發布時間:2023-03-14 15:09:18
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的光電效應實驗報告樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
[關鍵詞] 物理實驗 探索性實驗 開放性實驗 創新
1、引言
物理是一門實驗學科,古往今來,物理學的發展與物理實驗密切聯系。物理實驗不僅應讓學生收到嚴格、系統的實驗技能訓練,掌握科學的實驗方法、實驗技巧,還應訓練學生敏銳的觀察力,獨立思考解決問題能力和創新精神[1,2]。但是,目前物理實驗教學模式單一,大部分實驗教學中,學生只要按照實驗步驟去做,就能順利的測到實驗數據,完成實驗。這種方式在一定程度上限制了學生的積極主動地去認識物理規律,難以激發學生對物理實驗的興趣和獨立探索物理規律的意識[3]。針對這個問題,本人在物理實驗中心做了相關教學實驗改革試點,在學生進行基本的系統的實驗操作的基礎上,選拔優秀學生,做探索性實驗,目的是提高學生自主的實驗能力以及培養學生的創新意識,為獨立學院的大學物理實驗教學進行探索性嘗試。
2、教學基本過程
2.1基礎性實驗
目前大學物理實驗基本上都是測量性、驗證性實驗,稱為基本實驗,其目的是讓學生掌握嚴格的、系統的實驗技能,這樣的訓練是必不可少的。基本實驗,如基本物理量的測量,基本儀器的使用,基本測量方法以及誤差分析,試點學生按教學計劃完成基本實驗操作,安排多余學時做探索性實驗。
基本實驗一般可分為力學、熱學、電磁學、光學、近代物理實驗五部分,按照本校教學安排,一般工科學生做8個物理實驗,總共24學時。學生提前根據個人興趣和專業特點自選實驗,要求每個部分選1-2個實驗,總共7個實驗,最后一個實驗為探索性實驗。
力學部分實驗主要為:鋼絲的楊氏模量,落球法測定液體的粘度,扭轉法測定物體的轉動慣量,波爾共振儀研究受迫振動,空氣的聲速等。
熱學實驗包括:導熱系數的測量,冷卻法測定金屬的比熱容,傳感器測定空氣的比熱容比,電阻溫度系數,溫差電偶的定標與測溫,PN結溫度傳感器特性等。
電磁學實驗包括:電位差計,自組惠斯通電橋測電阻,電子比荷的測定,示波器的使用,鐵磁材料的磁滯回線,霍爾效應及應用。
光學實驗包括:牛頓環與劈尖干涉,菲涅爾雙棱鏡,薄透鏡,偏振光的觀測,邁克爾遜干涉儀,光柵研究,測定玻璃的折射率等。
近代物理實驗包括:光電效應與普朗克常數,弗蘭克-赫茲實驗,發射光譜吸收光譜,硅光電池,周期信號的傅里葉分析。
在教學方法上,只講解基本的實驗要求,實驗儀器使用方法,在限定的時間內,充分發揮學生的主觀能動性,完成實驗。這就要求學生在課前必須提前預習,勾畫初步實驗方案,課上認真思考,勤于動手,理論聯系實際,遇到問題隨時與學生老師探討,對學生的基本實驗技能、動手能力、邏輯思維能力都有很大提高。
2.2 探索性實驗
在做好基礎實驗的基礎上,選拔最物理實驗感興趣的學生3-5人,做探索性實驗。教師先安排幾個探索性實驗課題,由學生自己選作實驗。根據報名情況結成小組,每組選擇一個課題進行研究。實驗中心根據情況開設開放性實驗室,學生可以全天任意時間來網上查資料、做實驗,課題規定三天內完成,以實驗報告或者小論文的形式結題。為激勵學生的實驗興趣,探索性實驗的分值為10+2分(2為提高分數),總分將做為一次成績計入實驗成績。
探索性實驗題目為:
(1) 測量小球碰撞過程中的能量損失
實驗要求:自行設計實驗方案,測量能量損失,分析誤差來源,計算能量損失的不確定度。
實驗儀器:小球2個、支架兩個、米尺、細繩等。
(2) 制作磁懸浮小儀器
實驗提示:掌握磁懸浮原理,設計實驗思路,自行制作。
制作材料:根據需要先自行購買,憑發票報銷。
特別注意:因電磁學實驗,需用較高電壓電流,一定注意自身安全!
(3) 波長相對測量實驗設計
實驗要求:設計實驗方案,由已知鈉黃光的波長測定另一未知波長的方法。
實驗儀器:牛頓環、劈尖、顯微鏡、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡
(4) 薄膜厚度測量
實驗要求:分別給出薄、厚、透光、不透光薄膜,最少選用3―4種設計方案,測定薄膜厚度。
實驗儀器:顯微鏡、牛頓環、劈尖、邁克爾孫干涉儀、雙棱鏡、螺旋測微器等。
(5) 學生興趣制作儀器
研究內容:進行相關的理論研究,選擇合適的實驗器材,進行實物制作與調試。
實驗要求:制作儀器應體現物理思想,有一定的應用價值。
以上五個課題為學生自選題目,根據選題結果結成小組后,由小組共同完成實驗課題。學生可以通過網絡、圖書館閱讀國內外論文等渠道、篩選收集信息,這是一個完全自主的過程,學生根據需要自發學習,鍛煉了學生自學能力,同時也激發了學生的興趣。
開設開發性實驗室,規定學生在一定的時間內完成實驗課題,相關實驗室全天開放,學生隨時可以來做實驗,通過小組研究討論制定實驗方案完成實驗課題。在這個過程中,鍛煉了學生自學能力,團結協作能力,邏輯思維能力以及創新精神,這種素質的培養對以后學習和工作生活都是受益終身的。
3、結論
我校作為工科類型的獨立學院,一直注重應用性人才的培養。大學物理作為基礎性學科,也應立足學生于自主學習能力、動手實踐能力、創新能力的培養。因此,物理實驗中心在實驗教學改革上做了大膽嘗試。一方面注重學生的基本實驗素質的培養,在此基礎上選拔優秀學生因材施教,做探索性實驗。
實施探索性實驗,教師要有全新的教學理念。教師要從知識的傳授者轉變為學習的促進者、組織者和指導者。教學行為必須發生轉變,教師要學習用研究性學習的態度對待教與學,要加強自身的學習,從“更好地教”轉到“為學生更好地學”,從單純的知識傳授轉到關心學生的終身發展。
探索性實驗還存在一些問題和矛盾,需要我們深思。如何更好利用現代教育技術,充分利用網絡資源;如何科學實現網絡選課、預習、答疑;如何更好解決師資配置問題;如何引導學生在有效的時間內高效地完成學習任務;如何公正、合理的評價學生實驗報告的編寫、實驗數據結果、實驗小論文,進一步促進學生學習物理、做物理實驗的積極性,這些問題都亟待解決。教師在教學中起著關鍵的作用,教師應引導和促進學生在自主、合作與探究的學習過程中實現終身學習的教育目標。
參考文獻:
[1] 陸申龍. 開放教學實驗室,提高學生創造能力[J],實驗室研究與探索, 1999(6):8-10.
我校大學物理實驗室2008年獲評自治區級物理實驗示范中心,2009年以來,學校先后投入300萬余元,實驗項目總數由最初的16個增加到目前的40個,同時投入近50萬元對已淘汰的實驗儀器進行改造。實驗室每學期承擔著學校約4000名本科生的教學任務。每名學生需修完16個實驗項目(春學期8個+秋學期8個)。針對這樣龐大的教學工作量,如何為學生合理地安排實驗項目?為避免與學生其他課程上課時間沖突,一直以來都采取傳統的手工排課方式。每學期第一周,教師為每名學生手工安排一學期每個實驗的上課時間和地點,并制作成績記錄卡片。近年來,隨著學生數量的增長和可開設實驗項目的增加,手工排課的弊病也不斷暴露:(1)很難針對學生專業背景的不同以及學生的個人興趣安排實驗項目;(2)部分學生周一至周五沒有合適的上課時間,只能將實驗時間延長到周六或周日;(3)教師排課任務繁重;(4)學期末手工計算實驗成績工作量大,且容易出錯。隨著網絡技術的發展,實驗教學的開放式管理已是必然趨勢。2012年開始著手建設物理實驗網絡化教學與管理平臺。經過近二年的努力,大學物理實驗選課和成績管理系統的平臺已基本搭建成功。然而,在運行期間也暴露出了一系列亟待解決的問題:(1)由于學生實現了實驗項目的自主選擇,上課時間的自由選擇,每次上課的學生專業背景互不相同,知識層次參差不齊。由于同班級的學生不在同一時間和同一實驗室上課,不能相互提醒,經常出現遲到、記錯實驗時間和實驗項目的現象。(2)出現扎堆兒選課現象,例如,臨近節假日和期末考試的時間選課的學生較少;少部分選課晚的學生由于可選擇的上課時間較少且與其他課程沖突,不能成功選課,上述種種現象造成實驗室資源的不合理利用。(3)實驗報告單的管理比較混亂,由于部分實驗學生不能在課堂上完成數據處理,課后學生不能及時將紙質報告提交到任課教師處,造成學生實驗成績不及格等現象。(4)學生替做實驗的現象增加。我們對上述問題進行了理性的分析和思考。實驗教學的開放式管理是新型的教學管理模式,豐富了大學物理實驗課的教學內容,實現了多元化教學方式;充分利用網絡資源,擴大學生的知識面,避免了傳統實驗教學的單一性;實現了大學物理實驗課程的開放,為分專業、模塊化教學改革的實施奠定了基礎。但任何客觀事物都應具有兩面性,物理實驗教學的完全開放并不適應我校的校情。因為:(1)我校學生多數畢業于縣級、盟市級高中,且大多來自農村,區內外生源比例接近1∶1,整體生源質量處中等偏下水平。2013年的招錄分數情況顯示,內蒙古本科一批次第一志愿平均錄取分數:488.6;內蒙古本科二批次第一志愿平均錄取分數:442.3。學生的整體層次較一、二線城市的985、211院校低很多,在進入大學后的學習缺乏自主性。(2)由于實驗條件限制,大部分學生對高中物理實驗常用儀器的基本操作僅停留在“看”的階段,且沒有形成好的實驗習慣。(3)盡管現在可開設的實驗項目已逾40個,但由于實驗室擺放儀器面積的限制,每學期可擺放的儀器種類受到一定限制。因此,我校學生并不能適應實驗教學的全開放式管理。鑒于上述考慮,我們提出適合我校校情的大學物理實驗開放教學對策。
2大學物理實驗開放教學對策
2.1合理地選排課
合理的選排課環節是學生能否順利完成實驗項目的前提,我們提出將手工排課和選課系統自主選課結合的辦法去克服目前出現的問題。學期初,教師首先將不同專業的學生分組,盡量保證同一班級的學生在同一時間段上課。接著,要求學生按照分組情況進入網絡選課系統自主選擇實驗項目。這樣的選課方法既統籌安排了實驗的教學過程,又體現了開放教學的自主性,其優點有:(1)學生上課時,可相互提醒,避免了因記錯上課時間而延誤實驗;(2)可指派班長或學習委員核查學生身份信息,有效遏制了學生替做實驗現象;(3)實現了學生根據自己的專業特色和學習興趣自主選擇實驗項目的教學目標;(4)選課系統已包括了成績管理的功能,學期末可直接導出學生的實驗平均成績,克服了手工計算實驗成績的冗繁過程。
2.2物理仿真實驗與考試系統
我校地處國家中西部,盡管隨著地區經濟和學校的發展,實驗條件已有很大改善、實驗項目亦在陸續增加,但與清華、北京大學等一流院校相比較,可供學生操作的實驗項目畢竟有限。仿真實驗是擴展課堂教學內容、拓展學生學習興趣、培養學生創新能力的有效教學手段。我校已于去年購買了中科大奧銳科技有限公司的大學物理仿真實驗系統和考試系統,該系統具有界面友好、實驗指導信息豐富,靈活選擇實驗儀器,實驗針對性強等優點。目前包含30個實驗項目:用單擺法測量重力加速度、交流諧振電路及介電常數的測量、熱敏電阻溫度特性研究實驗、用凱特擺測重力加速度、不良導體熱導率的測量、半導體溫度計的設計、雙臂電橋測低電阻實驗、動態磁滯回線的測量、溫度傳感器溫度特性測試與研究、示波器實驗、分光計實驗、設計萬用表實驗、聲速的測量、三線擺法測剛體的轉動慣量、測量銻化銦片的磁阻特性、偏振光的觀察與研究、干涉法測微小量(牛頓環和尖劈)、橢偏儀測折射率和薄膜厚度、邁克耳孫干涉儀、檢流計的特性研究、塞曼效應實驗、密立根油滴實驗、直流電橋測量電阻(自組式和箱式)、拉曼光譜實驗、光電效應和普朗克常量的測定、交流電橋、太陽能電池的特性測量、拉伸法測金屬絲的楊氏模量、霍爾效應實驗、光強調制法測光速。考核是實驗教學中的重要環節,也是教學過程和教學方法的重要組成部分。為此,我們購買了物理實驗考試評判系統。該系統包含了上述仿真實驗項目和試題庫,命題教師也可根據自己的教學情況自主命題。具體教學過程中,我們鼓勵學有余力的學生在修完必做實驗項目后,有選擇地完成仿真實驗。學期末,將根據仿真實驗的完成情況和考試成績,給予加分鼓勵。針對重修的學生,可要求其完成仿真實驗并進入考試系統進行測試。仿真實驗和考試系統的引入極大地豐富了大學物理實驗的教學內容教學的靈活性。
2.3實驗報告的評閱
我校大學物理實驗室對所有的學生實驗報告仍采取手工評閱方式。這種評閱方式造成報告評閱后不能及時、甚至無法返回到學生手中,以便學生查證自己實驗過程中存在的問題;同時也耗費了教師大量的精力。我們正在嘗試學生的部分實驗報告采用網絡自動評閱的方式進行,學生既可以及時查看自己的實驗成績,也可以發現自己實驗過程和結果中存在的問題。目前,已購買了中科大奧銳科技有限公司的實驗報告自動評閱系統,但實驗項目與我們開設的項目并不完全吻合,需進一步合作完善。
2.4開設實驗選修課和創新性實驗
為進一步實現大學物理實驗教學的開放,可以在每學期開設大學物理實驗選修課和創新性實驗。實驗選修課的儀器臺套數可以少一些,但實驗項目數要盡量多,有助于開拓有興趣學學物理實驗學生的學術視野、加強動手能力、形成良好的科研素養。創新性實驗主要基于現有廢舊儀器,鼓勵學生去改造發掘新功能,充分調動學生學習物理實驗的主觀能動性、培養學生的創新能力。
3結束語
關鍵詞:物理實驗;美國大學;教學模式
一、教學理念
美國大學十分重視教育觀念的更新,教師的物理實驗教學方法很活。這與美國教育中鼓勵冒尖、創新、標新立異是分不開的。教師主要是提出問題、啟發思路和引導爭論,絕不“抱”著學生走。物理實驗的目的不只是教學生使用各種儀器設備,也不僅是讓學生學會一些實驗的方法與手段,而是讓學生在實驗中既動手又動腦,通過實踐真正掌握物理規律的真諦,學會用實驗方法去檢驗理論。美國大學為學生開設實驗課的目的十分明確。在斯坦福大學,DouglasD,Osheroff教授特意在黑板上寫下“GOAL:Learn how to do Physics,not specifictechnique,”意思是說要通過物理實驗使學生懂得如何去研究物理問題,而不是只局限在知識的傳授和技能的訓練范圍內。這給了我們很大的啟示,我們應該更加充分地認識到物理實驗教學的作用和性質,在實驗教學中樹立更高的目標。在我國部分高校的物理實驗教學中,其實驗儀器往往由實驗室技術人員提前備好,實驗時由學生被動地按照規定好的步驟與方法進行,然后計算結果。學生往往進行的是美國人稱之為“COOK”實驗,即像照著菜單煮飯一樣,學生按照老師安排好的程序和結構進行實驗,為了使實驗具有精確性,學生不能過于隨意,不能有創造性。可見,我們對于學生獨立探索的訓練有欠缺,學生只是簡單模仿,真正自己動腦動手較少,這樣的教學理念與方法不利于學生創新性思維能力的培養。
二、教學模式
美國學生的實驗動手意識和能力普遍較強。物理實驗課的教學過程大體上分為三個階段:第一是基礎訓練階段,學生主要進行基本實驗技能、基礎實驗方法和基本實驗儀器使用的學習和訓練,該階段主要由助教和工程技術人員來指導;第二是教師指導性階段,主要由教師指導學生利用基礎階段已掌握的基本知識和技能,學習和掌握一些高一層次的物理思想、物理模型、物理方法和物理實驗。教師的任務是引導和啟發學生通過具體的物理實驗來學會如何剖析實驗問題、如何制定最佳實驗方案,并給學生留下了很多啟發性和能夠開闊視野的思路和問題:第三是學生的設計性實驗階段。學生需要獨立進行實驗方案的設計、實驗儀器的選配、實驗結果的分析和對實驗問題的進一步研究。有些實驗專題可以是個人獨立完成或是由幾個學生組成小組來完成的,整個實驗階段學生是主角。
我國高校的物理教學已經初步建立起從易到難、從簡單到綜合、從注重傳授知識到注重創新能力培養,循序漸進、逐級提高的物理實驗三級教學課程體系。一級實驗為基本物理量的測量和基本儀器的使用,主要為預備性、基礎性實驗。二級實驗為實驗測量方法和常用物理量的測量,主要內容為提高性實驗。三級實驗為實驗技術和實驗規律的學習,主要內容為綜合性、設計性實驗。盡管在體系建立方面我國高校已經初現規模,但教師在指導過程中仍然過分重視實驗認知性結果的正確性,常常忽略學生的過程性體驗,而這正是美國高校實驗教學所推崇的。我們要善于將這些所謂的“正確方法”用“為什么”、“怎么做”、“做什么”等進行設問,從中創設實驗方法的問題情景,啟發探究欲望。甚至教師可以有意識地在教學過程中設置問題、制造錯誤,讓學生在師生共同探索過程中培養和發展自己的個性和創新能力。
三、教學內容
針對一、二年級學生的實驗內容,美國大學實驗項目比國內綜合性大學的普通物理實驗要少。哈佛大學將這部分實驗中的一些實驗項目作為學生的家庭作業,帶回家去完成。他們發給學生一個實驗箱,里面裝有各類工具及一些簡單實驗部件,如萬用電表、電阻、電感、電容、米尺、激光筆等,還有一張附有實驗指導資料的CD盤,學生可在家中完成一些簡單實驗。針對三、四年級學生的實驗內容,每個學校各有特色,這與學校的科研方向密切相關。如麻省理工學院的高級實驗課程中的實驗項目,一個實驗學生要做2~3周,每周6小時。對于這些較復雜的實驗,實驗報告要求也很嚴格。斯坦福大學三年級學生做的光學實驗,要求學生按的格式寫實驗報告。這部分的實驗內容比國內高校的近代物理實驗內容要深,有很多反映學科前沿的實驗。美國高校物理實驗選修內容十分豐富,類型變化較多,涉及面較寬,為學生提供了許多可選擇的學習機會。學生可根據專業需要和個人興趣來選修物理實驗。在美國,學校與教師都十分重視把最新的實驗方法、測試技術和儀器設備引進實驗教學之中,讓學生及時地了解、接觸和掌握新事物,并從低年級就開始接觸到先進設備和技術,使學生體會到科技的進步和競爭。同時,為學生后續課程的學習及訓練奠定了較高的起點和寬厚的基礎。實驗內容除了基本的力、光、電實驗外,還有與專業相關的基礎實驗,例如:霍耳效應:麥克爾遜干涉儀;塞曼效應:光電效應;偏振光;衍射光柵;氣體中的聲速:帶電耦合裝置;介電常數:粘滯度測量;串聯和并聯諧振電路:Meade望遠鏡的組裝和使用;類星體的發現;人造變星的光度測定;利用Starlink軟件的CCD圖像數字壓縮技術:利用Starlink包對簡單光譜進行分析等。這些設計實驗使我們強烈感受到了科技發展跳動的脈搏。在麻省理工學院的“量子信息處理”實驗, 斯坦福大學的“超流”實驗,哥倫比亞大學的“混沌實驗”、“鑷子”實驗和UCLA的一系列核物理實驗對比之下,我們真正根據自己的特點來設計新實驗的還比較少,因而各校的實驗內容大同小異,缺乏特色,不夠新穎。這些內容可以啟示我們要進一步推進大學物理實驗的近物化和科研化進程。
美國大學的教學內容是通過自編教材實驗來體現的。內容中的實驗操作步驟被有意識地粗略化,但是留給學生許多結合實驗的思考題,目的是促使學生在實驗前、實驗中和實驗后進行思考與創造。實驗過程中有不清楚之處時,可以隨時查閱實驗室中儀器資料和實驗設備說明書等參考文獻。實驗教材基本是自編的講義,這與我國目前實驗教材大多采用正式出版的書籍大不相同。究其原因, 是因為他們的教學方法與教學內容年年都改,因而不必要也不可能用正式出版的書籍。他們追求的是新穎、現代、有特色, 而不追求完整、系統、規范化。這種教學思想與我們有較大的差異。許多學校都強調教材不應像烹調書那樣一步一步寫得很清楚, 讓學生按部就班去做, 這種培養操作工式的教學方法不利于人才的成長。我國傳統的物理實驗教學中,實驗內容陳舊,傳統、經典的實驗多,體現現代科學技術的實驗少;內容單一的實驗多,
設計性、綜合性的實驗少,且多為驗證性實驗。并且教材改革滯后于當今經濟發展和科技進步,諸如以信息技術、數控技術、遙感技術等高端科技已廣泛應用到各個領域而且進入家庭,但有些高校的物理實驗課程仍然開設黑白影像、電子管晶體管電路等。古老的傳統教育要培養能適應自主創新形式下的創新型人才,必須更新實驗內容,既要關注科技發展的前沿,又要考慮學生的專業實際,充實一些與現代生產聯系密切的實用性實驗,并且有一定比例的設計性和綜合實驗項目。即使學生開闊眼界,又能將物理理論與現代技術和生活融合起來,因此能充分調動學生的積極性和主動性,激發學生的自主創新精神。
四、現代化教學手段
計算機在美國高校物理實驗教學中使用十分廣泛。美國大學的近代物理實驗中幾乎100%都用計算機,而普通物理實驗中約1/3使用計算機。有的學校寫實驗報告、批閱報告也都用計算機。大學中有許多為教學服務的CAI軟件,質量很高,學生可以隨時通過校園網絡,提前進行實驗預習;學生在實驗學習中可以利用計算機進行實驗儀器設備的控制、數據采集和處理等工作。實驗報告也基本上是在計算機上完成的,并通過校園網絡傳遞給教師;利用計算機模擬,開發高新科技相關的物理實驗,進行仿真實驗教學,開闊學生的眼界:用CAI介紹和模擬更新的實驗方法、技能和實驗應用等。從美國高校中可以體會到計算機技術和網絡技術在教學中的普及和應用程度之高,已成為高等工程教育中不可缺少的重要工具。顯然,我國高校物理實驗的計算機使用比例遠遠偏低,這不能滿足學生適應今后在信息社會的工作要求。可喜的是我們在這方面已經做出了有益的嘗試,例如建立了仿真物理實驗室,通過計算機網絡把實驗設備、教學內容、教師指導和學生的操作有機地融合為一體,形成了一部活的、可操作的物理實驗教科書;將多媒體、CCD和錄像等手段引入實驗教學:建立物理實驗教學網站,實行網絡化教學。例如同濟大學物理CAI中心就是網絡和多媒體教學的結合產物,在實驗教學中,中心以網絡為載體,積極開發網絡資源,使得網絡這一現代化的教育資源在實驗室的管理、實驗室的開放式教學、學生學習的積極性提高和能力素質的培養等方面發揮了很好的作用。但計算機并非越多越好,因為許多基本的物理思想的掌握、物理現象的觀察、操作能力的培養以及基本的數據處理的思路與能力等,都不能也不應由計算機來完全代替。美國各實驗室的計算機使用十分方便,但他們也認為只有用了計算機能加深對物理原理的理解、對實驗方法的掌握和對測量精度的提高時才用計算機,而讓學生實際動手去觀察真實的現象,學會基本的操作,仍然是十分必要的手段。
五、結語
課程銜接是課程組織的重要部分,也是課程設計的重要過程。課程銜接是連接各種不同課程內容或學習經驗,使它們之間相互發揮累積的最大效果以達成課程目標。課程銜接(curriculum articulation)是課程組織[1-3](curriculum organization)的重要環節與要素。國外很多研究人員都對之進行了研究。例如Oliva提及垂直銜接(vertical articulation)、水平銜接(horizontal articulation)和個人銜接(personal articulation)[4];Ornstein & Hunkins認為銜接是指課程的不同部分之間的關系[5]。國內外很多研究者從課程銜接的問題、解決方案和策略等方面開展了較為系統的研究,并提出了相應的銜接方案和策略方法等,為課程銜接問題提供了指導。
高等師范院校是教師教育的搖籃,我國的新教師主要來源于高師院校。但由于我們缺乏與高中聯系的傳統,高中與高師物理教育專業之間的物理實驗目標缺乏聯系,無法達到培養人才的目標,極易形成“脫節”現象。高中畢業生在進入高師物理教育專業后表現出實驗基礎差、難以適應物理實驗課程的情況。同時,高師的物理畢業生在工作的過程中,也不能順利地適應高中的實驗教學,很多新入職教師需要進一步培訓或學習。開展課程銜接研究,旨在解決高中畢業生進入高師物理教育專業后對物理實驗課程的不適應狀況,以及高師師范生就業后難以迅速適應高中物理實驗課程等問題,提高物理師范生的實驗技能,提高物理師范教育的水平,促進高中物理實驗課程的改革,促進物理實驗課程的有效組織。
二高中與高師物理實驗課程銜接研究的意義
1促進高中與高師物理教育的聯系,加強兩者的互動
高師物理教育專業的宗旨主要是培養合格的物理教師,向中學階段輸送人才,高師物理教育是培養師范生的主要階段。但隨著時代與科技的不斷發展,高中和高師的物理實驗內容和方式都發生了很大變化,由于高師教育與高中之間缺乏聯系,缺乏一貫性和連續性,因而形成割離或斷層現象,矛盾凸顯。由于社會發展、課程改革等影響,高中階段的很多教育內容已經發生了很大變化,而在高師物理教育專業的課程設置等方面并沒有相應地作出調整。近些年經常出現高中學校對新畢業的師范生的專業技能提出質疑的情況,為此,加強高中與高師的課程銜接就顯得必要而有意義。通過物理實驗課程的銜接,提高物理教育專業學生的從教技能,緊密聯系中學物理教育實際,為準教師順利過渡奠定基礎,達到合理銜接之目的。
通過高中與高師物理教育專業物理實驗課程的銜接,可以有效加強高中與高師兩個教育階段的聯系,為兩者之間建立連接的橋梁,加強兩者之間的互動。當然互動只是方式,最終的目的是促進不同教育階段的有效銜接,為師范生教育和培養提供較為合理的模式,促進課程組織的生態化、合理化、有效化。
2引發研究者對課程銜接問題的重視,樹立課程銜接的理念
課程銜接是課程組織的重要環節,是聯系不同學科的重要手段。任何課程在起初階段都會涉及到適應問題,高中階段的畢業生升入到高師物理教育專業亦是如此。在物理實驗教學適應性的訪談和初步調查過程中,我們發現很多大學新生不能很快適應高師的物理實驗課程,很多剛畢業的教師也無法適應中學的物理實驗課程,有的需要經過較長時間才能完成這個過渡。加強高中與高師物理實驗課程的改革和策略分析,可以為兩者的改進提出合理化的方案,為高中和高師物理課實驗課程之間建立有效銜接。
物理實驗課程的銜接不僅僅是內容方面的,更有理念、經驗、能力等更深層次的內涵。傳統上,我們對某一學科的研究相對較多,而對不同階段之間的聯系或銜接研究則相對較少,目前我國課程銜接問題已經凸顯。通過立足于物理實驗課程,結合高中與高師之間的實際情況開展銜接方面的相關研究,讓更多的研究者樹立課程銜接研究的理念和意識,引發研究者針對具體學科問題開展相關研究,為高中以及高等教育之間課程的有效組織獻計獻策。
三高中與高師物理教育專業物理實驗課程銜接的方式與內容
1實驗理念的銜接
不論高中物理實驗還是高師物理實驗,理念是支撐實驗教學開展和提高學生能力的關鍵所在。尤其高師物理實驗教學更具有特殊性,它是高中物理教師實驗技能培訓的重要方式,因此,高師物理實驗教學的理念必須與高中階段相一致。時代的發展賦予了中學物理實驗教學不同的理念和目標,從1950年的《物理精簡綱要》到1956年的《中學物理教學大綱》,物理教學目標已經從“重視物理實驗教學,把實驗插在講授中間,便于學習和理解”[6],轉變為“學生實驗不僅使學生明確而鞏固地掌握物理知識的重要方式,而且是使學生獲得使用量具儀器和工具的實際手段。”[7]隨著新課程改革開展,激發學生實驗探究的興趣,增強學生的創新意識,提高學生的實驗素養,培養學生實事求是、嚴謹認真的科學態度,養成交流與合作的良好習慣,發展學生的實踐能力等已經成為新時期中學物理實驗課程的理想和追求。
因此,為了更好地將高中與高師的實驗課程銜接起來,首先要從理念上達成一致,高師的實驗教學必須與高中的理念有效銜接,讓高師的師范生在就業的過程中順利適應高中的物理實驗教學。
2實驗內容的銜接
高中物理實驗沒有獨立的教材,實驗內容編寫在教材之中,高中物理知識體系雖然包括力、熱、電、光、原等五部分知識,但由于條件和教學時間的限制,多以演示實驗為主。高師的物理實驗有獨立的教材、獨立的課程體系,主要分為基礎性物理實驗、測量性物理實驗、設計性物理實驗、研究性物理實驗等。高師的物理實驗教學基于高中又高于高中,為了促進兩者的銜接,應該在實驗內容的選擇和編排上著手,選擇一些高師與高中物理實驗中都具有的內容做切入點,從而使得學生在學習和聯系的過程中不致無所適從。
一般來說,高師的課程內容選擇性較大,我們可以根據新課程改革后的中學物理實驗內容的設置情況,做相應的調整。首先,根據物理新課程標準,刪除相對陳舊的、在現行物理課程標準中沒有的實驗題目。其次,適當增加與物理新課程標準中要求相近和相同的題目,例如熱敏電阻、傳感器、光敏電阻、邏輯電路、光電效應演示、數字萬用表的使用等。第三,根據課程標準,將部分實驗進行了修改,例如牛頓第一定律、第二定律和第三定律實驗全部用PASCO傳感器來完成,既加強了高師階段與高中階段的聯系,同時也加強了中學物理實驗與傳感器的整合,體現了新課程改革的基本理念。
3教學方法的銜接
教學方法是提高教學質量和促進學生有效學習的重要內容。新課程在教學方法中提到了自主、合作和探究相結合的教學方法,但是在傳統的實驗教學中,教師基本上是通過講解原理、擬定方案、演示操作,學生實驗操作、收集數據、填寫實驗報告等的過程來開展實驗教學[4],嚴重扼殺了學生的實驗設計能力和創新精神,更無法適應新課程理念下的高中物理實驗教學的要求。
首先,要改變傳統的教師全程講解、先演示后操作的教學方式。其次,要求學生在完成物理實驗過程中體驗教師角色,進行物理實驗的講解和演示。其他學生和教師擔當“學生”和“評委”。其三,增加實驗探究的內容。
4實驗能力的銜接
物理學是一門以實驗為基礎的自然學科。物理現象的發現、物理規律的探索、物理定律的驗證,都離不開必要的物理實驗。培養學生的實驗技能,了解物理學的研究方法,培養嚴謹的實事求是的科學態度,對學生今后研究科學實驗和技術革新有重要的基礎作用。高中物理實驗教學旨在培養學生的觀察分析能力、動手實踐能力、提高學習物理的興趣、陶冶嚴謹求實的科學態度。實驗能力是物理實驗教學的重要目標,是科學素養的基本要素,物理實驗能力是順利進行物理實驗并完成實驗目的的個性心理特征,是學生各種基本能力在實驗活動中的綜合體現[7]。物理實驗能力主要包括物理實驗的觀察能力、設計能力、分析能力、操作能力、創新能力等。提高學生的實驗能力是物理實驗教學改革的重要目的,對物理學其他知識的學習都具有十分重要的遷移作用。高師學生只有真正提高了自己的實驗能力,才能在工作過程中更好地理解和把握住實驗教學。物理實驗能力的提高是加強高師物理實驗教學課程與中學物理實驗課程銜接的保障。實驗能力的培養和提高還可以通過微型物理實驗、非常規物理實驗、課外物理實驗等手段和方式來進行。
總之,由于高師與高中學校間有著特殊的關系,即高中為高師提供生源,高師為高中輸送教師,兩者存在著雙向的課程銜接關系,加強兩者在實驗教學方面的銜接非常有必要。同時,我們認為促進高中與高師物理教育實驗課程銜接的主要內容包括改革實驗理念、內容、教學方法和實驗能力等方面,實驗能力和實驗素養的提高是兩者有效銜接的保障和目標。課程銜接是促進不同學程之間順利過渡的重要的理念,是促進人才培養和能力養成的重要方式。由于高師教育階段的重要性和特殊性,強調高師與高中的聯系不僅僅是必要的,而且需要教師的精心設計和安排,唯有此,高師和高中階段的教育才能順利銜接起來。
參考文獻
[1]張華.課程與教學論[M].上海:上海教育出版社,2000: 229-236.
[2]鐘啟全,汪霞.課程與教學論[M].上海:華東師范大學出版社,2008:129-159.
[3]郝德永.課程研制方法論[M].北京:教育科學出版社,2000:32.