大学物理演示实验教学模式

摘 要：大学物理演示实验教学在大学物理教学中发挥着重要作用,演示实验的教学模式有很多种,如何选择恰当的教学模式,使演示实验教学达到更佳的教学效果,需要充分考虑到演示仪器的特点、学生的水平等因素.本文结合多年的教学经验,在将多种教学模式结合的基础上,将演示实验教学延伸到学生活动中,强化了演示实验教学效果.

关 键 词 ：演示实验 教学模式 教学效果

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）05（a）-0107-03

Analyzing on the Teaching Model of University Physics Demonstration Experiment

Wang Gang1,Xu Yishuang2

（1.basis department,Tianjin College, University of Science and Technology Beijing； 2.experimental managing center,Tianjin College, University of Science and Technology Beijing,Tianjin,301830,China）

Abstract：University physics demonstration experiment teaching plays an important role in college physics teaching, and there are many kinds of demonstration experiment teaching model,so how to select the appropriate teaching model to let the demonstration experiment achieve better teaching results,we should take full account of the demonstration instruments’features,the levels of students and other factors.This paper bined with years of teaching experience, on the basis of bining variety of teaching models,extends the demonstration experiment to students’activities and strengthens the teaching effect of demonstration experiment.

Key Words：Demonstration Experiment；Teaching Mode；Teaching Effect

物理学本质是一门实验科学.实验使得理论直观形象、有据可依；理论使得实验科学严谨、有理可循.所以大学物理教学离不开实验教学,而演示实验教学更是大学物理教学过程中不可缺少的一环[1-2].演示实验以其原理易懂、操作简单、现象生动,深受学生的欢迎.但由于大学物理课程内容较多而学时较少使得一些教学工作者对演示实验重视度不够,再加上学校经费有限等因素往往使演示资源没有充分利用.

1.演示实验的特点

物理演示实验的目的就是把要研究的物理现象清晰地展示给学生,引导学生观察思考和理解物理规律[3].通过观察物理现象,思考物理规律,学生得出的认知是符合人类的认知规律的,这种教学势必更加科学.演示实验教学要么隶属于大学物理教学,要么独立成课,无论选用哪种教学模式都应充分考虑到演示实验的特点.

用于演示实验的仪器,结构简单、容易操作,对操作者的实验水平要求不高.以大学生的知识储备,只要在教学过程中引导学生按照仪器说明、注意事项等进行操作,完成演示并不困难.这一特点使得演示实验教学成为理论教学和专业实验教学之间的纽带,可供初学者培养实验基础技能和提高学习物理的兴趣.同时这一特点也使得演示实验教学可以面向更广泛的对象,对于物理基础较薄弱非理工科学生,演示实验教学可以给他们提供一个培养理工素养的机会.

演示实验调试便捷,重复性好.演示实验仪器在使用时,可以迅速的调试完毕供学生观察实验现象,由于调试步骤少,调试难度低,实验现象重复性好,很少发生随机状况.课堂教学中演示实验起到的作用是辅助教学,课堂演示是为教师更好的完成课堂教学而存在的,这就意味着课堂演示不能占据过多的时间,演示实验仪器这一特点恰好满足课堂教学的需要,为演示实验融入大学物理课堂教学奠定了基础.

演示实验可以将枯燥的知识转化成生动的现象,有助于学生理解知识,加强教学效果.教学演示比讲解更容易引起学生的注意,学生的思绪跟上教师的节奏有助于教学工作的顺利展开.通过观察现象,学生可以将理论与现象进行对比,在教师的指导下找出理论对现象的支持,现象对理论的诠释.在这一过程中,学生通过观察将教师讲授的新知识与自己的理解相结合,对知识点形成一个全面而深刻的认识.这种基于现象的理解要比单纯听教师的讲解理解的更为透彻,在此基础上进行教学活动可以取得较好的教学效果.

生动的实验现象也有助于提高学生对物理的兴趣,营造良好的物理氛围.丰富的实验现象冲击学生视觉的同时必然触动学生的内心,引起学生的好奇心,激发学生的求知欲.兴趣是最好的老师,缺乏兴趣的学习是被动的,为了学习而学习,学习变得无趣,学习动力不足；具有兴趣的学习是主动的,为了兴趣而学习,在学习过程中获得满足感,学习动力充足.显然后者的学习效果要优于前者,演示实验教学在提高学生学习兴趣、营造物理氛围上起到的作用是其它教学方法无法替代的. 2 演示实验教学的常见模式

为充分利用好演示资源,各院校针对演示实验教学的特点,结合自身的具体情况,提出了多种教学模式.目前,演示实验教学的常见教学模式分为：实验展示、课堂教学演示、集中授课.

2.1 实验展示

实验展示是演示实验教学中灵活性较强的模式.实验展示采用比较多的方式是走廊展示和实验展厅.这两种方式不需要教师讲解,主要以学生为主体,相对比较灵活.学生可以根据自己的喜好选择实验项目进行实验,也可以根据自己的时间安排自由选择实验时间.

用于走廊展示的实验仪器,往往选择现象明显,操作简单的仪器,如动态窥视无穷、克罗克斯辐射计等.这部分仪器一般放置在展柜中,仪器的线路已事先接好,旁边摆放相应的提示牌对演示的原理等进行解释.学生只要接通电源或无需操作,便可以观察到实验现象,通过将观察到的现象和原理进行对比,就可以达到演示物理现象的目的.这种方式对培养学生的物理兴趣、营造物理氛围无疑是非常有效的,但演示实验仪器如果只让学生观察,而不让学生操作,显然没有充分发挥演示实验仪器的作用.

用于实验展厅的仪器,往往选择容易操作、安全性高、不易损耗的仪器,如伯努力悬浮球、斜面滚盘等.这部分仪器一般须配上相应的操作要点和原理分析等文字材料,学生阅读后便可独立完成仪器操作,观察物理现象.实验展厅给学生提供了一个动手操作的机会,学生可以根据实验现象和文字材料对实验进行分析,既巩固了知识,又充分体会到了学习的乐趣.实验展厅较走廊展示具有一定的优越性,但需要学校配备一定数量的教学仪器,这对一些经费紧张的学校,无疑是一个难题.

2.2 课堂教学演示

课堂教学演示是演示实验中发展比较成熟的模式,历来受到国内外各高校的重视.甚至在某些欧洲国家里,有“没有演示就不称之谓物理课”的说法[4].大学物理课程理论性强、内容枯燥、抽象难懂,甚至有些知识是和日常生活中所积累的前科概念相矛盾的.这种情况下,只靠讲解和演算,学生不易接受,此时适当引入课堂演示实验,有意想不到的效果.

（1）课堂教学演示有利于帮助学生集中注意力.大学物理教学过程中,知识量大而且连续性强,听课过程中如果学生在某一知识点没有理解,在教师进行后续知识的讲解时,学生会跟不上任课教师的节奏,这时学生容易出现注意力分散现象.此时如教师进行课堂教学演示,丰富多彩的物理现象有助于学生重新集中精神,提高学习效率.

（2）课堂教学演示有利于帮助学生理解抽象的物理知识.大学物理中不乏抽象难懂的知识点,有非惯性参照系中的惯性力,也有研究微观粒子运动规律的量子力学,更有研究时空的相对论等这些理论抽象难懂,学生在日常生活中也很少接触,理解起来自是难上加难.教学过程中引入课堂演示,让理论讲解和活生生的事实、生动的现象结合起来,学生一边听教师的讲解一边观察实验现象,这样理解起来自会事半功倍了.

（3）课堂教学演示有利于纠正学生错误的前科概念.前科概念,是学生根据多年的学习和生活经验总结出来的,这些概念大部分都是与事实相符的正确认识,但也有与事实相悖的错误理解.而错误的前科概念,由于由来已久,纠正起来是很困难的.如在讲解摩擦力做动力的过程中,利用几支圆杆铅笔和两本书就可制成摩擦力作动力的演示实验[5].通过演示,学生可以真切的认识到错误所在,再结合教师的讲解,学生便会对知识点形成正确的认识.这样显然比单纯的推导公式或是举例子有更强的说服力,有利于学生纠正错误认识.

（4）课堂教学演示使学生对知识的记忆更持久.演示实验的教学可以调动学生大脑潜在因素,能引起学生的学习兴趣,所形成的记忆牢固持久[6].人的记忆能力与大脑皮层的活动有关,是具有一定特点的.人的大脑对形象的记忆要比对语言、文字的记忆更持久；理解之后的记忆要比死记硬背的记忆更牢固.课堂教学演示,用生动的实验现象提高学生大脑神经元的兴奋性,再加上实验现象对物理知识的完美诠释,促进学生对物理知识的理解.这种情况下,学生对知识的记忆是符合人脑的记忆特点的,自然记忆的更牢固.

课堂教学演示在课堂教学过程中起到了很好的教学效果,但也存在一些难以解决的问题,如教室与演示仪器存放场所距离远、仪器搬运困难；学时紧张与演示费时的矛盾；教室大,演示效果不理想如何克服；平行课堂多而仪器数目少,造成使用冲突等.这些问题形成了课堂教学演示的瓶颈,严重制约着课堂教学演示的发展,同时也给物理教学工作者提出了挑战.

2.3 集中授课

集中授课是演示实验教学的重要组成部分,一般采用集中演示或选修课的形式教学.集中授课一般先由教师对仪器、原理做相应的讲解或演示,学生充分了解了实验知识以后再动手实验.集中授课给学生提供了一个既可以观察物理现象又可以动手实验的机会.

集中演示是课堂教学演示的延伸,演示内容与大学物理教学同步,一般选择在一章节讲授完毕时针对知识点进行演示.集中演示不受器材的限制,大型仪器、精密仪器、易损仪器都可以用来演示.通过集中演示,学生可以近距离参与演示,观察物理现象,体会前沿物理知识,加深对所学知识的理解.事实上,大学物理教学进度是有严格要求的,各班授课进度不会相差很多,也就是说,同一时间需要集中演示的班级不止一个.如果集中演示与授课时间相差过久,必然使得演示效果大打折扣,这就使得集中演示面临着演示需求集中,演示资源有限的问题,集中演示想要取得突破性进展必须解决这个问题.

演示实验以选修课的形式教学,成为一门独立的课程,授课内容不受大学物理教学计划的限制,可以增加一些跨专业的实验项目,在培养学生的实验能力的同时丰富学生的知识层面.同时,演示实验仪器操作较大学物理实验简单,选修课可面向文科专业的学生开放,以培养文科学生的理科素养,提高学生的整体素质.由于受到演示仪器数目的限制,选修课所能容纳的学生人数有限,使得选修课只能满足一部分学生的学习要求,无法满足广大学生的学习愿望.器材数目少与学生数目多的矛盾给选修课教学提出了一个严峻而又发人深省的问题.如何题解决好这个问,将是物理教学工作者一个长期的研究课题. 3 多种教学模式相结合

实验展示、课堂教学演示、集中授课这三种教学模式在实际教学过程中都取得了一定的效果,同时也存在着不足.为充分利用演示实验资源,使演示实验教学取得更好的教学效果,应在实际应用过程中,将三种教学模式紧密结合,使各种教学模式各展所长,优势互补.同时在三种教学模式的基础上探索多种教学模式,给学生提供更便利的学习氛围.

将三种教学模式结合,首先要根据各教学模式的特点结合演示仪器的特性,将演示仪器分类.对于那些操作简单,安全性好,趣味性强,演示的现象浅显易懂的仪器适合用于实验展示,如光纤花、不相溶液滴、水晶内雕花、热气流走马灯等.携带方便,现象明显,所演示的内容与大学物理紧密相连的仪器适合用于课堂教学演示,如角动量守恒转台、离心结速器、手持式大偏振片等.体积庞大、结构复杂,演示原理深奥,调试耗时的仪器适合用于集中授课,如茹可夫斯基登、斜面滚盘、克里奥利力转盘等.做好分类工作,有利于演示实验仪器物尽其用,是充分利用演示资源的基础.

将三种教学模式结合,还需要结合学校授课情况及配备演示实验器材状况.对于那些学生容易理解的知识点,教师课堂讲解所达到的效果和应用演示实验的效果相差无几,这种情况下,将相应的演示实验纳入实验展示的范畴效果更佳.学生课下参与演示,可以反复观察,自己分析,是对教学内容的重复,巩固了知识的同时也节约了有限的上课时间.对于那些比较贵重的仪器,学校往往不会配备很多台,这种情况下,仪器更适合用来集中授课,以便仪器保有较高的完好率,降低实验室运营成本,节约的实验经费可以用来购置更多的演示仪器,丰富演示资源,使演示实验教学更好的为学生怎么写作.

除了将前面提到的三种教学模式相结合外,实际教学过程中还需要适当的辅以其它的教学模式.如开放演示实验室、制作多媒体教学片、共享网络资源、学生活动等.开放演示实验室,可以给学生提供更多的实验机会,如果再能与学生创新能力训练结合,使学生能参与到教具制作过程中,对学生能力的培养就不局限于培养学生的实验能力了.制作多媒体教学片,也可以让学生参与进来,甚至作为主角,通过制作教学片,使参与的学生对物理知识理解的更为透彻,同时将做好的教学片在课堂上播放也可以弥补大型仪器无法在课堂演示的不足.共享网络资源,可以将演示实验相关的一切资料放在校园网上,既方便学生随时学习,网络资源不受仪器数目的限制,除了适当的网络维护,不需要其它工作,可以说是最经济的教学模式.学生活动一直都受到学生的欢迎,如果将演示实验器材搬出实验室,组织些科普活动,不单能使参与的学生获得知识上的收获,通过与人分享知识建立的成就感,必然使学生更加喜欢演示实验,更加喜欢物理这门学科.

4.结语

随着教学活动的深入,使得大学物理演示实验教学在大学物理教学过程中的重要性逐渐显现出来,虽然多媒体教学的应用可以起到一部分演示作用,但效果不及活生生的演示实验,运用好演示实验资源可以使大学物理教学事半功倍.教学过程中应充分考虑演示仪器的特点,结合授课内容及学生的程度,为演示实验仪器选择最佳的教学模式,多种教学模式相结合使得演示实验资源得以充分利用,更好的为大学物理教学怎么写作.在此基础上,鼓励学生勇于参与到教具制作、教学片制作、科普等活动中来,将大学物理教学延伸到课堂外,使物理知识不再局限于书本而是更贴近生活.