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一、加強數學實驗教學,激發學生的數學學習興趣。
學習興趣是學生渴求獲得知識、探索某種事物或某種活動的積極傾向,是學習動機中最現實、最活躍的心理因素。學生一旦對學習活動產生濃厚的興趣,注意力就會優先集中,認識就會敏捷而深入,情緒就會愉快而高漲,思維就會活躍而有創造性,行為就會持久而永恒。數學實驗教學是學生參與操作的探索過程,在很大程度上能夠使小學生的好奇、好玩、好動的天性得到滿足,進而激發學生的數學學習興趣,激勵學生主動學習。如我在教學《數據的收集和整理》時,我設想在道北開一家“學生書店”,請同學們幫助老師設計書店,調查學生喜歡課外書的情況。在情境中讓學生展開實驗操作,現場寫下自己喜歡的書籍的名稱,小組合作統計出喜歡各類書的人數,并在實驗操作的過程中,很自然地比較出數據的收集和整理最常用的一種方法是:畫“正”字的方法。然后,讓學生自己制作統計表和條形統計圖,進行比較,從而清晰地知道其各自的特點。這樣,使教學活動在動態中進行,使兒童把外顯的動作與內隱的思維活動和諧地結合在一起,順應兒童好奇、好動的特點,集中了兒童的注意力,激發了兒童學習的興趣。再如,我在教學《面積和面積單位》——面積的含義時,首先讓學生動手摸一摸文具盒的蓋面,數學課本的封面,課桌的桌面。然后比較文具盒的面與數學課本封面的大小,數學課本封面與課桌桌面的大小。再動口說一說面積的含義。在教學“面積單位”時,讓學生動手摸,感知“1平方厘米”“1平方分米”“1平方米”的大小。充分動手的同時,學會比較和測量面積。這樣,通過數學實驗教學,讓學生在玩中學、在學中玩,充分調動學生學習數學的興趣,不但使學生深刻理解了所學的知識,而且促使學生智力活動的潛力得到充分的啟迪、挖掘和發揮。
二、加強數學實驗教學,調動學生全員參與。
教育的本質在于參與,即充分調動學生的積極性、主動性和創造性,讓學生最大限度的參與到教學中去,讓學生用自己的思維方式,主動的獲取知識。而使所有的少年兒童的智能得到充分發展,是每個家庭的期盼,老師的希望,社會的需要。數學實驗教學則能夠提供使每個學生達到他們可能達到的最高學習水平的學習條件。在數學實驗教學中,讓每個學生玩自己手中的學具,看你有什么發現,提到玩,每個學生都感興趣,無論他發現的結論是淺顯,還是深刻,都是他最真實的體驗和感受,都已充分調動了他的參與性和探究性。再者,有的學生理論知識不足,但動手能力較強。在實驗過程中,他能充分發揮自己的長處,得到鼓勵而增強學習的信心,消除“數學難、學不好”的恐懼心理,萌發要學好數學的愿望,引發學習動機,使他們以學為樂,主動進取,提高學習效果。
三、加強數學實驗教學,培養學生的良好習慣。
良好的學習習慣是培養學生綜合素質,全面提高教學質量的前提。數學實驗教學的趣味性、直觀性、新穎性,切合學生的心理特點,符合他們的認知規律,容易使學生在愉悅的情緒下實現由喜歡數學到努力學數學,再到刻苦鉆研數學的良性過渡。在每個層次的學習活動中,取得成功的喜悅,進一步激發他們強烈的求知欲,形成不斷進取、主動學習的良好習慣。在實驗準備階段,指導學生自制教具、學具,能激發學生的數學學習興趣,發揮學生的創造才能,培養學生的科學美感。如我在教學《平行四邊形的面積計算》時,讓學生準備一個長6厘米、寬3厘米的長方形和一個底6厘米、高3厘米的平行四邊形,從制作的情況看,有的學生是用廢棄的硬紙被做的,有的是用做手工剩下的色卡紙做的等等。
選用的材料,制作的方法多種多樣,但都做的精致、美觀,把學習的熱情延伸到課外,又為實驗教學提供了物質保證。課堂上又通過自己的動手剪、拼,得出結論,使學生經歷獲得知識的全過程,感受自己智慧的力量和創造的快樂,掌握科學的認知方法。同時,還可以充分利用廢物廢料,變“廢”為“寶”,使學生養成勤儉節約的好習慣。實驗過程中良好的實驗常規,教師的嚴謹態度,正確示范,巧妙點撥,質疑解難等,對學生良好習慣的形成都起著潛移默化的作用。首先使學生明確教具、學具不是玩具,懂得其在數學學習中的作用。其次,對學具的準備要認真,運用要準確,收拾要及時,管理要妥善。培養學生自覺守紀,認真主動,勤于動手、動腦、動眼、動口的良好習慣,真正實現“省時、高效、低負”的教學目標。
四、加強數學實驗教學,培養學生的協作精神。
隨著科學技術的迅猛發展,未來社會已越來越注重能否與他人協作共事,能否有效地表達自己的看法和見解,能否認真傾聽他人的意見,能否概括和吸收他人意見等。因此,在小學階段培養學生之間團結、協調、合作、共事的群體協作精神,日益顯示出其重要的地位。加強數學實驗教學,尤其是分組實驗,有利于培養學生的協作精神。如我在教學《分數的大小比較》時,我沒有把結論直接告訴學生,而是把全班學生分成了4人小組,每組商議選擇自己喜歡的學具,小組長分工,有的動手折,有的動筆記錄折出的分數,然后共同探究商議分數的大小比較的方法。再全班交流,教師加以糾正和指導。最后形成規范的數學術語。在這樣的實驗過程中,教師進行宏觀調空,耐心指導,對學生的實驗成果及時評比表揚。創設積極競爭的實驗情境,小組成員互相幫助,互相交流,共同進步,充分發揮師生之間、生生之間的交往、交流與合作,營造一個民主、平等、和諧的學習氛圍,使學生在掌握知識的過程中,逐步培養協作精神,樹立關心他人,關心集體的人生態度,克服獨生子女的高傲獨尊和對家長的依賴性強的弱點。
五、加強數學實驗教學,培養學生的創新精神。
21世紀是人類依靠知識和可持續發展的新世紀。******總書記指出:“創新是一個民族進步的靈魂,是一個國家興旺發達的不竭動力。”所以,我們必須在課堂教學中注重培養學生的創新意識和創新能力。而學生智力技能的形成,常常在外部動作技能的基礎上發生、發展,是一個由外部的物質活動向內部的認知心理活動轉化的過程。重視兒童解決問題的創造性,教師就要通過實驗教學,給學生提供更多實踐的機會、更大的思維空間,引導學生把實驗操作與思維聯系起來,就可讓實驗操作成為培養學生創新意識的源泉,就可通過實驗操作使學生對新知識"再發現",就可通過實驗操作來培養學生的創新意識和創新能力。如:我在教學《認識正方形》時,讓學生充分利用課前準備好的正方形紙,想辦法知道正方形的特點,看誰的方法多。有的學生通過測量發現正方形四條邊一樣長;有的學生通過沿對角線對折、再對折,發現四條邊一樣長;有的學生用一條邊與其他三條邊分別相比,發現四條邊一樣長;有的學生將相對的兩條邊重合,再將相鄰的兩條邊重合,說明四條邊一樣長……這樣學生通過實驗操作,發現了正方形四條邊一樣長,既發現了新知,又培養了學生的創新意識和創新能力
化學實驗是化學學科的基礎,是化學教學的基礎,是不可替代的學習方法,是創新的基礎。因此,作為新世紀的化學教師應該克服一切困難,做好演示實驗,引導學生做好學生實驗,鼓勵并指導學生做一些課外小實驗,合理布置研究性課題。作為一名教師還要勇于創新,根據教學需要和學校具體情況,大膽嘗試化學實驗改革,為在化學教學中實現課程標準的學生培養目標服務。
長期以來,初中化學教學中的實驗往往是理論知識的“副產品”,基本上處于“照方抓藥”、“驗證前人已經得到的結果”的狀況,操作也基本停留在“不敢越雷池半步”的規范上。這樣的實驗僅僅為了達到學科教學目標而進行實驗,教師心中沒有課程意識,沒有把實驗教學與學生的發展需要聯系起來。這樣的實驗不利于學生思維的培養,不利于學生發現和解決化學中的問題,更不利于創新思維方式的形成,不利于學生智力發展,因而改革實驗勢在必行。
教育、創造教育、個性教育。其目標都包含一個共同點:培養創新人才。新課程的培養目標是培養學生的創新精神、實踐能力、科學和人文素養以及環境意識,使學生具有適應終身學習的基礎知識、基本技能和方法。依照新課標理念,我們在教學過程別要注意糾正一些學生不愛動手、喜歡背實驗的學習習慣,培養學生學習的獨立性和自主性,使實驗教學成為他們質疑、信息收集和處理、探究的實踐活動。教師必須轉變教學觀念,將學生的發展放在首位,引導學生積極的參與科學探究。
二、改進實驗教學,培養學生科學素養
1.轉變教育思想,充分發揮實驗教學的教育功能
《新課標》明確指出了化學課程改革的重點:“以提高學生的科學素養為主旨”。傳統的實驗教學強調講清原理,演示好實驗,盡管也注意學生能力的訓練與培養,但訓練的重點也是放在學生能否看清實驗現象,能否明白實驗原理,實驗的難點在何處等等。站在培養學生綜合素質的高度看,化學實驗教學的重點不應只是傳授基礎知識和訓練基本技能,更重要的是在教學中要有意識地對學生進行科學素質的訓練和培養,既要強調實驗在訓練學生觀察和動手能力方面的功能和作用,更要強調實驗在培養學生動腦、啟迪思維、開發潛能等方面的功能和作用,這也是化學實驗教學所要達到的更高目標。
2.充分發揮學生主體作用,培養學生自主學習能力
《新課標》指出,自主性學習是科學探究的重要特征,教師要幫助學生盡快步入自主性學習的軌道。可以讓學生獨立地進行實驗準備,自擬實驗步驟,搞清實驗原理;獨立操作實驗儀器,完成實驗觀察任務;獨立處理實驗數據;獨立分析推證實驗結果;獨立想辦法解決實驗過程中的各種問題。這一過程,就是要讓學生不停地動手、動腦,以此激活他們的思維,充分發揮他們的潛能和創造性,全面培養和提高他們的自主學習能力。
3、改演示實驗為協同實驗,培養學生合作交流能力和實踐能力
教師的演示實驗往往因為可見度不夠而影響了教學效果,使看不清楚的學生失去了興趣和熱情。為了能更好地培養學生的動手能力和觀察能力,增強學生的參與和合作意識,適應《新課標》實施合作學習,注重學生實踐能力培養的要求,應最大限度地將教師單獨操作的演示實驗改為師生共同參與操作的協同實驗,或在教師指導下由學生合作共同完成,使學生始終保持積極參與的熱情,激發學生的學習興趣,提高學生實驗能力。
4、改驗證實驗為探究實驗,培養學生的探究能力
實驗在培養學生的創新思維方面,有其得天獨厚的條件,教學中必須鼓勵和引導學生獨立思考,勇于提出自己的見解,充分發揮每個學生創造性的潛在能力。每個問題的提出及整個教學過程,都必須是再現式思維和創造思維有機結合,盡可能的把教學過程設計成發現問題──分析問題──解決問題的創造模式,著力營造“情感共鳴溝通,信息反饋暢通,思維流暢,創造精神涌動”的最佳意境。
傳統學生實驗多半是驗證性的實驗,在實驗過程中,學生是被動地參與,我們的實驗改革應充分利用一切手段,改驗證實驗為探究實驗,讓學生自己提出問題進行大膽的猜想、假設,然后為驗證自己的猜想和假設進行實驗。學生對實驗過程的敏銳觀察,豐富想象,有效類比的周密思考的基礎上通過學生的主動探究而形成的,既達到了開拓思維,交流合作的目的,又使學生的知識和能力在實驗中得到加強、訓練,充分體現了科學探究的樂趣,領悟了科學的思想和精神。
5、開展課外實驗活動,培養學生的創新能力
《新課標》要求重視對學生創新意識及科學精神的培養,這一點應反映在化學教學的全部過程之中。充分發揮實驗教學的教育功能,不僅僅是停留在課堂上。化學課外活動是化學課堂教學的延伸和補充,是培養學生積極探索、勇于超越的科學精神的重要途徑。在教學中,教師要克服困難、創造條件多組織和指導學生開展化學課外活動,發動和組織學生積極開展課外和家庭小實驗,讓學生自己發現和尋找身邊的化學,使其成為自己實驗的研究內容,動手、動腦,長知識、長能力。學校可以創造條件全面開放實驗室,使學生隨時隨地能進行各種實驗。特別是對一些學習能力較強的學生,要鼓勵他們敢于提出新的問題,并按照自己的想法設計、進行一些小實驗,獨立地或與他人合作解決這些問題,同時還可以通過實驗來驗證自己在學習中的一些疑問,以此開發學生的實驗興趣和個性特長,使他們養成用實驗來探究未知,大膽質疑,勇于超越的創新精神。
一、邊學邊實驗教學的特點
所謂邊學邊實驗,是指學生在教師指導下,一邊學習一邊進行實驗的教學組織形式;是指學生在教師的指導下,通過自己動眼、動腦、動手、動口(以下簡稱“四動”)去獲取知識,培養學生用實驗方法探索物理知識的能力。
(一)邊學邊實驗教學是一種低容量高密度思維的教學組織形式,可以因材施教,切合初中學生的實際課的容量是指一節課內運用新概念、基本規律、技能、科學方法的多少。高密度思維是指學生在一堂課上有較長的有意注意時間,并能充分地開展思維活動。
針對初中學生的特點,在課堂教學中,若比較多的采用邊學邊實驗的組織形式,讓學生通過“四動”進行學習,使各種感官受到刺激,就能延長學生的有意注意時間,促使大腦對各感官傳輸的信息進行綜合分析,進而提高課堂教學的思維密度。
邊學邊實驗的教學組織形式,改變了老師講、學生聽,老師寫、學生抄,老師做、學生看那種因學生處于消極地位而使課堂氣氛沉悶的情況。由于學生自己閱讀材料,自己做實驗,還可以討論講述,因此他們學習的主動性、積極性就能得到充分發揮。
邊學邊實驗的教學組織形式,充分體現了因材施教的原則。學生可以自定學習步調,有不懂的地方可以反復閱讀教材,實驗現象觀察不清楚時,也可以反復做幾次,自己解決不了的問題還可以問老師。同樣,由于可以自定學習步調,優秀生的思維可以得到充分展開,自己可以學得深一點,多學一點。可見,邊學邊實驗不僅使全體學生在不同程度上都能既獲得知識,又提高能力,而且解決了將課堂教學統得太死,對學生個體間的差異不能因人制宜的弊端。
(二)邊學邊實驗能夠起到演示實驗與學生分組實驗的綜合作用在演示實驗的基礎上,認真做好學生分組實驗是激發學生學習物理興趣的較好手段,是初中物理教學中大面積提高教學質量很重要的一環。但是,在實驗教學中,我們發現演示實驗和學生分組實驗都存在一定的弊端。課堂中的演示實驗是教師為學生提供感性認識材料的過程,它無法代替學生自己的活動,教學中如果把教師的演示實驗改為學生的邊學邊實驗,既能使學生對實驗獲得更加清晰的印象,學到物理知識,又能培養學生的實驗能力,提高學生的學習興趣和主動性。
學生分組實驗大多是驗證性和測量性實驗,一般都安排在新課或一個單元教學之后進行,與課堂教學內容結合不夠緊密。加上初中學生實驗能力差,學生對實驗的注意力常常集中在操作上,教師則往往忙于協助學生排除故障,師生完全處于被動狀態,以致往往無法達到獲取知識、培養能力的目的。采用邊學邊實驗的教學形式后,學生在教師的指導下邊看、邊學、邊實驗、邊思考、邊討論,能較快地掌握物理知識。邊學邊實驗課一般安排在教室里進行。每個桌上都有一套儀器,每位學生都有動手的機會,有利于學生能力的培養。因此,從某種意義上講,邊學邊實驗起到了演示實驗與學生分組實驗的綜合作用。
(三)邊學邊實驗是一種效率高負擔輕的中學物理教學活動十多年來,我們開展邊學邊實驗所需的儀器,大多是通過發動廣大師生因陋就簡自制的。縱觀初中物理所涉及的全部物理實驗,其精確度要求不高,有的只要能表現出一些物理現象和事實就可達到教學目的。可以說所有初中物理實驗除配備一定的基本儀器和必要器件外,都可以就地取材,自制儀器來解決。
進行邊學邊實驗教學的形式可以根據教材、學生以及器材的實際情況,采用多種方式進行。它可以安排在新課的開始,作為新課的設疑引學,起到激發學習興趣的作用;也可以安排在新課的教學過程中,用來建立物理概念或得出物理規律,作為學生辨疑解難的一種手段,起到啟發、幫助學生理解概念,解決疑難問題的作用;還可以安排在下課前的幾分鐘,作為復習鞏固之用。在教學時間上,可以用一整節課時,也可以用半節課或幾分鐘。總之,根據教學的需要和可能靈活掌握,以達到最佳教學效果的目的。
二、邊學邊實驗的教學功能
(一)有利于調動學生的學習興趣和積極性《九年義務教育全日制初級中學物理教學大綱(試用)》明確提出,培養和提高學生學習興趣是當前物理教學改革研究中的重要課題之一。邊學邊實驗不僅可以提高學生的學習興趣,而且能夠極大地調動學生的學習積極性。據對試驗班畢業前物理學習興趣的調查,?喜歡物理的占86.4%,不喜歡的僅占2.7%。從初二到初三,學生對物理一直感興趣的占34.8%,一直不感興趣的僅占6.8%。
在學生所學的7門主課中,物理是學生最喜歡的學科之一。
(二)有利于學生理解和掌握知識
心理學研究表明,學生對學習內容的鞏固程度,與學習的方式關系很大。一般來說,學生通過聽教師講授,能夠記住10%--20%;學生如能看到實物或現象,能夠記住30%;如果學生既能聽教師講,又能看到實物或現象,能記住50%;如果學生看到實物或現象,自己又描述過,便能記往70%;如果學生既動手做過,又描述過,則能記住90%。而邊學邊實驗,既讓學生動手做實驗,又讓學生在實驗的基礎上討論、分析,最后自己歸納出物理概念和規律。顯然,這樣的學習過程屬于上面所說的最后一種情況。可見,邊學邊實驗有利于學生理解和掌握知識。
(三)有利于培養學生的實驗能力
教育家陶行知提倡手腦并用的學習方式。他在《手腦相長歌》中寫道:“人生兩個寶,雙手與大腦。用腦不用手,快要被打倒!用手不用腦,飯也吃不飽。
手腦都會用,才算是開天辟地的大好老。”我們在初中物理教學中提出邊學邊實驗,提出“四動”,正是遵循陶行知先生的教育理論去實踐的。我國中學物理實驗教學的現狀是學生動手的機會太少。開展邊學邊實驗,極大地增加了學生實驗操作的機會,因此十分有利于培養學生的實驗能力。
(四)有利于學生掌握學習和研究物理的方法邊學邊實驗的學習探索過程,更接近人類認識客觀規律的過程。因此,我們主張將課堂變為教師引導學生動眼、動腦、動手、動口的主動學習的活動場所。
在教師指導下,?發揮學生的主體作用,?把學生的興趣(情感領域)、知識(認知領域)、能力(動作領域)等各種心理因素融為一體,使他們在直接參與邊學邊實驗的過程中,逐漸認識到實驗是獲得物理事實的根據;實驗是檢驗假設真理性的標準;逐步領會科學家是如何通過物理實驗獲得物理事實,并從而得出概念和規律的。可見,通過長期邊學邊實驗的訓練,學生將會逐步掌握物理學習和研究的基本方法。
三、實施邊學邊實驗教學的策略
(一)恰當地選擇學生邊學邊實驗教學的內容教改實踐表明,凡是與教學過程緊密結合,便于隨堂進行并利于學生動眼、動腦、動手、動口,利于培養學生科學的實驗方法和良好的實驗習慣,利于發展他們智能的內容,都可選為學生邊學邊實驗教學的內容。
1.根據中學物理教學大綱對能力、?技能的具體要求,安排邊學邊實驗的內容。例如,教學大綱中要求學生通過學習,會使用某些基本物理實驗儀器,那么就應該采取邊學邊實驗教學的形式,努力增加學生對這些儀器的使用頻數,逐步提高學生使用這些儀器技能方面的要求。
2.對器材的要求不是很高的演示實驗,?可以改為學生邊學邊實驗。例如,課本上用鉛皮和鉛盒來演示物體浮沉條件的實驗,若改為邊學邊實驗,就可以讓學生在課前準備好一支空牙膏管(尾端剪開)和一只玻璃杯。實驗時,先讓學生把牙膏管捏扁放在盛水的玻璃杯里,它就在水中下沉,然后將牙膏管鼓起一些,它就能上福3.將課本上的小實驗和一些實驗習題改為邊學邊實驗。?例如,制作橡皮筋測力計的小實驗,可以配合“力的測量”進行邊學邊實驗教學。再如,用紙盒可以將水燒開的小實驗,反復彎折鐵絲后彎折處會發燙等實驗習題,都可以配合新課教學作為學生邊學邊實驗的內容。
4.將課本上的部分學生分組實驗改為邊學邊實驗。?有些基本儀器及其操作方法,在新課教學中學生已經掌握了,到學生分組實驗時,就可以適當提高教學要求。?這樣做有利于知識的鞏固和思維能力、?實驗能力的培養。例如,初三將“電流表”、“電壓表”改為邊學邊實驗后,在新課教學中讓學生學會電流表、電壓表的使用,到下一節學生分組實驗時,就可以增加“兩表”的使用頻數,這更有利于學生實驗技能的培養。再如,初二第七章第一節“質量”和下一節學生分組實驗“用天平稱固體和液體的質量”,也同樣可以采用邊學邊實驗教學,都能取得較好的教學效果。
(二)千方百計地準備學生邊學邊實驗教學的儀器邊學邊實驗是一種上課形式的學生實驗,一般要求兩個學生用一套實驗儀器。
對學生邊學邊實驗儀器的準備要做到“五不一保證”,即儀器不宜復雜,操作技能要求不宜過高,實驗規模不宜過大,一次實驗所用儀器數量不宜過多,實驗時間不宜過長;實驗安全要有保證。
由于初中物理實驗儀器一般都比較簡單,多數實驗都是定性的,有些定量的實驗精確度要求不高。因此,大部分初中物理實驗儀器都可以自制,可供選擇的器材也很廣泛。例如,沒有平底試管,可用廢舊的平底小藥瓶來代替;沒有彈簧秤,可發動學生用廢鋼絲繞制,沒有溢水杯,也可以用在玻璃杯上套兩個橡皮圈的方法代替;等等。
引導學生積極參與自制教具學具的活動,不僅為邊學邊實驗教學提供了一定數量的實驗儀器,為物理教學創設了良好的實驗條件,而且學生通過自制教具和學具,增長了才干,提高了動手能力。
(三)認真上好學生邊學邊實驗課
邊學邊實驗課一般包含下列三個環節:“設疑引學,辨疑解難,釋疑鞏固。”
“設疑引學”是教師通過一些物理現象和問題情景,使學生產生疑問,提出需要解決的問題。“辨疑解難”是要求學生對他們所提出的問題進行假設,估計可能的結果是什么,然后教師指導學生討論如何用實驗進行研究,擬訂實驗方案,并在學生實驗觀察和測定的基礎上開展小組或全班討論分析。學生在這一教學環節中,通過看書、觀察、實驗、思考、討論、爭辯、答問、練習、應用等,做到四動,從而既學到了知識,又培養了能力。“釋疑鞏固”是在教師的指導下排除疑問,通過練習、應用和小結等來運用和鞏固所學的知識。上好邊學邊實驗課的關鍵在于放手讓學生去看、去想、去做、去說,盡量讓學生提出問題,大膽猜想,設計實驗方案和進行實驗。教師做的主要工作是巡視、“集疑”、“布疑”,對個別差生進行適當輔導。對難點、重要的概念、分歧大的問題,組織學生討論。
1.設置相關課堂情境,引出本節課的實驗課題。展示幾種溶液,如2mol/LHCl,1mol/LK2SO4等,使學生思考:如何得到這樣的溶液呢?依據這一課堂疑問筆者引出本節實驗內容:配制250mL1mol/LNaCl溶液。課堂上給出幾種實驗室常用化學試劑,使學生獲得直觀認識,從而引發學生思考,很自然地引出課堂實驗內容。
2.學生通過親身設計、分組討論實驗方案,初步完成本次實驗方案設計。實驗室管理教師在課前已為每個小組準備了本次實驗可能要用到的一些實驗用品,筆者要求每組學生先初步選取實驗所需的各種儀器、試劑,親自完成實驗設計,然后小組內組織質疑、討論,對實驗方案進行完善。
3.小組展示,確定最終嚴密的實驗設計方案。在小組展示過程中,學生熱情很高,各小組學生踴躍發言。各小組在互相討論、質疑過程中使實驗設計方案得以完善,最終確定了合適的實驗設計方案。通過小組展示、討論、質疑,極大地提高了學生的自學能力、與人合作能力、創新能力。
4.學生依據實驗設計方案進行實驗,驗證其正確性。學生依據實驗設計方案配制250mL1mol/LNaCl,教師在課堂上巡視并給予個別指導。
5.教師在以上基礎上引導學生分析實驗誤差,再引導學生分析引起實驗誤差的原因和操作。
6.課后學生做好實驗課總結,進一步探究提高。實驗課結束了,筆者告訴同學們,實驗課上其他問題利用課外時間探究解決。
二、“鹽類水解”探究性實驗教學案例
1.設置問題:常溫下,水的電離程度如何?水的離子積常數?溶液的酸堿性與pH、c(H+)、c(OH-)有何關系?
2.學生實驗檢驗:用pH試紙檢驗KCl、NaCl、Na2CO3.、NH4Cl、CH3COONa、Al2(SO4)
3酸堿性。3.以NH4Cl、CH3COONa為例,教師引導學生自主分析鹽溶液呈現酸性或堿性的原因,給出鹽類水解定義。
生活中處處都有物理現象的存在,物理對于我們每個人來說都不陌生,從我們的宇宙到我們生活環境中,無時無刻都發著各種各樣的物理現象。例如:1、冬天時為什么我們身穿化纖面料容易起靜電,為什么再抓鐵質物品時會被“電”到。這是由于摩擦起、氣候干燥常常導致身體積累靜電。2、朝霞和晚霞五彩繽紛十分美麗,它們是這樣形成的呢?那都是由于空氣對光線的散射作用。3、電飯煲、電炒鍋、電水壺的三腳插頭,插入三孔插座,防止用電器漏電和觸電事故的發生。4、保溫瓶為什么可以保溫,怎樣才能讓它為物體保持溫度久一些。不灌滿保溫瓶應該保持溫度時間最久,瓶口有一層空氣,是熱的不良導體,能更好地防止熱量散失。等等這一系列生活常識。這些簡單的生活物理知識文科學生未必知道它的原理和理論知識,通過物理實驗的學習幫助學生了解日常生活中的自然現象,不僅開動學生思考的馬達,也讓學生更好地把物理知識運用到了實際現象的分析中去,使學生不但對大自然產生了以前沒有的敬畏和尊重,也有了對大自然探究的好奇心,很多實驗現象會讓學生們驚嘆,同時也讓他們疑惑:它是怎樣發生的?它的原理是什么?這正給了學生進一步探索自然奧秘和科學知識的動力,并能運用所學習到的物理知識,積極發現并處理生活中出現的問題,更加深刻的認識到物理世界的奇妙,并且明白致用才是學習物理的目的。許多文科生認為自然科學與人文科學、社會科學貌似都是截然不同的研究領域,認真了解物理之后,就會發現兩者之間有著許多可以借鑒之處。例如;熵在經濟中的應用一樣,例如經濟專業課《資源環境經濟學》上,提到“能量流動和物質利用的不可逆性。熵值越高,系統的穩定性越差,系統消亡也就越快。因此,從維系整個系統長期平衡和可持續利用角度來考慮,也有必要減少自然資源開采,節約利用自然資源”,實際上熵的概念來源于物理學中的熱學第二定律,通過實驗更能加深對這個定律的理解,有了這個基礎,這句話的理解便迎刃而解了。通過學習物理實驗加深了文科學生對專業知識的理解與記憶。完善學生思維方式。在這一點上,物理學的研究思維比社會科學的研究思維顯得更加嚴謹、細密。這種思維的訓練無論是對學生今后的學習還是工作都具有很大的借鑒意義。21世紀,科學技術推動我們社會的發展與進步,是科技技術讓我們過上了嶄新而又美好的生活。生物技術、數字技術、網絡技術、為先導的新技術來勢迅猛,科技成果應用無所不在,人類社會進入到了科技就是生產力的時代,人們享受著科技的成果同時也該受到科技產品帶來的巨大的經濟效益,造就了我們今天的品質生活,但是有些人一面享受著現代科技的產品,一面貶低科學成果。迷信、偽科學、反科學還是非常的盛行,從思想上侵蝕和危及我們的正確的世界觀,削弱我們的道德思想,敗壞社會風氣。我們只有了解科學,提高個人的科學素養,才不會被他們欺騙,擺脫愚昧的束縛。近年來,許多等邪惡勢力勾結在一起,沆瀣一氣,造成嚴重的社會危害。目前,校園迷信也不可小視,近年來,不少數大學生熱衷于星座算命,星座決定命運的說法。用星座來分析自己本月的運勢,是否適合出行,是否適合出什么顏色的衣服,用星座分析同學老師的性格這樣有助于更好地了解他人是否合適交朋友,甚至用星座“預測自己的是否能找到理想的工作,等等。通過物理實驗的親自動手,可以讓學生看到很多在實際生活中被使用的原理性試驗,并且發現事物的規律,進一步了解人類通過知識不斷的積累,認識水平不斷的提高,在一場場的科技和社會變革中逐漸走向文明,薪盡火傳,從原始的茹毛飲血一步步走到現在的信息化時代,學生會意識到個人在這歷史長河中真像滄海一粟一般,應該更加的關注自身的因素,崇尚科學樹立正確的人生觀、價值觀,正確對待前進道路上的困難和挫折,努力提高自身的精神境界和思想境界。
二、文科生大學物理實驗教學的目標設定
文科學生的大學物理實驗與理科生的大學物理實驗有很大區別,大學物理實驗是理工科學生的必修課,是對理工科學生進行實踐性、科學性、應用性科學實驗工作的一個基礎課程,為理工科學生專業發展打下堅實的基礎,同時也是在學校內提高理工科學生實踐能力、創新能力的較好途徑。而文科物理實驗教學是提高文科大學生的科學素質,通過實驗教學,訓練學生逐步培養獨立思考、尊重客觀事實、勇與批判的科學精神。要合理設定文科物理實驗的教學目標,文科生的物理實驗課程應該有別于理科生的課程教學目標。在培養目標上在教學內容處理上,理工科物理實驗教學要求學生物理學相關基礎要扎實,課程的邏輯性強、數據采集和處理精度高,技能性要求高,但對文科學生來說,物理實驗教學只是為了讓學生了解物理的基本知識,通過實驗獲得最基本的實驗知識,了解實驗的步驟和具體要求,掌握一定的實驗技能,并且從實驗中得到推理和分析實驗的技能,文科大學物理實驗教學內容上,應該選擇一些生動、形象和具有一定的實用性的實驗內容。打破原來實驗教學依附于理論教科書的教學模式,按照文科學生的專業特色和學生的需要,根據文科學生的思維特點,由淺入深的安排實驗課程,通過實驗主要培養學生實驗儀器準確的操作,了解當下科技的最新成果,物理實驗課是對文科專業大學生進行科學素質教育較好的課程。通過對物理實驗的操作,可使文科專業的大學生提高觀察事物、分析事物的能力,并且認識到尊重客觀事實、理論聯系實際的重要性,在文科專業的同學當中普遍對物理實驗沒有興趣,積極性不高。造成這種現象的原因是我們的實驗教學內容太深奧,缺乏生活性,對學生的生活沒有任何幫助,我們應該結合文科學生的思維,實驗教學的內容要側重于物理實驗的趣味性的,與生活緊密的聯系的,能夠解決學生在生活中有疑問的物理現象有幫助的實驗;另一方面,在教學當中多增加一些演示實驗,多媒體等輔助教學,積極引導學生注意觀察物理現象,吸引學生注意力,調動其積極性。同時我們也要加強同學們學習物理在我們生活科技、軍事科技中的作用,讓大家認識到物理課的重要作用。
三、文科大學物理實驗教學的方法和手段
演示實驗與實踐操作相結合,物理演示實驗具有較強的趣味性和知識性,有利于增強文科學生對物理現象的感性認識,幫助他們直觀、形象地理解物理現象和規律,啟發學生思維,激發他們學習科學的興趣和求知欲望。在課堂教學中,注意充分利用演示實驗來展開教學。除部分攜帶方便的實驗由教師隨堂演示外,還可安排專門學時讓學生走進演示實驗室,觀看較為大型的實驗演示。鼓勵學生參與動手實踐、探求科學奧秘,在教師指導下親自動手做一些實驗。教師精心地為每個實驗設計探究性思考題,努力改變學生的學習方式和思維習慣,引導學生從理論性探究、實驗性探究、改進性探究、拓展性探究、應用性探究等方面展開實驗的科學探究,讓他們經歷科學探究過程,學習科學探究方法,培養科學探究精神,從中樹立創新意識,促進學生知識和能力的協調發展。教學手段上,生活案例教學與多媒體教學相結合將物理科學的案例教學方法,通過大量生動的生活案例來展現物理科學,引導學生主動參與案例分析與討論,從中學到物理知識,使物理課程變得親切、有趣,富有吸引力和說服力。將生活案例教學與多媒體教學相結合,充分發揮多媒體教學的優勢,將抽象的物理概念、常見的物理現象、生動的物理案例,通過圖片、動畫、視頻錄像、科教片插播等方式,形象直觀地展現出來,增強課程的表現力和感染力,幫助學生更好地理解物理知識,激發學生學習科學的興趣。
學生濃厚的學習興趣是求知的源泉,是激發思維的動力,化學實驗中千變萬化的實驗現象使學生耳目一新,抽象的化學概念和化學規律通過化學實驗變得生動直觀,學生通過實驗,觀察與操作,親歷探索發現化學規律的過程,掌握科學的學習方法,探索化學世界的奧秘。興趣能夠激發學生學習的積極性,認真細致的觀察能力是學習者的基本素養,實驗現象稍縱即逝,認真觀察,及時捕捉實驗現象,發現實驗中的變化和特征,才能得出科學的結論。在化學實驗中,學生以輕松愉快的心情積極探究化學的奧秘,激發學習化學的興趣,增強學生的自信心,提高分析問題和解決的能力,在科學實驗中,培養學生終身學習的意識,化學實驗能夠培養學生的觀察能力,化學學科從實驗中發展起來,抽象的化學知識通過實驗直觀形象的展現出來,教師引導學生觀察和描述實驗現象,思考實驗現象產生的原因,產生條件,發生的過程和特征。例如,“鐵絲在氧氣中燃燒的實驗”教學,教師指導學生觀察鐵絲在燃燒前的顏色和狀態,在氧氣中燃燒時,劇烈燃燒,火星四射,并放出大量的熱,燃燒后集氣瓶底生成的黑色固體,實驗結束后,分析探究實驗現象的原因,觀察伴隨整個實驗過程,培養學生的思維能力,實驗現象直觀生動,實驗教學方式靈活多變,可以提高學生的思維能力。
二、利用探究性實驗,培養學生的探究精神
學生通過體驗實驗探究的過程,培養學生實踐能力,通過實驗探究活動,培養學生的觀察力、想象力和創造力。初三化學教師要改變教學理念,創新教學方法,提升學生嚴謹的科學態度,促進學生的個性形成和全面的發展,培養他們科學素養。教師精心鉆研化學教材,結合學生實際,設計探究性實驗,學生通過探究活動,學習化學知識,培養探究能力和創造思維能力。直觀、生動的實驗現象和實驗結果,促進學生更深刻地思考問題,在課堂教學中,教師要引導學生積極參與探究性化學實驗,依據探究的目的,選擇合適的方法,設計合理的實驗步驟,采用適當的方法進行實驗,通過觀察和比較,記錄實驗結果。例如,“酸堿中和反應”教學時,教師設計如下探究實驗:取一支盛有少量氫氧化鈉溶液的試管,向里面滴入幾滴酚酞試液,讓學生仔細觀察實驗現象;另取一支盛有少量氫氧化鈉溶液的試管,向里面滴入幾滴酚酞試液,再滴入鹽酸溶液,讓學生觀察實驗現象。第一個試管中溶液變成紅色,第二個試管中,隨著鹽酸溶液的滴入紅色逐漸變淺,最后消失。面對這一神奇的現象,及時提出探究的問題:“溶液變紅的原因是什么?”“為什么紅色會消失?”步步設問,通過實驗探索和邏輯推理,化解了難點,得出結論。教師要樹立探究理念,把握探究本質,將探究教學滲透在各個教學環節,發揮學生的主體性,引導學生發現問題,搜集資料,自主探究解決問題,把教學中的知識點轉化為問題。探究過程中,學生運用逆向思維、求異思維、發散思維等多種思維方式,在有限時間內最大限度地獲得情感體驗,積累經驗,建構知識,思維得到有效的訓練,教師為學生打造和諧民主的課堂氛圍,培養學生應用化學知識解決問題的能力,拓展豐富教材內容,讓學生自主探究,感悟化學科學魅力。
三、開發課外實驗,提高學生的實踐能力
化學知識來源于生活,應用于生活,家庭小實驗趣味性強,靈活可行,選用儀器簡單,貼切學生的生活實際,是化學實驗課堂教學的補充,具有獨特的促進作用。探索解釋生活問題,體現了化學教學的生活化目標,從生活中選擇與教學內容有關的材料,設計開展生動多彩的家庭小實驗,教師不僅要重視課堂實驗,更要重視化學實驗的課外延伸,培養學生的學習興趣,調動學生學習化學的主動性,培養學生的觀察能力及創新思維素質。實驗教學實現簡單化、生活化和微型化,開展綠色化學實驗,引導學生關注社會,組織學生收集資料,自己設計實驗方案。例如,“質量守恒定理”的實驗教學,教師鼓勵學生自主設計實驗,依據已有的知識經驗,討論篩選出合理的實驗方案進行探究,學生在實驗操作中,及時調整實驗方案,通過探究得到“化學反應前后各物質的質量守恒”的結論。在探究過程中,學生體驗了成功的樂趣,鞏固了化學知識,增強了學生動手操作的能力,提升了語言表達能力。“化肥合理施用”教學,教師發動學生到農科所訪問,了解在實際農業生產中,如何合理施用化肥,減少化肥對水體和土壤的污染。“酸堿指示劑”教學,教師鼓勵學生自制酸堿指示劑,從家中帶來花瓣、蔬菜等植物自制酸堿指示劑,用制成的指示劑檢測學校土壤的酸堿性,尋找學校花園適合種植的植物。通過家庭小實驗鞏固了知識,開發了智力,豐富了學生的生活,擴大了視野,培養了操作能力,培養了學生的社會責任感。例如,水污染的教學,水與人們的生產生活息息相關,教師讓學生通過互聯網查找有關水的資料,培養學生的節水意識,珍愛每一滴水,重視對水資源的保護,很多學生就節水和防止水污染問題提出了獨到的建議,通過實驗活動,增強學生的社會責任感。
四、總結
一、首先要加強組織紀律教育
“沒有規矩,不成方圓”。實驗室守則和實驗規則是上好實驗課的保證,為了培養良好的實驗習慣,使實驗順利進行,必須向學生強調遵守實驗室守則和實驗規則的重要性。并要向學生講清道理,反復教育,使學生明白并自覺遵守,保證實驗室內環境安靜。要求學生不到下課時間,不準擅自離開實驗室。如本人實驗完畢或有事要離開,須報告教師。總之,要養成有組織、有紀律的實驗習慣和良好作風。
二、實驗材料的選定
中學生物學的實驗特點是,大多數實驗材料需要自己采集、培養、選定。許多實驗由于實驗材料選擇不當而告失敗。我經過多年的教學實踐,在眾多的材料中,篩選出很多適合中學生物學試驗的最佳材料,現按教材順序簡介如下:
1.植物學試驗
A、觀察植物細胞選用洋蔥葉肉表皮;B、光合作用實驗選用銀邊天竺葵;C、觀察酵母菌選用酒廠或面包廠的酵母菌;D用桔皮培養青霉,E、用電燙斗法快速制作植物蠟片標本。
2.動物試驗
A、觀察草履蟲彩天然生長的草履蟲;B、觀察豬肉絳蟲標本;C、昆蟲展翅板選用包裝泡沫板;D、對家兔進行活體解剖動態觀察。
3.人體生理實驗
A、長骨結構觀察選用羊的四肢長骨,B、關節結構觀察選用羊蹄子,C、鑒定骨的成分,選用魚的肋骨,D、制作血涂片時選用一次性采血針,E、觀察小腸絨毛選用羊的小腸。
三、預習好實驗內容,明確實驗過程
只有讓每個學生弄清了每個實驗的內容、操作步驟、注意事項、實驗目的和每個實驗的全過程,這樣學生才能做到心中有數,進入實驗室才能有條不紊地進行實驗操作。同時對于難度較大的實驗,教師要事先進行實驗難點和要點的講解,以使學生掌握要領,使實驗達到預期目的。如制作臨時裝片,練習使用顯微鏡,對初中一年級學生來說有一定困難,教師可事先在課外興趣小組活動時培養好骨干,再由這些骨干學生去輔導帶動其他同學做好實驗,在練習使用顯微鏡時,就要特別強調其使用方法和操作要領。如順時針調節精調節輪時,使鏡筒緩慢向下,這時頭應向左側偏下,眼光與裝片在同一水平面上,眼要特別注意物鏡下降的位置,當物鏡靠近裝片時停止。這時用左眼從目鏡觀察,同時右眼也要睜開,用右手逆時針方向轉動調節輪,使鏡筒慢慢上升,直到對準焦點,看清物像為止。再轉動細準焦螺旋,來回調節,使看到的物像更加清晰。千萬不能違反操作規程,下降鏡筒時,一定要從旁注視物鏡,防止物鏡碰到蓋玻上,損壞玻片標本和物鏡。教師也可以用兩臺顯微鏡示范,一臺是已經對好光的,另一臺則是已找到標本清晰圖像的,讓學生觀察后做模仿。
四、要有實事求是和富于探索的科學態度
要求學生在做實驗的同時,一定要做好記錄,如果一個實驗小組兩人,則一人做實驗,一人記錄,下一次實驗互相對調。實驗繪圖要求學生實事求是照看到的實際畫,在實驗課中完成。如在解剖鯽魚時,有的同學發現魚的心室和動脈球的搏動位置在心房的上方,而在生物教學掛圖中,心室位于心房下側,在心室前端有一白色的動脈球,這就要按實際看到的畫。又如初中生物課本中,用顯微鏡觀察(人的口腔上皮細胞裝片)實驗,而在實驗報告冊上則要求,觀察人的口腔上皮細胞要用0.01%亞基藍溶液作為染色劑,如果此種試劑一時買不到,不進行染色,人的口腔上皮細胞透明度大,那么在顯微鏡下很難看清其細胞膜和細胞核等。為了觀察清楚,這時可提示學生是否也可用稀釋的碘酒或墨水作為染色劑,觀察人的口腔上皮細胞裝片,學生試著做了結果很滿意。人的口腔上皮細胞被染成黃(紅)色,細胞膜、細胞質、細胞核看得很清楚。細胞周圍空間呈白芭,圖像很清晰。再如有些同學,即使不用牙簽輕刮口腔上皮,用一滴口水,處理后也可找到口腔上皮細胞,這又是為什么?等等。從而培養了學生獨立探索和實際操作、制作能力,培養了學生觀察思維、動手能力,培養了學生嚴謹的科學態度。
五、要關心愛護教學儀器,節省實驗材料
在做每個實驗前后,要求學生一定要養成洗手的習慣,以免實驗時玷污實驗儀器和試劑、樣品、標本,從而引起實驗誤差,同時還要求學生不應做與本實驗無關的動作,以免損壞實驗儀器,甚至發生意外事故。要節約實驗材料,如在制作洋蔥表皮細胞臨時裝片,只要取一張洋蔥表皮就夠了,不必取大塊,另外如擦鏡紙、吸水紙,大頭針和各種試劑等也要節約使用。嚴禁將教學器具如鑷子、放大鏡、剪子等帶出實驗室。同時為保證實驗用品、材料、儀器不丟失,在實驗前分發給每個小組一份實驗儀器、材料登記表,要求學生在實驗前后核實,并填寫本節課的實驗名稱、日期、班級和組別等,最后要簽名,以示清點核實無誤并承擔責任。實踐證明,在實驗中對學生進行愛護關心儀器和經常節約實驗材料教育,有助于培養學生愛護公共財產,艱苦奮斗,自力更生的精神,有利于調動學生上好實驗課的積極性。
六、做好實驗小結,啟發學生自我評價
實驗結束前,用3~4分鐘時間讓一些實驗認真、觀察細致、操作熟練、清楚實驗步驟和實驗目的、正確掌握了實驗技能、并實驗成功的同學簡單談談收獲、體會。也可由教師或者同學給予肯定評價和鼓勵。反之,一些實驗做的不好的同學或看不到實驗結果的同學可談談失敗原因和要吸取的教訓。如有的同學也可能是因為怕麻煩、怕臟、怕腥味等原因而不愿意做實驗,以至實驗效果不好或無結果,為此教師也要幫助其克服怕麻煩、怕臟、怕腥味的嬌慣心理,自覺做好實驗。最終要使學生懂得生物學是一門實驗科學,實驗、觀察、標本的采集和制作等在生物學教學中有著十分重要的地位。
實驗平臺建設
(1)傳統實驗平臺存在的問題。電氣工程及其自動化專業傳統的實驗包括課程實驗和綜合實驗兩部分內容。1)課程實驗以驗證性實驗為主。一般會根據二次原理圖完成實驗裝置的接線,通過對裝置加電流、電壓信號對裝置進行測試,并觀察裝置動作結果,記錄相關的實驗數據,以此來驗證理論教學中所學的基本原理。就實驗本身而言,實驗目的比較明確,但因實驗內容較少且過程單一,不能有效的提高學生發現問題、分析問題和解決實際問題的能力;再加上因平臺落后、設備功能有限造成能實際開設的實驗內容更少,根本無法滿足當前的教學需要。2)綜合實驗室硬件條件與當前電力系統的應用現狀及其對人才的培養要求相比存在較大差距。以繼電保護實驗平臺為例,差距主要表現在:第一,保護種類較少,不能涵蓋整個電力系統。當前只有線路保護、變壓器保護,缺少發電機保護、母線保護、斷路器保護及配網保護。第二,保護裝置落后,元器件還是以電磁型繼電器為主,微機線路保護年代久遠,與電力系統的實際情況相差甚遠。第三,測試設備及測試手段落后,與工程實際差別較大。目前工程調試中,對現場電氣量的模擬均采用繼電保護測試儀、信號發生器等完成,而實驗教學則主要使用調壓器、行燈變、移相器、滑線電阻等,這些設備在測量量程、準確度、精度方面根本達不到要求,從而導致很多實驗無法進行。基于這樣的情況,為了適應培養計劃的需求,必須對當前的實驗平臺進行全面的改造,建立與當前電力系統的實際發展水平相適應的實驗平臺。(2)實驗平臺建設。以繼電保護實驗室為例,目前已經建成了包括發電機、變壓器、母線、斷路器、線路及供配電系統的微機繼電保護實驗平臺,并配置了多套先進的繼電保護測試儀,故障采集及分析軟件。實驗裝置的種類、功能大幅度提升,實驗教學內容可以覆蓋從基礎元件到整個電力系統的各個層次,為構建模塊化、多階段、多層次的實驗教學體系奠定了堅實的平臺基礎。在實驗過程中學生不但可以根據主接線的狀態選擇相應的保護類型,確定保護配置,而且可以依據保護原理自行設計保護類型,計算保護定值,確定參數,并通過實驗平臺檢驗動作邏輯及保護動作情況。圖1為微機繼電保護實驗平臺。
教學內容改革
在新建實驗平臺的基礎上,從以下幾個方面來合理的安排教學內容。(1)從課程出發安排教學內容。電氣工程的理論課程包括:“繼電保護”、“自動裝置”、“高電壓技術”、“電力系統分析”等,與此相關的課程實驗一般以元件實驗為主,同樣包括繼電保護元件實驗、自動裝置課程實驗、高電壓技術實驗。在現有的實驗平臺上,元件和裝置已合為一體,可取消繼電保護元件實驗室,課程試驗可在綜合實驗室內完成。而經過改造后實驗室功能更加完善,實驗內容可以涉及到實驗原理的各個環節,包括:硬件電路、保護定值修改和固化、元件定值校驗、動作特性實驗及動作報告故障分析等。這樣既可以節省場地和資源,同時又可以制定更加豐富的實驗內容,從而改變了以往課程實驗內容少、手段單一的缺點。(2)從實際工程出發安排教學內容。技術應用型電氣工程及其自動化專業培養方向根據工程實際和社會需求,全面強化實驗教學環節,對實驗教學內容進行全面整合和優化。三峽大學電氣與新能源學院緊密結合工程實際和電力行業需求,設置了以下專業綜合實驗:微機繼電保護綜合實驗、綜合自動化實驗、水電仿真實驗以及電氣設備檢測實驗。下面以微機繼電保護綜合實驗為例介紹實驗內容的安排。微機繼電保護綜合實驗分為微機保護軟件設計實驗和微機保護屏體實驗。在軟件設計實驗中,學生可以完成以下實驗內容:一是編制保護軟件主程序。一般包含三個基本模塊:初始化和自檢循環模塊、保護邏輯判斷模塊和跳閘處理模塊。二是設計數字濾波器。三是微機保護算法實驗。完成軟件設計并在微機實驗平臺上運行,可以作為課程設計和畢業設計內容。微機保護屏體實驗以發電機微機保護為平臺,學生可以完成以下實驗內容:一是數據采集系統實驗。包括零點漂移檢查,電流、電壓精度檢查,電流、電壓變換器線性范圍檢查。二是保護定值校驗及動作特性實驗。三是開關量輸入軟件及硬件回路定義設計。四是開出量輸出、跳閘回路及軟/硬壓板的投/退檢查。五是模擬各種保護動作,形象直觀的觀察保護動作情況,打印并分析故障報告。[3,4](3)從學生出發安排教學內容。教學以學生為主體,實驗教學的內容設置及教學方法要適應“自主學習”的教學理念。[5]這就要求教師因材施教,認真組織教案,實驗教學的內容公布在學校求索學堂網站上,不同專業、不同層次的學生可以根據自身特點選擇實驗項目與內容,教學過程中教師以問題式和引導式實驗教學為主,注重啟發引導學生,整個實驗只提要求和目標,具體實驗的設計、實驗前的分析及實驗后數據的處理都應該由學生獨立完成。例如:在微機變壓器保護實驗教學中,首先可以提出需要進行的實驗項目:一是變壓器主保護(變壓器差動或零序差動);二是變壓器后備保護(復壓閉鎖過流保護或零序方向過流)。然后,根據所選的試驗項目確定實驗內容,其中包括:回顧和復習變壓器保護的基本原理;熟悉保護回路(交流電流電壓回路、輸入輸出回路);熟練使用繼電保護測試儀;在實驗平臺上實現保護功能;觀測動作結果,記錄實驗數據并進行分析。實踐表明,以學生為主體,推出“自主學習”的教學理念,將會使學生學習的積極性大大加強,很好地激發了學生對理論課程所介紹的專業知識的濃厚興趣,具有很好的教學效果,也能很好地滿足技術應用型本科人才培養的要求。[1](4)探索實驗室開放管理,通過產學研合作的形式,建立穩固的校外實習基地,為在校學生提供進入企業見習、實習的機會。目前已與湖北超高壓輸變電公司宜昌輸電公司、宜昌電力勘測設計院有限公司簽訂產學研基地合作協議。積極鼓勵學院教師與電力企業加強合作交流,及時了解先進的電力技術,依靠行業和企業辦學,形成相互支持、相互依托的互動式產學研結合基地,有力地保證了學生實踐能力與創新能力的培養。
(一)只注重考試分數
在當今教育的大環境下,通常以分數作為考查學生成績好壞的標準。教師講述完理論知識后,高中物理教學擔任了應試教育中的重要角色。教師很少帶領學生去實驗室做實驗,甚至不做實驗,完全憑口述讓學生去感悟道理,只注重考試的分數。無形中傳授給學生學習物理實驗的方法盡是口語,學生絲毫沒有感受到物理實驗的精髓,更談不上科技的奧秘。
(二)學校物理實驗室條件不足
培養新型科技人才,大力發展我國生產力,需要大量資金,然而學校不具備購置各種實驗儀器的條件,只具有非常簡單的實驗設備。學生沒有親眼見到儀器,更不用說口語操作,教師只是用視頻播放的模式來授課。這樣的教學效果當然沒有學生親自操作的好,物理實驗教學不能得到有利的開展。
(三)教學模式死板
物理實驗課堂中,教師沒有讓學生成為課堂的主體,只是讓學生進行小組討論,然后簡單操作,填實驗報告即可。沒有讓學生自己去理解和思考實驗的目的、原理、操作步驟及實驗中需要注意的事項。本是應該很好地指導學生如何做實驗,卻成了一味地填寫實驗報告。
二、創新培養與實踐的方法
(一)對學生實驗興趣的培養
傳統的教學方式,教師占主導作用,學生把所有的時間用在死記硬背上,沒有時間去思考實驗操作的過程,原理是什么、現象又如何。學生沒有時間和空間去動手操作,自然就沒有探究的興趣。一個深廣的心靈總是把興趣思維領域推廣到無數事物上去。哪里沒有興趣,哪里就沒有記憶。學生被動學習物理實驗已經嚴重影響了對其創新性的培養。學生上課時不專心,完全不能學好物理實驗。唯有調動學生的積極性,才能深入探究、思索、總結。學生的求知欲、創造欲達到最佳的狀態時,他的興趣才能被激發出來,這種興趣激發出來,猶如璀璨的繁星照亮整個星空。比如“自由落體運動”,教師會拿粉筆向上扔,告訴學生粉筆會落下來,結論是任何物體在重力的作用下會自由下落,并且都是沿著豎直方向做直線運動。這樣的教學模式之后讓學生死記結論,學生對實驗過程沒有留下深刻的印象。如果改為讓學生用打點計時器記錄物體的自由落體運動,在教師的指導下學生正確安裝器材,記錄下物體在相等時間間隔內的位移,根據公式v=gt等公式推出Δx=gt2,即可擺脫學生被動聽課的模式,激發學生主動做實驗的興趣。
(二)培養學生對實驗現象的觀察
觀察能力的培養,不僅靠別人的灌輸,還要靠學生自己在觀察實踐中感悟出來,而且教師的指導也是關鍵因素。在物理實驗教學中,教師要教給學生系統的觀察方法。例如,觀察事物的運動特征和變化規律。學生也要在反復的實驗中記錄,通過情境與專業知識有機結合來解讀物理實驗。這樣一來,既培養了學生觀察事物的能力,又提高了學生的科學素養,擴充了物理知識。
(三)對學生操作實驗過程的培養
實踐是檢驗真理的唯一標準。通過實踐,不僅能夠培養學生的創新能力,而且能實現課改的新目標。然而繁瑣的實驗過程正是學生對實驗不感興趣的原因所在。教師不能只給學生一個課題,最終要一個結論,而對中間操作過程置之不理。教師在授課之前設置問題,讓學生帶著問題去做實驗,并讓學生親自操作,在過程中感受物理實驗的真諦,觀看實驗過程與效果,這樣學生才能開動腦筋,全身心地投入到實驗中。學生將實驗的過程熟記于心,自然而然對物理實驗產生愛意。
(四)對實驗方法創新的培養
牛頓說:“沒有大膽的猜測就做不出偉大的發現。”墨守成規只會讓路變得越來越窄,只有發散式思維才能條條大路通羅馬。通過做物理實驗,不僅了解了一門自然科學,還增強了學生的創造能力。以往的實驗器材與方法大體相同,沒有創造性,學生應該靈活些,找到其他方法,另辟蹊徑。比如,牛頓的棱鏡分解太陽光的實驗,不僅借助太陽光的顏色,如果通過身邊物體的顏色,利用這些物體,夾雜這些狀況來演示實驗是否會有同樣的結果。
(五)教師授課思維的創新