基于《物理实验课程教学基本要求》的大学物理实验教学有效性的研究

1、基于?物理实验课程教学根本要求?的大学物理实验教学有效性的研究 基于物理实验课程教学根本要求?的大学物理实验教学有效性研究 年月:合肥工业大学本论文经辩论委员会全体委员审查,确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。辩论委员会签名:工作单位、职称主 席:中科院安徽光学精密机械研究所研究员合肥工业大学教授呷加玖合肥工业大学副教授鲂峋合肥工业大学副教授一二马季本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标志和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作也不包含为获得金胆工业

2、太堂的同志对本研究所做的任何奉献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字;/巴姜双签字日期:矿,年矽月冶日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金巴王些太堂有关保存、使用学位论文的规定,有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅或借阅。本人授权 盒理至些太当兰一可以将学位论文的全部或局部论文内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书学位论文者躲石礼导师签名:籀兹文签字日期:妒年月磁/日签字日期:砷年妒月确日学位论文作者毕业后去向: :工作单位: :通讯地址:.实验教学有效性研

3、究摘要?非物理类理工学科大学物理实验课程教学根本要求?是高等工科院校大学物理实验教学的指导性文件,本文依据该文件的要求和有效教学的理论,对大学物理实验的有效教学问题进行了深入分析,认为有效的大学物理实验教学主要表达在:应能激发学生的物理实验学习兴趣;应能培养学生根本的科学实验技能,提高学生的科学实验的根本素质,使学生能掌握实验科学的思想和方法;应能培养学生的科学思维和创新能力;应能培养学生理论联系实际和实事求是的作风,认真严谨的科学态度、积极主动的探索精神。本研究采用问卷调查和访谈相结合的方法,对大学物理实验教学现状进行了调查研究,对调查结果进行了统计分析,发现目前大学物理实验教学还存在着学生

4、缺乏学习兴趣、实验研究方法掌握得不好、创新意识和探索精神较差等亟待解决的问题。在此根底上,笔者提出了设计大学物理实验有效教学的目标,提高学生对实验教学重要性的认识,优化物理实验教学内容,改革实验教学模式,强化科学方法、科学精神的教育和创新能力的培养,加强实验教学课堂管理,构建大学物理实验开放性教学等教学策略。关键词:大学物理实验;有效教学;教学要求;教学策略. . :,;,;, ; , . , : , . , , : ? , ,.: ;: 致谢年的月,我进入了合肥工业大学开始了我的研究生学习。二年半的时光犹如白驹过隙,在研究生期间,我努力了、付出了、最后收获了。首先感谢我的导师梅忠义先生。二年

5、半以来,梅先生的一言一行都深深地影响着我。在学习上,梅先生对我严格要求并精心指导,记得那是年的月,梅先生和我捧着多份的调查问卷一起驱车赶往二十公里以外的新校区大学物理实验室,去实施问卷调查;问卷中个问题中每一个字都经过了先生仔细的推敲与揣摩,这让我感动之余,深有感触。此外,先生对我生活也是关怀备至,记得那是在研究生二年级刚开学的时候,我就患了一场大病,在家修养了二个月之久,在此期间,先生经常询问我的身体状况,并不时地通过网络邮件的方式指导我的学习。正是导师在学业和生活上的指导与关心,才使我有所收获。此外,还要感谢培养并教育过我的恩师何晓雄教授和杨明武教授,何先生总是高瞻远瞩,话不多,却发人深思

6、;杨先生更是像慈母般经常关心和指导我的学习。总之,感谢所有我的任课教师。感谢级班的孙健、李耀东、张少华、郑乔等同学。我们在两年半的生活中产生了深厚的情谊,而这质朴的情感必将伴我终身。最后,我要感谢我的父母和家人,伴我喜伴我忧,是你们在我身后默默支持着我,使我顺利地完成了研究生学业。作者:石凯年月.研究的内容和方法第二章有效教学的理论研究?.有效教学的涵义?.有效教学的特征?.有效教学的影响因素?.第三章大学物理实验教学概述?.物理实验的意义和作用?.大学物理实验的教学任务、教学内容和教学过程?.大学物理实验有效教学的研究?.第四章大学物理实验教学现状调查研究?.研究说明.问卷调查的信度和效度分

7、析.大学物理实验教学问卷调查结果【.调查结果的分析与讨论第五章提高大学物理实验教学有效性的策略.大学物理实验准备阶段的策略?.实验有效教学实践过程的策略参考文献?附录?.攻读硕士学位期间发表的论文?.图表清单图教学有效性的三重涵义及其关系?.表做大学物理实验的兴趣情况?.表做大学物理实验的收获情况?表做实验前对老师的期望?.表尝试进一步的实验的情况?.表预习和写预习报告情况?.表实验原理的理解情况?.表大学物理实验根本研究方法的理解?.表大学物理实验实验数据处理方法的理解情况表根本仪器的使用情况表实验过程中遇到新奇实验现象的处理情况.表遇到实验数据差异时的处理情况表在实验中和实验后,有合理的想

8、法的情况?表独立完成实验操作的情况?.表将实验条件加以变动,观察新的物理现象?.?.表是否与同学共同解决实验中的困难?.表大学物理实验现在的教学方式满意情况?.表独立完成实验报告情况表实验联系到实际应用的情况?.表实验后的体会情况?.表大学物理实验情况调查统计?图做大学物理实验的兴趣图大学物理实验根本研究方法的理解?.图在实验和实验后,有合理的想法的情况图是否愿意将实验条件加以变动,观察新的物理现象?.图实验联系到实际应用的情况.图实验后的体会情况门重要的必修课,近年来,随着人们对实验教学的重视,各高校都加大了对实验教学的投入,因为人们已经认识到重视实验教学是再明白不过的道理,似乎学生一动了手

9、,就能变被动为主动,一进了实验室,就能培养能力了。然而,在实际的教学过程中,实验教学的有效性究竟怎样实际上只要留心观察,我们就会发现问题不是那么简单。在很多学校的物理实验教学中,虽然教师整天忙于备课、准备实验、试做、指导学生操作、批改实验报告等,可以说是教得非常辛苦;学生预习、反复操作、处理大量实验数据、完成每一份实验报告,学得也很累,但一些学生却没有得到应有的进步和开展,与教育部教指委公布的?非物理类理工学科大学物理实验课程教学根本要求?以下简称?物理实验课程教学根本要求?【】还有较大差距,大学物理实验教学的效率不是很高,低效率的实验教学大大制约了教育目标的实现。有关研究也说明:大学物理实验

10、“教学体系不够合理、“教学观念和方式落后,难以激发学生的兴趣【】;“培养学生的探索和创新意识是大学物理实验的目的之一,可是从实际来看,远未到达该目的。可见,实验教学的高投入与其实际教学效果的较大落差已经引起了人们的关注。因此,在高等学校本科教学质量与教学改革工程实施之时,研究促进大学物理实验有效教学问题就显得非常迫切和必要了。有效教学的理念源于上世纪西方的教学科学化运动,其核心问题是教学的效益,即什么样的教学是有效的,有效的教学是高效、低效还是无效的呢有效教学的相关研究在国内起步较晚,且大多以继承、吸收西方为主,持如下观点:认为有效教学要“有效果、有效率和有效益。然而,大学物理实验教学不完全等

11、同于一般课堂教学,它有很多实验的特点规律,低效的大学物理实验教学现象还比拟严重。虽然目前在有效教学理论方面的研究文献确实不少,可是有关大学物理实验教学有效性方面的研究文献尚不多见,特别是缺少系统和深入的研究,研究结果的普遍性意义还值得商榷【】。本课题力图对其有效性进行理论探讨和实践探索,提出提高大学物理实验教学有效性的假设干策略。本课题的研究对改变传统的大学物理实验教学观念,促进大学物理实验教学的转型,对目前大学物理实验教学的改革具有比拟积极的意义。.研究的内容和方法本研究用文献综述的方法阐述了有效教学的理论,包括有效教学的涵义、特征、影响因素及多样性等;概述了大学物理实验教学的根本情况,包括

12、大学物理实验教学的意义和作用、教学任务、教学内容以及大学物理实验的教学过程。在阐述了有效教学理论和大学物理实验教学之后,文章依据?物理实验课程教学根本要求?,结合两方面理论详细分析了大学物理实验教学的有效性。即:了解了目前大学物理实验教学的现状;分析了什么是有效的物理实验教学,探讨了影响大学物理实验有效教学的主要因素;研究了拥有有效教学的理念的方法,提出了提高有效的大学物理实验教学的假设干策略等。在研究过程中,笔者做了如下工作:了解现状。采用访谈、查阅资料、问卷调查等方式,深入调查了目前大学物理实验教学现状,分析了存在的主要问题。根据?物理实验课程教学根本要求?,物理实验教学的规律以及大学生心

13、理开展的特点,分析并探讨了有效的物理实验教学应涉及到的方面及具体要求,什么样的实验教学才是有效的。采用定性研究与定量分析相结合、个案研究与统计分析相结合的方法,对影响物理实验教学有效性的各种因素进行分析,在此根底上提出了提高物理实验教学有效性的途径、方法和策略。国内外学者对有效教学的界定主要有如下几类:一、从教学投入与教学产出的关系来研究有效教学。此类研究结论主要有:有效教学是指在一定教学时间内带来较好教学效果的教学【】;有效教学指的是教师以尽可能少的投入,取得尽可能多的教学效果,实现特定的教学目标【。二、以学生的学习为出发点来界定。比方,此类研究有如下观点:有效教学即促进学生有效的学习,教学

14、目标即使学生学得好。三、以学习中心论来认识有效教学。即:有效教学的根本目的是促进学生的学习开展,这也是衡量有效教学的标准【。四、以学生开展为取向界定有效教学。学者高慎思认为,凡能有效地促进学生开展的教学活动都可以成为有效教学【】。在此,笔者将几种定义均“据为己用并加以分析。并根据姚利民教授在年的博士学位论文观点,有效教学的内涵应紧扣有效和教学两个概念,并进一步对有效教学的内涵进行分析。首先,从内涵上来看,有效教学指的是教师教学过程中表达的有效性。一、教学准备活动合理性和科学性,比方准备适合的教学目标、形成合理的教学计划等等;二、教学实施合理性和科学性,比方组织讨论和提问、有效讲授等;三、组织教

15、学合理性和科学性,如教学时间的管理、课堂活动的管理等。教学过程有效性是实现有效教学的条件和手段【】。其次,从内涵上看,有效教学表现为教学活动“三有,即有效果、效益和效率。有效果是说对教学活动结果和预期教学目标的吻合程度;有效率往往将教学效率表述为:教学效率教学产出/教学投入;有效益指教学活动收益和教学活动价值的实现。其中,前两种是有效的传统看法,现代的有效教学观应包:含以上三种涵义。教学有效性的三重涵义及其关系如下列图【厂幽幽幽虬教学投入锰;蕊?.一图教学有效性的三重涵义及其关系有效教学是教学过程有效的教学,是有效果、效益、效率的教学。有效果、有效益是有效教学的根本要求,是有效教学的前提;有效

16、率是有效教学的最高目标。有效教学是教学过程有效果、效益、效率教学的高度统一。综上所述,有效教学是指成功引起、促进学生学习,有效地到达了期望教学效果的教学活动。其教学效果指的是学生的进步和开展;预期的教学效果指的是学生的进步和开展要吻合教育目标和受教育者的教育需求;相对有效是指用尽量少的教学投入获得尽量多的教学产出【。.有效教学的特征特征指可以作为标志的显著特点。有效教学的特征,即有效教学区别于低效教学、无效教学的标志。国内外学者总结了有效教学的众多特征,这些特征对大学物理实验教学有效性研究具有启发性意义。在有效教学的众多特征中,笔者列举了一些最常见的、最根本的特征。一、充分的教学准备充分的教学

17、准备指的是教师为保证一堂课或一门课程有方案进行而对教学活动进行的精心筹划。研究说明,教师精心备课,课堂组织管理的时间可以大大减少,教师便可以将大局部时间投入到教学中,学生将有更多的时间进行学习,从而教学的有效性得到提高。充分的教学准备主要表达在:教学目标确实定与阐述、主要教学行为的选择、教学材料的处理与准备、教学方案的形成、教学组织形式的编制等【】。具体包括明确教学的目标,筹划开展有效教学具体方式。充分的教学准备特别表现在备课时研究学生,研究学生已经掌握的知识和没有掌握的知识,研究学生的一般的学习和认知规律,还要关注不同层次和。 .特点的学生【二、科学合理的教学组织科学合理的组织是指教师在课堂

18、教学时保证教学内容、活动、策略的合理性和科学性。教师准备了教学目标、教学内容、教学方式以及教学材料,但如果不善于组织,那么难以取得比拟理想的教学效果。另一方面,教学是动态变化的。无论教师做出怎样周全的方案和准备,意外的情况总会出现,这就要求教师根据教学对象、教学内容和教学情境的变化,修改教学方案,重新组织教学,并灵活开展教学。科学合理的组织教学活动可以使课堂井然有序,可以减少教师课堂管理上的时间,使学生专注于教学内容的学习,提高教学时间的利用率,更好地完成教学任务。科学的教学组织表现为:一、井然有序地安排教学活动;二、合理有效地分配教学讲授和辅导、学生思考和参与的时间;三、吸引学生的注意力,引

19、导学生专注于教学内容,解决学生的疑难问题,处理教学中出现的突发事件;四、注重课堂的管理,防止课堂的干扰,减少教学的中断,使教学按教学方案顺利实施。三、清楚明了的教学过程清楚明了就是教师清楚地讲授和分析教学内容,使学生能够正确地理解、牢固地掌握和顺利地应用所学到的知识和结构。教学是传授知识、开发智能、培养能力、开展情感的多维过程,有效的教学可以使使学生清楚地理解和牢固地掌握概念、原理、方法,增进知识、培养能力和熏陶情感。大量研究和实践说明,教学过程清晰明了能更好地促进学生的学习,提高和改善学生的学习成绩。清楚明了既是一种教学手段,又是学生学习到达的目的。亦即,有效教学是要通过教师教学过程清楚明了

20、到达学生清楚明了地掌握教学内容的目的。教学过程清楚明了包括以下几点:一、教学目明确,即提出明确的学习任务和要求,学生应该知道自己掌握的内容和学习的重点;二、教学内容的讲授系统而有条理;三、教师对概念、理论、原理的阐述简明、准确而不模糊,使学生易于理解和正确掌握;四、教师讲授时思维有逻辑性,表述要有条理性。综上所述,有效教学的最主要、最根本特征是充分的教学准备、科学合理的教学组织、教学过程清楚明了。.有效教学的影响因素有效教学的影响因素指的是影响教学活动进行并促进教学到达预期教学效果的因素。有效教学影响因素很多,参阅大量文献,研究者将其分类也错综复杂。笔者将其影响因素简单地分为:学生方面的因素,

21、教师方面的因素。现详细表达如下:.学生因素有效教学表达在学生因素中,最主要的是学生的学习能力和学习动机。关于学习能力,研究者们的描述也不尽相同。现摘录如下:比方根本认同个体从事学习活动至少需要三类心理成分:智力因素、非智力因素和策略因素【“】。也有学者认为,应该从认知过程来认识学习能力,并由此认为学习能力应包括认知过程的以下方面,即记忆力、思维力、观察力和想象力【。学习动机指的是推动学生进行学习活动的内在原因,是鼓励、指引学生学习的强大动力。学习动机又称“学习的动力。学生的良好学习动机不仅维持和调节着学习活动稳定,而且可以持久地向着完成既定目标的方向进展。可见,让学生培养良好的学习动机可以大大

22、提高教学的有效性。一.教师因素教师教学在相当一局部程度上干预了学生的学习,从而决定了学生的学习结果。在有效教学的众多因素中,教师因素是最重要的。具体而言,包括教师的教师的教学知识、教学责任、教学能力等几局部。一、教师的教学知识。教师的教学知识是在教学实践中所获得的认知、经验的总和,是教师学习、总结的产物。教师的知识可以分为学科内容知识、一般的教育学知识。掌握了学科内容知识,教师才能在教学中科学地讲授概念、定理等具体知识,才能让学生了解到学科知识的结构及学科中知识的逻辑关系。一般教育学知识是教师拥有的教学理论和教学法知识,教师应该了解学生的特点,理解学习的本质,设立具体的学习目标与机制等。教师拥

23、有一般教育学知识,有助于在教学中遵循教育教学原理,并采取适当的教学策略,有效地提高教学有效性。二、教师的教学责任。教学责任表达了教师的教学责任感,是教师做好教学的强烈愿望。教学责任对教师的有效教学行为起着定向的引导作用,是教师进行有效教学的推动力,是教师追求教学有效的源泉。首先它使教师在教学中充满热情,热爱学生及所教学科,全身心地投入教学,努力追求有效教学;其次它促使教师不断学习、运用教学的知识和教学能力,努力成为有效教学教师.的条件。三、教师的教学能力。首先不同的教学能力在不同层面上通过不同途径影响教学有效性,如一般教学能力影响整个教学活动的有效性,具体学科教学能力影响具体学科教学活动效果,

24、教学监控能力影响整个有效教学活动。其次,不同的教学能力也是相互联系的,如教学认知能力、教学操作能力直接相关,学科教学能力与一般教学能力也有联系,并相互影响,教学监控能力对教学认知能力、操作能力有直接影响。物理学研究的运究的物质运动规律具有最大的普遍性。物理学从本质上说是一门实验科学,研究都以严格的实验事实为根底,并不断地受到实验的检验。比方,的电磁场理论,是建立在等科学家长期实验的根底之上。的电磁波实验,又使理论得到普遍地成认和广泛的应用。当实验结果与理论发生矛盾时,还需要进行进一。步的实验,以便修正理论。大学物理实验课是高校对学生进行科学的实验根本训练的必修根底性课程,是学生接受系统实验方法

25、和技能训练的开端。大学物理实验课覆盖面广,具有丰富的实验思想、方法和手段,是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要根底。大学物理实验在培养学生治学态度、创新意识、理论联系实际等综合。应用能力等方面具有非常重要且不可替代的作用【一、物理实验能培养学生兴趣,激发求知欲学习兴趣是学习动机的重要组成局部,是推动学生学习的强大动力。曾经说过:我认为对一切来说,只有热爱才是最好的老师【引。同一般的课程相比,在实验课程中学生不再处于被动地位,“教师讲得多,学生做的少黟的情况较之较少。物理实验具有真实、直观、形象、生动等特点,有许多实验,现象非常明显,而且与学生的日常经验发生强烈的比照,这对学生的吸引力很大

26、,也可以调动学生的学习兴趣,集中学习的注意力。例如在“光的干预这一具体实验中,通过自己的调试,实验仪器上出现了一条条干预条纹时,学生直观地观察到了干预现象,这显然比理论上的公式推导计算更能吸引学生的注意,提高了学生的学习兴趣。此外,实验是一种目的性很强的操作行为。大学物理实验可以让学生体会到发现和克服困难获得成功后的喜悦,从而提快乐趣、增强信心、增加学习的欲望。二、物理实验可以为学生创设出有效掌握知识的学习环境在教学中,学生通过感性认识能更好地理解概念和掌握规律。大学物理实验可以提供精心选择的、经过简化的感性材料,可使学生对物理事实获得明确、具体的认识。与生活实例相比,实验有着如下特点:首先,

27、实验具有典型性,即实验能创造一个理想的环境,在其中各种现象的条件进行了严格、精密的控制,排除了次要因素的影响,突出了现象的本质和规律。其次,实验具有重复性,即可以在相同的条件下进行屡次的反复,供学生反复观察。再次,实验具有趣味性,实验能充分运用学生的各种感官,激发学生的学习兴趣,让其自主地学习。物理实验具有定性和定量研究的全面性,实验中学生不仅能观察现象的全过程,进行定性研究,还能测量有关资料,计算各量之间的数值关系,进行定量研究等。三、物理实验可以训练学生的科学方法大学物理实验创造了理想的物理环境,创造了理论联系实际的学习过程。它不仅可以使学生学习到物理知识,还能引导学生去观察事物,用实验手

28、段去验证事物的属性,发现事物的变化和联系,让学生学习到科学的研究方法、掌握科学的学习方法。、实验归纳法实验归纳法即根据研究目的人为地控制条件,从大量的实验现象中寻找其普遍特征,进而概括出规律的方法。其特点是:实验在先、结论在后,实验是探索规律的主要手段。例如, 受到教堂蜡烛架摆动的启发,开始着手研究单摆运动,最终归纳、概括了单摆运动的规律。、实验验证法实验验证法是一种推理判断在先,实验验证在后的研究方法,即在的物理理论和实践的根底上,经过推理、假设和预言,并通过实验来检验其真理性,最后判断从而得出结论。例如,在总结了、等人的电磁学说的根底上,提出了涡旋电场和位移电流的假设,并由此预言了电磁波的

29、存在。最终在年,由的振荡器实验证实了电磁波的存在。四、物理实验可以培养学生的观察能力、动手能力和创新能力学生通过一系列的大学物理实验,提高了敏锐、准确、全面、深刻的观察能力,这也是学生日后从事工程技术和科学研究不可缺少的素质。在“磁滞回线实验中,学生需要通过不断调试实验面板和示波器观察在显示器上出现的磁滞回线,使磁滞回线在显示器上处于适宜的位置;在描绘磁化曲线时,学生更要仔细观察大小不同的各个磁滞回线的顶点。另外,物理实验中大局部板块需要学生动手去做。 “分光计实验突出地显示了物理实验在锻炼学生动手能力上的作用。在实验中,首先,学生要目测粗调,使望远镜、平行光管大致处于同一水平面上;然后再对平

30、行光管、载物台进行精细调节;最后还需调节待测组件,使经过待测组件的光学面与中心转轴平行。很多学生在进入大学之前,由于条件的限制,很少能够亲自动手完整地做一整套实验。大学物理实验的开展,为学生提高动手能力提供了一个很好的平台。大学物理实验课程往往是一名大学生走进大学首先接触到的实践课程。大学物理实验重视理论与实践相结合、动手和动脑相结合、发现问题与解决问题相结合。实验课上会出现多种多样的问题和情况,这是就需要学生分析问题、解决问题。这对学生的创新能力有很大促进作用。在“光的干预一牛顿环实验中,有些学生发现用逐差法可以消除平凸透镜与平板光学玻璃接触点附近的一压力变形等测不准的误差。在“金割摆实验中

31、,研究的是优选法中“.效应的物理摆。这时,有学生就会提出自己的实验想法,用逐半法以“.一逐次逼近是不是也可以测定物理摆的周期极小值呢在大学物理课程中,学生通过发现问题、解决问题,不断地提升了自己的创新能力。.大学物理实验的教学任务、教学内容和教学过程?物理实验课程教学根本要求?是教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理根底课程教学指导分委会历时年制定的教学指导性文件,这份文件总结、归纳了近十几年来我国高等教育改革,特别是大学物理实验教学改革取得的丰硕成果,审时度势地提出或者强化了一系列教学新模式、新思想和新方法。其中十分重要的一个亮点就是突出强调了要通过多种培养手段和培养方式,强化学生能

32、力的培养和创新意识、创新精神的训练,这是人才培养内涵和模式以及培养观念的转变在我们具体的一门课程中的充分表达,也是时代对我们提出的新的、更高的要求。?物理实验课程教学根本要求?适用于各类高校理工科非物理类专业的本科物理实验教学。该根本要求既是各理工科类高校制定大学物理实验课程教学方案、教学大纲和编写物理实验教材的依据,又是检查教学质量,评价实验教学是否有效的重要标准,对各理工科类高校大学物理实验课程的开设与完善具有重要的指导性意义。.大学物理实验的教学任务?物理实验课程教学根本要求?明确指出了大学物理实验教学的具体任务:一、培养学生的根本科学实验技能,提高学生的科学实验根本素质,使学生初步掌握

33、实验科学的思想和方法。二、培养学生的科学思维及创新意识,使学生掌握实验研究的根本方法,提高学生的分析创新能力。三、提高学生的科学素养,培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风,认真严谨的科学态度,积极主动的探索精神。.大学物理实验的教学内容【?物理实验课程教学根本要求?对大学物理实验的教学内容做出了根本要求: .一、掌握测量误差的根本知识,能够正确处理实验数据、了解误差与不确定度的概念,学会用不确定度对结果进行评估。误差指测量值与真值之间的差异。不确定度是表征被测量的真值在某个量值范围的一个评定,可以说明该结果的可信赖程度。?物理实验课程教学根本要求?中要求学生掌握测量误差与不确定度的根本概念

34、,并能学会用不确定度对直接和间接测量数图形表示出来,它程和连续变化的趋势;列表法,实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题;最小二乘法:又称最小平方法,是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最正确函数匹配。二、掌握根本物理量的测量方法?物理实验课程教学根本要求?中列举了长度、质量、时间等常用物理量及物性参数的测量,且强调了加强数字化测量技术和计算机技术在物理实验教学中的应用。三、了解常用的物理实验方法,并逐步学会使用正确的科学方法是科学研究之灵魂。?物理实验课程教学根本要求?列举了比较法、转换法、放大法、模

35、拟法、补偿法及在近代科学研究中的广泛应用的其它方法。这些实验方法不仅是物理实验常用的根本方法,还是其它科学实验中常用的根本方法。四、掌握实验室常用仪器的性能,并能够正确使用例如:长度测量仪器、计时仪器、变阻器、电表、交直流电桥、通用示波器、低频信号发生器、分光仪、光谱仪、常用电源和光源等常用仪器。五、在物理实验中逐步引进在广泛应用的现代物理技术随着科技的开展,大学物理实验中逐步引进了现代的物理技术。、激光技术:激光是世纪年代的新光源。由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而得到广泛应用。例如:激光加工技术、激光快速成型、激光切割、激光焊接、激光雕刻等多中激光技术。、传感器技术传感器是种物

36、理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件,并将探知的信息传递给其它装置或器官。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。、光电子技术光电子技术围绕着光信号的产生、传输、处理和接收,涵盖了新材料、微/:和微机电、器件和系统集成等一系列从根底到应用的各个领域。光电子技术科学是光电信息产业的支柱与根底,涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论,是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科。六、掌握常用的实验操作技术实验的操作技术是实验技能的重要组成局部。例如:零位调整、水平铅直调整、接线、简单的

37、仪器的正确调.大学物理实验的教学过程一个完整有效的大学物理实验教学过程应该包括:实验预习、实验操作、实验总结三大块。一、实验预习预习是实验的开始和准备阶段。学生在认真做好预习工作后才能在规定的实验时间内完成实验过程。实验预习要求如下:首先认真阅读实验教材及实验指导书;其次熟悉实验中使用的仪器设备以及考前须知;再次写实验报告包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验方法、实验表格。二、实验操作实验教学的中心就是实验操作。实验操作要求学生正确使用各种仪器设备,掌握科学的测量方法、操作技能,同时培养学生观察实践能力。学生进入实验室后应遵守规定,认真听实验教师讲授实验的操作和测量方法,并布置仪

38、器,细心观察实验现象,认真钻研和探索实验中的问题。要做好完备而整洁的记录。实验结束时,先将实验资料提交实验教师审阅签字,然后再整理复原仪器,经教师验收再离开实验室。三、实验总结实验后要对实验数据进行处理。数据处理包括计算、作图、误差分析。数据处理可以应用列表法、逐差法、图示法、图解法等方法。数据处理后应给出实验结果。最后要求写出一份简洁明了的实验报告实验报告包括:实验名称、实验目的、实验仪器、实验原理、实验内容与步骤、数据表格与实验处理、小结或讨论.大学物理实验有效教学的研究研究大学物理实验有效教学,应该结合有效教学的理论、物理实验的特点、大学生身心开展特点,并依据?物理实验课程教学根本要求?

39、中的相关要求综合分析。一、有效的大学物理实验教学首先应该能够激发学生对物理实验学习的兴趣学习兴趣是学习动机的重要组成局部,是推动学生学习的强大动力。心理学认为:兴趣变量虽然并不直接参与认知的相互作用过程之中,但它们是通过加强努力、集中注意和对学习的立即准备去影响认知的相互作用过程,从而降低一般知觉和认知阈限,导致新意义出现的。人们对其所喜欢的事物,总表现出优先注意的倾向,并反映在行动上积极探究这一事物。正如英国生理学家特罗特说:一旦对科学发生了兴趣,就无法和普通人一样生活,就能把终生精力献给崇高的事业,兴趣可以使达尔文把甲虫放进嘴里,可以使舍勒去尝氢氰酸【¨。因此,一个人如果对大学物

40、理实验相当感兴趣,他就会全力以赴、兴致勃勃地去做,甚至孜孜不倦、废寝忘食。课前,他能够认真地完成预习工作;实验中他能按照要求,认真完成各项实验操作,深入观察实验过程中发生的各种物理现象,准确地记录下各项实验数据;实验后能够独立完成实验报告和数据处理,并对实验中出现的问题加以思考和联想。学习兴趣和教学效果之间是一种典型的相辅相成的关系,学习兴趣的提高能够增强学习效果,而卓有成效的教学又会在很大程度上激发学生的学习兴趣。正像一位优秀的物理老师所说:如果经过几年的教学,没有使学生爱上物理,我认为,在一定程度上来讲,这是教学的失败。有效的大学物理实验教学应具有充分的教学准备、科学合理的教学组织、清楚明

41、了的教学过程等特点。这些特点可以使学生对大学物理实验教学感兴趣,从而使学生从主观上产生良好的学习动机。二、有效的大学物理实验教学应该能培养学生根本的科学实验技能,提高其科学实验的根本素质和掌握实验科学的思想和方法首先,学生在做实验之前应该弄清实验的根本原理。因为物理实验原理,广义地讲是实验的方法、实验过程、实验结果分析等所依据的物理道理,实验原理是一个实验的灵魂,它既是实验的前提,也是实验数据处理的依据。只有灵活掌握实验原理,才能熟练处理实验中遇到的各种复杂问题,才能进行实验创新和实验方法的迁移运用。其次,有效的大学物理实验教学应该使学生掌握物理实验所采用的根本研究方法如模拟法、补偿法、转换法

42、、放大法、比拟法等和根本的实验数据处理方法如:列表法、作图法、最小二乘法、逐差法等。长期以来科学前辈在这些方面创造性地总结出大量的实验研究方法,有关研究指出:“与科学知识相比,科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性,从这个意义上讲,学生掌握科学方法比掌握科学知识更重要。再次,有效的大学物理实验教学应该能够培养学生良好的动手操作能力。动手操作是实验教学最根本的特征,在物理实验课上,学生要学习根本仪器的使用,要按照实验原理组合仪器和调试仪器,使用仪器测量某些物理量,当实验出现故障时,要按照一定的顺序,检查和确定问题可能出现的地方并予以排除。应该看到,良好的动手操作能力,不仅是完成当前实验的需要,

43、更是今后实际工作中所必不可少的。三、有效的大学物理实验应能培养学生的科学思维和创新能力有效的大学物理实验教学应该能够培养学生的科学思维和创新能力。创新教育是现代教育的根本要求,物理实验的各个环节,从实验的设计、现象的观察、方新能力的因素,广二理的方法和想这些都是有效法;做完实验后,学生能够认真体会实验的物理思想和方法等。的大学物理实验教学所应该具有的特点。四、有效的大学物理实验应该培养学生理论联系实际和实事求是的作风,积极主动的探索精神和认真严谨的科学态度科学精神和科学态度的培养是提高大学生科学素质的核心, ?物理实验课程教学根本要求?把培养学生的科学精神和科学态度也作为实验教学的重要任务。英

44、国的罗杰斯教授曾指出:“实验室在讲授物理事实、原理、解题技巧等方面的作用不比课堂讲授好,却花费更多的时间与金钱,我们利用实验室主要不是为这些,我们也不认为学生会笨到只理解他们看到、闻到、摸到的东西。我们所期望的是,用自己的设备做实验,得到对科学更深刻更持久的理解,从中体会实验中的失败与成功,体会科学家的喜悦与沮丧州矧。我们应该注意到:在实验教学中,学生能否独立完成实验和实验报告,这表达了学生是否具有认真严谨的科学态度。学生能否将物理实验联系到实际的生产和生活中的应用中,表达了学生是否具有理论联系实际的作风。实验完成后处理数据时发现实验数据与理论数据相差甚远时,是选择抄袭别人的数据呢;还是改实验

45、资料,使之成为较好的实验资料呢;还是仔细分析实验过程和条件,找出其产生的真正原因。这些表达了学生是否具有实事求是的工作作风。第四章大学物理实验教学现状调查研究.研究说明.调查目的为更好地、深入地了解现阶段大学物理实验教学现状,为有的放矢地提高物理实验教学有效性,本研究对大学物理实验教学现状进行问卷调查及访谈。.调查对象笔者采用分层整群抽样法,抽取某大学计算机、土木建筑、机械设计、电子信息工程四个专业共余名本科二年级学生作为调查对象。二年级的本科生即将学完一个学年的大学物理实验课,作为调查对象是较为适宜的。.调查方法:问卷调查法.问卷设计?物理实验课程教学根本要求?提出了大学物理实验的任务是:培

46、养学生的根本科学实验技能,提高学生的科学实验根本素质,使学生初步掌握实验科学的思想和方法;培养学生的科学思维和创新意识,使学生掌握实验研究的根本方法,提高学生的分析能力和创新能力;提高学生的科学素养,培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风,认真严谨的科学态度,积极主动的探索精神,遵守纪律,团结协作,保护公共财产的优良品德。问卷的设计依据?物理实验课程教学根本要求?,通过查资料、走访专家和教师,并参照了大量相关问卷设计而成。.问卷测量年月,对某大学本科二年级计算机、土木建筑、机械设计、电子资讯工程四个专业的学生进行问卷调查,发放问卷份,回收有效问卷份,有效率.%其中男生人,女生入。.问卷处理:

47、运用进行处理。.问卷调查的信度和效度分析.信度分析信度测量工具的信度是表示测量结果一致性、稳定性的指标。系数法是目前最常用的信度系数,其公式为:/.?./其中,为量表中题项的总数,为第题得分的题内方差,为全部题项总得分的方差。从公式中可以看出,系数评价的是量表中各题项得分间的一致性,属于内在一致性系数。这种方法适用于态度、意见式问卷量表的信度分析。所以,此次问卷调查采用 内在一致性的方法,对问卷数据运用进行信度的分析计算。问卷中以下题目不纳入一致性检验:“性别、“专业等题选项不具备层次性的问题。结果如下:内在一致性信度的值随着人数的变化会发生变化,从统计意义上说,人数由少变多,内在一致性信度值

48、就会增加。另外,由于问卷各小题间选项个数并非相同,也会导致内在一致性信度值下降。不过,就心理问卷调查来说,被试者答卷时会受情绪等主观因素的影响,还有答题时相互之间的影响,所以,当总问卷内在一致性信度系数口大于.,一般就可用于进行团体比拟分析。本问卷的信度系数在有效范围内,其结果可以作为进一步研究的依据。.效度分析调查问卷参考了相关问卷的设计,咨询了多位专家的意见。主题明确,调查范围清晰,问题的表达清晰易懂,选项全面准确,题量适中,并在调查前进行了试测,得到专家的认可,确保了问卷具有较好的内容效度。将问卷数据逐项其中选项记为,选项记为,依此类推输入到描述统计下的.后,翻开应用窗口中菜单列联表指令

49、的对话框,将“性别和“专业分别输入到栏下,将剩余项输入到栏下,并点击。得到如下统计结果。.大学物理实验教学问卷调查结果.做大学物理实验的兴趣由表可以看出,.%的学生非常喜欢或喜欢做大学物理实验,剩余.%的学生对大学物理实验说不出喜欢不喜欢或不喜欢。表做大学物理实验的兴趣情况选项 人数比例.%非常喜欢喜欢 .%.%说不出喜欢不喜欢不喜欢 .%总计.做大学物理实验的收获在收获方面,.%的学生认为有收获其中.%认为所学物理理论知识得到稳固,.%认为解决实际问题能力得到提高,.%认为探索新事物欲望得到增强,剩余.%的学生认为收获甚微。表做大学物理实验的收获情况选项 人数比例.%所学理论知识得到稳固解决

50、实问题能力得到提高 .%.%探索新事物欲望得到增强.%收获甚微.总计.做实验前对老师的期望由表?可以看出,绝大局部的学生期望老师在课前讲解实验.%期望老师详细地讲解,.%期望老师简短讲解,仅有.%的学生在做实验前希望老师什么都不讲。表做实验前对老师的期望选项 人数比例老师详细地讲解 .%.%简短地讲一些重要事项.%老师什么都不讲总计.做完规定的实验后,是否愿意尝试进一步的实验与操作由统计资料得知,.%的学生更倾向于非常愿意.%、比拟愿意.%、根本愿意.%尝试进一步的实验与操作,剩余.%的学生不倾向于尝试迸一步的实验与操作。表尝试进一步的实验的情况选项 人数比例.%非常愿意比拟愿意 .%.%根本愿意不太愿意 .%选择“大部可以看出学分都, .%的同学选择“一局部,剩余.%选择“根本不,生总体在预习方面做得还不错。表预习和写预习报告情况选项 人数比例.%每个都.%大局部都一局部 .%根本不 .%总计.实验原理的理解由表?分析,.%的学生都能或大局部能理解实验原理.%的学生选择“都能,.%选择“大局部能,.%的学生能理解小局部的实验原理,剩余.%不能理解实验原理。表实验原理的理解情况选项 人数比例都能大局部能乱小局部能¨,¨“不能豇刚狞: 翩珊;总计.大学物理实验根