一、大学物理实验的重要性
大学物理实验作为自然科学基础模块的必修公共课程,是本科学员接受系统实验知识、实验方法和实验技能训练的开端。在培养学员的动手能力、科学创新能力和综合素质方面有着其它课程不可替代的作用。通过大学物理实验课程的学习,学员在物理实验的基础理论、基本方法和基本技能方面受到系统的学习和训练,初步掌握科学实验的思想和进行实验研究的基本方法。
知识方面:通过大学物理实验课程学习,学员掌握以下知识。1)掌握测量误差、测量不确定度的基本知识,熟练掌握处理实验数据的一些常用方法,具有正确处理和分析实验数据的基本能力。2)熟练掌握基本物理量的测量方法。3)掌握常用的物理实验方法和实验操作技术。4)掌握实验室常用仪器的性能,并能够正确使用。5)掌握设计性实验的方案设计(实验原理、实验方法、仪器选择、测量条件等),能够完成设计性或具有设计性内容的实验。6)了解物理实验史料知识和物理实验在现代科学技术中的应用。
能力方面:通过大学物理实验学医,注重培养学员以下能力:1)独立实验的能力——通过阅读实验教材、查询有关资料,掌握实验原理及方法,做好实验前的准备;正确使用仪器及辅助设备、独立完成实验内容;撰写完整的实验报告;培养独立实验、自主实验的基本能力。2)分析与研究的能力——能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识,对实验结果进行分析、判断、归纳与综合。掌握通过实验对物理现象和物理规律进行研究的基本方法,具有初步的分析与研究能力。3)理论联系实际的能力——能够在实验中发现问题、分析问题,以及综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力。4)创新能力——能够完成符合要求的设计性实验内容,对具有研究性或创新性内容的实验进行初步的探索,培养对未知领域主动探索的精神和创新意识,具有初步的创新能力。
素质目标:通过大学物理实验的教学,应注重培养学员以下素质。1)信息素养——通过实验训练,培养学员的信息意识,提高学员对信息的感受力,注意力,判断力。2)科学作风——通过实验训练,培养和提高学员独立开展科学研究工作的基本素质;逐步形成科学、辩证的世界观和方法论;培养学员认真细致、一丝不苟的工作态度,严谨求实、追求真理的科学作风。3)创新意识——通过设计性实验、物理实验创新竞赛、课外实践活动等形式,激发学员的想象力、创造力,培养学员主动研究和勇于探索的创新精神。4)协作精神——通过研究性实验的实践,提高学员对科学研究中团队精神的认识,培养学员的协作精神,以及乐于助人、甘于奉献的高尚品格。
二、学员如何学
大学物理实验课程是本科学员接受系统实验知识、实验方法和实验技能训练的开端。建议学员在学习过程中做到以下几点:
1、主动学习,不断提高自主学习的能力。首先要对物理实验有正确的认识,像对理论课一样重视物理实验,认真对待。在学习中发挥学习主动性和积极性,变“要我做”为“我要做”,自觉克服困难,做好实验。希望学员们要自觉培养自主学习意识,不断提高自主学习能力。主动参与,乐于探索,勤于动手,提高搜索和处理信息的能力,获取新知识能力,分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。
2、认真做好每个实验,不断提高能力素质。在实验过程中,要重视实验预习、实验操作、实验总结三个教学环节,充分发挥学习的主观能动性,做到多动手、多实践、多体验、细观察、勤思考、会判断,敢问几个为什么,克服不动脑筋的机械操作。实验中不单纯追求数据完美,要学会分析实验数据,养成良好的实验习惯,逐步提高实验能力。要通过实验探索研究问题的方法,培养细致、踏实、一丝不苟和实事求是的科学态度,以及勇于克服困难、坚忍不拔的工作作风。通过实验训练,促进能力素质的全面提高。
3、积极参加物理实验竞赛和课外实践活动,不断提高实践能力。要积极参加物理实验竞赛、兴趣小组、创新实验俱乐部等课外实践活动,在做的过程中发现问题、解决问题,开拓视野和思路,激发创新意识,不断提高实践能力。
4、敢于质疑,不断提高创新能力。在实验中要学会观察思考、分析研究,不满足已有的结论,不局限惟一的解释、对同一问题发表不同见解,突破思维定势,而有所标新立异。
三、教员怎样教
在大学物理实验课程的教学过程中,应以培养学员的知识、能力、素质协调发展为目标,贯彻以学员为主体、教员为主导的教育理念;应遵循学员的认知规律,注意理论联系实际,激发学习兴趣,引导自主学习,鼓励实验创新、个性发展;要加强教学方法和手段的研究与改革,实施实验的全方位开放,努力营造一个有利于培养学员科学素质和创新意识的教学环境。
1、创新实验教学方法。在教学中应积极采取启发式、讨论式、互动式、探究式的教学方法,引导学员积极思考,加强科学思维的训练,激发学员的兴趣,挖掘学员的潜能,调动学员学习的主动性和积极性。紧紧围绕提高学员学习能力这个重点,从关注知识传授变为注重知识能力素质协调发展,重点突出思维能力训练、科学精神培养和自主学习能力的提高。要结合学科专业、研究方向和课程知识,介绍相关领域的最新技术与发展趋势,充分调动学员的好奇心和求知欲以及学习自主性和积极性,培养他们对科学研究和实验的兴趣;同时要注重教授知识的实际应用性,采用基于实验问题、基于竞赛题目、基于案例等的教学方法;并提出需要学员思考和解决的问题,为开展设计性、研究性课程实验做铺垫。
2、加强实验过程指导和控制。建立“实验准入测试系统”,加强实验预习情况的检查。随机回答实验内容、实验仪器和如何实验的相关的问题,测试合格,方可预约实验,避免在没有预习的情况下进行实验操作,提高实验的效果;在教学过程中,注重能力培养,注意因材施教,实施个性化指导;建立实验成绩的科学评价体系,不以实验快慢、实验数据好坏简单作评价,而以能力为导向、过程与结果相结合,根据学员在整个实验过程中的具体表现进行综合评价。
3、开展“基于竞赛的学习和实践”。鼓励学员积极参加学院和北京市物理实验竞赛,为学员提供更多思考问题的空间和动手实践的机会,推进以学员为主体的创新教育;通过竞赛的具体实践,培养学员的科研与创新能力、团队协作精神、研究性学习和终身学习能力;通过题目申报、方案设计、实物制作和调试、竞赛现场答辩等过程,使学员经历从依赖辅导到自己设计、从被动接受到主动作为的转变,能够充分调动学员的主观能动性,激发求知欲和创造力,提高能力素质。
4、有效利用信息技术手段。信息素养是未来信息化条件下陆军联合作战初级指挥军官的基本素质,教学手段应服务于教学目标,教学过程中应积极创造条件、有效合理运用现有资源中多媒体技术、虚拟仪器、CCD技术、计算机数据采集系统,MATLAB、Origin计算软件,计算机辅助教学系统等信息技术手段,指导学员进行编程、信号采集处理,实验数据处理,扩大教学信息量,提高教学质量和效率,培养和提高信息素养。
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