(西北大學(xué) 物理實驗教學(xué)中心)

基礎(chǔ)物理實驗的探究式教學(xué)方法

(西北大學(xué) 物理實驗教學(xué)中心)

1 主要內(nèi)容

西北大學(xué)物理實驗教學(xué)中心針對“如何在近代物理實驗教學(xué)中開展研究性教學(xué)，讓學(xué)生在經(jīng)典實驗中體驗研究創(chuàng)新的思想方法，在基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)階段養(yǎng)成科學(xué)研究的習(xí)慣和規(guī)范”這一問題，從實驗教學(xué)理念、實驗項目層次優(yōu)化、課題引入方式與推進(jìn)方法及綜合化的考核方式等方面入手，開展了細(xì)致的研究性教學(xué)實踐探索，總結(jié)出了具有借鑒價值的探究式教學(xué)方法.

1.1物理實驗教學(xué)理念

實驗教學(xué)不是簡單“驗證規(guī)律”的過程，而更應(yīng)是引導(dǎo)學(xué)生“體驗”規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程，總結(jié)研究新問題的思路和方法的過程. 在基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中，通過課題拓展和討論答辯，加強(qiáng)探究過程的訓(xùn)練. 把1次教學(xué)實驗當(dāng)作1次科研經(jīng)歷，把1份實驗報告當(dāng)作1篇科技論文，把1次答辯考核當(dāng)作1次學(xué)術(shù)報告，從一點一滴中培養(yǎng)學(xué)生的研究創(chuàng)新能力.

1.2探究式的課題引入方式

從小學(xué)到大學(xué)，教學(xué)過程習(xí)慣以演繹法的方式給學(xué)生建立“物理概念”， 講授“物理規(guī)律”，進(jìn)而通過演繹推理，完成練習(xí)題目或者考試試題. 這種方式對于培養(yǎng)學(xué)生扎實的理論知識功底具有有效作用. 但是事實上，更多具有創(chuàng)新意義的發(fā)現(xiàn)，往往是依靠“歸納法”的邏輯思考獲得. 通過研究，很多經(jīng)典實驗?zāi)軌驈纳铙w驗和應(yīng)用問題入手，幫助學(xué)生歸納出“物理問題”，抽象出待測量的物理量，設(shè)計出實驗方案，探究物理規(guī)律，并重新回到生活進(jìn)行應(yīng)用拓展，完成“從生活和實驗現(xiàn)象走入物理，再從物理走回生活和應(yīng)用的過程”.

1.3遞進(jìn)設(shè)問的推進(jìn)方法

通過“問題驅(qū)動”激發(fā)學(xué)生的思考. 能否提煉出關(guān)鍵性的問題，是教學(xué)設(shè)計成敗的關(guān)鍵. 我們針對每個實驗，總結(jié)出了每個環(huán)節(jié)的核心問題，采用多輪次循環(huán)講解的方式；通過物理情境還原、問題驅(qū)動思考，一步步把學(xué)生“逼迫”到可以有效實施的實驗方案上來，讓學(xué)生們自然而然地得到物理規(guī)律，親身體驗發(fā)現(xiàn)的過程和應(yīng)用的樂趣. 例如：塞曼效應(yīng)實驗教學(xué)過程中，可以設(shè)置如下3個階段的問題：

1)如何將原子能級分裂轉(zhuǎn)化成為宏觀上看得見的實驗現(xiàn)象？在此基礎(chǔ)上，選用什么樣的原子體系進(jìn)行實驗比較方便？

2)采用什么方法能夠測定微小的波長變化？

3)給出實驗儀器設(shè)備和設(shè)計方案，根據(jù)實驗結(jié)果分析相應(yīng)物理機(jī)理.

1.4實驗項目的應(yīng)用拓展

對每個教學(xué)實驗項目的內(nèi)容進(jìn)行了拓展、延伸和組合，開發(fā)和積累出具有研究意義的實驗拓展訓(xùn)練小課題. 這些拓展小課題提高了實驗內(nèi)容的層次與內(nèi)涵，挖掘了有限設(shè)備資源的潛在價值，更給因材施教、開展個性化培養(yǎng)提供了可能. 同時給學(xué)生提供了研究創(chuàng)新的范例和思路. 例如：在完成“空氣中的光速測量”基本實驗后，拓展出以下課題.

1)用光速測量儀測液體或玻璃磚的折射率.

2)將此設(shè)備改成1臺激光測距儀，測量實驗室樓道長度.

3)設(shè)計出基于其他原理測量光速的方案.

1.5實驗考核教學(xué)功能的充分發(fā)揮

將開展了十余年的答辯考核逐漸細(xì)化成專題學(xué)術(shù)會議式的常規(guī)性考核方式，弱化考試的課程結(jié)束性標(biāo)志，真正把考核變成教學(xué)和學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié). 綜合采用了平時考查、筆試考核、操作考試和專題答辯等多種形式的考核方式. 尤其是將部分實驗課程的答辯考核，分散貫穿在日常實驗教學(xué)中，每次安排約1個小時的專題學(xué)術(shù)會議式的研討答辯. 采用了實驗報告擇優(yōu)積分、優(yōu)秀實驗報告積分免考、優(yōu)秀科技制作和小論文獎勵等多種激勵方式，引導(dǎo)學(xué)生提高實驗報告質(zhì)量，積極開展探究實驗，寫作科技論文.

2 創(chuàng)新點

落實“以科研的態(tài)度對待教學(xué)實驗，在教學(xué)實驗中進(jìn)行科研訓(xùn)練”的教學(xué)理念. 從生活體驗和物理現(xiàn)象出發(fā)，探究式地引入實驗課題. 通過多輪次循環(huán)設(shè)問推進(jìn)教學(xué)過程. 通過實驗項目的拓展和組合突破既定實驗內(nèi)容，增強(qiáng)教學(xué)實驗的研究性. 總結(jié)了多種形式相結(jié)合的物理實驗考核方式，利用日?；瘜W(xué)術(shù)會議式的答辯考核激發(fā)學(xué)生參與集體討論.

3 主要成效

針對如何在基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中開展研究性教學(xué)的問題， 從實驗項目設(shè)計、內(nèi)容拓展、教學(xué)方法和考核方式等方面入手，提供了良好的解決模式. 通過物理實驗項目組合、科研成果模擬轉(zhuǎn)化、自制實驗儀器等多種途徑，構(gòu)建了能夠開展完整科研訓(xùn)練的系列化物理實驗?zāi)K. 關(guān)于基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)模式和實驗室建設(shè)的教學(xué)實踐經(jīng)驗，獲得了2項省級教學(xué)成果獎勵.

(執(zhí)筆：鄭新亮)

[責(zé)任編輯：任德香]

(待續(xù))