大学物理实验是高校教育的基础学科,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它专业实验课的基础知识和基本训练。在整个本科教学过程中,它对培养学生的素质和能力有十分重要的作用。随着科学技术的日新月异,社会对人才的培养提出更高的要求,大学物理实验教学也需要跟上时代的步伐与时俱进,着力培养具有创新精神的优秀学生。本文以“旋光度测定”实验为例,对大学物理实验教学改革提出有助于培养学生创新实践能力的建议。?
一、 激发学生求知欲?
在教学过程中,教师应担负起调动学生做实验积极性的重要角色。在指导实验时,改变过去将枯燥的实验步骤照本宣科的教学方法,结合实际生活,举出与我们生活紧密联系的实例,让学生感受到大学物理实验不仅仅是生硬的书本知识,更是与我们的生活息息相关的自然学科,从而激发学生对实验的兴趣和探知欲。以“旋光度测定”实验为例,平面偏振光通过手性物质后,偏振面的方向被旋转(向左或向右)一个角度的现象称为旋光效应,旋光性化合物分为左旋和右旋两种。可以向学生例举市售的维他命C,存在左旋和右旋两种构型,其中只有左旋维他命C具有抗氧化作用,因此常添加在护肤品中,有极好的美白、抗皱、防紫外线等作用.而右旋维他命C则无此功效,由此可引导学生辨别护肤品成分的优劣,激发学生学习的兴趣。?
二、 改变实验教学模式?
现行的大学物理实验教学模式常以教师为主体,教学手段单一,学生依葫芦画瓢,记录数据,最后把结果写在统一设计好的记录实验数据的报告纸上,这样并未真正达到实验的教学目的。在此教学模式中,学生被动地接受知识,缺乏创新意识,整个教学过程未发挥学生的自主作用。?
为了让学生真正理解实验的目的与原理,能够自我思考,大学物理实验教学模式应进一步深化改革。将教师主体模式变为学生主体模式,教师在教学过程中以引导学生为主,只简明扼要地讲解仪器操作的注意事项与实验要求,对实验原理及达到实验要求所需步骤采用问答式使学生掌握,之后学生按教材上相关的实验步骤进行操作,这样有助于学生独立思考问题和解决问题能力的提高。在“旋光度测定”实验中,要求学生测量不同浓度葡萄糖溶液的旋光度,读数采用对顶读数法,可让学生先回忆游标卡尺和托盘天平的读数方法,然后教师转动度盘调节手轮,任意调节出某个角度值,让学生练习准确读取旋光度。教师还可提出“为什么实验要选择以均一的暗黄色视场作为参考视场?”这不仅仅因为在亮度较暗的情况下人眼分辨明暗差更为敏锐,同时也由于均一的暗黄色视场是一种临界视场,可让学生转动读盘调节手轮180°,观察四种不同视场的依次出现,学生可形象感知选取均一的暗黄色视场作为参考视场的原因。?
三、 突出实验教学重点?
大学物理实验课切忌教师将原理和步骤填鸭式地灌输给学生,很容易造成学生思维上的混乱,学生不仅没有思考的余地,甚至有的未及时预习的学生不知道实验究竟要做什么。?
在实验教学过程中,教师要强调实验的关键所在,让学生不仅能快速掌握实验的方法,而且记忆深刻。围绕着实验方法的重点,其他的细小问题学生可以自己在操作中体会和解决,并进一步理解实验原理,教师可不必越俎代庖。在“旋光度测定”实验中,教师应向学生强调两大重点:气泡的放置和参考视场的确定。实验中,气泡应储存在测试管的凸起处,且气泡不能过大,过大的气泡不可能存储在测试管的凸出,只能停留在测试管的上端处,此时气体、液体存在不规则界面,由于不规则分界面的存在,对原来两束入射偏振光折射以及它对光在垂直于入射面和平行于入射面的两个分量的折射比不同,使透过气泡的这部分折射光具有多个方向,且强度不尽相同,其特性类似于偏振度很小的部分偏振光,从而导致找不到清晰的三分视场。教师可将气泡分别放置于测试管的上端和测试管的凸起中,让学生了解将气泡存放在测试管的凸起部分对观察清晰视场的重要性。整个“旋光度测定”实验中,对均一的暗黄色视场的准确判定是实验能否正确完成的关键。为了准确测定旋光度,需保持前后的视场完全相同,因此,旋光仪引入了科学的“三分视场法”来提高测量的精密度。?
四、 延伸教学内容?
大学物理实验所涉及的大部分实验均为验证性的基础实验,为培养学生的科研和创新能力,教学应以基础实验为重点,并适当延伸一些实验内容。这样不仅可丰富学生的科学知识,同时加深对实验原理的理解,并能举一反三,有利于创新型人才的培养。在“旋光度测定”实验中,不仅要教会学生测量旋光性物质旋光度的方法,还要让学生了解浓度、溶剂、温度以及光源波长等因素均会影响物质的旋光度。可以让学生自主设计实验方案,探究实验条件对结果的影响,教师对方案给予适当的修正,最后学生以小论文的形式汇报自己对实验原理的体会以及对遇到问题的分析,这种教学内容的延伸与深化是培养学生思考的自觉性和提高学生科研能力的好方法。?
五、 改进实验考核方式?
实验考核是检查学生掌握实验技能的手段,对学生实验成绩的评定将直接影响学生做实验的积极性,因此,有必要建立有效的考核制度。目前,大学物理实验课程的考核主要采用依据学生的实验报告与课堂出勤率以及实验课堂上的表现来判断学生对实验的掌握程度,这种统一评判的模式存在一定的弊端,无法准确地评价学生的个人科研和创新能力。因此,建立有效、合理的考核方式,对调动学生学习的主动性和积极性,提高实验课的教学效果是至关重要的。例如实验课的成绩可由平时成绩、操作考试成绩和创新能力成绩三部分组成。操作考试需要学生抽签决定其考试项目和内容,并单人进行操作,在限定的时间内自己调试仪器进行操作,并口述操作步骤和重点,教师对照评分标准当场给出操作成绩。