(山東大學(xué) 物理實驗教學(xué)中心)
科研實驗的方式和方法在物理實驗教學(xué)中的應(yīng)用
(山東大學(xué) 物理實驗教學(xué)中心)
物理開放實驗包含2個實驗項目,分別是“磁光克爾效應(yīng)”和“X射線衍射原理及實驗”. 這2個實驗是科學(xué)研究中經(jīng)常用到的:磁光克爾效應(yīng)經(jīng)常用于薄膜磁性的測量,X射線衍射實驗經(jīng)常用于測量物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu).
針對這2個實驗,實驗教師嘗試以科研實驗的方式方法訓(xùn)練學(xué)生:要求學(xué)生實驗前預(yù)習(xí)相關(guān)實驗背景知識,準備預(yù)習(xí)報告,在實驗前以討論方式檢查預(yù)習(xí)效果;在實驗教學(xué)過程中,以師生討論為主,不以講解和示范為主,不受實驗課時限制,直到學(xué)生“做會”為止. 學(xué)生認為自己的實驗“做會”后,向?qū)嶒灲處焾蟾鎸嶒炌瓿?,然后教師通過實驗測試問題當(dāng)場考核,考核不通過,繼續(xù)做實驗;考核合格后,才允許學(xué)生準備后期的實驗報告. 每個實驗要用5周的時間完成,每周至少有一下午時間做實驗,直至學(xué)生徹底掌握為止.
為配合實驗教學(xué)工作順利開展,還安排研究生作為助教,隨時發(fā)現(xiàn)并糾正學(xué)生實驗中的細節(jié)錯誤. 因為對于大多數(shù)本科實驗,多個實驗細節(jié)錯誤通常不影響實驗結(jié)果;但是對于真正的科研實驗,其中的任何細節(jié)錯誤都可能讓整個實驗徹底失敗. 因此,關(guān)注每個實驗細節(jié),在細微之處發(fā)現(xiàn)新物理現(xiàn)象,是本科生需要具備的重要科研素質(zhì)之一,而通常的本科實驗卻忽視了這一點.
每個實驗的最后一節(jié)課作為專門的實驗討論
課,實驗教師和學(xué)生對實驗過程中出現(xiàn)的問題、現(xiàn)象進行深入的討論. 討論課首先由學(xué)生提出問題,學(xué)生自由討論;如果學(xué)生的觀點不能達成一致,最后由教師總結(jié)歸納最可能的答案.
將科研實驗的方式方法引入本科實驗教學(xué),以討論代替示范,以學(xué)生自主學(xué)習(xí)代替單純教學(xué),以課堂現(xiàn)場檢查討論輔助傳統(tǒng)實驗報告,不以“做完”實驗為時間節(jié)點,真正讓學(xué)生“做會”實驗. 這充分體現(xiàn)了“實驗是學(xué)生做會的,不是教師講會的”實驗教學(xué)理念.
將科研實驗方法引入本科實驗教學(xué),激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情,學(xué)生對實驗內(nèi)容表現(xiàn)出濃厚的興趣. 該教學(xué)模式也促進了師生之間的交流和互動,課堂討論貫穿整個實驗教學(xué)過程. 學(xué)生們都能對2項實驗內(nèi)容有很好的掌握,其實驗理論知識和實驗操作能力能夠直接為學(xué)院科研實驗測試樣品,提供數(shù)據(jù)分析. 參加實驗的本科生多數(shù)考上或免試推薦了研究生,其科研實驗的水平明顯高于沒參加科研實驗訓(xùn)練的學(xué)生,特別是通過團隊合作與討論,發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力得到了提高.
(執(zhí)筆:顏世申)