浅谈大学物理演示实验的作用及改进措施

1、 中国电力教育在全国重视实践教学的大氛围下 ,北京工商大学高度重 视大学物理演示实验室的建设,到目前为止,实验室的面积约 230平方米,固定资产达 170万元。演示实验室面向全校理、工、 文、商学院各专业学生开放,开设 140多项演示项目,演示内 容涉及力学、热学、电学、光学、近代物理各个学科。教学实 践表明:演示实验极大地激发了大学生对物理的学习兴趣,仅 2006-2007学年第二学期,就吸引了参观学生 900多人次。下 面结合北京工商大学的教学实践,就大学物理演示实验课程的 作用进行初步探讨,并进一步探索提高演示实验教学质量的方 法和途径。一、演示实验的作用演示实验是物理教学中重要的教学手

2、段和有效的教学形 式,能培养学生的观察能力、思维能力、探索精神以及良好的 学习方法。演示实验室的建设既注重物理及科技的前沿发展, 同时也注重科普性和趣味性。学生置身于物理情境之中,对理 论课堂上的物理概念和规律获得了感性认识,产生了良好的情 绪和学习动机,激发了学习兴趣。学习兴趣是自觉学习的动力, 面对生动形象的演示现象,学生开始注意理论联系实际。例如 龙卷风演示仪将自然中极具破坏力又具有神秘色彩的龙卷风引 入课堂,学生不但亲身感受到了龙卷风的威力,而且理解了龙 卷风的形成机制。还有直升飞机角动量守恒演示仪,学生可以 自己 “驾驶”飞机稳定飞行或转弯,同时又理解了直升飞机两 个螺旋桨的角动量守

3、恒原理。这些与实际紧密相连的演示项目, 使学生从实验中认识到物理知识在生产生活中的作用,自然就 会对物理学习产生兴趣。演示实验还是建立物理概念和规律、理解和掌握物理知识 不可缺少的环节。演示实验重现的物理现象,使得抽象、概括 的物理概念更加具体、形象,可以帮助学生进一步理解概念。 例如孤波演示仪、趋肤效应演示仪、伯努力方程演示仪等,使 学生在演示过程中轻松理解和验证了物理规律。因此,演示实 验是建立概念、理解规律的重要手段。演示实验有助于突破教学难点。有些教学内容只靠老师在 课堂上讲解,并不一定能使学生真正理解,而安排相应的演示 实验,让学生观察实验、分析原因,就可以突破难点,而且节 约时间,

4、取得事半功倍的效果。对于转动惯量的概念,许多老 师在授课时都感觉比较困难,虽然可以与物体的质量相类比, 但是学生接受起来依然很困难,质量是可以称量的、比较直观 的物理量,而转动惯量的实验测定较复杂,一般学生很难形成 深刻印象。但是在演示实验室,学生坐在茹可夫斯基转椅上, 在手握和不握哑铃两种状态下 ,只要通过伸开双臂和收拢双臂, 便可直观感受角速度的变化,不仅使学生观察到了物体角动量 守恒现象,而且加深了对转动惯量概念的理解,从而达到理论 课难以达到的教学效果。另外通过演示实验可以教给学生最基本的观察方法,培养 学生的观察能力。演示实验项目不再只是包括一些基本实验、 综合性实验、设计性实验,即

5、已经不再是课堂教学内容的简单 重复和验证,一些前沿的、高端的技术,例如激光器、超导磁 悬浮、卫星定位等,也被引入大学课堂。学生从较高起点进入 大学物理实验,逐级走向科学的高峰。二、提高演示实验课教学质量的方法1.实施开放模式,合理运用多媒体,优化演示实验教学 考虑到学校既有工科和理科专业的学生,还有大量文科专 业的学生,物理演示实验既要照顾到点,也要照顾到面; 既要 密切配合大学物理课的教学,同时又能活跃学校的教学气氛, 使不学物理的文科学生通过到演示实验室参观,能了解并学到 一些科普知识,扩大知识面,提高科学素质和对科学的兴趣。 因此,北京工商大学物理演示实验室采用开放模式,演示实验 室有专

6、门人员负责,学生可以根据自己的时间自由参观实验室, 在进入演示实验室前要求阅读安全注意事项,以及一些与实验 内容有关的参考资料。学生进入演示实验室后,每套仪器都配 有包括原理和操作过程的说明牌,除一些危险和精密仪器外, 学生可根据说明牌以及实验指导书进行操作,鼓励同学自己动 手操作。另外,演示实验室还充分利用多媒体教学,向现代化教学 迈进。在演示实验室外,摆放了两台导学系统,学生通过触摸 屏点击, 可以观看课堂实验无法演示的宏观的、 微观的、 极快的、浅谈大学物理演示实验的作用及改进措施耿爱丛 赵 慈 黄英群摘要 :本文就物理演示实验在大学物理教学中的作用作了初步探讨, 并结合北京工商大学物理

7、演示教学的实际情况, 介绍了提高物 理演示实验教学效果的形式。关键词:演示实验; 作用; 方法作者简介:耿爱丛(1977- ,女,河北无极人,北京工商大学数理系,讲师,主要研究方向:大学物理理论及实践教学; 赵慈(1980- ,女,辽宁沈阳人,北京工商大学数理系,副教授,主要研究方向:物理演示实验教学改革; 黄英群 (1974- ,女,江 西高安人,北京工商大学数理系,助教,主要研究方向:物理实验教学管理。 (北京 100037基金项目 :本文系北京市高等学校教育教学改革项目 “深化物理实验系列课程教学改革, 培养学生的实践和创新能力” 的研究成果。 中国电力教育极慢的物理过程,从而突破时间以

8、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,使学生加强认识,理解透彻。2.教师充分重视演示实验教学,加强课前准备工作除了对学生自由开放外,演示实验室还安排物理教师值班, 采取集中授课方式,向学生演示全部设备,并解释演示的原理 和现象。物理演示不但项目多,且涉及内容远远超出大学物理 课程大纲范围,因此,对于物理演示实验教学,值班教师必须 高度重视,课前须做好充分准备。由于演示实验内容涵盖了物理学的各个方面 :力学、热学、 电磁学、光学、近代物理等,以及科技前沿的热点话题和最新 的科技成果,演示实验教材的编写过程就成了教师自身知识结 构更新的过程

9、。由于长期从事基础课教学,大多数教师对科技 前沿了解较少 ,为 了编写一部高质量的教材,同时也为 了提高自 身素质,针对每个演示项目都查阅了大量资料和相关专业书籍, 从背景、仪器、原理、操作等方面广泛搜集信息,然后,根据 具体的实验器材编写了教材。例如笔者在阅读了 相变和临界 现象 (于渌、郝柏林等编写这本书后,再编写相临界投影演 示教材,做到高定位、高标准。教材的编写过程已经使每位教师的专业水平大大提高,在 此基础上,如何在较短的时间内清晰地讲解涵盖多种学科的多 个实验项目,这又对教师提出了更高的要求。因为演示实验课 不同于传统的理论课或实验课,不可能每个实验项目都从最基 本的原理讲起,做到

10、面面俱到,因此教师在课前需要认真研究 实验项目的特点,做好充分准备。对于理论课上学生感到抽象、 容易混淆、接受困难的内容,在演示教学中重点讲解,例如 “电 磁波发射与传播过程”中电场和磁场的方向问题,在理论课上 很难讲解清楚,学生缺乏想象力,而通过边演示边讲解的形式, 学生便能够轻松、透彻的理解,并且完全掌握得出实验结论的 过程。对于一些原理简单、操作容易的实验项目,教师往往采 取提问方式由学生解答,深化学生对理论知识的理解。另外, 重点讲解一些与实际生活紧密联系的高科技设备,拓展学生认 知范围的同时,激发其学习物理的兴趣。3.在演示实验中增加学生的参与度演示实验是教师利用课堂时间为学生演示,

11、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,演示实验通常由教师演示,学生看, 但是很多实验学生根本看不清,特别是后边的学生。这不同程 度地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。 例如在演示 “幻影成像”时,可先引导学生仔细观察演示现象, 然后引导学生讨论原理,最后再补充完整。这样不仅培养了学 生对物理的学习兴趣,还拓宽了学生的视野 、丰富了他们的想 象力,而且能有

12、效提高学生的观察能力、分析问题和解决问题 的能力。为 了鼓励学生参与演示实验,还对大学物理教学进行了改 革,从大学物理课平时成绩中拿出一部分作为参加和写出报告 的成绩。目前,物理演示实验正逐渐形成配合大学物理教学的 三级演示实验体系 :课堂演示实验、实验室演示实验和趣味物 理演示实验三个系列,把先进的实验技术、有趣味性、有启发 性的演示内容应用到物理演示实验中来,开拓学生的视野 ,培 养学生的兴趣,大大激发了学生参与演示的积极性,促进了学 生对现象、模型、物理概念、定理和定律的深入理解,培养了 学生分析和解决实际问题的能力。仅一学期,到演示实验室学 习的学生就达到 900人。因此,物理演示实验

13、室已成为学生主 动动手又动脑的一个有生气的物理学习园地。三、结论结合北京工商大学的教学实践可知,开设大学物理演示实 验课程具有重要的意义。丰富多彩的知识表现形式,不仅可以 有效地激发学生的学习兴趣,产生浓厚的学习动机,同时也可 以提供多种感官的综合刺激,增加获取信息的数量,延长知识 的保持时间,掌握更多的知识。另外,丰富的实验内容不仅加深 学生对物理实验的探索兴趣,更培养了学生的实践精神,培养 了 学生协作交流、自行交流、自主探索、研究科学的原动力,让 学生体验到了成功后的快乐,同时也让学生认识到了知识的无穷 。 采取开放操作和集中讲解相结合的教学模式,通过学生的 积极参与以及教师的正确引导,不仅有显示学生实验动手能力、 提升实验技能的机会,又能使学生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,同时还可以领略物 理学思想,培养科学态度和科学方法。另外,演示实验课程的设置过程又是教师本身素质提高的 过程。教师不再局限于教学大纲以内的知识,同时可以接触更 多的科技前沿知识,这就对教师提出了更高的要求,激励教师 开拓视野 ,紧跟学科发展,有助于教师开展科学研究,扩大知 识面,建立合理的知