和气垫导轨法。那么选择哪一种方案更好呢?
这就要考虑在现有条件下哪些比较容易实现,比较各种方法可能引人的系统误差及消除系统误差的方法,在课题要求的精度下,选择一种经济有效的最佳实验方法。
用单摆法测重力加速度的实验,单摆在摆角很小的条件下摆动周期近似地表示为t =2π
。在给定的测试点,摆动周期:只和摆长l及该地区的重力加速度有关。从而导出g=4π2l/
t2。测出摆长1和摆周期t就可以求得g。根据自由落体公式h=gt2/2,g=2h/t2,侧定h、t就可以求出重力加速度g的数值。而选用自由落体法则应选择质量足够大,体形足够小的试验样品。上述例子,共同点是空气对物体的阻力应达到忽略不计的程度。这要求试验样品必须足够小(当作质点),质量足够大。因此自由落体常选用小钢球。而单摆要求摆长足够长而摆角足够小,这是模拟简谐展动的要求。这样自由落体和单摆都可以达到测出g的目的。具体选哪一种,可根据实际条件决定。实际测量中,测自由落体h、Vo、t时,可以设法使Vo=0,这样被测量就只有h,t
;单摆则要测摆长和周期。表面上看两个方案都是测长度和时间。但单摆周期可以用秒表方便测出,而自由落体下落时间很难用秒表计时,通常用数字毫秒计,还要附加一些光控设备。比较下来,达到同样精度,单摆比自由落体经济,简单方便[4,5]。
大学物理实验培养学生的动手能力
大学物理实验是一门实践性课程是培养学生动手能力的重要基础课程。物理实验教学的核心任务就是通过基本操作训练,达到巩固所学物理知识,提高学生动手能力的目标。因此,在物理实验中,需要注重和加强学生动手能力的培养和训练。
物理实验的动手能力是物理实验能力的一种,它主要是训练学生安装、调试、操作实验装置的技能。实验的动手能力并不是简单地、机械地操作实验,而是学生通过学习物理知识,在解决物理问题的过程中,根据一定的实验目的和任务,借助实验仪器,运用一切已知信息,实现实验方案或计划的能力,它具有以下特点:
(1)理论知识与操作技能相结合。物理实验的动手能力离不开物理知识和实验操作技能。物理知识匾乏,物理实验操作就无从谈起。而动手能力差,也无法实现物理实验操作。物理实验有简单的、复杂的实验,再简单的实验要完成它也必须具有理论知识和操作技能两个条件。
(2)要有一定的物质客体作为动手对象。如操作仪器、使用工具等。
(3)动手操作过程可以看得见,且切实执行,不能合并、省略和简缩。
(4)实验操作具有精确性、定时性、协调性和稳定性。每个实验步骤或每种仪器的操作都有一定的规范,操作过程要有时间要求,执行操作时动作要配合得体、协调,要适应实验条件的变化。
(5)物理实验动手能力是属于细微型、断续型的能力,需要借助物理实验装置来体现。
(6)动手能力是一种综合能力。学生在操作实验的整个过程中,有了正确的实验原理,良好的实验设计和仪器,也不一定能顺利完成实验操作过程,只有操作能力、智力、非智力等因素共同发挥作用,才能使实验过程得以顺利进行。
物理实验的动手能力是物理实验能力的核心部分,每一个物理实验的全过程都离不开对实验装置的安装、调试、操作,动手能力的高低直接影响到完成实验的质量。每个实验都有它的目的、要求和具体任务,正确地安装实验仪器、实验装置,是实验动手操作最基本的要求。调试实验仪器和实验装置是为使实验仪器、实验装置达到最佳工作状态,提高实验精度。认真、细致地使用仪器、操作实验装置,这是做物理实验必须达到的要求,是完成一项实验的基本保证。实验的动手能力渗透在实验全过程的各个环节。培养学生的动手能力是物理实验教学的基本任务和根本要求。因此,在物理实验教学中必须把动手能力的培养放在突出的重要地位,采取各种手段,切实提高学生的动手能力[6]。
大学物理实验培养学生的创新能力
21世纪是知识经济的时代,知识经济的本质就是创新。实施素质教育,培养具有坚实的自然科学基础、出色的科学实验能力和勇于开拓的创新精神的跨世纪人才,这是时代赋予每个教育工作者的神圣使命和义不容辞的责任。在大学物理实验教学中,也能够培养学员的创新能力。
(1)什么是创新?所谓创新, 从广义方面来看, 是指创新者具有的智力心理品质与非智力心理品质的有机结合和升华,
以及由此产生的实际创造活动。从狭义方面来看,
是指创新者在知识创新和科技创新活动中所具有的创新行为、创新能力、创新意识、创新方法的有机结合和升华,
以及由此产生的实际创造活动。这些创造活动在物理实验中, 包括提出新的物理问题,发明新的物理技术, 形成新的物理模型,
启用新的物理方法,
作出新的物理解释等。具体表现为实验设计思想、方法、手段、操作、测量等方面的创新。例如把某些不能测量的量转换成可以测量的量;
把测不准的量转换成可以测准的量; 绕过一些不易测准的量, 多测一些容易测准的量等等, 这些都是创新的体现。
(2)在大学物理实验中应以学员为主,注重对学员创新能力的培养。物理实验是传授科学实验的基本知识、培养科学实验基本能力的课程,在培养创新精神、创新能力方面,这门课有着极其重要的意义。我们应遵循以学员为主的教学思想,在大学物理实验教学中不断地激发和培养学员的创新意识和创新能力。创新教学的要求是:应将物理理论的掌握与实验能力的训练有机地结合起来,目的是要充分发挥学员自主学习的积极性,突出物理学是实验科学的特征,提高学员对实验的兴趣和能力。引导学员对物理知识的探索,由此而产生追求创新的动机。
(3)鼓励学员探索性地提出问题、解决问题,启迪学员的创新思维。陶行知先生曾在一首诗中写到:发明千千万,起点是一问。创造性活动首先起源于问题,没有问题意识,不会提出问题,一切创造性活动将无从谈起。要培养学员的创新能力,首要的一点,就是要让学员具备发现问题并提出问题、解决问题的能力。因而在物理实验的教学过程中,教员要艺术地营造积极民主的课堂气氛,鼓励学员从不同角度向教员提问、假设和陈述,其中包括虽不成熟完善却闪烁着创新思维火花的一得之见。对于学员的这种标新立异的想法,我认为这种想法很好,也极具创新性,但在具体的测量中,可能还会碰到很多实际的问题。
例如,弹簧如何在轮子转动的过程中挂上去;怎样正确测出弹簧刚挂上去时轮子的角速度;机械能是否真正守恒等等。随后又积极鼓励学员课后自行试验,以检验方案的可行性并作出相应改进。通过这种提问式、启发式、讨论式和研究式的方法,极大程度地培养和激发了学员探索创新的热情,启迪了学员的创新思维。
(4)利用计算机辅助教学手段,激发学员的创新灵感。传统的物理实验教学,一方面,由于实验仪器的复杂、精密和昂贵,往往使学员无法剖析仪器、设计参数和进行反复的调整训练,而且出现实验越先进、现代化程度越高、学员收效越小的趋向;另一方面,粉笔加黑板的教学手段,使得一些复杂的实验原理和工作过程无法用动态方式演示,往往教员讲得费力,学员听得吃力,而教学效果却不理想。利用计算机辅助教学手段,可以充分将现代化媒体与物理实验教学结合起来。
例如利用计算机仿真实验,学员不仅可以在计算机上进行实验数据的采集、处理和分析,及时了解实验结果的正误及产生的原因,作出相应的改善措施。而且学员可以就某个实验内容,在计算机上进行新的实验方法、实验思路、实验方案的探索和改进,计算机可以随时给出适当的评价和反馈,最大限度地激发学员的创新灵感。利用计算机网络的信息资源,学员可以就某一实验课题,根据自己的需要、兴趣和爱好,在计算机上查阅相应的资料,制定实验方案和步骤,充分调动学习的积极性,有助于激发创新灵感。
(5)增设开放型实验,发掘学员的创新潜能。目前,部分高校的实验教学均采用封闭式的教学模式,这种实验教学模式,不利于发挥学员的主观能动性,挖掘学员的创新潜能。为了适应素质教育的要求,我们应适当地增设一些开放型的实验。这里所说的开放,包括以下几个方面:一是实验课题的开放。实验室可根据学员的需要、现代化发展的要求,开设一些与现实生活、学习、工作密切相关,反映现代化技术要求的实验课题。二是实验方式的开放。开设一些设计性的实验,教员只给出实验的目的和要求,提供实验所需的器材设备,而实验的方法、步骤等均由学员自行研究决定,教员在整个实验中只起引导的作用。三是实验时间的开放。学员可以不受正常课时的限制,自由地选择空闲时间进行实验。四是实验对象的开放。实验不仅对开设大学物理课程的本科学员开放,而且向对物理有浓厚兴趣,具有极大探索欲望的其他各类学员开放。在开放型的实验操作过程中,学员通过查资料弄懂实验原理写出实验方案实验操作、改进数据处理结果分析,不但培养了学员的自学能力和动手能力,而且由于学员往往会选择一些感兴趣的实验课题,通过对问题的深入思考,许多新的观点、新的思想也就应运而生,学员的创新潜能也就得到了充分的发掘[7,8]。
创新人才培养需要课堂教学和课外教学相结合,课堂教学是基础,课外教学是延伸和提高。在课堂上学到的知识和方法必须到课外实践中去检验和运用,课外实践需要实验室提供自由开放的时间和空间,学生才能根据自己的特长和兴趣从事创新活动。课外实验多元开放,就是课外时间实验室全开放,开放形式多种多样,学生可以自主来实验室预习实验,做预备实验或自选题目实验,从事课外科技竞赛活动等。
培养学生的创新意识和创新能力,应当从学生刚进校就抓起,先由基础性实验、综合性实验开始做起,再到设计性实验,最后进入到自主设计与创新实验,应该经过这么一个循序渐进的过程。提高学生自身分析问题和解决问题的能力、独立进行实验研究的能力,是物理实验的目标,也是推动物理实验教学持续发展的一个源动力。
大学物理实验的目的是让学生学习基本的实验知识,让学生在实验方法、实验技能和实验数据处理等方面受到较为系统和严格的训练,培养严肃认真的科学态度和实事求是的科学精神,提高科学素质。在培养学生理论联系实际、提高分析和解决问题能力等方面有独到的作用,也是培养和提高其动手能力、创新精神与科学实践能力的重要途径。学生通过实验,综合能力不断提高,才有竞争力,才能与当今社会的人才需求接轨,才能为国家社会为人民做出更大的贡献。
[1]梁晓军, 陈淑文,
廖清华等.《大学物理实验》教学改革的研究[J].江西科学,.
[2]陈丽,浅谈大学物理实验教学[J],中国科技信息,.
[3]赵玉玲.浅谈大学物理实验教学与大学生创新能力的培养[J].中国电力教育,.
[4]于金华,孙志超。谈大学物理实验中的设计性实验[J].自然科学版,.
[5]胡森.大学物理综合性、设计性实验问题研究[D].湖北:华中师范大学.2006.
&[6]伍琼芬.大学物理实验与学生动手能力的培养[J].企业科技与发展,.
&[7]夏桂珍,王继东.大学物理实验中学员创新能力的培养[J].武警工程学院学报,.
[8]陈执平,大学物理实验课培养创新能力的几点思考[J].南平师专学报 ,2003.74.
在论文完成之际,我要特别感谢我的指导老师陈美华老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中,陈老师倾注了大量的心血和汗水,无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面,还是在论文的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了陈老师悉心细致的教诲和无私的帮助,特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益,在此表示真诚地感谢和深深的谢意。在论文的写作过程中,也得到了许多同学的宝贵建议,同时还到许多在工作过程中许多同事的支持和帮助,在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。最后,向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢!
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