• 大学生物理实验竞赛实践与探讨

     

      摘要:本文概述了国内大学生物理实验竞赛的现状,介绍了本校举办的两届竞赛的实践经验和进一步计划,探讨了举办符合自己学校实际情况的大学生物理实验竞赛的意义。
    中国论文网 /9/view-4470135.htm
      关键词:物理实验;竞赛方案;教学改革
      中图分类号:G642.423 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)25-0244-02
      一、引言
      物理实验课覆盖面广,具有丰富的实验思想、方法、手段,同时能提供综合性很强的基本实验技能训练,是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其它实践类课程不可替代的作用。但是大多数院校把物理实验当成一般的必修课程,按部就班地安排实验项目,批阅实验报告,最后根据实验报告成绩或加上部分考试成绩给出课程的总评分数。动手能力好、思维活跃的学生的成绩往往并不高,这就挫败了他们的积极性,使他们最终失去兴趣,敷衍了事。鉴于大学物理实验课程的重要作用,一些院校已经在研究物理实验教学的改革方案,目的就是提高物理实验教学效果,通过物理实验课程的开设让学生的动手实践能力、科学素养、创新精神、团队合作能力得到真正地提高。举办大学生物理实验竞赛的目的是为了激发学生对物理实验的兴趣和潜能,充分发挥学生的自主能动性,培养学生创新能力、实践能力和团队协作意识。只有制定合理的、符合学校实际情况的竞赛方案才能真正发挥物理实验竞赛的作用。
      二、国内竞赛情况概要
      全国大学生物理实验竞赛已经于2010和2012年在中国科学技术大学物理实验教学中心成功举办两届。竞赛命题分为基础性物理实验和综合性、研究性物理实验两类。竞赛采用现场实验的形式进行比赛。北京市大学生物理实验竞赛从2008年开始每年举办一届,提前公布题目。竞赛设四个题目:第一题指定一个测量内容,要求参赛队自己搭建实验平台进行测量;第二题为指定内容的、有应用价值的实验制作;第三题为学生在校期间完成的物理思想清晰,物理知识点明确的实验制作;第四题为学生在校期间完成的物理思想清晰、与实验相关的科研论文和教学论文。广东省大学生物理实验设计大赛已经举办了十三届,竞赛组委会提前公布指定竞赛题目,设基础和应用两个题。全国还有很多省市,例如湖北省、江苏省、浙江省、辽宁省等都在举办各省市的大学生物理实验竞赛。很多开设物理实验课程的高校都在举办自己学校的物理实验竞赛或物理实验竞能竞赛、物理实验设计竞赛,名称虽然有所不同,但竞赛命题形式不外乎两种,一种是现场命题并操作实验,考察学生对不同物理实验手段理解掌握的水平和综合分析应用能力。另一种是提前指定竞赛题目或开放式命题,最终以作品的水平评定成绩。
      三、我校物理实验竞赛情况介绍
      (一)第一届大学生物理实验竞赛
      在2010年12月首届全国大学生物理实验竞赛成功举办之际,校领导提议我校也应该自己组织一个实验竞赛,激发学生对实验的兴趣和热情,提高实验室利用率,提高学生创新和协作能力。由于学校领导十分重视,教务处召集学校相关职能部门和相关学院领导进行协商,并在2011年4月底下发了关于举办我校首届大学生物理实验竞赛的通知。首届竞赛分为初赛、实验操作和答辩三个环节进行,报名与参赛均以组为单位,每组两人。初赛以笔试形式考查报名选手的基本知识和基本实验技能。实验操作考察学生的动手能力和灵活运用所学知识设计实验的能力。考虑到是第一次举办竞赛,并参照我校现有仪器和条件,提出了以下几个参考题目:频率的测定和烧杯打击乐的形成,太阳能电池研究,自组迈克尔逊干涉仪研究空气折射率,空间频谱及空间滤波研究,全息照相的研究。选手也可以自选参赛题目。实验操作中要求两名选手团结协作,按照自己的设计方案在规定时间内完成仪器调试、数据测量、提交报告。
      来自7个二级学院的176组352名同学报名参加了首届大学生物理实验竞赛。根据初赛成绩选拔60组选手进入实验阶段。经过两天的紧张比赛,评委根据选手的设计思想、实验操作和实验后的报告总结综合评分,选拔出30组选手成为本次竞赛的获奖选手。30组获奖选手中前14组参加了答辩,最终6组选手获得一等奖,8组选手获得二等奖,其他16组选手获得三等奖。
      学生在竞赛过程中表现出来的刻苦努力、坚忍不拔、聪明睿智、大胆创新给我们留下了深刻印象。因为比赛期间也是学生功课最忙的一段时间,学生平时白天很少有时间,只能在周末、中午、晚上等课外时间查阅资料、制备材料、实验练习。有的学生从下午下课一直到晚上实验楼锁门都在实验室钻研,甚至带着面包干粮到实验室。有些学生的想法非常新奇,具有大胆创新的思想,比如:有的同学利用声速测量仪上的压电陶瓷换能器,测量烧杯的共振频率;有的同学自己动手制作太阳能电池;有的同学应用所学的马律斯定律自制光强调节装置;有的同学灵活运用基础实验中学到的补偿原理,测量太阳能电池的电压特性等等。
      (二)第二届大学生物理实验竞赛
      总结第一届竞赛的经验,2012年我们又举办了第二届大学生物理实验竞赛。1~4人组成一个参赛队,报名同时提交物理实验竞赛参赛申请报告。竞赛项目及要求:(1)利用简单材料设计制作静电起电机,并演示与静电有关的现象。(2)应用物理原理进行实验制作。要求作品具有创新性、有实用价值。(3)对物理实验中心现有仪器进行改进,使操作更加便捷、测量更加精确;对物理实验中心现有仪器进行重新组合,开发新的实验项目,完成新的实验功能;基于物理实验中心现有实验项目,提出新的实验方法。
      为了鼓励和帮助参赛选手,物理实验中心专门设置了一个学生科技活动室,并在学生科技活动室准备了各种元器件,各种工具原材料和实验中心多年来积攒的各种在物理实验课上不能成套利用的实验仪器,给参赛选手提供一个发挥潜能和创造力的空间,同时也营造出节约创新的氛围,推动和促进了实验室的建设与发展。来自七个理工科学院的247名同学报名参加了第二届物理实验竞赛,经过资料查阅、材料准备、作品制作、反复实验不断突破,选手们从暑假开始历经将近半年时间最终完成各自参赛作品。根据初赛展示答辩结果,评出三等奖10项,优秀奖20项。排名前六的选手进入决赛,经过进一步升级加工,六个队伍又进行一场决赛答辩。最后,白光干涉杨氏模量测量仪和感应起电机两个作品凭借新颖的设计,大胆的创新获得了一等奖。另外四队选手也表现出色获得了二等奖。竞赛过程中,涌现出一大批优秀学生,有的学生严谨认真、踏实努力;有的学生见解独到、思路新异;有的学生热爱科学、精益求精;有的学生乐观向上、永不言弃。本届竞赛学生制作了范式起电机、韦氏起电机、滴水起电机、新型杨氏模量测量仪、斯特林空气热机、新型静电场描绘仪、新型输液报警器、静电演示仪器、电磁演示仪器等十种作品。其中一等奖选手的作品“白光干涉杨氏模量测量仪”获得了评委老师和学校领导的一致认可,并已在申请专利。
      四、结语
      举办大学生物理实验竞赛的目的是为了激发学生对物理实验的兴趣和潜能,充分发挥学生的自主能动性,培养学生创新能力、实践能力和团队协作意识。只有制定合理的、符合学校实际情况的竞赛组织管理模式才能真正发挥物理实验竞赛的作用。一个成功的符合学校具体情况的竞赛组织管理模式,可以充分调动学生的实验积极性,使学校的实践教学质量大幅提升,使学生的动手能力、创新能力、团队合作能力、多领域知识交叉利用能力等各方面综合能力不断提高。
      作者简介:郭涛(1978-),男,河北辛集人,石家庄经济学院数理学院讲师,硕士,研究方向:物理实验教学和实验室管理;杨悦(1985-),石家庄经济学院数理学院讲师,硕士,研究方向:大学物理教学。

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