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應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)論文

時(shí)間:2023-05-06 07:05:02 物理論文 我要投稿
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應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)論文

  摘要:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生重要的通識(shí)性必修基礎(chǔ)課,在教學(xué)過程中,存在著教學(xué)模式單一、教學(xué)效果不佳等問題。近年來,隨著越來越多的高校進(jìn)行應(yīng)用型轉(zhuǎn)型,積極探索新的大學(xué)物理教學(xué)模式或是進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革成為研究熱點(diǎn)。本文從必要性與可行性角度對(duì)利用仿真手段對(duì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革作了詳細(xì)分析。

應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)論文

  關(guān)鍵詞:大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);仿真教學(xué);必要性;可行性

  大學(xué)物理學(xué)本質(zhì)上是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的先驅(qū),體現(xiàn)了大多數(shù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的共性,在實(shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)手段等方面是各學(xué)科科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)!洞髮W(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程是高等理工科院校對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程,是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課覆蓋面廣,具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段,同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識(shí)、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用。隨著越來越多的高校進(jìn)行應(yīng)用型轉(zhuǎn)型,傳統(tǒng)的物理教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足不斷改革的人才培養(yǎng),特別是民辦高校的物理等基礎(chǔ)教學(xué),受到極大的教改沖擊。同時(shí)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,很多理論課程都引入了多媒體教學(xué)等先進(jìn)的教學(xué)手段,在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)上使用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也在被各所學(xué)校積極的嘗試。本文著重從必要性和可行性兩個(gè)角度對(duì)在我校開展大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)做出闡述和分析。

  1開展大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)的必要性

  1.1傳統(tǒng)的教學(xué)方法的局限性

  傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式仍然停留在老師先講解實(shí)驗(yàn)原來、實(shí)驗(yàn)步驟并為學(xué)生做示范,然后學(xué)生再自己做。學(xué)生只能被動(dòng)地接受老師的灌輸?shù)膶?shí)驗(yàn)原理和知識(shí),學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間少。其一、實(shí)驗(yàn)時(shí)間太少。特別是對(duì)于民辦高校的學(xué)生,幾乎一個(gè)實(shí)驗(yàn)做完了還不知道實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為什么是這樣。對(duì)實(shí)驗(yàn)原理一知半解,更談不上對(duì)數(shù)據(jù)的處理。原因是,雖然一次物理實(shí)驗(yàn)需要3到4個(gè)課時(shí),但講解占了幾乎一半的時(shí)間,學(xué)生實(shí)際動(dòng)手時(shí)間很短,又加上實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和條件的限制,很多同學(xué)只在實(shí)驗(yàn)室做一遍教學(xué)要求的實(shí)驗(yàn),沒有機(jī)會(huì)對(duì)有疑惑的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次反復(fù)驗(yàn)證。所以傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果一直也無法真正的提高到一個(gè)新的高度。其二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)的效果差。在傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)課上課之前,讓學(xué)生預(yù)習(xí),學(xué)生只能從課本的理論知識(shí)大概知道要上的實(shí)驗(yàn)課是什么內(nèi)容,很多實(shí)驗(yàn)儀器如果不親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn),根本無法明白是什么意思。這樣給正式上物理實(shí)驗(yàn)課增加了難度。其三、實(shí)驗(yàn)的結(jié)果無法延伸到實(shí)際的應(yīng)用。幾乎所有的物理實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)生活有很大的意義的,但是由于實(shí)驗(yàn)課上都一知半解,更別說做完實(shí)驗(yàn)后將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和原理應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目中,完全無法真正的延續(xù)物理知識(shí)和實(shí)驗(yàn)帶給我們的正真意義。這樣的學(xué)習(xí)效果只是為了敷衍所開的課程而已。

  1.2學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課重視程度不夠

  基于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的各種弊端,回到學(xué)生個(gè)體來看,會(huì)使學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課不夠重視,特別是在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型背景下的民辦高校的學(xué)生,一是學(xué)生本身的物理理論基礎(chǔ)較差,無法與重點(diǎn)高校的學(xué)生相比,二是在民辦高校的轉(zhuǎn)型下,學(xué)生越來越不重視基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)和積累,認(rèn)為對(duì)以后找工作沒有用。實(shí)際上,因?yàn)閭鹘y(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)和各類基礎(chǔ)課程的改革必須要跟上人才培養(yǎng)的步伐,否則學(xué)生的重視程度會(huì)越來越低。學(xué)生往往忽視了物理實(shí)驗(yàn)的原理和結(jié)論等是可以應(yīng)用到實(shí)際的項(xiàng)目中,沒有將所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行升華,必然導(dǎo)致不重視的結(jié)果。

  1.3實(shí)驗(yàn)儀器損壞較嚴(yán)重

  物理實(shí)驗(yàn)儀器的損壞率也是居高校各類實(shí)驗(yàn)之首,比如三棱鏡,幾乎沒學(xué)期要損壞一半以上,對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理和經(jīng)費(fèi)開銷帶來一定的難度。導(dǎo)致儀器損壞嚴(yán)重的原因其一,對(duì)實(shí)驗(yàn)不熟,一開始進(jìn)實(shí)驗(yàn)室就要進(jìn)行實(shí)際操作,對(duì)于基礎(chǔ)較差的同學(xué)而言確實(shí)很難,所以容易損壞。其二,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大多數(shù)采用傳統(tǒng)測(cè)量,比如楊氏模量的測(cè)量,使用場(chǎng)地大,其測(cè)量用到的分光計(jì)又屬于易碎的光學(xué)器件,學(xué)生操作起來如果不夠細(xì)心則容易損壞。

  1.4物理實(shí)驗(yàn)課時(shí)一度被壓縮

  在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下背景,各高校特別是民辦高校則紛紛進(jìn)行教學(xué)大綱修改,將大多數(shù)學(xué)時(shí)趨向于專業(yè)課的課程實(shí)踐方面,基礎(chǔ)課如大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)等學(xué)時(shí)被大量壓縮,那么物理實(shí)驗(yàn)的改革必然要符合應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的要求,怎樣即能在有限的實(shí)際實(shí)驗(yàn)課時(shí)少的情況下又能讓學(xué)生充分的掌握所學(xué)的知識(shí),則大學(xué)物理的仿真實(shí)驗(yàn)成為適應(yīng)教學(xué)改革的必然。

  2開展物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)的可行性

  終上所述,在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的背景下,完全依靠傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式無法滿足學(xué)生和轉(zhuǎn)型的要求,而大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的仿真教學(xué)成為必然。可以有效的解決以下幾個(gè)方面的問題:其一、不限制時(shí)間,充分利用學(xué)生的自由課余時(shí)間進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和相關(guān)的延伸學(xué)習(xí),解決了實(shí)驗(yàn)條件受限,實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不足的問題。其二、由于進(jìn)行了預(yù)習(xí),則實(shí)踐操作的學(xué)時(shí)可以大大縮短,學(xué)生熟練操作,滿足學(xué)時(shí)少但學(xué)習(xí)量并不少的問題。其三、減少實(shí)驗(yàn)儀器的損壞,由于有預(yù)習(xí),則操作時(shí)更胸有成竹,實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法和性能已經(jīng)熟悉,則能大大的降低實(shí)驗(yàn)的損壞率,節(jié)約資金。其四、由于不受時(shí)間限制,又可以隨時(shí)復(fù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容,學(xué)生可以進(jìn)行延伸學(xué)習(xí),提高了大部分學(xué)生的積極性和興趣,有利于教學(xué)效果的提高。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可行性方面主要有以下幾點(diǎn):

  2.1有成果經(jīng)驗(yàn)可借鑒

  很多高校包括大部分重點(diǎn)高校,都在進(jìn)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)的研究和改革,特別是在翻轉(zhuǎn)課堂、微課等多媒體教學(xué)水平發(fā)展的前提下,更多的需要學(xué)生在課前課后的自主時(shí)間學(xué)習(xí),那么仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少。同類型高校中也有部分開設(shè)了大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn),借鑒其它教學(xué)方法和成果,可以加快大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)的進(jìn)度。

  2.2有較成熟的物理實(shí)驗(yàn)仿真軟件

  隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)目前在教學(xué)仿真的軟件開發(fā)方面,已經(jīng)有很多教儀公司專門針對(duì)各類型的高校課程的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真軟件的開發(fā),已經(jīng)有部分高校在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)仿真軟件上進(jìn)行了使用,所以有較為成熟的仿真軟件可以購買使用,建立仿真實(shí)驗(yàn)室也有經(jīng)驗(yàn)可循。

  2.3具備自行開發(fā)仿真實(shí)驗(yàn)的技術(shù)條件

  我校的計(jì)算機(jī)方向的專業(yè)教師,具有軟件開發(fā)方面的能力,打多來自公司,有軟件開發(fā)方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)室的建立上能起到一定作用,同時(shí)在后期的維護(hù)中也可以節(jié)省費(fèi)用自己維護(hù)和升級(jí)軟件等?梢詫iT針對(duì)教學(xué)中的仿真軟件建立教研團(tuán)隊(duì),這樣既滿足了學(xué)校各類型課程仿真實(shí)驗(yàn)的需求,同時(shí)也提高了開發(fā)軟件團(tuán)隊(duì)的科研水平,提高了申請(qǐng)各類項(xiàng)目的能力,也加強(qiáng)了教師自身的教研科研能力。

  2.4基本教學(xué)模式

  將仿真實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)以及在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際操作的分?jǐn)?shù)綜合為期末大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī),還可以將提高能力的綜合性實(shí)驗(yàn)仿真學(xué)習(xí)的成績(jī)計(jì)入期末總成績(jī),其基本教學(xué)模式如圖1所示。

  3結(jié)論

  綜上所述,在應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的背景下,特別是民辦高校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的改革是必須符合轉(zhuǎn)型的特點(diǎn),滿足現(xiàn)目前推行的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式。有利于學(xué)生的興趣的提高和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器的投資。在我校開展物理實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)是非常有必要,并且也具備前期條件的。該體系一旦構(gòu)建成功,可以作為應(yīng)用型轉(zhuǎn)型下各類工科學(xué)生在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和延伸學(xué)習(xí)的一種方法,同時(shí)也能起到為其他課程的改革提供一定的參考作用。

  參考文獻(xiàn)

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