工科物理实验教学改革探索与设想.ppt

工科物理实验教学改革探索与设想,赵西梅，周红，杨卫群（上海交通大学物理与天文系，上海，200240）,1、引言2、工科物理实验教学体系的整合3、工科物理实验教学模式的改变4、工科物理实验教学管理探索与设想5、结束语,工科物理实验教学改革探索与设想,物理实验教学中心,1、引言,上海交通大学作为以工科为主的综合性大学，物理实验是工科学生必选的一门基础学科，为了更好地培养工科学生的动手能力、思维能力、探索能力和创新能力，最近几年来上海交大物理实验教学中心一直致力于工科物理实验教学各方面的教学改革探索，不断的改善教学条件，整合教学体系，不断的探索较好的教学模式以及更加科学的教学管理。,物理实验教学中心,2.1目前大学物理实验教学存在的问题学生反映物理实验偏难 交大工科物理实验是大一和大二进行必修的课程，在我们平时教学中发现，好多学生抱怨我们的实验偏难。我们分析了偏难的原因，一是目前他们好多学生高考选修的不是物理，所以相对物理基础和概念比较薄弱；另外就是我们有些实验项目设置上难度偏大了一些；再者他们进入实验室前，实验预习的不是很充分很认真，所以进入实验室后，很茫然不知道在做什么，这是感觉实验偏南的原因。,2、工科物理实验教学体系的整合,物理实验教学中心,2.1目前物理实验教学存在的问题物理实验设置不均衡在面向大一学生开设有“大学物理实验（1）”课程和面向大二开设的“大学物理实验（2）”，目前从实验课程设置来看，电和光学方面的实验偏多一些，热和力方面的实验偏少一些，因此有些设置上的不均衡。这与力热实验本身项目较少有关，或者跟这几年实验中心老师逐年减少而不增加有关，有些实验项目难以维护不再开设，多少造成实验有些不均衡的原因。,2、工科物理实验教学体系的整合,物理实验教学中心,2.2解决的方案和设想设置物理实验公共选修课针对学生反映物理实验偏难的问题，我们多次研究讨论决定对工科物理实验教学体系进行整合，尽量使工科物理实验教学从易到难，循序渐进的进行，为了解决大一学生物理实验薄弱的环节，我们考虑适当增加基础物理实验，特别针对实验技能偏差的同学，进行基本实验技能、操作规范等实验常识性内容培训，我们打算设置公共选修课，具体内容包括绪论课和实验：1）固体密度测量（包含基本量长度，质量的测量手段）；2）单摆实验（包含时间和质量的测量）；3）透镜焦距测量（基本光学实验）；4）温度测量实验（在不同的温度段采用不同的温度测量手段，不同温度计的使用和定标，利用色温来测量极高温，热成像等）；5）伏安法测电阻（基本电路和万用表的使用）；6）用示波器测量稳态和瞬态信号（通用设备示波器及信号源的使用）；7）光路基本调整和光学基本参数的测量。设置这些公共选修课主要面向全校非物理专业大一的同学，且采取学生自愿的原则，在他们进入实验室之前完成这些基本的实验，熟悉基本和常规的实验仪器，当场进行测量并记录数据，不需要实验报告，老师签字通过后即可。,2、工科物理实验教学体系的整合,物理实验教学中心,2.2解决的方案和设想增减实验项目的设置针对物理实验设置不平衡的问题，我们疏理了目前工科开设的实验，打算适当增添一些实验，例如增加热学方面实验：热机气体方程（热），增加力学方面实验：表面张力研究（力）。合并减少一些实验：整合硅光电池，光敏电阻变成一个实验-光电探测器；光衍射光强分布的测量(光电)与光学测角仪共用，将眼观察改为电子目镜或光电探测器，用计算机采集图像分析等；把薄透镜焦距的测量这个实验放到公共选修课理去，进行透镜调整和利用光学方法调节垂直、平行等。另外根据实验室场地和设备的情况，对现有实验进行扩组，将有条件的实验从8组（两人一组）扩展成16组（一人一组），这样就充分调动了每个学生动手能力，发挥出他们更大的积极性。,2、工科物理实验教学体系的整合,物理实验教学中心,3.1慕课课程的模式替代了课堂绪论课的模式以前，我们实验中心由四位老师在大教室里，以课堂上课的形式分别给上物理实验的学生上绪论课，由于绪论课没有实际操作的内容，完全符合慕课课程的要求，所以我们实验中心在学校慕课课程办公室协助下分别拍摄了四位老师上绪论课的视频上传到交大“好大学在线”上，每位老师的视频共分为5段小视频，分别包括：为什么要上物理实验课；测量、误差和不确定度估计；作图法和最小二乘法；怎样上好物理实验课；网上选课须知。目前学生就可以任何时间和地点地在线观看和学习绪论课内容。,3、工科物理实验教学模式的改变,物理实验教学中心,3.1慕课课程的模式替代了课堂绪论课的模式绪论课作业采用网上答题计分的形式。我们老师精心筛选了大量的题目作为绪论课的作业，学生在“好大学在线”看完绪论课视频后就可以在线做题，这些题目是随机出现的，学生只有一次在线答题的机会，所以学生需要认真学习绪论课的内容和看书，对在线学习不懂的地方或者有疑问的地方，我们在某些时间安排了几位老师线下轮流进行答疑，该次作业成绩占实验总成绩10%。,3、工科物理实验教学模式的改变,物理实验教学中心,3.2在线实验预习和预习作业起到辅助实验操作的模式在线看视频。我们在线的所有实验视频分成两部分，一部分是原理讲解和分析，二是实验步骤和仪器的展示以及实验操作的注意事项。在线做预习题目。学生在做每个实验项目之前，可以登陆“好大学在线”学生通过在线预习，提前熟悉实验内容和大体了解实验仪器的使用和操作，并且通过回答预习的问题来掌握学习的内容，并提交预习报告。如果有不懂和疑问的地方可以在线提出问题，教师在线答疑，助教在线辅导，也可以在线答疑参与互动。这样通过在线预习，在线答疑和课堂实际操作，加深了学生对实验内容的理解，提高了教学效果和教学质量。每个实验的好大学在线的实验预习满分为5分，将计入各实验的最后总成绩。实验报告中的预习分预判每个实验的满分为10分，期末计算总成绩时再进行相应折算。,3、工科物理实验教学模式的改变,物理实验教学中心,4.1实验教学管理系统能否实现和好大学在线网站对接的问题 目前学生要到实验中心的选课网站进行选课、退课、查看成绩，还可以给老师留言等等；老师可以在选课网站进行导入学生名单、登录成绩、发表公告、回复学生的留言等。好大学在线系统学生登陆后能看视频、做题目、查看自己的学习进度和在好大学在线的有关分数。这两套系统目前是独立的，没实现对接，所以学生最终的成绩，要等所有实验课程结束后分别统计折算才行，因此能否实现两个系统的有效对接，实现学生统一登录，学生成绩自动折算是我们以后努力的方向。,4、工科物理实验教学管理探索与设想,物理实验教学中心,4.2学生实验报告能否实现电子化的问题 目前交大物理实验中心学生实验报告的收缴有一定的管理模式，教务老师统一把信箱钥匙发给上实验课的班长（以班级为单位）和上课的老师，学生实验时上课老师给学生预习报告和实验数据内容进行盖章签名，学生把最终处理数据的实验报告送到老师信箱里，老师批改完实验报告按照学生的班级信息分别发到班级信箱里，班长抽时间拿回去发给学生。这个管理是有序和有效的，但是随着网络信息的发展，学生上网普及的情况下，学生实验报告这样纸质化的收缴就带来管理上一定的弊端。能否实现实验报告电子化是现代网络时代发展的要求，而且会节省大量的人力和物力，最主要节省学生的时间，符合时代快速发展的需要，如果实现了实验报告电子化以后，老师批改作业就随时随地随心的进行，而不必要携带纸质报告到他处的现象，也不会出现纸质报告丢失的现象，甚至以后只需要一个智能手机就可以完成，方便多了。这是我们实验教学管理以后努力发展的方向。,4、工科物理实验教学管理探索与设想,物理实验教学中心,4.3学生过时退课能否实现网上操作的问题为了保证学生不乱选课、乱退课的现象，物理实验中心制定了退课的规章制度（学生每个学期选7个实验），隔天可以在选修课网站自行退课，然后再选课，甚至在进教室前一刻都可以自行退课，但是一旦上课进行了，而学生没来上课就算这个实验作废，在最终学生实验成绩统计时就是总成绩（六个成绩）除以7，所以学生要么有充足的理由说明没上课的原因，比如医院的病假条，学院的请假条等拿到物理实验中心找教务老师退课，再重新补选课。为了更好的节省学生的时间和解放教务的自由度，能否实现过时退课网上操作的问题也是我们今后实现选课管理系统努力的方向，只要学生网上提交相关证明材料，留下电话，教务老师网上审核通过就可实现过时退课的事情，这样大大方便了学生，节省了学生来回奔跑的时间。,4、工科物理实验教学管理探索与设想,物理实验教学中心,我们通过疏理工科目前的物理实验项目，我们将建立更加完善的教学体系，这样学生才能得到系统的训练和技能培养，随着实验教学改革的继续进行，我们将不断的优化教学体系，将慕课课程合理有效的应用到实验教学中，使得教学模式更加多样化，并打算花二到三年的时间推行更加人性化和网络化的实验教学管理系统，节约更大的人力物力资源，让教学跟上时代前进的步伐。,5、结束语,物理实验教学中心,Thanks!,物理实验教学中心,