关于实验教学论文范文检索,与大学物理实验的交互式和嵌入式教学相关毕业论文格式范文

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摘 要:嵌入式和交互式实验教学可以改变学生固有的对实验教师指导实验的依赖性,培养学生对实验学习的主动性和参与性,另外,改变实验老师传统的“保姆式”的教学思维和理念也是一个关键的问题.

关 键 词:大学物理实验嵌入式交互式实验教学创新型人才

中图分类号:O423.1文献标识码:A文章编号:1007-3973(2010)07-162-02

1大学物理实验教学的现状

物理学是探索物质世界奥秘的基础学科,而物理实验是本科生进入大学后系统学习科学实验设计思想、方法和技术的入门课程,它在培养学生的科学实验素养和创新能力、打造综合型的高素质创新人才过程中有着不可替代的重要作用.而目前高校的实验教学课程主要以“教师理论讲解、操作演示―学生动手操作、完成实验”的模式进行.这种方式利于学生在有限的实验课时内完成实验任务,但不利于学生的实践动手能力和创新能力的培养,不能调动学生的学习主动性,学生只需按部就班、循规蹈矩、被动模仿就可完成实验任务.而教育的根本目的是培养高素质的创造性人才,现行的教学模式与教育的这一目的相距深远.

科技的进步对教育提出了越来越高的要求,学校对人才的创新思维和实践能力的培养也必将是一种趋向个性化的教育,而传统教育资源的匮乏和教育模式的陈旧呆板制约了“自主学习”和“个性化教育”的广泛推行,这也是教学改革深入发展的瓶颈之一.

传授学生物理实验的基础知识、实验方法和技术只是物理实验的主要内容之一,而创新意识、创新思维和创造能力的开发与培养则是教育更本质、更核心的内容.我们当前处于一个信息化的时代,各种信息的飞速膨胀使得我们完全有可能探索出一种以能力培养为主线,分层次、多模块,符合现代先进教育思想的开放的新的物理实验教学模式和体系.

2开放的嵌入式和交互式实验教学的特点

NIELVIS是由美国国家仪器有限公司(NationalInstruments,简称NI)发布的设计与原型开发平台的新版本,被全球众多教师应用于动手实验和项目学习中.它基于强大的LabVIEW图形化系统设计软件与课程资源套件结合在一起使用,可以为科学和工程实验室创建了理想的动手平台.我们可以根据物理实验本身的需求,为学生提供了使用NIELVIS在交互式环境中对概念进行探索和设计的机会.”

本教学方式是在开发虚拟实验软件的基础上,依据NIELVIS自身的特点与功能,构建一种开放的嵌入式和能实现人机交互的物理实验教学平台.该平台将具备以下特点:

(1)形象、直观、操作方便、简化了实验室的配置,并且加深了学生对嵌入式和开放式创新实验的理解”.

(2)适合全方位开放、功能强大可以与多种应用软件和硬件连接.

(3)开放式的操作平台,学生可以选作自己感兴趣的实验项目、可以和各种硬件和传感器连接进行自主设计和嵌入,从而完成创新实验内容,可实现自主、交互与创新的教学模式.

(4)教师和学生利用NIELVIS可以在仿真数据与实测数据之间进行切换,使用同一个仪器查看仿真数据和实测数据,在仿真或测试中利用单一平台查看电路设计过程的整体情况――从设计与原型开发直至实现阶段.

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平台建设的成功,将会实现学生真正的以兴趣为导向选择自己的实验内容,使实验教学内容在时间和空间上得到延伸,从而开创物理实验教学的新模式,为其他教师进行多元化教学模式的探索提供新的教学研究平台.

另外,我校物理实验中心多年以来积极开展教学改革与实验室建设,积累了丰富的经验,实验中心在人员、设备、场地及时间等方面具有足够的条件保障,能够确保这种嵌入式、交互式实验教学平台顺利构建和新的实验教学模式的改革和探索.

3嵌入式和交互式实验教学的实施

开放的嵌入式和交互式实验教学平台的探索与建设符合大学教学改革要求,在内容和形式上有创新,并有充分的条件保障支持,能够顺利地进行并圆满完成.它的建设成功必将对促进教学信息化建设的改革进程具有很重要的参考意义和价值.

3.1具体改革内容、改革目标和拟解决的关键问题

改革的内容:借鉴国内外著名高校改革的经验,整合现有的教学资源,优化教学形式.先用LabVIEW开发出一系列的可与其它软件兼容并可和其它硬件、传感器相连接的物理虚拟实验,如霍尔效应、综合光学等实验,然后在此基础上与ELVIS系统整合一起,搭建开放的交互式实验教学平台.学生在了解实验的物理原理的基础上建立相应的实际物理实验模型和实验设计电路.这些初期的模型和电路当做一个可以兼容的实验模块,以后做相关实测实验的时候可以直接拿来使用.

本实验平台的一个突出特点就是可以实现物理实验的虚拟演示和实际信号采集相结合,培养“虚实结合”的教学理念.其中“虚”就是只需一台计算机而不需要其它任何实验设备就可完成相应物理实验的虚拟演示与操作,“实”就是该平台辅以相应的硬件设施又可以完成真实的实验.例如,光的衍射实验,我们可以在开发的实验软件上用虚拟的激光演示实验现象,又可以直接通过ELVIS对实际的激光信号进行采集,从而完成实际的激光衍射实验.“虚实结合”体现了该教学平台的开放性与自主性.

改革目标是在开发该实验平台的基础上,探索出一种更灵活、更能激发学生学习积极性和主动性的符合现代教育思想的新的教学模式.要使平台体现真正的开放性与自主性,让学生真正的参与设计新实验、拓展实验平台的外延性,设计一些与学生自己专业相近或者兴趣相关的实验课题.这必将促使对新教学模式和教学理念做一些有益的尝试与探索.这里,需要解决的关键问题是如何改变学生固有的对实验教师指导实验的依赖性,如何培养学生对实验学习的主动性和参与性,另外,改变实验老师传统的“保姆式”的教学思维和理念也是一个关键的问题.

3.2实施方案、实施方法、具体实施计划及可行性分析

在确定一系列的实验项目和内容后,再开发相应的虚拟实验项目和平台后,而后在实验中心或者学校网站的公告栏里张贴出新实验教学平台的特征和特色,阐述新实验教学模式自主性、灵活性和开放性.让学生以兴趣为导向,在完全开放和自愿的前提下自主报名参加新模式的教学效果尝试.教学结束后,以问卷的形式在报名的学生中间,调查新模式的教学效果,由受教育的主体来检验新的教学平台和模式在提高他们创新意识和自主动手能力是否方面卓有成效.

因为新教学平台和教学模式的实施方案中淡化了传统教学中“教”与“学”某种程度上的对立,注重了学生的个性和兴趣,所以在理论上都有很大的可行性.

目前,全国多数高校中,实验教学突出了教师的主导性,忽略了学生的主体性,同时由于授课内容的整齐划一,很难提高学生的学习兴趣,从而削弱了学生自主动手和自我思考的能力.

这种教学方式的特色与创新之处在于试图改变这一状况:

(1)试图通过引导性的授课方式代替灌输式的上课模式.

(2)试图改变和完善传统的教育模式,推行以学生兴趣为导向的个性化教育.

(3)试图引导学生在实验中发现问题、解决问题进而达到寻求问题、解决问题的能力.

(4)试图通过引导学生进行自主实验设计与操作,从而培养了学生的创新意识、提高学生的综合实验动手

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