基于学生能力培养的电磁学实验教学

摘 要：电磁学实验是理工科院校人才培养的一个十分重要的实践性环节,是一门实践性很强的专业基础课.为了激发学生学习电磁学实验的兴趣,在转变“重理论,轻实验”思想观念的基础上,从电磁学实验的教学程序、教学内容、考核体系等方面进行了相应的改革与实践探索,有效培养了学生的创新能力,取得了较为理想的教学效果.

关 键 词：电磁学实验；教学改革；创新能力

作者简介：刘静（1977-）,女,河南灵宝人,西藏民族学院信息工程学院,讲师；程江洁（1980-）,男,陕西蒲城人,西藏民族学院信息工程学院,讲师.（陕西咸阳712082）

中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1007-0079（2012）23-0076-01

电磁学实验是工科院校学生的一门基础必修课,所涉及的误差分析、数据处理、基本实验方法、基本实验仪器操作等都是学生从事其他专业实验课的基础知识和基本实验技能的训练.[1]电磁学实验在整个学生创新能力和科学试验素质的培养过程中起着基础和桥梁的作用.随着科学技术的日新月异,电磁学实验教学也需要跟上时代的步伐,与时俱进,着力培养具有创新能力的学生.本文以西藏民族学院为例,探讨了对电磁学实验教学进行的相应的改革,以期达到理想的教学效果.

一、转变重理论、轻实验的思想观念

电磁学实验课程和理论课程同等重要,不能轻实验重理论.有些人甚至认为根本不用开设实验课,是浪费时间.这种想法不仅仅在部分教师当中存在,而且在学生当中也普遍存在这种想法.这无形中导致了学生上实验课敷衍了事的学习态度,实验课的课堂纪律远远比不上理论课,学生在实验课中也很难得到相应的能力培养和提高.久而久之,教师和学生都觉得上实验课没有意思,实验课就是一种负担,既费力又无法收到相应的教学效果.有些教师干脆在实验课上讲理论,把原本以培养学生科学探索能力和实践能力为主的实验课变成了理论课的延伸,完全偏离了实验课的培养目标.

然而,电磁学实验课程除了能加深学生对相应理论知识的理解之外,还能培养学生的科学研究能力和创新实践能力,所以理应得到教师和学生的足够重视.只有在重视的基础上才能消除消极学习的心态带来的负面影响,才能树立积极和主动学习的态度,进而完全冲破重理论轻实验的思想观念的束缚.

二、转变僵化实验教学程序,激发学生实验热情

长期以来,电磁学实验课采取的教学程序就是学生课前预习实验—教师讲解实验目的及原理—教师演示实验—学生做实验及完成实验—学生提交实验报告.[2]这种流水线式的教学过程抹杀了学生的好奇心和主动学习的源动力,学生仿佛成了流水线旁作业的流水工,整个实验过程也变成了对教师演示过程的不完全复制,在此期间没有任何过多的思考和探索.这样的实验课程失去了对学生创新能力的培养,也失去了实验课程的真正意义.在正式上实验课之前,教师会把实验的内容布置给学生,留给学生充分的时间去预习实验.学生大都只是通过网络和教材把实验目的、实验原理以及实验步骤等内容照搬到预习报告上,实现了位置的迁移,但并没有真正理解和掌握,所以预习实验等同虚设,学生预习实验的效果不尽如人意.按照预先设定的程序,教师在仔细讲解完实验目的、实验原理等内容后就开始演示实验,所以学生觉得听不听实验目的和原理都无关紧要,只要看懂记住教师的操作过程就可以了,从而忽视了教师对实验目的及原理的讲解,只注重教师在接下来的演示实验的操作过程.紧接着学生的实验操作就基本上是老师实验操作过程的机械化重复,而没有添加任何的思考.有些学生急功近利,为了逃避自己动手做实验,在教师演示完实验后就抄写数据为写实验报告做准备.有些学生虽然能够按照教师要求自己动手做实验,但也缺乏对“为什么这么做”的思考.做完实验,实验数据的处理也只是机械套入事先写好的公式,有些学生甚至随意编造实验数据,只为求得更好的实验结果.

只有对传统的教学程序进行改革,建立合理的电磁学实验教学程序,才能激发学生学习的主动性.改革后的教学程序如下：学生课前预习实验—学生做实验—发现问题—展开讨论—完成实验及提交实验报告.与上述传统的教学程序不同的是,教师不再演示实验,而是将实验的主动权切实交给学生,只是在学生遇到问题时给予适当的点拨,如果遇到仪器操作的问题,比如水平仪的调整,教师可以给学生口头的指导,然后要求学生耐心调整,而不是越俎代庖.如果遇到原理上的问题,教师可以引导学生找教材上相应的理论知识,激发学生主动探究问题的能力.如果遇到共性的问题,可以在大范围内引导学生进行讨论,并对讨论得出的结果给予积极评价,从而使得学生得到相应的鼓励,激发学生积极实验的主动性.由此可见,整个实验过程,学生是主体,教师是主导,有利于学生创新实践能力的开发与培养.

三、调整实验教学内容,培养学生的实验创新能力

实验教学必须从思想上得到教师和学生的重视,在教学程序上突出教师主导、学生主体的教育理念,还必须在教学内容上进行相应的革新,才能有效激发学生进行电磁学实验的兴趣,更有利于学生实验创新能力的培养.根据“基于经典、充实内容”的原则,对传统电磁学实验的教学内容进行重新调整和整合,保持一定数量的经典验证性实验的基础地位,大力开发综合设计实验项目,组成的新的电磁学实验教学体系.

电磁学经典实验基本是验证性的实验,虽然对于学生创新能力的培养十分有限,但是对于学生的基本科研能力和实验技能的培养却担负着基础和桥梁的作用.比如密立根油滴实验是静电场的经典实验,该实验培养学生的观察能力和动手协调能力,同时学生通过该实验能够加深对电荷量子性的理解.虽然是基础性实验,但是该实验的操作的确有一定难度,很多学生会在实验仪器的调试上花费很多的时间.同时该实验也考验着学生的耐心,比如调整水平仪中的气泡的操作,并不是一蹴而就的事情.继而,学生会发现找油滴的过程也不是想象中那么顺利,有些学生会因此沮丧而放弃实验.所以经典实验除了培养学生基本操作技能之外,对学生良好的心理状态也是一种考验和培养.教师在学生苦于观察不到油滴时给予学生正确及时的理论指导,纠正学生错误的操作行为,然后鼓励学生继续调整操作,直至观察找到油滴为止.学生在教师的适当点拨下,通过自己的努力找到油滴,增强了学生的实验信心,同时也培养了学生的基本实验技能.

只有在通过验证性实验对学生基本能力有所培养的基础上开发综合设计实验项目,才能实现学生创新实践能力的培养.教师在给出综合设计实验项目后,要求学生通过查阅文献制订实验方案,然后要求学生对方案的可行性进行评估,在实验设备允许的范围内找出最佳实验方案,设计出相应的实验步骤,然后独立进行实验探索,最后撰写小论文完成综合设计实验.对于学生实验过程中出现的问题,教师组织小组同学共同探究解决,并在实验报告中对实验过程中的问题进行讨论并给出合理化建议.

四、改革实验考核体系,提高学生实验的主动性

以往只凭实验报告对学生进行考核的方法比较片面,有些学生一学期都做实验,最终抄写他人实验报告,也能取得较好实验成绩.这种考核方式不能全面考查学生的实验技能,不利于实验教学的有效进行.现行的考核办法改革为：考试成绩等于平时成绩50%+操作考试30%+理论考试20%.[3]其中,平时成绩等于预习10%+实验操作30%+数据处理60%.该方法的实施可以比较全面地考查学生在实验各环节的表现,使学生主动参与实验的积极性大大提高.

五、实践与总结

通过电磁学实验教学的改革,学生“重理论、轻实验”的学习态度得到了明显改善,实验能力、实验素养明显提高.随着电磁学实验教学改革不断深化,将进一步加强学生对理论和应用的融合的能力,提高学生的动手能力,开阔学生的视野,整合学生的系统知识,提高包括物理素质在内的综合素质,培养创新精神和创新能力,从而在后续专业课程中实现学生创新能力的可持续化培养.

[3]朱二旷,王锁明.浅谈大学物理实验教学改革[J].中国电力教育,

2009,(1):144-145.

（责任编辑：刘辉）