学生主导型物理试验与学生综合能力培养的实践探索.PPT

学生主导型物理实验与学生综合能力培养的实践探索 * 南京大学物理学院 高文莉 2016年7月 青海 西宁 综合能力是一个比较宽泛的概念，包括研究(创新）能力，表达能力，沟通能力和领导力等, 从学生培养的的角度看，研究能力是极其重要的一个方面，其主要包含两部分： 一、提出问题的能力 二、解决问题的能力 现在的大学教育偏重于后者，即学生的知识储备、分析问题、解决问题的能力。 物理实验也是这样，从形式看，物理实验可以分为如下三类： * 实验教学的一些思考—现状与目标 一，基础和综合实验，一般给学生实验内容、实验方法、实验仪器，让学生按要求完成，这主要培养学生的基本实验方法、仪器的使用和动手能力等。 二，设计性实验，给学生实验要求，一定范围给定实验仪器，由学生自己思考如何完成实验任务，这可以培养学生综合运用所学知识的能力。 三，研究性实验，老师给学生一个想法或一个方向，由学生自己准备器材、摸索实验方法，让学生学习和体会用实验方法研究物理现象和规律，进而建立新的物理概念，同时形成良好的科学素养和科学研究的协作精神。 * 实验教学的一些思考—现状与目标 从这些实验看，有一点是相同的，就是实验题目或问题来源于教材、实验室和老师，学生自主完成空间上有所不同，基本上属于分析问题和解决问题能力培养的范畴。 让学生能够发现问题、提出问题这在当今高校人才培养已经开始重视，是学生研究（创新）能力的一个重要方面。 著名华裔物理学家、诺贝尔奖得主李政道在2010年首届“创新中国论坛”上指出“要创新，需学问；只学答，非学问。要创新，需学问；问愈透，创更新。” * 卡文迪许实验室（英国剑桥大学物理系） ——集科研教学于一身，大学实验室的典范，是诺贝尔奖得主的摇篮(28位诺贝尔奖得主) 麦克斯韦(1831-1879) James Clerk Maxwell 第一任实验室主任麦克斯韦就学生实验有自己独特的主张：“实验的教育价值，往往与仪器的复杂性成反比，学生用自制仪器，虽然经常出毛病，但他们却会比用仔细调整好的仪器，学到更多的东西。”虽然质朴，但这种理念形成了卡文迪许实验室实验教学的精髓。 卡文迪许实验室的启示 基础与创新不矛盾。传统教学不等于按部就班，卡文迪许教学实验室就是创新培养的经典。 创新不是发现前所未有的新事物，而是学习发现新事物的能力。创新不神秘，有系统性的方法，是可以训练的。 做研究是一种态度和方法，是理论联系实际，综合运用知识的能力，不是只有前沿尖端才有“课题”。从小学生到博士生都可以做研究。 研究（创新）型人才：要能发现问题，解决问题，综合、灵活地运用知识，以科研的方式进行实验，甚至在知识体系不完备的情况下进行摸索，做出理解与判断。 实验教学的一些思考—创新理念 实验教学的一些思考—关于方法 学习过程是演绎还是归纳？推理还是实证？ 知行还是行知？ 发现的过程和学习的过程有时候是相反的。 学习过程也要部分的颠覆逻辑顺序。 做法：将课程从理论先于实验的演绎式的逻辑体系解放出来，发展学生归纳式的学习能力与经验，要求学生在知识体系不完备的情况下，通过自学或摸索理解物理现象，培养跳跃式的学习能力。模拟科学发现的过程。 课程设置与四个培养阶段 实验基本能力的培养 大学物理实验 （一）、（二） 创新研究意识的培养 大学物理实验（三） 学生主导型研究性物理实验 综合实验能力的培养 近代物理实验（一）、(二) 科学研究能力的培养 近代物理实验研究性实验， 物理实验—南京大学教学模式探索 “严”指构筑基础阶段，在低年级学生做实验时培养学风端正、思维严谨、操作规范、技能扎实的基本素养，接受科学思想和研究方法的严格训练。即便在此阶段也提倡“两少”“两多”： 少讲解，少示范，多摸索，多指导（针对具体同学，因人而异） “放”是指对高一级学生给予较多的自由空间，进行主动探索，引导学生以科研的方式进行实验。 “在错误中学习，在行动中成长” “带”主要是请一批高水平的学术骨干教师指导实验课题研究，通过言传身教把学生逐步带入科学研究殿堂。 实验教学三部曲 ：“严” “放” “带” 具体说来，把大学二年级下学期开设的物理实验在教学模式上进行了改变，将课程分为两个阶段，让学生实验模拟科学研究的过程，要求自主完成一个自己提出的实验研究课题。 第一阶段，六周时间，学生自主选择并完成感兴趣的实验项目，激发兴趣，唤醒好奇心，培养发现问题的能力 具体而言，课程开始时由教师对本课程近30个物理实验给学生逐一简要介绍，让学生从中选择并完成2-3个自己感兴趣的基本实验。在此阶段，给予学生较多的自由空间，让学生根据实验要求，进行主动探索，引导学