聶 妍，王艷麗，王志林

（佳木斯大學(xué)理學(xué)院，黑龍江佳木斯154007）

探究式大學(xué)物理實驗教學(xué)模式的研究與實踐

聶 妍，王艷麗，王志林

（佳木斯大學(xué)理學(xué)院，黑龍江佳木斯154007）

以通識教育理念和探究式教學(xué)法為基礎(chǔ)，以物理實驗教學(xué)改革為鍥入點，從實驗項目、教學(xué)模式、考評方法等多維度構(gòu)建探究式“大學(xué)物理實驗”教學(xué)模式，并取得良好成效。

探究式教學(xué)；實驗教學(xué)；通識教育；教學(xué)模式

探究式教學(xué)是一種新的教學(xué)模式，它是以學(xué)生的主體活動為中心，學(xué)生圍繞問題進行獨立思考，在集體討論中相互啟發(fā)、學(xué)習(xí)，自由表達見解的教學(xué)模式。這種模式突出了學(xué)生的主體地位，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、團隊意識及良好的社會品質(zhì)，是實行通識教育的重要手段。

“大學(xué)物理實驗”課程是目前高等學(xué)校設(shè)定的一門必修課程，通過這一基礎(chǔ)的實驗課程，學(xué)生不僅可以掌握物理學(xué)中一些基本的概念、理論和方法，還可以接受系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能的訓(xùn)練[1]；它不僅承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生動手能力和基本實驗素質(zhì)的任務(wù)，更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和科學(xué)探究能力、團隊協(xié)作精神的有效載體[2]?；谕ㄗR教育的培養(yǎng)理念，在大學(xué)物理實驗教學(xué)中引入探究式教學(xué)，對完善知識和能力結(jié)構(gòu)，落實學(xué)生全面素質(zhì)培養(yǎng)，具有十分重要的意義。

1 探究式大學(xué)物理實驗教學(xué)模式的構(gòu)建

本項目在通識教育理念指導(dǎo)下，根據(jù)探究式實驗教學(xué)的培養(yǎng)目標，分析了滿足探究式教學(xué)應(yīng)當具備的要素，通過整合實驗內(nèi)容、建立探究式教學(xué)模式、實施科學(xué)的課程考核評價三個環(huán)節(jié)，建立了一套能夠滿足探究式教學(xué)要求的實驗教學(xué)體系，實現(xiàn)了大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的目標。

1.1 建立多層次實驗項目資源庫

實驗項目的設(shè)置，不僅要遵循學(xué)生的認知規(guī)律，還要符合學(xué)生的實際水平和學(xué)科背景，基于從基礎(chǔ)到前沿、從知識的學(xué)習(xí)到能力的培養(yǎng)的循序漸進的培養(yǎng)目標，建立層次化的實驗項目資源庫是首要任務(wù)[3]。

項目組分析、研究了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和近代物理學(xué)等幾大板塊的實驗，充分考慮了實驗內(nèi)容的平衡性和教學(xué)可操作性，設(shè)置了四個層次的實驗項目，建立了一個具有梯度和內(nèi)在聯(lián)系的層次化的實驗項目資源庫。

1.1.1 基礎(chǔ)性實驗

基礎(chǔ)性實驗的訓(xùn)練是使學(xué)生從抽象的理論知識轉(zhuǎn)化成具體的物理圖景的一個不可缺少的環(huán)節(jié)。通過基礎(chǔ)性實驗的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握一些基本物理量的測量方法，熟悉一些通用儀器的操作和使用，還可以學(xué)會如何正確地記錄、處理、分析實驗數(shù)據(jù)，如何準確地表述實驗結(jié)果，如何規(guī)范地書寫實驗報告等[4]。通過基礎(chǔ)性實驗的學(xué)習(xí)，進一步加深了學(xué)生對物理規(guī)律的認識，對物理實驗的實驗方法和思想也有了初步的了解。對應(yīng)力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)四大板塊，篩選出具有普遍意義的八個實驗項目，分兩學(xué)期開設(shè)。

1.1.2 綜合性實驗

此類實驗的目的是鞏固基礎(chǔ)性實驗階段的學(xué)習(xí)成果，利用前面已經(jīng)掌握的實驗知識及物理理論來解釋所觀察到的物理現(xiàn)象，促進學(xué)生逐步有序、有效地提高自身發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。對應(yīng)力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)四大板塊，篩選出具有代表性的八個實驗項目，分兩學(xué)期開設(shè)。

1.1.3 選做實驗

選做實驗階段的培養(yǎng)目標是進一步拓展思維，培養(yǎng)學(xué)生獨立實驗的能力，培養(yǎng)綜合運用實驗技術(shù)和實驗方法的能力。實行多目標的培養(yǎng)模式，學(xué)生根據(jù)各自的專業(yè)方向和發(fā)展需要，選擇相關(guān)的實驗項目。面向機械、材料、信息學(xué)院的學(xué)生，篩選出具有典型意義的八個實驗，分兩學(xué)期開設(shè)，每個學(xué)生每學(xué)期任選兩個實驗。

1.1.4 設(shè)計性實驗

設(shè)計性實驗的教學(xué)目標是充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，讓學(xué)生了解科學(xué)實驗的全過程，逐步掌握科學(xué)方法和科學(xué)思想，全方位地培養(yǎng)學(xué)生的實驗研究能力和綜合設(shè)計能力。學(xué)生根據(jù)給定的實驗題目、要求，依據(jù)現(xiàn)有的實驗條件，獨立設(shè)計實驗方案并基本獨立完成實驗操作。設(shè)立四個設(shè)計性實驗選題，學(xué)生每學(xué)期至少要選一個實驗，對于學(xué)有余力的同學(xué)，鼓勵多選。1.2建立探究式實驗教學(xué)模式

“大學(xué)物理實驗”的教學(xué)目標不僅是提高學(xué)生對于理論知識的認識及動手能力，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，往往過分注重動手能力的訓(xùn)練而不注重思維能力的訓(xùn)練，過分注重基礎(chǔ)知識和實驗技能的訓(xùn)練，忽視了學(xué)生對實驗原理、實驗方法的理解，忽視了實驗技術(shù)問題的分析處理，不利于創(chuàng)新精神和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。因此在實驗課堂進行師生互動，啟發(fā)他們做實驗的思想與方法是至關(guān)重要的[5]。

探究式教學(xué)是一種全新的實驗教學(xué)模式，在不同的教學(xué)階段，根據(jù)具體的實驗內(nèi)容、培養(yǎng)目標，采用分層次、循序漸進、多種教學(xué)手段相結(jié)合的教學(xué)模式；在教學(xué)過程中重視師生共同進行的探索創(chuàng)新，教師不僅僅是“教”，更重要的是“導(dǎo)”，將學(xué)生在教學(xué)中的主體作用和教師的主導(dǎo)作用進行了有機的融合。

在基礎(chǔ)性實驗階段，實驗內(nèi)容相對來說比較淺顯、容易掌握，施行“自立”教學(xué)法：學(xué)生在課前要做好充分地預(yù)習(xí)，課上自由組合，直接開始實驗，通過討論、研究得出實驗結(jié)論，最后由教師根據(jù)學(xué)生實驗的情況，找出問題，進行討論、評析、總結(jié)。由于這部分實驗是由學(xué)生獨立完成的，這種教學(xué)方法可以促使學(xué)生主動預(yù)習(xí)實驗，學(xué)會獨立完成實驗，可以激發(fā)學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的自學(xué)能力[6]。

在綜合性實驗階段，實驗難度稍大一些，針對這一特點，采用“引導(dǎo)、啟發(fā)”的教學(xué)方法開展教學(xué)，講解和討論、總結(jié)相結(jié)合，集中講解和個別指導(dǎo)相結(jié)合。課前要求學(xué)生必須充分預(yù)習(xí)，教師可以適當增加預(yù)習(xí)思考題，學(xué)生可以通過預(yù)約到實驗室熟悉實驗儀器，思考實驗原理，也可以進入實驗中心網(wǎng)站模擬實驗。課堂上，教師先通過隨機抽查、提問等方式了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，然后講解實驗原理及注意事項，學(xué)生再自由組合進行實驗。在實驗過程中，教師只需幫助學(xué)生解決實驗中遇到的共性問題即可。實驗結(jié)束后，教師再把一些課堂上常見的問題拿到課堂上進行討論，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生積極思考、主動探索，通過討論、分析、總結(jié)，學(xué)生更加深入地理解實驗的設(shè)計和過程。

在選做實驗階段，采用“討論、互動”的教學(xué)方法開展教學(xué)活動。學(xué)生在完成第一、二層次的實驗基礎(chǔ)上，已經(jīng)掌握了一定的物理實驗知識和技能，具備了獨立開展一定難度實驗的條件。學(xué)生在課前要充分地預(yù)習(xí)，課堂上教師對學(xué)生進行有針對性地講解，鼓勵學(xué)生獨立開展實驗。在實驗過程中，對于學(xué)生遇到的問題，教師只需進行適當?shù)囊龑?dǎo)，鼓勵學(xué)生通過分析、討論解決問題。

在設(shè)計性實驗階段，采用“引導(dǎo)、啟發(fā)”的教學(xué)方法。以自主學(xué)習(xí)和合作討論為前提，學(xué)生在課前，要明確實驗?zāi)繕?，根?jù)實驗室提供的條件，通過查閱資料，制訂出可行的實驗方案，然后到實驗室進行實驗，得到結(jié)果后，教師進行適當?shù)膯l(fā)，引導(dǎo)學(xué)生進一步分析、討論，改進實驗方案，直至最后完成實驗。此過程不僅培養(yǎng)了學(xué)生主動參與和獨立思考的能力，而且增強了學(xué)生的進取意識，培養(yǎng)了學(xué)生對科學(xué)研究的興趣。在此過程中，教師也可以充分利用網(wǎng)絡(luò)等方式適時適度地引導(dǎo)，適時跟進，保證實驗在合適的時間內(nèi)順利完成。

事實證明，層次化、循序漸進、多種手段相結(jié)合的實驗教學(xué)模式不僅提高了學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?，更增強了學(xué)生自學(xué)和探索知識的能力。

1.3 實施科學(xué)的課程考核評價體系

項目組對傳統(tǒng)的實驗測評方法進行了改革，確立了“注重平時、注重能力”的實驗考核方式，測評成績包括平時考核成績、期末考核成績、創(chuàng)新能力成績?nèi)糠?。平時考核成績占總成績的60%，根據(jù)學(xué)生平時的實驗預(yù)習(xí)、實驗態(tài)度、實驗操作、實驗報告的數(shù)據(jù)處理、分析情況綜合給出。期末考核成績占總成績的30%，期末考核時，每位學(xué)生隨機抽取所要操作的實驗，獨立進行操作，主要考查學(xué)生動手操作的技能和獨立完成實驗的能力。創(chuàng)新能力成績占總成績的10%，主要考查學(xué)生主動參與和獨立思考、創(chuàng)新的能力，在實驗過程中提出合理的、有創(chuàng)新的設(shè)計，對實驗問題分析有新意、有創(chuàng)見的學(xué)生要給出較高的分數(shù)。通過這樣的改革，避免了學(xué)生臨時突擊、應(yīng)付考試的現(xiàn)象，大大改變了過去學(xué)生只注重實驗結(jié)果，忽視平時實驗操作的學(xué)習(xí)態(tài)度，兼顧了理論與實踐、平時實驗與期末考核等多方面的因素。實踐證明，這種考核方式起到了很好的監(jiān)督與引導(dǎo)作用，能夠促使學(xué)生認真對待每一次實驗，利于培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。

2 大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的成效

結(jié)合學(xué)校物理實驗課程的教學(xué)條件和教學(xué)現(xiàn)狀，項目組對大學(xué)物理實驗教學(xué)進行了上述探索性的改革，基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)得到補齊提高，基礎(chǔ)好的同學(xué)有了“用武之地”，實現(xiàn)了“個性化”的教學(xué)[7]，提升了學(xué)生的主體地位，學(xué)生參與課程的主動性、積極性有了明顯的增強，學(xué)生的實驗操作技能和思維能力得到了進一步的提高，實驗教學(xué)出現(xiàn)了良性循環(huán)狀態(tài)。探究式實驗教學(xué)為大學(xué)生創(chuàng)新意愿的建立、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、創(chuàng)新能力的提高提供了一個廣闊的實踐平臺，受到了學(xué)校師生的好評。

3 結(jié)束語

任何一種教學(xué)模式，都未必是完美的模式，實現(xiàn)探究式實驗教學(xué)模式，目前還有許多問題需要解決，在接下來的工作中，要進一步完善實驗改革的具體細節(jié)工作，加強師資隊伍建設(shè)、教材建設(shè)、實驗室的規(guī)章制度建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)信息平臺建設(shè)等。在今后的工作中，繼續(xù)深入改革與實踐，促進教學(xué)質(zhì)量的全面提高。

[1]王章銀.新形勢下大學(xué)物理實驗教學(xué)的創(chuàng)新模式探索[J].大學(xué)物理實驗,2016（3）:138.

[2]閆雷兵,田豐慶.大學(xué)物理實驗教學(xué)改革探索[J].科技信息, 2010(1):886.

[3]孫建,孫宇航,鄒志純.對大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的幾點思考[J].西安郵電學(xué)院學(xué)報,2011(12):158.

[4]張俊.大學(xué)物理實驗教學(xué)改革的探討[J].電子設(shè)計工程, 2011(24):39.

[5]崔連敏.淺談大學(xué)物理實驗教學(xué)存在的問題和方法[J].大學(xué)物理實驗,2015（6）:124-125.

[6]李海東,郝好山,劉扭參,鄭麗麗.大學(xué)物理實驗課程的教學(xué)改革與學(xué)生綜合實驗素質(zhì)的培養(yǎng)[J].河南工程學(xué)院學(xué)報，2011 (4):78.

[7]魏要麗,楊亮.大學(xué)物理實驗分層教學(xué)模式的探究[J].大學(xué)物理實驗,2015（5）:128.

Research and practice of exploring teaching pattern of university physics experiment

NIE Yan,WANGYan-li,WANGZhi-lin
（College ofScience,Jiamusi University,Jiamusi,Heilongjiang,China 154007）

Based on the idea of general education and exploring teaching and starting with the innovation of Physics experiment teaching reform,the exploring teaching method of university physics experiment education has been constructed in the aspects of experimental project,teachingmodel and evaluation method.In this way,the fine results have been achieved.

exploringteaching;experiment teaching;general education;teachingpattern

10.3969/j.issn.2095-7661.2016.04.043】

O4-3；G642.423

A

2095-7661（2016）04-0133-03

2016-08-12

佳木斯大學(xué)教研項目（項目編號：JKA2014-014）。

聶妍（1970-），女，黑龍江樺南人，佳木斯大學(xué)講師，學(xué)士，研究方向：大學(xué)物理實驗教學(xué)。