实验教学方法及手段
 
发布时间: 2008-11-04

    中心十分重视教学方法与教学手段的改革,在教学方法与教学手段上采用自主化开放式的实验教学模式。在实验教学中,采用理论与实践相结合、演示引导与动手实践相结合、发挥学生丰富想象空间等教学方法和手段。实验室采用重点开放和集中开放相结合的方式,学生可以根据个人兴趣和专业特色自主选择和拟定实验题目,菜单式选择实验系列。实验中心安排科研经验丰富的老师指导、答疑。这种自主化开放式模式增强了学生自主探究意识,掌握了科学研究方法,培养了创新思维能力。

一.实验教学方法
  实验教学方法:采取必做和选作相结合的模式。必做实验是根据教学大纲规定的最低要求设置实验项目,选做实验则增加了综合性、设计性和课题性的实验比例。强调选做实验教学内容是提供新知识、新技术和新的实验方法的窗口,通过增设一些内容、方法、手段先进的设计性、综合性实验或小课题,以及根据当前生产实践中提出的一些实际问题,由学生自行组织设备、确定方案,在教师指导下最终创造性地完成任务,让学生从多方面进行学习和锻炼,从而激发学生的学习积极性,培养和启迪学生的创造性思维。不同年级学生可以根据自己的理论知识和实验基础,自己的兴趣、爱好,自由组合,选做一些不同难度的实验项目或课题,使学生的专业特点、兴趣爱好得到发扬,充分体现了因材施教的教学原则。开放实验室实施的开放性实验教学变“要我做实验”为“我要做实验”。不少学生在完成实验、设计和课题后,主动积极地扩展实验内容,创造性思维得到充分的体现。今后实验室要加强教学网络建设,充分利用网络资源,实现网络选课和网络教学的辅助手段。
1.采取分层教学的方法:分为基础性、验证性实验和综合性、设计性实验。基础性、验证性实验是学生在教师的具体指导下进行的实验;而综合性、设计性实验则实行学生自主选题,自行制定实验方案,自行设计实验方法,自行获取和分析实验数据并得出结论,在整个过程中教师仅作针对性的指导。
  2、建立了物理实验学习网站和网络实验教学平台:多媒体引入物理实验教学。物理实验基础理论知识的课堂教学全部制作了电子教案,各个实验室配备了计算机,多数实验采用多媒体教学。学生可以通过实验中心网站借助多媒体教学辅导电子课件和仿真实验软件操作实验。 通过网络实验教学与管理平台,实现了开放式实验教学的现代化管理。通过自主开发和购买等方式不断丰富网络教学资源,形成了实验预约、预习辅导、电子教案、电子教材、仿真实验、实验视频等众多内容的课程资源。在网上教学辅导系统中,以留言板、专家课堂等方式开辟了师生相互交流沟通的渠道,进行网上实验讨论、问题解答、实验报告点评、信息反馈等,实现了物理实验网络辅助教学。 在实验教学时,利用实验室多媒体教学课件、实验挂图、实验台板,进行立体化实验教学。为了使学生深入理解,每次实验课要求学生预习的基础上,在上课时首先采用教学幻灯片、Flash演示、实验视频教学软件等进行理论讲解,了解实验项目的原理之后才进行实际的动手实验,做好理论铺垫后的实验效果非常理想。学生可以全方位的感受到实验的气氛,有利于学生进入实验状态,有利于培养学生的学习兴趣,帮助学生掌握实验技能。
    3、以研究为导向的实验教学法:在开展研究性实验课题的教学中,鼓励学生应用学校局域网和互联网查找文献资料,由学生自己选择感兴趣的实验内容,从开始的选题、查阅文献资料、制定实验方案、提出仪器配置到组织实施,都由学生独立的完成,期间教师给予必要的指导,受到学生的欢迎,提高了学生的实验兴趣,激发了学生的创新精神,培养了学生独立自主的科研能力和动手能力,使学生的整体素质得到进一步的提高,现已在竺可桢学院理科班、混合班和共建班300多名学生中全面实行。研究性实验课题已实行7年。
 4、鼓励创新型实验:学生可以根据教师科研任务或者学生自己提出的科研设想自行在实验室中进行开发和研究。提倡和鼓励学生自主学习和研究性学习,培养学生的创新意识与实践能力,激发了学生对物理学的热情,受到广大学子的欢迎。
二、实验技术及手段
1、建立了实验课网上选课系统:让学生能够在异地根据自己的时间和兴趣选取实验项目,这也为中心拓展开放范围创造了条件。
2、先进的网络教学手段:在将现代技术引入实验的同时,中心还利用先进的网络教学手段,自主开发了“实验教学与实验室综合管理系统”网络平台,实行开放式、互动式教学模式,实现实验时间、内容、空间开放和师生互动,采用现代数字化信息平台的教学手段,提高教学效果。平台具备实验教学管理、学生预约选课、网络辅助教学、学生成绩评定、教学资源共享、师生交流等多项功能。网络平台中多种形式的交互方式辅助了实验教学,使学生可以利用网络资源,下载实验指导书、浏览预习系统和做仿真虚拟实验等,打破了实验课的时间和空间限制,有效地提高了实验效率和实验资源的利用率。
3、理论学习与工程实训相结合:大学生科研活动将理论知识学习与工程实际训练相结合,对于提高、训练大学生的创新思维,锻炼实践能力具有极大的帮助,不仅能够锻炼学生的团队协作精神,更能激发他们对知识的探索精神和能力。
 
 4、高年级学生参与教师的科研工作:中心重视实验技术研究,不断将教师的科研、工程与社会应用中的新成果引入到实验教学中,及时更新实验教学内容,优化实验项目,精心设计实验方案,启迪学生的科学思维和创新意识。例如,在基础物理实验平台上,把“单摆”、“复摆”和“三线摆”等实验整合为“摆的研究”实验,把“自由落体”、“气垫导轨”、“牛顿定律”等实验整合为“加速度的测试研究”实验,突出学生的基础实验能力、动手操作能力的培养。同时,引入了传感器技术与电子测量实验项目,其目的就是让学生尽快熟悉传感器的原理,掌握基本的电子测量仪器的使用,以尽快适应后续实验教学。 
 
5、充实第二课堂建设:实验中心还通过本科班级导师加强对学生的引导,组织课外兴趣小组,引导学生培养热爱科学、勇于钻研的精神,逐步培养其创新意识和能力。实验中心通过本科班级导师组建兴趣小组,依托实验室,由实验室的教师担任指导教师,以理论知识学习、实验技能培训为基础,结合学生的兴趣和各实验室的特点,找准创新实践活动的切入点,与企业联合,进行了一系列的社会实践和创新研究工作。近几年来,实验中心一直将大学生科研作为学生第二课堂的主要内容,进行精心组织和周密安排,并给学生提供最大限度的支持和帮助。实验中心组织有较强科研能力,又有奉献精神的教师担任大学生科研的指导教师,为学生提供具体指导,并为学生提供实验条件和环境保证,收到了很好的效果。仅物理学专业,近5年共有大学生科研立项100余项。
6、组织学生自行研制实验设备:实验中心还利用开放式的实验平台,结合实验课程和电子大赛的训练内容,组织学生自行研制了一批实验设备,不仅弥补了实验设备的不足,同时锻炼了学生的实际动手能力。例如:实验中心电子设计大赛训练基地每届都有数百名同学进入实验室参加训练,仪器设备数量难免出现阶段性的不足。实验中心结合大赛的训练内容,组织参加训练的学生自行研制了直流电源、信号发生器、基于单片机的最小系统等仪器设备,并投入大赛训练中使用。目前,这些设备不仅能够满足训练的需求,同时还向其他兄弟院校提供支援和帮助。通过这样的研发活动,学生得到了很好的实际锻炼,收到好的效果。
三、实验考核方法
考核评价方法的改革一直是课程组研究的重点,考核重点是基础知识的掌握程度,衡量学生实验实践和应用能力的掌握情况,考查学生实际动手能力和分析问题、解决问题的能力和创新意识。考核学生初步的科研能力。中心改革了传统考核方式,对实验考评采取多种考核方式相结合的综合评定方法。形成了以平时各个实验项目考核为主,以实际操作考试、课程总结和课程小论文为辅的实验考核内容和评价方法。平时实验成绩包含实验预习、遵守纪律情况、实验仪器的正确规范使用、实验操作熟练程度、实验报告等各项指标。总之,对实验成绩的考评注重过程评价,并在实验过程中倡导和鼓励创新。
1、建立多元化实验检查与考核模式:对实验方式进行了有效的改革,采取了多样化的考核方式。根据不同层次的教学内容、教学目标和教学重点,采用过程考核(如平时签到)、操作考核(如上机操作)、笔试考核、报告考核、答辩考核和学术论文考核等多种考核模式。
2、基础与综合型实验考核:评价和保证学生对“应知应会”的教学目标的完成情况。包括平时签到、平时上机操作成绩、上机报告、考试成绩以及期末的设计报告等多项内容。在动手实验过程中,通过对实验结果的提问,考查学生对实验内容的理解程度。通过实验报告,让学生更加全面的加深对实验内容的掌握。
3、设计型实验考核:采取“演示+报告+答辩”的检查与考核方式。实验考核兼顾设计过程、设计结果、设计报告,并进行结果点评。
4、创新型实验考核:采取“演示+答辩+论文”的检查与考核方式。创新型实验在综合型实验的基础上,引导和培养学生撰写学术论文,对自己完成的创新研究的精髓进行提炼和总结,从而学生的创新能力和综合素质进一步提高。