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合理利用“废旧”实验设备提高基本技能

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合理利用“废旧”实验设备提高基本技能

教育部在《提升高等教育质量的若干意见》和《关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》中,明确提出要进一步强化实践教学环节。其中“加强实验室,实习实训基地和实践教学平台的建设”;“新增生均拨款优先投入实践育人工作,新增教学经费优先用于实践教学”。高校要以“提高教育教学质量,培养拔尖创新人才”为核心,加大改革创新的力度,着力于实验室的科学性、开放性、层次性和持续性建设;强调学生自主学习能力和实践创新能力的培养…所有这些,都要求高校实验教学改革要不断地适应新形势需求,而物理实验作为实践教育的基础课程也势必要跟进改革的步伐,锐意进取,确保在高校实践创新教育过程中充分发挥基础效能,为高精尖创新人才培养奠定坚实的基础。

1.高校物理实验设备使用现状

综合各个高校的教改实践,基本都是从管理制度体系,理论教学体系,实践教学体系三个大的方向修改培养方案,而为了充分实现创新创业人才培养模式,在课程结构中都加大了实践教学与创新创业类课程的比重,尤其是针对学生动手能力与创新创业能力的培养与提高,在实践教学体系中更是反复强调基础实验的重要性。引进现代化的教学手段,配置先进的设备,更新管理理念,这些都是为了如何更好地培养学生的实践创新技能,为社会培养合格的高水平应用型人才。随着学校办学规模的提升,招生人数倍增,实验室建设从场地到资产,从师资到管理都有质的飞跃。尤其是在通过了省级示范中心评估验收后,学校更是加大了投入,批量购买设备,总台套数近千,总资产约800万。在教学过程中根据不同专业不同层次,合理配置,以满足每年近4000名理工科学生的基础物理实验教学需求。但是多年的一线实验教学经历发现,实验设备越智能化,学生动手操作的空间就越小;实验设备的集成化越高,学生越难以了解与掌握具体的实验过程;比如各种传感器的使用,把直接测量的物理量进行了中间转换,输出结果确实更直接更快捷,但是中间过程究竟是如何转换的却难以理解了。尤其是当学生不知道干电池的正负极是哪一端的时候,再次证明黑匣子一般的智能实验设备虽然优点很多,但确实也有不可忽视的缺陷。

2.启用部分闲置“废旧”设备的必要性与可行性

那些被改革掉的“废旧”设备,虽然不能适应大规模的实验教学需求,但是能够还原物理实验最“原始”又直观的过程,而不是一味的“黑匣子”式的教与学。比如《电表改装与扩程》如今是集成电路实验箱,学生只能看见设备仪器面板上各种插孔,实验过程也只需要用带插头的导线沿插孔依次连接就可以了,但是根本看不见电路上各个元件是啥模样,如果同时摆出各种散装“零件”:干电池、开关、电阻、电表、滑线变阻器、导线等,再由学生自己组装成完整的电路。在这样的过程中学生会有更明确的概念:一般干电池的参数是多少,正负极在哪,滑线变阻器的分压式接法与限流式接法的区别是啥,在电路中为啥电流表一般是串联,电压表一般是并联。而现在的智能设备,让学生做实验跟看魔术表演一样,输入端是明确的,经过中间看不见的黑匣子里的各种转换,输出端出来的对还是不对,难以判定,各种迷茫。而原有的“废旧”设备可以让学生破解“魔术”,了解“魔术”的真相,从而巩固实践技能的基础,开启创新意识。在学校锐意改革的引领下,三番五次地强调基础教学与实践环节的重要性。物理实验又是实践的入口,关乎学生实践创新技能的养成,如何充分发挥新旧设备各自的优势,夯实基础是物理实验教学改革发展的核心。物理实验示范中心现有的师资队伍老中青结合,职称学历各个层面都有,大家又都长期在一线进行物理实验教学,有丰富的教学经验与设备使用经验,深知各种设备的优缺点,加上闲置的设备也是曾经用于一线教学的仪器,其款式虽然落后,但基本功能齐全,单个数量不多但种类多,二次开发出来合理利用,不仅为学校节约大量的设备购买经费,同时还能切实为学生的实践技能培养发挥较大功能。如果允许拆卸重组“废旧”设备,必定可以为一线实验教师对新设备的开发奠定了基础。因此,合理利用“废旧”设备是切实可行。

3.如何利用“废旧”的仪器设备来弥补现代化仪器设备的“缺陷”,更好地发挥物理实验在实践创新教育中的基础功能

3.1整合现有的物理实验教学资源

物理实验中心有近千万元的设备资产,除了开课相关的实验仪器利用率很高,还有大量“废旧”设备要么是因为台套数少,不够开课使用;要么是因为使用年限太长,显得古老又落后而被闲置;当然也有部分确实属于“老弱病残”近似于废品,但是多数闲置设备的基本功能都较好,如何充分发挥这部分设备的余热与功效,是充实现有教学资源最便捷的途径。因此,在教学过程中,对那些智能化集成化过高的设备,配备部分这样的“废旧”实验平台,不仅可以“废物”利用,更能够给学生更多动手拆卸与组装的机会,更清晰直观地了解实验过程,从而达到训练动手能力的目的。更能够让学生在新旧设备的对比实验中发现异同,在比较学习中牢固掌握知识点。

3.2优化物理实验教学内容与方法

在新教材改版前,认真研讨目前的教材内容,以提高素质和培养能力为目的,物理实验教学内容的更新必须符合现代科技的发展,才能更好与时俱进地达到人才培养的要求,因此在教学过程中不仅要革新实验内容,与当下的科技发展相结合,增加立体化的电子元素,拓展学生知识面,更要更新教学手段,并充分发挥旧仪器的原始性和新设备的先进性,有机组合,达到既有过程的再现也有测试精度的提高。让学生在期望中有所收获就会大大激发学生的自主学习,主动思考问题解决问题,从而奠定创新意识的基础。

3.3夯实实践创新基本技能

因为是“废旧”设备,可以更加开放地让学生大胆去尝试,反复地练习,也不担心损坏设备就会影响后续的教学。在物理实验教学中多重视实验过程,注重细节,包括仪器设备摆放位置与方向,拿取的方法,规范的操作,使用的禁忌等等都要逐一落实,发现错误及时纠偏并监督改正,直到学生能够熟练地规范合理使用。只有反复在细节上纠偏,才有望培养学生严谨的科学素养,夯实基本技能,这些远比测量几个的实验数据重要。只有严格的指导,科学的训练,方可熟能生巧,这里的“巧”实质上就是创新的一部分。

3.4培养激发创新意识

创新意识就是根据客观需要而产生的强烈的不安于现状,执意于创造、创新的要求的动力。物理实验教学过程中,在引导学生了解先进的技术与前沿信息的同时,必须回归到最核心的基础训练上来。而那些“废旧”的设备正好可以给学生“异想天开”提供条件,如果不这么构建实验方案又如何?如果换别的仪器设备结果会不一样吗?这些零散的积木式的“废旧”设备刚好给学生“乱搭”“混搭”提供更多的练习机会。只要有了想“变”的思想,便有了动手的原动力,如果正好又有机会去实现,创新意识一定就在路上了。如果在利用这些“废旧”设备过程中,有针对性地加以修理,改整,不仅更能够深层次地训练学生的动手能力,还可以激发学生把那些高深的理论知识融会贯通地运用起来,用理论来指导实践,又在实践中检验理论。如何改进重组后的“废旧”设备,以适应新的教学大纲的要求,让老师和学生在改进“废旧”设备的过程中实现教学相长,老师积累设备研发的经验,学生增长实践创新的能力师生共同培育开发创新意识,让那些闲置的“旧”的东西呈现新的奇效。

4.结语

在大量使用先进的实验设备的同时合理利用闲置的“废旧”设备,搭建最原始的物理实验教学平台,再现与还原物理实验最本真的过程,让学生在“最落后”的设备中学到最扎实的实践技能,低成本,高效益。不仅可以丰富充实现有的课堂教学,更能够弥补高度智能化设备的缺陷,让物理实验发挥最基本的教学功能,训练学生的实践技能基本功,养成科学的分析问题解决的能力,培养实践创新意识,真正为学生后期创新技能的提升夯实基础。