谈如何提高学生对物理实验的兴趣

张 栗

[摘要] 结合物理实验教学中的若干具体问题,从教学方法的改革、实验装置的改进、数据处理方法的创新等方面讨论了如何提高学生对物理实验的兴趣,并提出了一些建议。

[关键词] 教学方法实验装置数据处理方法

Abstract: Concerning with a number of specific problems in the physics experimental teaching, how to improve the students' interest to the physics experiment by the teaching methods innovation, the experiment apparatus improvement, and data processing innovation is discussed , and some proposals are offered.

Key words: Teaching methods, Experiment instrument, data processing

1 引言

物理学是一门以实验为基础的实验性很强的科学。实验教学的意义不仅在于培养学生从事物理实验所必须具备的基本知识和基本技能,更应注重培养学生独立思考、独立分析和解决问题的能力以及探索精神。然而,部分学生对物理实验存在不重视心理。甚至有的学生问“现在做的物理实验,我将来工作用不上呀”? 这很大程度上与教学方法、实验装置等缺乏吸引力有关。为了达到较好的教学效果,提高学生对物理实验的兴趣,改革势在必行。

2 教学方法

实验教学需要讲授的内容很多,如实验目的、仪器、原理、步骤、数据记录和处理、注意事项等。如在课堂上面面俱到,耗时过多。学生很难始终如一地集中精神,从众多内容中搞清重点。使教师和学生都很疲惫。

针对上面的情况,要对课堂教学内容加以精炼。可将费解的原理、陌生的仪器等让学生望而生畏,一翻开书就丧失读下去的信心的内容,利用校园网以动画或视频形式展示实验原理、实验现象和实验过程,帮助学生预习物理实验。在网上统计每一个实验的点击率来检查学习情况。如果总体点击率很低的话,可督促学生写自学报告。网上也要反馈出学生的意见,根据意见对网络教学内容做出调整 [1][2]。课前通过提问方式考查学生的预习情况。

在课堂引入时简略介绍实验背景知识以调动学生好奇与好胜的心理。有时教师在黑板上解析作图,存在费时、不准确和不能变换参数等问题。对学生而言,也只能根据公式抽象地分析物理规律。应采用软件与板书结合的方法。引入软件后,可通过数学模型的建立与参数改变,直接观测到图形的变化,加深学生对知识的理解与掌握。在实验教学中用Matlab软件 [3] [4] [5] [6]、Visual C软件 [7][8]、VB软件 [9]、ANSYS软件[10]和EWB软件等辅助课堂教学,使教学内容更加形象直观。同时,要放手让学生去做仪器调节,故障的分析与排除等要以学生为主,教师着重讲解实验的难点、容易出现的问题、仪器调节要领和电路连接原则等,并适时加以启发和点拨[11]。

要优化课程的设置,使理论教学与实验教学同步,使两者互为补充。另外,实验内容应贴近实践、贴近青年求异思维特点。因此,实验内容应多联系生活,尤其是学生未来工作中可能遇到的问题。

3 实验装置

对实验装置应在利于操作、直观等原则的前提下进行改进,并使学生参与进来。由于不同专业的学生均有自身的特长,部分学生往往会对实验装置的改进有所想法。教师可将学生的想法收集汇总,并虚心与之探讨。如果学生的想法切实可行,可将实验装置进行相应的改进,并给学生创新学分。这会使学生感到自己的想法得到认可,进一步提高学生对实验的兴趣。

在资金允许的条件下,增加一些现代化更前沿的设备。使学生有机会了解自然科学前沿領域的知识和高新技术设备。

建立模拟实验室。通过图文并茂、动静结合、节奏有序的实验内容,并以声音、图像等帮助学生进行多感官的学习,这无疑会增加学生的兴趣,调动其学习的积极性。对物理现象和物理规律的理解更加透彻,有效地提高了教学效果[12][13]。模拟实验不能代替真实实验,影响教师和学生的互动、交流[13]。但可发挥它的信息量大,理解直观,内容全面,学生接受快,避免仪器损坏[13]等教学辅助作用。譬如:在电子仿真软件Multisim7的工作平台上创建 “LRC电路的暂态过程”仿真电路,可将电磁学许多实验仿真得惟妙惟肖,对学生学习和理解枯燥深奥的电磁理论大有好处[14]。

4 数据处理

数据处理是物理实验中不可缺少的一个重要环节,是完成物理实验的一个极为重要的内容。而往往由于计算量大,成为学生头痛的问题。教师可按误差理论要求对数据处理过程进行计算机编程做为范例。

譬如:利用Visual Basic编程,对拉伸法测量金属丝杨氏模量的数据进行处理[15]。将Origin用于实验数据的非线性拟合[16]或“双液系气—液平衡相图”实验数据处理 [17]。用Excel或 Matlab 软件可简洁方便地对数据进行曲线拟合[3][18][19]。在对导热系数的测量实验中,可将实验数据输入EXCEL或MATLAB软件中生成图线,并利用其添加渐近线功能,求出渐近函数,并由其导数求出导热系数。

鼓励学生积极开动脑筋,利用其掌握的软件对数据处理过程进行编程。模拟计算的引入要求教师既要有丰富的物理实验教学经验,还要有很强的软件的使用能力。

5 对提高学生对物理实验兴趣的思考

利用现代化的教学手段对教学方法进行改革,可使学生对物理知识有更直观的了解。使学生参与到实验装置的改进过程中,可加深学生对物理概念和规律的理解。在实验教学中引入计算机工具,利用专业软件或程序语言进行模拟计算,并将物理问题可视化是一个必然的趋势。但模拟实验毕竟只是电脑模仿,不能真正锻炼学生的动手能力。如大量地用在课堂教学中,必然失去实验课的意义,并造成课堂资源的浪费。为提高学生对物理实验的兴趣,教学的各方面需改进的内容很多,不仅是教学方法、实验装置和数据处理方法三个方面。仅对以上三方面内容讨论,以供同行商榷。

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