大學物理實驗對比教學研究論文

時間：2021-07-04 10:01:19 論文我要投稿

大學物理實驗對比教學研究論文

　　1大學物理實驗教學現狀分析

大學物理實驗對比教學研究論文

　　大學物理實驗分為基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗。理想的實驗教學模式應該是分層次教學模式，按照先開設基礎性實驗，再開設綜合性實驗，最后開設設計性實驗的順序授課，這樣安排由淺入深、循序漸進，利于教學活動的展開，可以有效的培養學生的動手能力、創新能力以及對實驗數據的處理和分析能力。而現實情況卻給這種教學模式提出一些難以解決的問題：

　　（1）隨著多年擴招，學生人數逐年遞增，儀器數目的增長遠不及學生人數的增長，而在上課時為保證教學效果一臺儀器最多容納兩名同學同時使用，儀器數目嚴重制約著上課學生的人數，一個實驗一般只能保證有一個班或者半個班的學生來做；

　　（2）大學物理實驗一次課為3學時，同一個實驗一天最多只能排三次課，即上午、下午和晚上各上一次課，那么一個實驗一周最多只能重復15次左右。如果所有的班級都按同樣的順序來上實驗課，對于大部分高校來說每個實驗每周要重復的次數都大于15次，這樣在排課上就會出現困難。為了解決這個問題，大部分高校目前都采用輪轉授課的方式來排課，即各實驗室同時開課，然后各班在實驗室之間進行輪轉。由于學時的限制，大部分高校的大學物理實驗只開兩個學期甚至有個別學校只開一個學期，這樣就會出現一學期的實驗課包含三類實驗中的兩類或者三類的情況。如果輪轉授課，那么就很難保證讓所有學生都先做基礎性實驗，再做綜合性實驗，最后做設計性實驗，也就是說必然有部分學生打破理想的上課順序，這樣分層次教學模式就很難實行了。另外，由于在中學階段各地區、各學校對實驗課的重視程度不同，導致剛入校大學生的實驗基礎及實驗能力差異較大。而大學物理實驗課是大學生最先接觸的實驗課之一，所以我們在授課時必須考慮到這個差異。而在傳統教學模式下，教師在實驗課上對所有學生的要求是完全一致的，沒有任何差異。這樣就會使學生出現兩種極端，部分實驗能力強的學生迅速完成實驗，而部分實驗能力差的學生需要他人幫忙或是延長時間才能完成實驗，甚至有個別學生為完成實驗選擇抄襲其它同學的實驗數據。長此以往，實驗能力強的學生會認為實驗課程過于簡單，學不到多少知識，對自己的能力提高沒有幫助，會逐漸對物理實驗課程失去興趣；實驗能力差的學生由于經常不能獨立完成實驗，會認為課程太難，自己無法掌握，在逐漸喪失自信心的同時勢必對物理實驗課程提不起興趣。在傳統教學模式下，兩類極端的學生都會逐漸喪失對實驗課程的興趣，顯然不利于學生動手能力、創新能力等的培養，一種新的教學模式的提出迫在眉睫。

　　2對比教學模式

　　通過以上分析，我們需要在無法實行分層次教學模式的情況下，提出一種新的教學模式，而且這種教學模式要既能滿足大多數學生的學習要求，又兼顧兩類極端學生的學習要求，更廣泛的激發學生的學習興趣。為此我們提出對比教學模式。

　　2.1演示實驗和課堂實驗的對比

　　在實驗課前增加演示實驗內容，學生通過觀察或親自參與有趣的演示實驗，會對接下來要做實驗產生強烈的興趣。如：做全息照相實驗時，演示白光再現全息照片；做測量物體的轉動慣量實驗時，讓學生參與演示茹科夫斯基凳；做受迫振動實驗時，讓學生參與演示魚洗盆等。學生在完成實驗以后，通過與演示實驗的對比可以引發更多的思考。

　　（1）在全息照相實驗前演示白光再現全息照片，而各高校在實驗中做的基本都是激光再現全息照片。做完全息照相實驗以后，學生會發現自己的照片無法在白光下直接觀測，而需要在激光下觀測。這時學生就會產生疑問，為什么不讓我們拍攝能直接在白光下觀測的白光再現全息照片，這樣觀測起來不是更方便嗎？此時教師可以讓學生課后查找相關資料，然后在實驗報告上解釋這個問題。通過這樣帶著疑問去學習的過程，學生對全息照相的理解會更加深刻。

　　（2）在測量物體的轉動慣量實驗前，學生參與演示茹科夫斯基凳時，雙臂平伸凳子轉速減慢，雙臂收縮凳子轉速加快。通過分析可以知道雙臂平伸時轉動慣量大，雙臂收縮時轉動慣量小，最終得出結論：總質量一定的情況下，質量分布離轉軸越遠，轉動慣量越大。做實驗時給學生提供的塑料圓柱、金屬圓桶和實心球的質量基本一樣，讓學生做完實驗來驗證上面的結論是否正確。學生懷著好奇心，在做實驗時就會更加認真，更有利于其能力的培養。

　　2.2多種實驗方案的對比

　　許多實驗都有多種實驗方案，如：聲速的測量、測細絲直徑、電橋測電阻等。我們可以在實驗條件允許的情況下，鼓勵學生盡可能多的采用多種方案來做實驗，以激發學生的創新意識，對實驗能力不同的學生做不同要求，更能有效的培養他們的動手能力和創新能力。下面是一些具體的做法。

　　（1）在全息照相實驗中采用難易不同的兩種光路進行照相。實驗能力強的學生可以選擇用傳統光路進行實驗，通過認真調節、精確計算，使光路滿足以下三個條件：參考光和物光的光程相差不太大，不大于所用激光的相干長度；參考光和物光的夾角在20°～30°之間；參考光與物光的光強比為3∶1～5∶1之間。實驗能力弱的學生可以選擇用簡化光路進行實驗，此光路經過簡單調節就可以滿足上面提到的三個條件。采用以上做法，可以讓所有學生都能自己動手完成實驗，實驗能力都得到了一定程度的培養。實驗完成以后，可以組織學生對兩種光路進行對比分析，如對兩種光路實驗結果進行對比，可以發現用簡化光路的實驗成功率比較高，經過分析可以發現：①簡化光路中的光學元件個數比傳統光路少，由9個減少為5個，所以外界振動對實驗的影響也較傳統光路要小，故而照相成功率高。②簡化光路容易調節，學生只需要調節感光底板和物體的位置及角度就可以使參考光和物光的光程差、夾角和光強比在都在合適的范圍內。而傳統光路中光學元件較多，調節比較復雜，經常需要反復調節，中間過程如果某些地方沒注意，導致某個條件沒得到滿足，實驗就會失敗，觀察不到全息照片。也可以組織同學討論簡化光路與傳統光路的'適用情況，利用簡化光路拍攝表面凸凹程度小的物品效果較好，如：鑰匙、硬幣等。簡化光路不但可以拍攝反光性好的金屬材料，也可以拍攝反光性差的塑料材料如中性筆筆帽等。而對于表面凹凸差距比較大的物體采用傳統光路拍攝的效果較好。通過這樣的分析過程，學生的分析能力可以得到提高。

　　（2）除了以上介紹的做法還可以讓學生在實驗過程中作如下對比，如：在測量聲速時，可以對行波法和駐波法進行對比；在測量液體密度時，可對讓靜力稱衡法和比重瓶法進行對比；在測量金屬材料彈性模量時可以對靜態拉伸法和動態懸掛法進行對比等。在多種實驗方案對比教學的過程中，教師不但要注意引導學生選用不同實驗方案，更要注重組織學生對實驗方案進行分析。這樣才能使學生將所學的理論與實驗操作相結合，在不斷的分析過程中找到操作過程中的不足，進而提高學生分析問題解決問題的能力。

　　3對比教學模式的評價體系

　　在采取多種實驗方案對比教學的時候，由于供學生選擇的實驗方案不是唯一的，各種方案的難易程度未必相同。這種情況下如果沒有一個合理的評分標準，學生為快速完成實驗往往會選擇容易的實驗方案，這樣就達不到預期的教學效果。所以在給出學生成績時，必須充分考慮實驗方案的難易程度，才能達到較好的教學效果，準確體現學生的實驗水平。我們根據學生選擇實驗方案的難易程度在評分時引入權重系數，課堂實驗分數=對所選實驗方案進行實驗操作得分×權重系數。由于各實驗所涉及的實驗方案難度不同，所以權重系數并不是一個定值，而是根據實驗的特點分成幾種情況。

　　（1）對于兩種實驗方案難度相近，實驗操作難度低的實驗，兩種方案都做權重系數為1，只用一種方案為0.6。

　　（2）對于兩種實驗方案難度相近，操作難度高的實驗，兩種方案都做權重系數為1，只用一種方案為0.8。

　　（3）對于兩種實驗方案難度明顯不同的實驗，兩種方案都做權重系數為1，選擇難的實驗方案的為0.9，選擇簡單實驗方案的為06。權重值由教師在課前給出，學生可根據自己的水平及想要取得的成績選擇實驗方案。為了鼓勵學生勇于創新、積極思考，學生在實驗時有創新或在實驗后能對實驗方案進行深入分析時，可以給其適當加分。

　　4結語

　　教學實踐證明，通過課堂實驗和演示實驗的對比、多種實驗方法的對比以及合理的評分方法，學生對實驗課的興趣和做實驗的積極性都得到了提高。實驗能力強的學生采用多種實驗方案的機會多，在對各實驗方案對比分析過程中收獲較多，相應的實驗成績也較高。實驗能力差的學生，也能為取得較好的成績積極努力，在討論環節更加用心，任課教師如果能及時對他們的表現進行肯定，再適當鼓勵，這些學生也能逐漸融入課堂。甚至有一部分同學看到了自己在理論方面的優勢，在操作過程中注重理論分析，以理論帶動實踐，不但能很好的完成實驗還能提出創新方案也取得了不錯的成績。

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