大學物理演示實驗教學與對外開放實踐
時間:2022-11-18 09:39:06
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摘要:重點從教學方式、管理與開放機制、對外開放的講解方式及改進的建議策略等方面闡述了我校大學物理演示實驗走廊與天文科普館教學與對外開放的探索與實踐.
關鍵詞:演示實驗;天文科普館;對外開放;講解方式
大學物理演示實驗是將抽象的物理知識通過具體的物理演示直觀、形象地呈現出來,引導實驗者分析與觀察物理現象,激發實驗者的學習興趣,有效地將理論知識傳達給實驗者,充分體現了讓實驗者自己動手的創新思維模式.演示實驗的主體既可以為教師也可為學生,既可在課堂內進行,也可在課外進行,教學方式靈活多樣,內容豐富多采.為促進我校物理演示實驗教學改革與創新,拓展演示實驗教學與對外開放的功能,全面提升以學生為核心的科學素養,我校購置一批包括力熱光電的大學物理演示實驗儀器,建立了物理演示實驗走廊.另外,還建立了天文科普館,里面包含由南京中科院生產的大型天文望遠鏡-施密特格林折反射式望遠鏡,及各種小型望遠鏡,這些演示實驗均已用到教學與對外開放.
1演示實驗的教學探索
1.1演示實驗走廊的授課
我校物理演示實驗走廊占地面積140m2,里面包含近70多種演示儀器,這些儀器包含了力、熱、光、電、磁各部分知識點,且大多易于操作、現象明顯.要上好一門物理演示實驗課,首先得有課前準備,包括教師與學生,教師在擁有扎實的專業理論知識的同時還得自己動手調試好各項演示實驗儀器.比如說,龍卷風模擬的霧化部分是否有足夠的水,激光琴的孔位有沒有對齊等等.愛因斯坦說過興趣是最好的老師,所以說教師還得制定課前預習PPT,讓學生提前預習物理演示實驗的理論知識,讓他們對即將學習的課程感興趣.由兩位教師負責,學生分為4組,一組學生大概8到10位不等,讓他們輪流做演示實驗.一次演示實驗課3課時,其中兩個課時讓學生自己輪流演示實驗,觀察實驗現象.最后一個課時由教師講解、演示,滿足學生求知的好奇心及系統的給學生們講解理論知識.課后讓學生選擇自己感興趣的演示實驗自己動手做教具,比如萬花筒、肥皂膜裝置,小型龍卷風模擬等.從演示實驗的課堂效果可以看出,此種課堂氛圍活躍,學生的學習興趣與參與率大幅度提高.學生通過自己的探索及教師的演示與講解,對理論內容有了更深層次的理解與深刻的記憶.
1.2天文科普館的授課
天文館共4層,其中天文科普館在第3,4層,占地面積300多m2.在天文館上課時,一般在天文館的第3,4層,首先在第3層利用多媒體講解一些天文理論知識及平時的一些拍攝圖片,比如太陽黑子、月亮、土星、獵戶座等等.在天氣允許的情況下帶學生到第4層的天文圓頂利用施密特-格林折反射式望遠鏡觀看星空,一般情況下在晚上最容易觀察到的是月亮,在白天最容易觀察到的是太陽與太陽黑子.其實學生最感興趣的是晚上去天文館觀察月亮,每節課去看到的月亮都不同,有月初、滿月、月虧等.
2演示實驗的管理與開放講解方式
服務社會是大學教學與科研向外延伸而形成的高校四大職能之一,大學要盡力發揮知識與資源優勢,實現服務社會的發展目標.實驗室對外開放是大學直接服務于社會.我校演示實驗儀器在教學使用的基礎上,在進一步提高它的利用率,定期向周邊中小學、青少年少年宮、大學生、天文愛好者組織、社會人士等開放,提高全民天文科普教育.以下簡單介紹我校演示實驗室的管理與開放方式.我校物理演示實驗走廊與天文科普館由專人教師負責,主要負責實驗室建設、日常設備管理、報修等工作.定期對本校大學生及周邊中小學生、社會人士開放后,教師就擔負起對外界人員實驗室管理登記和在學生中選撥、培訓參觀接待人員等.培訓的接待參觀人員需要從事服務工作、實驗內容講解、簡單實驗操作、實驗室安全知識講解等.由學生與教師共同組成的管理團組,定期值班,檢查儀器狀況,保證每次演示活動都能順利進行.所有的實驗儀器都分類存放,且有自己的編號、名稱、存放地點、產地及生產年號等.根據這些內容建立了數據庫,便于查詢儀器設備的增減、損壞、丟失與更新,更方便于演示實驗儀器的借出與歸還登記天文科普館的參觀人數單批次可達400多人,在參觀時學生分組,安全地依次進行.在學校周邊區域有著良好的聲譽,也是學校參觀科普的一大亮點.
從開放對象可以看出,不同的參觀者就得用不同的講解方式,比如,對于中小學生,這個群體對物理認識處于一種懵懂的狀態,通過觀看物理實驗的演示,講解者以提問的方式進行互動,引導其觀察實驗現象,培養對物理學習上的興趣與感性認識.對于大學生,大學生對物理實驗有一定基礎的了解,在對聲、光、熱、電、力等理論方面做系統地了解后,以教師為輔,學生為主,鼓勵大學生自己動手演示物理實驗,培養主觀能動性,積極探索,大膽創新,透徹理解演示實驗的原理,提出不同見解,適當嘗試改進實驗器材和操作方法,利于師生交流.對于社會群體,組織參觀學習活動,普及物理知識,科普大眾等.觀察物理演示實驗現象,結合生活現象,引導其關注生活中的物理信息提高社會各界對物理學發展前景的關注,促進社會文化發展.
3演示實驗室改進的建議策略
3.1加強演示實驗在物理學中重要地位的認識
演示實驗是大學物理學中必不可少的輔助課程,演示實驗可將枯燥的、難理解的物理知識直觀有趣的用演示儀器展示出來.學生可通過自己動手制作自己感興趣的物理演示實驗,實驗的效果是否明顯直接關系到學生對理論知識的理解程度與信任度.演示實驗增大了學生對物理的學習興趣及培養學生的創新能力.然而有些教師認為物理演示實驗可有可無,采用滿堂灌方式教學,不夠重視.
3.2加強網絡課程資源的建設
加強網絡課程資源平臺的建設,在其中應該建立大學物理演示實驗課程,我校這項的建設還在初步階段.建議教師與學生拍攝演示實驗動畫和自己設計制作的演示作品,并配有圖文解說及相關內容的討論區域,形成了一整套完整的演示實驗教學資源.其中也包含生活中常見的物理常識、天文科普知識、不定期地放置用大型天文望遠鏡拍攝的太陽黑子、月亮在一個周期中完整的月相及星座等內容.通過編輯做成視頻文件,方便學生從網絡課程資源平臺上直接觀看.
3.3保證演示實驗資源使用質量
在物理演示實驗走廊上課的過程中,重點遵循科學性、趣味性、有效性、可重復性與互動性原則.在這幾項中,我們的演示實驗儀器的可重復性不高,大多都有易損性,一次實驗做久了就會出現各種小問題.例如雅各布天梯,它是由一對上寬下窄、頂部呈羊角形的電極,在20~50kV高壓下,兩電極最近處的空氣被擊穿,形成大量的正負等離子體,即產生電弧放電.但是,每次在擊穿兩電極最近處的空氣時,與電極相接的最近處的塑料硬板會被擊穿而碳化,下次使用時就得刮掉被碳化的部分.久而久之,塑料硬板就沒法用了.建議儀器的質量問題得有保障,才有長久、安全的物理演示實驗.
4結語
我校大學物理演示實驗走廊與天文科普館的教學與對外開放方式已經取得良好的發展趨勢,相信學生通過物理演示實驗的操作練習,能在知識的理解程度、探究、創新方面得到提高,中小學生及社會人士通過參觀實驗室、我們的講解及簡單的實驗操作大大的提高他們對物理學知識的興趣及科普知識面.但我校大學物理演示實驗走廊與天文科普館目前仍處于發展階段,在規模與理念上還需要借鑒其他這方面做的好的高校.在現有的條件下,教學與對外開放的各項流程、儀器的質量問題等都將繼續完善.
參考文獻
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作者:溫小靜 王小懷 吳燕丹 黃曉璇 文瑩瑩 單位:韓山師范學院物理與電子工程學院
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