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物理知识是比较抽象和理性的,学生的思维往往难以介入。物理学故事就不同了,它是感性的,容易激起学生的兴趣。如有关“两个铁球是否同时落地”的命题,如果展开一点,把伽利略对亚里士多德的怀疑,伽利略的思考论证方法,伽利略通过实验证实两个铁球同时落地这些史实像讲故事一样讲给学生听,就能够起到激发学生学习的作用。
二、梳理知识体系
沿着物理学发展历程对物理知识进行梳理,是对物理知识进行体系化的一条捷径。因为物理发现的历程,常常是根据人们的认知规律发展的,是人们的认知规律在时间尺度的折射。认知的发展历程一般是从感性到理性,从直觉到实验再到思想实验,从定性分析到定量分析,物理学的发展同样如此。对物理知识根据物理学史的发展进行梳理,不仅有助于学生了解各种概念、定理、定律的来龙去脉和发展过程,而且有助于根据学生认知规律来对物理知识进行系统化,同时让学生认识到科学动态生成的历史过程。
三、培育科学精神
1.细致观察的习惯
历史上的许多科学家,都善于通过不为人所注意的平常现象,细心地观察与思考,这些事例对学生是很好的激励。
2.怀疑和批判的精神
物理学的发展过程是一个不断和修正前人的认识,建立新认识的循环过程。这就要求物理学的探究者敢于挑战权威,在科学事实基础上提出新观点、新理论。例如,亚里士多德从人们的日常经验出发得出了一个结论:力是维持物体运动的原因,此后两千年时间里被奉为真理,而正是由于伽利略具有怀疑和批判的精神,才用理想斜面实验了亚里士多德的观点,提出物体运动时并不需要外力来维持。
3.严谨求实的品质
科学不能有半点虚假,在科学问题上采取随意甚至欺骗的态度,其后果往往是极其严重的。例如,欧洲粒子物理实验室宣布,他们测量到了运动速度超过光速的亚原子粒子。这一消息曾令全球为之震撼,因为这可能会导致爱因斯坦的相对论被。然而事实是,他们在设计实验装置时的一个小失误导致了这一事件。物理学史中的这类事件也有很多,在教学中适当引述,有助于培育学生严谨求实的学习作风。
4.百折不挠的毅力
要从事实表象直达物理本质,单靠兴趣和灵性是不够的,必须有百折不挠的毅力,能够始终如一的坚持,才能有所发现。爱迪生研究灯丝,实验了几千种材料;俄罗斯诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛为得到石墨烯,用铅笔和不干胶撕了一万多次。物理学史中,这样的事例很多,对培育学生科学研究工作的毅力起到很好的作用。
四、训练思维和研究方法
如前所述,物理发现的历程,常常是根据人们的认知规律发展的,是人们的认知规律在时间尺度的折射。这就决定了科学探究过程与学生的认知过程的相似性。物理学家在发现、建立、检验、运用和发展物理规律过程中所采用和总结的思维和研究方法,也应该成为学生学习物理知识的思维和研究方法,惟其如此,才能使学生学会正确思维和研究方法。例如,观察—提出假说—逻辑论证—实验检验—修正推广,这是科学研究的普遍过程,物理学史中的许多事例都证明了这一点。我们就应训练学生以此为基本研究方法。再如,科学研究中使用类比、归纳、演绎的思维方法,在物理学史中都有描述,应提示学生,对学生进行有意识的训练。
当前的教学中,往往把结论直接呈现给学生,却隐去了曲折复杂的思维过程,这实际上是一种买椟还珠的行为,因为学生对思维和研究方法的掌握的重要性远远超过掌握知识。物理教师要通过物理学史的渗透,让学生理解科学的思维和研究方式,在教学中要有意识地使学生经历科学探究的过程。
笔者之一曾在美国考察访问过八所中学,给笔者留下深刻印象的是:美国中学物理教师普遍很重视实验。他们一般都有自己的专用教室,各班学生轮流来上课。教室里四周靠墙的桌子上,常常摆了一圈演示实验仪器。教室旁边还有一间准备室,准备室里也放满了教师的各种教具与实验器材。这些演示教具和实验器材大多是教师自己设计制作的。许多自制的实验器材构思巧妙,结构简单,效果良好。例如,ROYAL中学的贝克尔先生设计的将沉重的长方木从中点水平支起来,用塑料的高尔夫杆套经毛皮摩擦后吸引长方木一端使之水平旋转的静电实验;磁铁在竖直的铜管中缓缓下落的涡流阻尼实验,塑料瓶中装有界限明显的两色液体的模仿龙卷风的实验;数字显示不同物体的温度的实验等;VANNUYS中学的罗伯特先生用苹果和南瓜在教学楼顶上做的自由落体实验;自制木头飞机在铁丝上滑行投弹的平抛实验及“射击猴子”实验;SANFERNANDO中学的克朗代尔博士的水流反冲实验,用玩具枪在不同角度做的斜抛运动实验等。这些实验器材大部分是他们自己掏腰包购买材料,不惜时间精力制作起来的,表现了美国中学物理教师对实验的重视和敬业精神。他们通常一天5节课,另一节用于备课和批改作业等,天天如此,还有的周课时达到30多节的。即便如此,他们也是想方设法设计各种教具及实验器材以改进教学。
值得一提的是“射击猴子”问题,这在中国的中学物理课本上也有:树上吊着一只猴子,有一管猎枪的枪口直接对准猴子,猎枪开火的一瞬间,猴子从树上掉下,问枪弹能否击中猴子。我国的有关报刊曾专门对此问题进行过讨论,稿件几乎全是从理论和计算方面来证明或是讨论的。而在美国,笔者先后四次看到不同的美国教师用实验回答这个问题。最精密的实验是加州洛杉矶大学(UCLA)的霍夫曼博士设计的用激光瞄准远距离射击,在猴子快要落地时命中的演示实验。最简单的实验是上面提到的罗伯特先生设计的实验:他用一根3米长的塑料管做为猎枪,用木头削制子弹,猴子用电磁铁吊在空中,电磁铁开关用一导线连至塑料管口。他从管子另一头瞄准猴子,用嘴使劲一吹,子弹飞出管口,断开电源,猴子落下,飞出的子弹恰好击中下落的猴子。如此简单的实验,就能得到良好效果。这一“射猴”例子生动地说明了美国中学物理教师对实验的重视程度。
美国教师认识到,实验教学比起直接讲述来,确实要花费更多的时间和精力,而且在得到结论方面常常反不如直接讲述来的简洁而明确。但物理科学是一门实验科学,学生从物理实验中所获得的感性认识,探索能力和动手技巧等,不是直接讲述所能给予的,而且物理实验在增加物理教学的趣味性方面,也有它不可替代的作用。所以,虽然在美国中学物理教材中一般并没有列举需要作什么样的物理实验,教学大纲上也没有规定这部分内容[1],但美国中学物理教师普遍很重视实验,这已成为一种风气和共识。
二、关于物理实验的规范性及多样性
在我国比较正规的中学中,学生分组实验的规范性及实验条件的优越,显然是大部分美国中学所不及的。笔者曾看过他们的一份实验讲义,上面列举了七,八个实验,内容涉及力学,电磁学,声学,热学等多项内容,在实验的规范性及与教学内容的紧密配合方面,显然不如我们的学生分组实验。曾到中国中学访问过的美国教师对中国中学中实验设备的齐全、实验经费的充足感到十分羡慕。他们说:“中国的中学是很富裕的。”所以美国学生动手做实验的条件反而不及我国学生优越。我们应该重视我们在这一方面的长处,加强管理,提高仪器设备的利用率,充分挖掘实验仪器在培养学生能力方面的潜力。
但从另一方面说,仪器的缺乏也激发了美国中学师生在实验方面的创造性。如上所述,美国中学物理教师自制了大批的教具和实验器材,此外他们还领导学生搞各种各样的课外实验活动。例如,有一所学校的老师领着一个学生实验小组利用仪器接收从人造卫星上发来的信号,并以此验证相对论的理论。笔者曾参加洛杉矶1992年中学生发明竞赛的评判工作。他们中学生制作的各种各样的参赛展品摆满了一个体育馆的偌大一周圈门廊,充分显示了他们中学生课外实验活动的丰富多彩。笔者在美国参加过多次学术会议,其中教师以及学生演示他们设计制作的各种实验常常是会议的一项重要内容。
前两年,计算机在美国中学物理实验教学中已开始使用,但还不是那么普遍。在笔者访问过的八所美国中学中,有一所中学的物理教室中摆满了一周遭黑白屏幕的计算机,学生们正在上有关的课程。他们的课本就叫做“计算机模拟物理实验”[2],目录如下:
实验一统计规律
1.随机事件的分布2.分布的平均值和标准误差
实验二抛体运动
1.平抛2.斜抛3.猎人和猴子。
实验三非匀加速运动
1.空气阻尼2.谐振动3.非谐振动
实验四行星运动
1.环绕一个恒星运动2.环绕两个恒星运动
实验五波动
1.正弦波2.波的迭加3.驻波。
实验六电场
1.两个点电荷2.三个点电荷3.未知电荷。
与教材相适应有配套的软盘。学生当时正在津津有味地做着“猎人射击猴子”的模拟实验。由目录可知,这一教材是综合性的,并不直接配合某一部分物理教学内容,但部分弥补了他们学生分组实验内容的不足,同时也能使学生获得操作计算机的基本技能。此外,有些计算机模拟的物理实验也是用实物实验很难实现的,例如“行星运动”。所以,预计计算机模拟物理实验以后会有大的发展。
三、对我国中学物理实验教学中某些问题的反思
1督促学生做好实验预习
物理化学实验大多实验步骤较多,仪器操作比较繁琐或者数据处理过程比较复杂,学生没有预习的结果就是实验操作及数据处理过程中不断出错,甚至损坏仪器,造成时间精力的浪费和实验室财产的损失[5]。因此我们在上实验课之前要求学生认真预习实验并写好实验报告,在上课之前要上交预习报告,教师要批阅预习报告,掌握学生对本实验的了解程度。在讲解实验内容过程中还要对学生进行提问,以便发现学生是否只是敷衍了事,照抄书本上的实验内容。预习报告也将作为实验成绩的一部分,以这种方式敦促学生做好实验预习,这样学生便可以顺利地完成实验和更好地理解实验内容、提高实践能力。
2实验药品选择不必拘泥于教材
在全国提倡绿色环保的大环境下,我们对实验药品的选择也应尽量是无毒或是低毒的。现各高校使用的物理化学教材多种多样,但都包括经典的实验项目,且实验药品也基本相同。比如燃烧热的测定,几乎所有的教材都是使用萘作为测定对象,萘容易挥发和升华,吸入萘蒸气后,可引起头痛、乏力、恶心呕吐,皮肤接触后可引起皮炎。严重者会导致溶血性贫血及肝、肾损害及白内障、视神经炎和视网膜病变等[6]。从绿色环保和对学生安全的角度考虑可采用蔗糖或葡萄糖等代替萘,同样能达到实验目的。再比如最大气泡法测定表面张力的实验,我校原来采用教材上的实验药品正丁醇,但学生普遍反应此药品气味大,长时间实验感觉眼睛不舒服,因此现改为用乙醇做实验,尽管乙醇也稍有气味但无毒,学生使用安全且环保,并且学生对该药品熟悉、接触多,还会增加学生对实验的积极性,取得更好的实验效果。
3全面考核学生的实验教学成绩
以往传统的物理化学实验成绩的评定,是学生做完实验后,将实验记录下来的有关实验数据,利用课后时间将实验报告完成,老师根据学生实验报告的好坏评定出实验成绩,这样不能全面真实反映学生实验水平,往往会造成有些同学实验时认真,动手能力强,但由于实验报告写得不好而成绩不高;有些同学做实验时敷衍了事甚至不动手,课后抄袭或综合他人数据报告写的好而得高分,出现“高分低能”、“低能高分”现象,这种随意性和偶然性,势必影响到实验总成绩[7]。因此对学生实验成绩应全面考核,实验成绩的评定可包括预习报告、操作能力、现象及数据记录、实验报告等几方面内容,每一项指标均在实验总成绩中占有比例,实验教师根据学生在各个方面的表现给出成绩,避免上述状况的出现,做到对学生的成绩评定公平合理。
4结语
1.1实验内容陈旧。由于受计划课时、经费条件等因素限制,目前细胞生物学实验项目多为传统验证性的,如光学显微镜的构造与使用、细胞凝集反应等内容。以上实验内容和遗传实验重复。1.2学生缺乏主动性。现行的实验教学模式是以验证理论为主,实验方式简单枯燥。一般实验不要求学生查阅文献、分析资料,也不要求学生设计详细的实验步骤,这样的实验教学模式很少能够发挥学生的主观能动性,不利于培养师范类院校学生分析问题和解决问题的能力[3]。1.3考核内容不完善。由于细胞生物学实验课是考察课,独立于理论课考核,考查内容主要以出勤、卫生、实验报告为主,教师主观性较大,缺乏一定的量化标准,较难反应学生的动手能力,进而影响了学生学习动力。
2.改善实验教学条件,增加实验教学学时
为了保证实验教学改革的顺利进行,提高实验教学改革的成效,需要进一步加强实验室建设。首先要建立开放实验室,将分子实验室、细胞生物学实验室和遗传学实验室整合为现代生物学实验室。从而优化了实验室的资源共享;其次增加教学实验经费,改善教学条件。
3.优化实验内容,构建实验教学新体系
3.1科学设置实验内容。在细胞生物学实验课程的教学过程中,教师需要调整课程内容。调整的原则:一合并技术单一、重复性的实验。如观察细胞形态结构、线粒体和液泡系的超活染色与观察、人类X染色体的观察等实验,可将这些单项实验组合为系统综合性实验。3.2建立“三性”实验教学模式。传统的细胞生物学实验教学内容多为验证性试验,为进一步深化实验教学改革,增强学生综合分析能力,数据处理及查阅资料能力和实践能力,所以制定了以验证性、综合性、设计性为中心实验的“三性”教学内容。验证性实验是通过验证某些已有结论使学生掌握某些探索自然事物的方法;综合性实验是运用本课程或与本课程相关的多种课程知识,对学生实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。
4.结语
为使细胞生物学实验教学质量上一个新台阶,拥有符合实际的教学模式,以适应新形势下实验教学水平的发展,所以进行细胞实验教学的改革是迫在眉睫的任务。通过优化实验内容,改革教学方法和教学手段,借助辅助教学手段等,让细胞实验课摆脱传统模式,最大限度地增强师范类学生的自主性与参与性,以利于培养具有一定创新潜能和动手能力的综合应用型人才。
作者:马勇 陈秀莉 图雅 单位:包头师范学院生物科学与技术学院
参考文献:
[1]翟中和.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2008.
在欧洲大陆日德兰半岛的北部,有所鲜为人知然而生机蓬勃的新型大学:建于1974年的奥尔堡大学。“走新路”(ADNYEVEJE)三个大字赫然刻在奥尔堡大学的徽标上,表明该校要在教学的改革与创新上走出一条新路的志向。奥尔堡大学的创新,在于它承认大学是社会成员中一个重要的文化机构,承认知识的进步必须跨越森严的学科壁垒而面向现实,从而创造了“以问题为中心”(problem—centred)、“由课题来组织”(project—organized)的“做学问”(study)的新模式。
一、系科设置和学位
表面上看,奥尔堡大学的院系设置与传统别无二样。它有三个学院:人文学院(FacultyoftheHumanities)、社科学院(FacultyoftheSocialSciences)和科技学院(FacultyofTechnologyandScience)。人文学院设有3个系:音乐和音乐疗法系、交流系、语言和跨文化研究系。社科学院有2个系:社会研究和组织系,经济、政治和公共行政系。科技学院有8个系:发展和规划系、生产系、土木工程系、建筑技术和结构工程系、物理系、电子系统系(含通讯技术、医学信息和图像分析、数学和计算机科学、控制工程四个系)、能量技术系、机械工程系。
各系具有研究、开发、教学以及行政和服务的功能。这个顺序的功能配置,体现了它的“Institut”(英译为“department”,汉译为“系”)的本质。从教学方面讲,全校13个系提供大量单学科或跨学科的研修计划,因学科不同,分别授与2.5—3.5年的主修学士学位,以及4—5年的主修硕士学位或专业证书。为获得同名学位,工科年限最长,文科最短,而社科界于其间。多数院系还为硕士学位设有副修计划。
每个学年分为两学期。每个学期20周,前18周用于教学活动,后2周用于学业评价。每周研修5天,上下午共10个教学单位时间。每个教学单位时间为3个半小时,用于讲授、实验和课题研修工作。大学的第一学年为按学院划分的基础教育年,要求学生学习宽广的理论和方法,学会协作共事,发展问题求解能力。由于丹麦的普通教育实行13年制,因而,学生在第一学年就开始涉足人文、社科或工程的广泛领域。从第二年起(人文学院从第一年的第二学期起),学生分别进入较宽的分支领域。以科技学院为例,学生可在土木工程、建筑技术、机械工程、信息技术、能量技术、大地测量学、地藉科学和规划、数学、计算机科学和物理等七个分支领域作出选择,继续其后两年的学业。第四学年则进入专门化,学士和硕士学位分别要求半年和两年的专门化。详见下图。工学硕士研修计划现有13种:规划、环境工程、结构工程、室内环境工程、机床设计、能量技术、渔业技术、工业生产与管理、光学工程、通讯技术、控制工程、医学信息与图像分析、计算机工程。
二、教学模式的创新
奥尔堡大学自组建之日起,就立志改革创新,致力于突破以讲授为主、按学科组织教学的封闭式教学体系,确立教学、研究和实践(应用)三者的辨证关系,大胆提出并实施以问题为中心、按课题组织教学的开放式教学体系。新模式力图实现四个教学改革目标:①减少由中途辍学、延长学习年限、课程安排不当所造成的教育资源浪费;②增强学生的自信心、灵活性和创造性,改善学生的交流技能和共事能力;③训练学生在同时考虑社会、经济、政治和技术因素下,全面解决复杂问题;④培训教师,使其不仅能讲课,还会提出问题和解决问题。
这种新型教学体系的创新特色,集中体现在纵向上以课题工作贯穿于大学教学全过程,横向上由课题工作来贯通各门课程的学习,从而真正做到了按课题组织教学。在校3.5或5年中,本科生须参加6—7个课题工作,硕士生须参加10个课题工作。每个课题各持续一学期。在总学时中,学生花在课题上的时间约占50%,花在与课题有关的课程上的时间约占20—30%,而花在学术科目和选修课上的时间则占20—25%。也就是说,在校2/3以上的时间花在课题工作及其相关背景课程上。每个学期学生学习哪些课程,先学什么后学什么,主要取决于他们所选课题的需要,而不是取决于学科的自身体系结构。
为使按课题组织教学活而不乱,该校开发出一系列独特有效的教学程序和管理办法。每学期开学前,一个由教师和学生组成的计划小组负责确定本学期的主题。这里的“主题”(theme)指的是一个由若干涉及到技术内容和社会因素的相关问题所构成的综合体。它可能是一种带来经济效益和就业问题的技术变革,例如某个生产环节的自动化;也可能是一个带有经济、政治或社会性质的大问题,例如能源危机、欠发达国家的供水问题。在一个主题下,再细分出许多个相关的小问题(problem)。这些问题往往不是用以验证理论的练习题,而是一时找不到满意答案甚至根本没有答案的实际问题,有些则是教师的研究项目的子课题。学生从中可选择一个问题作为学期课题(project)。一旦某个学期的主题确定下来以后,它就是该学期所有教学活动的共同核心。除了阐释主题外,计划小组还要据此安排课程、确定必修课,以及与主题有关的辅助活动计划。所有这些都是为了加深学生对主题及其问题的性质和范围的理解,为学生选择课题和完成课题打好基础。如下图所示:
在主题这个综合体内,学生自由选择感兴趣的问题。选择了相同或相关的问题的学生经过一二周的交往,彼此认识,形成课题小组。在科技学院,每个年级依此方法在每个学期初先形成有50—100名学生的大组。每个大组是一个教学管理单位,负责安排人员和分配用房。大组下分若干个有6—8名学生的课题小组,每组配备两名教师(导师和副导师)和一间小组工作室。小组成员的课程表大致相同。不上课时,他们便聚在工作室一起搞课题,因而,小组工作室成了学生的“第二课堂”。如果计划小组安排的课程没有满足某个小组的特殊需要,那么,该课题小组可以要求增设特定课程。
从主题的内容上说,主题的确定由简到繁,由浅入深。基础教育年的主题一般是比较宽泛、简单的。随后各个学期的主题则是针对特定分支的,必须符合该分支的专业目标。由于每个课题小组自选课题,在学期末他们在专业上的收获往往互不相同,但也绝非迥然不同。其中主题发挥了调控作用,使得自选或专门化局限于可接受的范围之内。
针对课题中心式的教学组织特点,课程安排也作了相应调整。开设的课程大多短小精悍,一门课程一般安排6周(即一个单元),每周上课一个单位时间。但数学、物理等课程可能每周上课两个教学单位时间。在每学期的第一二个单元,每单元学生须选修4—8门课程,第三个单元则选修1—3门课程,因为学生在该单元要把精力集中在课题工作上。因此,学生每学期要选修12—16门课程,其中大多数是针对课题的。周二下午学校不安排上课,以保证导师和课题小组每周至少接触一次。
由于课题工作及与课题有关的课程学习占到学生每学期75—80%的时间,因而,课题评价是整个教学评价的重心。每个课题设有一个课题评价委员会,导师和副导师是其当然成员。第二、第五及最后一个学期的课题评价还邀请校外专家参加。课题小组必须在评价前两周完成课题报告,打印成册并呈送每位评价人员。课题报告正文一般有75—150页,图表、附录和参考文献也有50—100页。课题评价大约需要4—6个小时。前一个小时由课题小组宣读报告,稍事休息后,评价人员就课题的细节及与课题有关的教学内容向课题小组提问。问题多半集中在课题小组为何这样做或为何不那样做,要求对假设和运算结果作出解释。最后评定报告质量,除毕业设计分数评等外,其它的课题作业只有及格与不及格两级。当学生的毕业设计不及格时,学校将向他说明具体原因,并允许他再过一段时间(通常是1—3个月)重新进行答辩。在每届学生中,将近有25%的学生第一次毕业设计答辩没有通过。
在开放式教学体系中,教师的地位和作用发生了变化,教师的职责也需作相应的调整。除讲课这一常规任务外,教师还要承担新的职责。例如,和学生一道确定主题,并为实施以主题为核心的教学计划作准备;每学期指导2—3个课题小组,帮助他们安排工作,评点他们的设想,监督工作进展,审阅课题报告,撰写评语及主持课题答辩。如果导师对小组的课题感到生疏,他还得与课题小组一起讨论研究,必要时导师需帮助处理课题小组内的人际关系问题,如此等等。
三、简评
奥尔堡大学的教学改革与创新,是从突破封闭式教学体系、革除传统教学弊端入手的。传统大学教学以学科为中心,实行分科教学。各学科有其逻辑和顺序,反映在大学课程设置上,是基础课、专业基础课和专业课。那些被认为对某一专业必不可少的教学科目及其知识,通过教科书和讲授传递给学生。同时,通过证实这些知识的练习,学生学习运用这些知识,最终学生掌握某些领域的知识和对已知问题的标准化解法。显然,这种教学存在两个问题:一是学术研究和专业实践几乎被排斥在外,不成系统的知识、实际问题很难进入课堂,学生所学的只是确定的、系统化的甚至是陈旧过时的知识;二是分科课程把科学的完整性和有机性割裂了,而实际问题往往涉及多门学科,反映学科间的联系,难怪学了条条块块知识的毕业生面对实际问题无从下手。在一个稳定少变的社会中,这种传统教学也许无可厚非,但在当今学科交叉渗透、新技术层出不穷的情形下,倘若还固守传统,难免不合时宜。奥尔堡大学通过改革与创新,走出了一条新路。
实践表明,开放式教学体系是全面实现教育目标的成功之路。通过以问题为中心、由课题来组织的教学,学生学会了用批判性、建设性的方式讨论观点与建议,并学会了如何运用不断掌握的技能和知识,而不是复述教科书内容。1988年奥尔堡大学对毕业生的一次调查表明,开放式教学减少了教育浪费,提高了教育投资效益。该校有80%以上的学生毕业(丹麦技术大学只有60%的学生毕业),其中大多数学生按时毕业(丹麦技术大学很多学生必须延长1—2年才能毕业)。同时,教学质量有了明显的提高。科技学院80%以上的毕业生认为,他们离校时对专业作了好的或很好的准备。土木、建筑、工业、信息、能源等分支的毕业生认为半年内即能胜任第一种工作的,分别为65%、80%、93%、87%和86%。毕业生认为在工作中用到的知识主要来自于课程、课题工作、其它教学、同事和研究生教育的分别为9%、51%、4%、21%和7%,部分来自于上述各项的分别为47%、39%、7%、37%和22%。那么,接受新模式教育的学生是不是存在知识面过窄、后劲不足等问题?调查表明,科技学院不足5%的毕业生认为技术知识、经济和法律知识学得不够,有不到5%的毕业生在从事新的专业工作上感到有些困难。
可见,奥尔堡大学以问题为中心、由课题来组织的开放式教学体系具有两大显著优点:一是具有很高的内部适应性,师生可以轻易地调整教学计划,以适应技术进步和经济发展的需要;二是具有很高的外部适应性,学生通过大量的小组课题工作,使学生接受类似于雇佣状态工作条件下的专业训练,从而具有较强的共事能力、解决问题能力和应变能力。因而,该校毕业生深受工业界的欢迎。
当然,该校教学改革和创新并非一帆风顺,也碰到了一些问题和困难。比如,一些教师貌合神离,致使主题确定不当,课题工作和督导表面化,学生的课题报告质量不高;新的教学体系需要高水平的管理和更多的教学设备;教学计划的不断调整和教学内容的不断更新需要大量的准备工作和更多的教育经费,等等。但是,大学教学全过程以问题为中心、由课题来组织的尝试,无疑是一种大胆创新,奥尔堡的“走新路”是成功的希望之路。
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4.J.Ostergaard,ExperiencewithProject—organized,Problem—centerdEngineeringEducation,ProceedingsofWorldConferenceonEngineeringEducationforAdvancingTechnology,1989,Sydney,Australia.
与我们的日常生活息息相关、难以分割,存在于生活中,教师要将物理知识与生活相联系,进而挖掘其中渗透的德育素材,既可以加深学生对知识的理解,又可以培养学生的道德品质。当教学现代通讯技术在生产生活中的应用,如微波通信、紫外线杀菌、医疗设备等信息时,教师可以让学生了解我国的先进技术水平,激发学生的爱国情怀,培养他们的民族自尊心与自豪感。可以为学生讲述物理史上科学家的爱国事迹,让他们潜移默化中受到科学家刻苦钻研精神与爱国热情的熏陶。还可以将先进科技产品与生活结合在一起,让学生在学习物理知识的同时体会到物理给日常生活带来的巨大改变,寄予他们希望,让他们努力学习,争取在未来为国家科技进步贡献力量,激起他们对先进科技的热情,为他们洒下爱国的种子。
二、在物理实验中培养学生严谨的科学精神
科学精神包含探索精神、求实精神、进取精神、协作精神、创新精神等。而初中物理教学涉及的科学精神却有其独特的优势,学生在实验过程中通过自己动手了解事物的本质,培养学生勇于探索的求知心。在进行物理实验时,要养成认真、细心、谨小慎微的习惯,可以让学生变得更严谨,培养实事求是的性格。实验是在一定假设条件下完成的,存在质疑,存在好奇,学生在实验时不断思考,可以培养自己的批判精神、创新精神。多数实验都是在学生的相互配合中完成的,没有合作,就感受不到团队的力量、集体的魅力,物理实验的进行可以让学生学会和同学更好地合作,培养他们的团队协作能力。学生在探究式物理实验中会更好地尊重事实,遇到困难时勇于挑战并挖掘潜能,在与队友的合作中取长补短、团结互助、共同进步。总之,物理实验为学生提供了良好的平台,培养了他们严谨的科学态度。
三、在辩证唯物主义中培养学生的思辨能力
我们在认识事物、分析事物的时候,离不开辩证唯物主义思维,初中物理中处处渗透着这种思想,在教学中加强德育教育是物理教学的要求。物理教学研究的是客观世界最基本的一些运动规律,无论是宇宙星体,还是力学、磁场、粒子,都是客观存在的事物,都是生活中能见到的现象。物理教师应将辩证思维融入对这些知识的讲授中,从生活实际出发,按照事物的客观规律,实事求是地看待学习、生活中遇到的问题。力的相互作用告诉我们对立统一规律,物态之间的相互转换中蕴含量变引起质变的规律。教师应该在备课时做好充足的准备,在课堂上努力将这种辩证思维渗透到教学中,有意识地培养学生的思辨能力,同时让学生形成逻辑思维能力,并在实际生活中很好地运用,达到教学目的。
四、在实践活动中激发学生的创新精神实践
是最能让人感触深刻,并难以忘记的,要让学生在实践中真正融入,培养他们的学习兴趣、求知兴趣。物理教师应该在活动设计中为学生搭建平台,让学生亲身体验,在真切的自身感受中探索求知,培养学生对新知的好奇心与求知欲。可以为学生举办科技创新活动,鼓励学生积极参与,让学生自己动手做一些小发明、小创造,也可以对已有事物加以改造,创造出新的东西。或者组织社团活动,让学生在一个拥有共同爱好的群体中,与同学相互交流、共同合作,开阔学生的视野,增长他们的知识,并在实际操作中培养动手动脑能力,使学生全面发展。无论是国家还是个人都离不开创新,没有创新就没有灵魂,没有创新就没有进步,因此一定要让学生在实践中创新,引领他们创新实践,培养他们的创新精神与创新能力。
五、在环保行动中实现和谐发展可持续发展
物理实验教学,从18世纪德国、法国建立了学校的演示实验室,教师经常用昂贵的仪器演示生动的现象,从此便开始了世界上的物理实验教学,成为物理教学中重要的教学手段和有效的教学形式。
近年来高考物理试卷对实验的考查,不仅从学生实验发展到演示实验,而且已从简单的背诵实验知识转向考查对实验的思想、原理、方法的理解上,重在考查学生的实验能力和综合分析能力。例如,1993年是用干涉法检查平面的实验,1994年是简谐振动图象的演示实验,1995年是光电效应演示实验,1996年是运用静电计研究平行行板电容器电容量的决定因素,1998年有关光电效应的演示实验和LC振荡电路的演示实验。但是实验题的得分率都不高,反映了目前在中学物理教学中,实验教学是一个薄弱的环节。许多物理教师都不同地只重视理论的讲授和解题能力的培养,而忽视了对学生动手能力的培养。不少学校教学经费不足,仪器设备陈旧简陋,地方陕小拥挤,严重制约了实验教学的正常开展,对于大纲规定的实验,不仅开出率低,而且演示实验的作用和地位还在低水平下徘徊,使学生实验动手能力普遍较低。近几年我国中学生实验素质较差。又如1990~1995年期间,国家教委仪器研究所对一万余名学生进行实验能力测试,结果是我国中小学生实验动手能力几乎都不及格。说明了我国中小学生实验动手能力普遍较差。因此,为了培养学生的实验技能、观察能力、思维能力和科学的思维方法,提高他们发现问题、分析问题和解决问题的能力,进一步提高学生学习物理的兴趣和爱好,调动他们的学习积极性,发挥非智力因素的能动作用,引导他们从小爱科学、学科学,激发他们树立敢于攀登科学高峰的雄心壮志,缩小与世界先进国家实验教学的差距,我们应进一步改善实验条件,改革演示实验教学,直观形象地为学生提供感性认识。
二、怎样改革物理演示实验教学
1、重视演示实验教学,加强能力培养。
目前,学生普遍感到物理“难学”,其原因之一就是物理教学中缺乏实验。而一些经济发达的国家,他们非常重视物理实验教学和研究问题的方法,如日本初中物理的课时数只有75课时,但安排的学生实验却有20个,演示实验有130个,并且绝大多数都是研究性实验,基本形成以实验为中心的课堂体系。可见,他们的学生在实验方面得到训练和能力培养比我国的学生多得多,他们学生的实验心理素质比我国中学生强。因此,在当前我国中学教育由应试教育向素质教育转变过程中,我们对物理实验教学,必须引起高度的重视,为了研究好这些课题,教师必须研究教材中哪些地方学生感到抽象、容易混淆、接受困难,并结合教学实际,研究解决的方法,努力开发一些直观的演示,同时在教学中引进近代物理学的某些思想方法和现代科学的新成就,例如:用激发演示光的干涉和衍射,用发光二极管演示电磁感应中机械能与电能的相互转化等。在实验教学中,可在规定的实验中,适当增加相关演示项目,使教学内容更加丰富,使学生的眼界更加开阔。例如“分子间作用力”的演示,可在两只乒乓球间夹上一段弹簧,球的外侧套上橡皮筋,平衡时,引力等于斥力;增大球距时,引力大于斥力;缩小球距时,引力小于斥力。这样不仅培养学生对物理的学习兴趣,更多地拓宽学生视野丰富他们的想象,而且能有效地提高了学生的观察能力、分析问题和解决问题的能力。
2、在演示实验中增加学生的参与。
演示实验是教师利用课堂时间为学生演示,在操作的同时又引导学生对实验进行观察、思考和分析的一种物理实验教学方式。传统的课堂教学,演示实验通常教师演示,学生看,但是很多实验学生根本看不清,特别是后边的学生。不同程度的限制和阻碍了学生智能和潜能的发展,直接影响学生实验心理素质的提高。因此,在演示实验中,应积极引导学生观察、猜想、分析、归纳总结,甚至在实验操作上让学生积极参与,让学生充分了解实验的内容,多次重复,加深印象,巩固记忆。例如:在“楞次定律”一节的教学中,笔者变原来的课堂演示实验为边做边讲实验,每两位学生发一套实验器材(干电池、电流表、原线圈、条形磁铁、导线),实验中让学生首先观察电流方向与电流表指针偏转方向的关系,再观察原线圈的电流方向与磁铁运动方向的关系,把直观的材料作为培养学生知觉、观察力的材料,引导学生仔细、准确地进行观察,然后引导学生讨论、研究、对比、总结出感生电流所引起的磁场方向与磁铁运动方向的关系,最后训练学生用科学的语言描述,并解释所观察到的现象,从而顺理成章地写出楞次定律。可见,演示实验在教师指导下让学生参与,不仅有显示学生实验技能的机会,又能得到科学方法的训练及能力的培养,加深理解和掌握物理概念和规律,同时可领略物理学的思想,培养科学态度和科学方法。
3、变验证性实验为探索性实验。
中学物理课堂演示实验可分为验证性实验和探索性实验,而大部分是验证性实验。验证性实验是对知识的正确与否加以验证,巩固和加深对基本规律和基本原理的认识。但是,对学生在学习物理的科学方法和科学态度方面不能得到锻炼,也不利于培养学生主动探索物理规律的能力,而探索性实验对培养学生思维能力、创造能力、自学能力、观察实验能力及解决实际问题的能力有独到的作用。正如爱因斯坦所说:“对真理的探索比占有更加宝贵”。
因此,在教学中可把一些验证性的实验变为探索性的实验。在实验教学中,要尽量再现实验的设计过程,多让学生想想:“为什么要这样做?”“换种方法行不行?”以此渗透物理思想,启迪学生思路。例如在“牛顿第二定律”一节的教学中,笔者将这个验证性实验变为探索性实验。其研究方法:①边学边做实验:首先让学生按照自己设计好的实验方案做实验,使学生从实验中初步认识物体的加速度a与物体的质量m及它所受外力F有关。然后,笔者再演示课本上的实验,规范操作,这样,不仅使学生掌握科学的实验方法,而且让学生观察实验过程,注意发现研究对象引起变化的原因和条件以及在实验中出现的现象,使学生对a和F、m的关系获得感知。②探索知识:指导学生对问题进行具体研究,处理实验数据、列表、画出a-F、a-1/m的图象。③归纳总结:师生共同分析、归纳、总结出牛顿第二定律。这样,让学生用实验探索和理论探研两种方法自我进行推证,在推证过程中学生就自然而然地对核定的研究对象、成立条件、使用范围、注意事项搞得一清二楚。让学生由学知识变为主动探索自然规律,对知识学得更扎实更牢固,同时使学生受到科学方法的熏陶。
4、合理运用多媒体,优化演示实验教学。
利用常用仪器、教具进行演示是一种最基本的手段,而利用多媒体教学,是教学现代化的重要标志,是教学改革的重要组成部分。因为多媒体教学是指在教学过程中运用系统科学的观察和方法,组织多媒体信息,形成合理的教学结构,以实现教学优化,使学生真正体会到物理学科的学习方法,提高学生观察及分析问题的能力。如应用多媒体展示课堂实验无法演示的宏观的、微观的、极快的、极慢的物理过程,从而突破时间以及空间的束缚,进行逼真的模拟,灵活地放大或缩小物理场景,将物理过程生动形象地展现于学生眼前,使学生认识加强,理解透彻。例如,对于“LC电磁振荡电路”的振荡过程分析,笔者应用电子计算机的动画功能,展现了随着电容充放电的进行,LC回路中的电场能和磁场能之间的周期性变化,振荡电路的大小和方向变化的全过程,安全逼真,激发学生学习兴趣,使学生在学习过程中保持精力高度集中,思维高度活跃,求知欲高度旺盛的状态。对于可见度小,不易观察,且只能水平演示、观察的内容,例如水波的干涉、衍射现象,用发波水槽借助投影仪演示,既起放大作用,又使其有动感,使学生看到清晰的干涉条纹,对学生脑子里形成正确概念有极大的帮助。但是还有部分同学对波的叠加原理难以理解,又缺乏想象力,为此笔者又用计算机模拟制作了一条直线上两传播方向相反的两列波的叠加,可十分形象直观地表现波的叠加,学生也容易理解,并取得了良好的效果。
1.1实验室教学存在的问题
(1)教师教学方法陈旧
尽管学校、系部、教研室包括任课教师在教学内容、课程体系、教学方法等方面都一直在进行改革创新,但就总体而言,单一化灌输性教学方式仍然在实验室教学中占有主导地位。师生间缺乏交流,实验、课程设计都采用多年以来形成的传统方法。在实验设计前,教师把实验的内容、操作方法与步骤、报告格式都写得一清二楚,学生按照教学大纲完成规定内容,掌握基本原理和方法,完全是机械性地操作,缺少主动积极的思考,一旦离开了教师,学生就不知所措。
(2)学生学习兴趣缺乏
一是机械性填鸭式教学方式使学生只是为了学习而学习,完全不能理解实践教学的重要意义和对未来工作的益处,学习兴趣也无从谈起。二是学校实践教学普遍时间较短、课时较少,学生尚未熟练掌握实际操作内容,课程已经结束,而学生在课堂之外又没有其他渠道进行学习,久而久之,学生自然放弃。三是教学与实际脱节。学生清楚地知道实践教学环境只是对现实的模拟,即使敷衍了事,也不会产生任何后果。因此,个别同学学习态度极不认真。由于种种原因导致在实验室教学中,教师和学生均感觉效果不甚理想。
1.2校企合作教学存在的问题
(1)开发真正有效果的实训基地困难重重
企业的开设根本目的是为了利润,而学校的开设根本目的是为了教育。两者追求的不同决定了在校企合作过程中必然存在分歧。企业需要的理想员工是不用培训即可直接上岗的熟练工人,而恰恰学生都是毫无实践经验,需要花费大量人力时间进行培训的“职场菜鸟”。此种培训的成本企业既不愿自我消化,又无法从学校获得补偿。所以实践中,企业往往不愿与学校进行实践教学方面的合作。同时,作为企业的员工,工作的基本目的是为了获取劳动报酬,企业也会最大限度地利用员工的劳动来为本企业的发展服务。如果企业的资深员工被学校聘用进行实践教学工作,必然会在一定程度上影响在企业的正常工作,这也是企业所不愿接受的。
(2)普遍教学难以实现
一方面,企业接受的实习学生数目有限,企业不希望在实习过程中不断更换实习学生。所以学校只能不断扩大合作企业的数量,来增加学生实习机会。另一方面,适宜去企业进行实习的学生范围有限。大一大二学生基础不牢,大四学生又面临就业,只有大三学生较为适宜。因此,与企业合作开展实践教学只能使少数学生受惠,难以实现普遍教学。
2物流管理专业校内实践教学平台--大学生校园快递中心构建
2.1建设构想
根据各个学校的实际情况,可以依托物流管理专业的学术性组织—物流协会,与物流企业合作,在校内建立经营性物流企业,以本校学生为经营对象,以物流管理专业学生为员工,以物流协会骨干成员为企业管理者,真正进行物流经营运作。实现学生全员参与、全过程参与,激发学生的学习兴趣,变“要我学”为“我要学”,让学生在物流实际运作中学到真正的实践经验,为学生步入社会打好基础,同时也可以为在校生提供更方便的物流服务,提高学生的生活水平。
2.2建设步骤
(1)实践教学业务种类确定
根据近年来网络营销和电子商务蓬勃发展的现状,快递已经成为新兴的朝阳产业,而大学生是使用快递的主力军。通过对辽宁对外经贸学院学生的问卷调查,发现89%的同学进行网络购物,82%的同学每月收取快递1次以上,46%的同学经常使用快递。如果针对快递业务进行实践教学,在相当长的一段时间内都能够保持可持续发展的潜力。同时,快递是劳动密集型行业,需要大量的实际操作人员,其人员流动性大的特点,也恰恰满足了实践教学需要学生轮训的要求。校内师生希望校外快递公司能够提供暂存服务和代收代签服务,但由于学校的特殊性,快递公司难以满足此种要求,客户的需求也为建立校园快递中心提供了有利条件。综上所述,在校园内建立大学生快递中心,模拟快递企业实际运作,成为了校内实践教学平台构建的首要选择。
(2)校企合作伙伴确定
辽宁对外经贸学院校园周边分布着顺丰、宅急送、申通、汇通、中通、圆通、韵达等数十家快递公司,日均处理快递400件左右,并以每年30%的速度增长,其中申通快递的市场占有率在50%以上。因此,2012年6月,辽宁对外经贸学院物流管理专业与申通快递大连分公司旅顺营业部合作,共同组建辽宁对外经贸学院大学生校园快递中心,将校企合作实践教学新模式引入校园。
(3)实践教学形式确定
辽宁对外经贸学院物流管理专业校内实践教学平台将专业社团活动和开设专业实践课程相结合,实训周期为一年。在第一学期,以物流协会的名义,组织对快递业务实际操作有兴趣的同学,进行常态化的社团活动。在第二学期,开设专业实践课《快递业务模拟》。课程采用理论与实践相结合的教学方法,由教师讲授快递业务的理论知识,着重讲解快递业务的具体运作流程。同时,采用分组轮训的形式,安排学生到校园快递中心内进行实际操作,保证每名参与同学每星期至少有一次参与快递业务实训的机会。
(4)实践教学内容确定
大学生校园快递中心的业务流程与快递企业营销服务部完全相同,提供的是校园内“最后一公里”的快递服务。主要包括2类实训内容:一是快递邮件的派发,从快递的卸车与清点开始,包括快递的短信通知与标记,快递的上架与排列,快递的派发与登记,到付邮件运费和货款的收取,快递的信息处理以及问题件的处理等工作。二是快递邮件的收寄,包括快递禁寄品和限寄品的了解,快递公司的选择,快递费用的计算,快递单据的填写,快递邮件的包装,快递费用的收取,快递邮件装车与快递信息录入。在此过程中,快递企业派遣资深员工担任实训指导教师,定期进入校园快递中心指导工作。本校物流管理专业指派专任教师,负责该中心的日常管理。参与学生进行分组,负责该中心的具体业务操作。
2.3实施效果
自2012年6月校园快递中心建立以来,已对物流管理专业2011级,2012级,2013级同学进行实训,参与同学超过150名,此种新型实践教学模式的学生覆盖率达到33.7%,基本达到了预期效果。通过本实践教学平台,学校、企业和学生3者进行有机结合,形成“三元共育”的人才培养模式。学校创新了实践教学模式,更好地为学生提供了教育;企业获得了业务利润,又减少了运营成本;学生增强了动手能力、沟通能力和团队协作能力,真正做到理论与实践相结合。
3结语
物理教学必须以实验为基础,实验在物理教学中占有举足轻重的地位。而在现今职业高中物理教学中,实验仍是薄弱环节。本文在分析职业高中物理实验教学现状的基础上,阐述了促进物理实验教学改革的几个配套措施。
[关键词]职高物理实验教学现状改革对策
物理学是一门以实验为基础的自然科学,回顾物理学产生和发展的过程,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。无论是经典物理学的建立和发展,还是现代物理学的进展都与物理实验息息相关。可以预言,未来物理学的发展一定离不开物理实验。在职业高中的各门基础课程中,物理课在提高学生的科学素质方面起着无可替代的作用,实验在物理教学中更是占有着举足轻重的地位。加强实验教学,提高物理教学效果和开发学生创造能力,在加强素质教育的今天,显得更加突出,尤为重要。
1实验在物理教学中的地位和作用
在新的职业高中物理教学大纲中,已明确指出:"观察现象、进行演示和学生实验,能够使学生对物理事实获得具体的、明确的认识,这是理解概念和规律的必要的基础。观察和实验对培养学生的观察和实验能力,培养实事求是的科学态度,引起学生兴趣,具有不可代替的重要作用?quot;可见没有物理实验,很难达到物理教学目的。
回顾物理学产生和发展的过程,可以看出物理实验自始至终都占有极其重要的地位。所有的物理知识,都是在实验的基础上建立起来的。物理实验作为物理教学的基本手段,有其特殊的教学功能。
1)通过实验可以使物理教学理论联系实际,引起学生学习兴趣,引导学生发掘问题,激发其求知欲望,从而调动他们学好物理的主动性和积极性,引导他们热爱科学。
2)通过加强实验,不仅可以使学生具备一定的感性认识,更重要的是使学生进一步理解物理概念和定律是怎样在实验基础上建立起来的,从而有效地帮助学生形成概念,导出规律,掌握理论,正确而深刻地领会物理知识。
3)通过实验培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力;培养学生良好的实验方法以及基本的实验能力和动手能力,并且在此基础上进一步培养他们的独立工作能力和创新能力。
4)通过实验培养学生从事科学研究应当具备的严格的科学态度,科学的思维方法,严谨的科学作风,逐步学会物理研究中基本的科学方法。
鉴于实验教学的地位和作用,我们不仅应该重视实验,而且应该在理论教学中认真贯彻以实验为基础的原则。
2职业高中物理实验教学的现状
随着素质教育的进一步深化,我们国家不少专家学者和广大物理教师对职业高中物理实验的重要性的认识和感受逐步加深,物理实验教学改革也正在密锣紧鼓地进行着。但是应看到,到现在为止,物理实验教学的现状在我们国家还是不容乐观的。
1)职业高中物理实验教学的基本情况。据抽样调查,现在有些职业高中对专业课的实验要求普遍较高,投入的资金也很足,而作为基础课的物理实验却普遍重视不够。不少学校的物理实验数目达不到教学大纲的要求,甚至有相当一部分学校基本上一个学生实验都不做。即使有的学校按要求完成了,但是实验教学的效果往往不理想。
2)学校和教师受传统教育的影响,普遍存在着重理论轻实验的思想。教学方法普遍采用讲授法。有的老师甚至认为学生不会动手做实验不要紧,只要会动笔考实验就行。由此而引发了"做实验不如讲实验","讲实验不如背实验"的荒谬作法。加之科技的飞速发展,多媒体进入课堂,使得部分教师过分追求,迷恋多媒体的模拟实验,让学生看看了事,不重视让学生看实物,实际操作.总而言之,目前相当数量的教师不做或少做实验,放弃了运用实验的直观教学方法,这一现象严重妨碍了培养具有创新能力的人才.这样教出来的学生一遇到实物就束手无策,不知道如何动手。
3)由于认识上的不足,教师在实验教学的组织上、在教学过程中、在物理成绩的考核上都存在着问题。例如:由于教师不愿在实验教学方案的设计上下工夫、花时间,导致实验教学方法形式单一、陈旧;单纯为了完成教学任务而安排实验,对学生实验能力的培养显得没有计划、没有目的、缺乏系统性。同时对?quot;引导学生积极、主动地学习,培养学生独立思考的能力和习惯"的指导思想不够明确,教师在实验教学中一手包办现象严重,学生最多只是机械模仿,缺少动手和动脑的机会,能力得不到相应的提高。[NextPage]
4)实验教学模式僵化,物理实验教学的基本原则没有得到充分的体现,教学方式呆板.从教学内容到教学方式没有给学生留出足够的发展空间.就分组实验来说,教材从实验目的、实验原理、仪器、操作步骤到注意事项,写得面面俱到.然而每次实验课教师还要花相当长的时间根据教材讲实验目的、原理……,然后学生照着现成的实验步骤或跟着教师动几下,取几个数据,实验就算完成了.这样做实验,收获不大.再说,现阶段往往是一个班的学生同一时间做同一个实验,用同一种方法、相同的仪器,都要在规定时间内做完,得出同一结论,这样就有可能导致部分学生看别人怎么做,自己就怎么做,特别是两人合做时,有极少数学生只看不动手,也不留心实验观察,不记录有关数据,更谈不上去思考.这种教学模式不利于提高学生发现问题和解决问题的能力,不利于引导学生突破思维定势这个思维障碍,不利于学生创新思维方法的形成,不利于学生智能的发展。
以上实验教学的现状,极大地影响着物理教学质量,与物理教学目的、教育改革的要求和物理实验教学重要地位很不相称,与时展对人才的要求很不适应。
3促进实验教学改革的几个配套措施
我们应当看到当前职业高中物理实验教学薄弱,是有很多方面的原因。在分析问题、解决问题的时候也应从这些方面进行,应针对职业高中物理实验教学现状,从素质教育的高度,从这些制约因素出发,进行职业高中物理实验教学改革,使实验教学能充分发挥其在素质教育中的特殊作用。那么要加快实验教学改革的步伐,首先要抓好几个配套措施:
3.1转变观念
职高学校上至领导,下到学生,对基础课普遍不够重视,认为可有可无。职业高中物理实验教学的现状在很大程度上与观念有关,要促进实验教学改革,转变观念是关键问题。
教育是培养人的一种社会大行动,应该要从家庭、学校、社会来统一考虑。我们不能把物理实验教学的现状单单的归咎于物理教师,其实不少教师是深知物理实验的重要性,而且也曾经设想或尝试采用较好的教学方法,但迫于各方面的压力,教学课时上的限制,最后不得不放弃。因此要转变观念,就要转变整个社会的观念。要让学校和教师,特别是社会上的人们认识到教育不能追求暂时的表面的效果,不能急于求成,而要着眼于未来,特别要着眼于学生在未来社会的作用与价值。教育不能带有功利性,而要为社会培养真正的人才。
学校领导树立了新观念,观念端正了,才能在课程设置、经费投入、师资调配和其他相关方面充分考虑到物理实验教学的实际需要,并在一定程度上对实验教学改革给予保证。同时也只有让学生、家长知道素质教育的重要性,使他们从以前单单追求短期学生成绩和升学率的片面认识中转变过来。这样才能给广大物理教师一个广阔的发挥才干的空间,使他们能自由地投身于物理实验教学改革中去,充分发挥主观能动性,在教学中大胆采用创新教学方法。只有这样得到各方面的大力支持,物理实验教学的改革才能大步向前迈,才能改进现状。在物理实验教学上,以教师为中心的教育观,把物理实验教学作为教师传授知识、学生巩固和理解知识的辅助教学手段。于是,有的时候会出现忽视实验教学,或出现认为可有可无的情况。以学生发展为中心的教学观,则把物理实验教学作为整个物理教学过程的一个重要环节,启发学生主动地获取知识,培养和发展学生的能力。因此,改变传统的教育观,树立新的教育观念,实施素质教育,就要不断提高对实验教学基础地位的认识,从提高实验教学的效果,激发学生学习兴趣,提高学生的能力出发,认真改进、大力加强实验教学,把实验教学真正移到以实验为基础上来。职业高中物理教师树立了这个教育观后,教师就会千方百计地重视实验教学,努力做好实验。
3.2改革教材。
要推进实验教学的改革,应改革现行的教材。改革的主要思想是,教材应重视学生实验能力的培养,应体现以实验为基础的学科特色。在物理教学中,注意让学生通过自已动手实验学习物理知识。[NextPage]
1)现行有关实验的教材甚少,有关教育部门集这方面的专家学者根据各种实验教学类型编出相应的物理实验教材,供学生用书,并作为教师教好实验的参考用书。编成一个由正规的学生实验、实验练习题、课后随堂小实验以及课后小制作等组成的系列实验教材。当然还要适当增加一些能提高学生操作技能和拓宽知识面的课外读物。
2)对于学生实验应有一套专门的正规的实验教程。这个教程能与课本独立开来,有培养学生阅读能力和自学能力,提高实验技能,掌握科学思维方法等功能。这一教程的编写应注意以下几个方面:
一)要让学生上好实验课,预习是非常重要的环节。教程应根据实验内容布置一些预习思考题,让学生在阅读中思考,加深对原理的理解。例如:在"研究匀变速运动的规律"实验中可提出:1)根据纸带上的点,能判断小车的运动性质吗?什么情况下作匀速运动,匀加速运动,匀减速运动?什么情况下作加速运动,减速运动?2)为什么我们不一定从运动物体刚刚运动时打出的点作为起点,而从中间某一个作为起点?这样做有什么好处?在纸带上可以把任一个点选作起点(不一定从第一个点选起),为什么?3)两个连续的记数点怎样选择?是不是选两个相邻的点?为什么我们常用打点计时器打五个点的总时间为时间间隔,而不是逐点选取?4)通过纸带上打下的点怎样计算加速度?怎样计算即时速度?学生通过预习能做到实验前心中有数。只有让学生先动脑筋,课上才会动手。
二)实验教材应突出学生的主体地位,教程应在实验的各个阶段(实验前、实验中、实验后)对提出一系列富有启发性的问题,或根据需要,提出学生不易回答的问题。同时启发学生提出问题,问题一经提出,实验的目的也就很清楚了,学生也会带着问题做实验,在实验时分析、解决问题。
三)教程在介绍实验器材不要像"抓方"一样罗列在学生的面前,让学生机械地搬用;而是应该用"开方"的方法引导学生根据实验目的和实验原理来选取实验器材。使学生明白为什么要选用这些器材进行实验以及除了老师提供的器材外还可以选用哪些器材来代替。同时可以用例子来鼓励学生自制仪器进行实验,可以让学生收集我们日常生活中常见的物品,来替代原有的器材做各种实验。
四)现在很多学生很希望能亲自参与设计实验。教程要特别注意处理好统一要求与学生的个性化发展的矛盾冲突。在规定学生完成一定的实验计划和要求的前提下,教程可以鼓励、引导学生不拘泥于教程中的做法,可以进行一些创新改进,或自己另外设计不同的方案或者自己提出实验研究课题,设计实验方案,独立或与同学合作进行实验。
五)教材应对学生实验提出明确、具体的要求,要让学生带着一定的任务来做实验。有了具体要求,学生实验时才有矩可循。当然提出的要求要循序渐进,在不同阶段,提出的要求应有所不同,在刚开始做实验时可以只提出简单要求,循序渐进,然后逐步提高。当然教程在编写实验时也应注意分出层次:开始几个实验可以详细的给出实验的各个环节,例如:实验原理、实验目的、实验步骤、数据表格、实验报告的书写模式等。先让学生打好基础,养成按一定程序有条不紊地进行实验的习惯;以后的实验就不再这样,而是逐步引导学生在理解实验原理和内容的基础上,自己独立地列出实验步骤、自制实验表格等,从而提高学生的实验能力和素养。
3)利用多种有效渠道增加实验在教材(区别于上述的实验教程)中的比重,尽可能的增加学生动手实验的机会。例如:在教材中可以适当增加一些有趣的实验来引入课题,激发学生学习愿望;或增加一些简便易做的课堂实验,使学生利用手边的学习用品或生活用品就能自己动手实验,观察现象。这样既可以使学生多动手做实验,又有利于学生理解理论知识。又或者在各章节后面的阅读材料或开?quot;小实验"栏目介绍有趣的实验等,这也会大大提高学生的动手能力和学习积极性,加深对知识的理解。多数学校仪器设备不足,物理实验教学受到限制。为了在仪器设备不足的条件下加强实验,。教材也可重点安排不必使用专门仪器、简单易做的课堂实验、实验性习题和课外小实验、小制作,并把一些过去由教师演示的实验,改为既可以演示又可以由学生自己动手做的实验,供教师选择。还可鼓励学生结合所学物理知识自己设计一些实验。不要单单采用陈述性的语言,而应该多一些启发性,比较生动的言语或问题来编写实验。例如在编写时可以通过设置一些类?quot;看一看"、"问一问"、"想一想"、"做一做"等环节来促使和引导学生多观察、多发问、多动脑、多动口、多动手,逐步培养学生能力。[NextPage]
4)由于我国地域辽阔,人口众多,各地区经济文化发展不平衡的国情,试图只有一个大纲,一套教材的做法是行不通的。所以国家教委提出"在统一基本要求、统一审定的前提下逐步实现教材的多样化,以适应各类地区、各类学校的需要。"因此,对于我们的实验教材也可采取这样的做法,即经批准,各地区可以根据本地区的具体情况,分别制定出实验教学计划并编写与己相适应的实验教材。这样就给予了不同地区学校一定的自由度,使他们因地制宜地搞好实验教学。
5)教材改革是一个长期过程,随着社会、教育形势的发展,旧的矛盾解决了,新的矛盾又会产生。知识不断在更新,教育也应该要有新的内容、新的知识,因此,不断研究教材在使用中存在的问题,随时注视国外教材的最新动向,每隔一定时间对教材作一次较大的修订,可以使教材不断更新、不断适应新的教学要求。例如:教材改革要对于一些陈旧过时,或者说明问题不够直观,又或者在说明问题时出现漏洞的演示实验必须剔除或者改进,添加一些已经解决了困难的物理疑难实验等。同时在改革教材添加与生活、科技的联系紧密的实验课题,应反映物理科学的变革,让学生多了解近、现代物理方面的重大实验成果,知道这些成果对人类发展的重大作用从而激发他们学习物理的极大兴趣,并且重视物理实验。同时也让学生知道多一些新的知识。
3.3提高教师自身素质。
战斗在教育第一线上的教师是实施教育的直接参与者,要真正运用好物理实验,使之对提高教学质量发挥出独特的作用,需要教师具备的实验教学的素质,既要有物理学理论和实验知识,又要有教育学、心理学和教学法的知识,还必须脚踏实地亲手实践。
科学在发展,教育也要发展,没有一成不变的。作为一名物理教师要通过不断的学习使自己的实验教学能力和知识水平提高,使自身具备良好的实验能力和实验技能;要有钻研和创新精神,例如对物理中的疑难实验进行专题学习和研究、改进一些实验等;也应接受新的教育理论、新的教育思想,指导自己的教学实践。同时各地区教育部门应组织力量定期对在职教师进行培训或组织在职教师进修。其他教育教学方面的培训在有些地区已经开展,但针对物理实验方面的相对较少。可以进行针对物理教师在物理实验中对实验的设计,实验测量的操作技巧,设计、改进实验以及排除故障的创造性能力,实验考核的命题能力等方面的培训,此外通过举行各级研讨会,提供物理教师间交流与探讨的机会,从而相互促进。
3.4重视实验教学目标的实施
1)确定实验教学指导思想,强化实验教学目标
在职高物理实验教学过程中确定以实验为基础,用实验来展开激发学生的实验兴趣,发挥学生参与教学的主动性和积极性,培养学生操作实验、设计实验的实践能力和创造能力.加强实验教学的研究,尽量把验证性实验改为探索性实验,把演示实验改为边讲边实验,通过挖掘教学内容的学术性,有机地把课内探索延伸到课外。总之,尊重科学,实事求是,面对群体,以实验创新教育为前提,使学生达到掌握物理实验技能和科学方法,养成科学态度,学会运用实验手段解决物理问题的能力为指导思想,强化实验教学目标,要求学生在实验的全过程中自始至终抓好"七个正确":其一,选择仪器正确;其二,安装调试实验装置正确;其三,操作规程正确;其四,观察方法正确;其五,测量读数正确;其六,处理数据正确;其七,实验结论正确。
2)探索改革实验教学模式,发挥主导、主体功能
大力探索改革不适应新时期形势的职高物理实验教学模式,建立起按科学设计实验教学程序、优化实验教学过程、指导实验方法、培养创新能力的"引导-探索-实验-掌握"教学模式。这种教学模式应充分发挥教师的主导作用,突出学生的主体地位。教师充分相信学生,使学生主动参与实验.课本让学生看,实验让学生做,思路让学生想,疑难让学生议,错误让学生析。让学生独立设计实验,利用物理实验,发挥学生的主观能动作用,最大限度地调动学生自主学习的积极性和主动性。变单向信息传递为双向式、多向式信息传递与交流,教师在课内讲重点、关键点和注意点,发挥好主导调控作用.主要方式是采取提问、答疑、讨论、观察实验现象、动手操作等.在实验中,加强对学生实验方法和创新能力的培养。[NextPage]
按教学大纲规定必做的分组实验,采用一人一组,总体安排,并将学生分成三种类型:第一类是理解能力差,反应较慢,动作缓慢;第二类是思维敏捷,动作粗糙;第三类是独立思考,动手能力强。不管哪类学生整个实验过程全部由学生自己独立完成,教师必要时答疑引路。另外还要改革实验报告的书写,实验报告不要求统一的格式,只要求与物理教学相联系,写出本实验成功的关键、有何不足。
3)改革考试方法,加大实验考核力度
以前我们在物理考考试中,在检查学生实验部份的掌握情况时,基本上只局限于书面考试,关于实验能力、特别是实验操作技能的考试很少,导致出现学生背实验、纸上谈实验的状况实验考核极不全面。职高物理实验考试总体要求是把考理论和考操作结合起来,全面反映学生实验课的基本要求;不论哪类学生考试的原则都是把考实验和做实验结合起来。考试成绩由平时考核成绩、理论考试成绩、操作考试成绩几个部分组成,三者的比例为2∶2∶6。平时考核内容包括上课到位率、认真程度、实验报告的书写等三个方面;理论考试可全面考查学生掌握实验基础知识的广度与深度;方法是在期中、期末考试卷中加大实验理论题的比例。操作考试是根据教学大纲的要求把实验操作能力要达到的教学目标加以分解,并按实验内容难易程度将考试分解为考基础实验,一般以大纲中规定必做的实验为主,时间一般安排在每学期期中、期末前两个星期内。另外对2)中第二、三类学生还要增加综合性和设计性实验的考试,所谓综合性实验考试是将不同的实验进行组合,综合解决较复杂的问题,要求学生利用本实验手段去解决新的问题。考设计性实验时,根据教师提出的实验目的要求,学生自行设计实验方案,完成实验,时间安排在课外科技制作课上进行,它主要考察学生的创造能力。
3.5开展丰富多彩的第二课堂活动
1)把课外活动纳入实验教学的范围是实验教学改革的重要环节,为了从多方面培养学生做物理实验的兴趣,在学生掌握了一些基本实验技能后,应按统一计划,组织好课外活动,配合课堂实验教学,具体措施,一是根据教材实验特点和青少年的心理要求,精心设计课外活动的内容。做到既注意内容和形式的统一,又注意活动的趣味性。保证两课的内在联系。二是抓好落实,一学期的实验内容要事先确定,建立活动小组,安排好辅导老师,以保证课外活动经常化、制度化。把课内和课外内容衔接好,课内课外就能相互补充。此外,利用课外活动这块阵地,我们还举行了许多别开生面的专题讲座、专题答辩会、科技信息讲座、小制作、小发明等,对促进实验教学起到了很好的作用。
2)举办综合性实验竞赛,将知识性、趣味性、科学性和群众性融为一体。为了巩固实验教学的质量,使课外活动具有更大的吸引力,每学期定时举办规模较大的实验竞赛活动。
3)引导学生日制学具、教具,参加"小发明、小制做"活动,培养创造型人才引导学生进行发明创造,参加自制学具、教具的活动,一方面可以巩固课内实验所学的知识和初步掌握的基本实验技能,更重要的是培养了学生的创造能力。在这个活动中,学生们大胆设想认真设计,精心操作,这是传统的教学过程无法达到的。引导他们自做学具、教具,鼓励他们创新。在这一活动中,应始终坚持真(原理科学)、新(设计新颖,采用新技术)、美(设计简单合理,主次分明),在整个活动中自然形成以学生为主体,并由一批骨干队伍带动,发展到全班学生纷纷动手,大大提高了学生的实验技能和理论水平,丰富了学生的课外活动的内容。
3.6实现两个保证
职业高中物理实验教学改革,还有赖于一个教育系统目标、各方面的政策、经费投入等的保证。例如:改变实验室的管理方式,经常性地对学生开放实验室,提供第二课堂阵地,鼓励学生根据学习的需要或教材中的"小制作"等自行设计一些验证性或探索性实验。可是实验室要向学生开放,是有一定的困难的。困难在于支付包括有关人员工资、水电等等在内的一切费用,没有足够的经费去支持实验室向中学生开放。因此,资金的保证很重要。国家要设立专门经费来支持特别是经济落后地区学校的实验室建设,支持实验教学。同时我们也看到在不少地方学校由于实验仪器、设备问题,基本实验还做不全,却拨大量资金用于大兴土木、用于购买电教设备,去提高表面的教育设施。例如有的学校的物理实验楼装修得很漂亮,实验室的外在硬件设施都很好,可?quot;内在"--实验器材却很缺少,很落后。因此学校应把有限的经费用在最基本的教学需要上为好,给实验教学的顺利开展提供一定的保证,少一些形式上的东西。[NextPage]
还有,教学上学生实验的时间太少,学生能够用于自由支配,根据自己的爱好去做些小实验搞些小发明并进行思考钻研的时间被学校设置的课程和布置的作业充斥掉了。因此,物理实验教学改革的推动还有赖于学校对学生在这方面时间上的保证,增加实验的比重。
结束语可以相信,只要切实地抓好制约物理实验教学改革的几个配套措施,通过广大物理教师、教育研究工作者的共同努力,职业高中物理实验教学改革的步伐将进一步加快,实验教学的现状将得以改变。
参考文献:
1.安忠、刘炳升中学物理实验教学研究高等教育出版社
2.张民生中学物理教育学上海教育出版社
3.赵凯华对中学物理教学改革的意见和建议(1)物理教学探讨2000,4(1)
4.郭昭全、何胜红高中物理学生实验课改革的实践与思考物理教学探讨2000,8