王清亮 任恒峰　

[摘 要] 對于近代物理實驗教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺失、難以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維能力的現(xiàn)實局面，深入研究借助研討式教學(xué)法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性的具體措施。在近代物理實驗教學(xué)中，研討式教學(xué)模式的具體操作為“查閱資料—小組討論—設(shè)計實驗—專題研討”四級研討模式，通過“查閱資料—小組討論”著力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過“設(shè)計實驗—專題研討”在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

[關(guān)鍵詞] 創(chuàng)新能力培養(yǎng);研討式教學(xué)法;教學(xué)改革

[中圖分類號]G642? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 1008-2549（2020） 07-0087-03

作為物理學(xué)本科專業(yè)難度較大、綜合性較強的實驗課程，近代物理實驗在整個物理學(xué)本科專業(yè)課程體系中占據(jù)了至關(guān)重要的地位，一方面該課程的大部分實驗可以充分反映學(xué)生本科階段對物理專業(yè)實驗掌握的綜合水平，另一方面該課程對于物理學(xué)實驗的研究體系起到了承上啟下的作用，因而近代物理實驗的教學(xué)成效不僅對于是否能夠成功培養(yǎng)合格本科物理人才具有非常重要的作用，而且直接或間接地決定了有志于從事物理研究的同學(xué)能否培養(yǎng)出強烈的創(chuàng)新理念和創(chuàng)新意識。近代物理實驗的原理大都晦澀難懂，如若采用傳統(tǒng)的教學(xué)手段往往會使得學(xué)生感到望而生畏，繼而學(xué)習(xí)該門課程的積極性逐漸消退;又由于現(xiàn)代化的集成技術(shù)使得近代物理實驗儀器集成化程度很高，這就導(dǎo)致學(xué)生即便是理解了物理原理的基礎(chǔ)上操作實驗，也往往是耗費了大量時間而難以使得理論與具體的實驗結(jié)果進(jìn)行吻合性理解，也就更談不上創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)了。鑒于此種背景，研究近代物理實驗課程的新型教學(xué)方式，從而在整個教與學(xué)的過程中培養(yǎng)本科學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新性思維，是近代物理實驗教學(xué)改革的一個重要研究方向。

一 近代物理實驗傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性

（一）近代物理實驗傳統(tǒng)教學(xué)模式已經(jīng)僵化

很長的時期內(nèi)，忻州師范學(xué)院、山西省乃至全國多數(shù)地方師范院校物理系近代物理實驗大都是采用的傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)模式，這種方式可以稱為是“五個固定”的模式，即：在固定的時間內(nèi)上實驗課，老師講授固定的實驗內(nèi)容，采用固定的實驗儀器，學(xué)生進(jìn)行固定的實驗操作，老師采用固定的考核方法。這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，雖然老師可以保質(zhì)保量地完成教學(xué)大綱所固定的基本教學(xué)任務(wù)、學(xué)生們可以質(zhì)高量優(yōu)地完成基本學(xué)習(xí)內(nèi)容;但與此同時其缺陷也是非常明顯：多年來所形成的這種教學(xué)模式無法滿足現(xiàn)代高校教學(xué)改革的整體要求，僵死的教學(xué)時間、陳舊的教學(xué)方法、落后的教學(xué)手段、難以與當(dāng)前前沿?zé)狳c相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容，難以科學(xué)反映學(xué)生真實水平的考核方式等都已僵化，難以迎合當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，已經(jīng)成為有效提高近代物理實驗課程教學(xué)成效的阻礙，亟須進(jìn)行必要的改革。

（二）學(xué)生學(xué)習(xí)近代物理實驗課程的興趣逐漸喪失

作為物理系物理學(xué)專業(yè)開設(shè)于高年級段的專業(yè)必修實驗類課程，近代物理實驗以本科階段難度較大的原子物理學(xué)和量子力學(xué)為理論基礎(chǔ)，具體的實驗往往綜合性、設(shè)計性強，同時實驗儀器集成程度較高，從而導(dǎo)致學(xué)生難以從實驗中直接體會相關(guān)理論如何得以實現(xiàn)。近代物理實驗課程自身的這些性質(zhì)本身就決定了學(xué)生們在學(xué)習(xí)和動手操作的過程中難以調(diào)動起強烈的主動積極性和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而傳統(tǒng)的已經(jīng)僵化的教學(xué)模式則又落后時代、沉悶乏味，學(xué)生只是被動地接受知識、按照教師的要求在固定的時間使用固定的儀器進(jìn)行固定的實驗，而在教和學(xué)的過程中主動參與的比重較小，進(jìn)而無法在近代物理實驗整個教學(xué)過程中最大化地發(fā)揮學(xué)生的主體地位作用，使其逐漸地喪失學(xué)習(xí)近代物理實驗的興趣，久而久之使得當(dāng)前的教學(xué)成效難以令人滿意。

（三）近代物理實驗教學(xué)難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維

2014年9月李克強總理首次提出“雙創(chuàng)”理念，自此“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”掀起了中國發(fā)展的新浪潮。作為一門綜合設(shè)計性較強的實驗課程，近代物理實驗的教學(xué)課堂本該是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維的絕佳陣地，學(xué)生在學(xué)習(xí)好物理基礎(chǔ)知識、提高動手能力的同時，應(yīng)該充分利用發(fā)散思維、融合學(xué)科前沿?zé)狳c培養(yǎng)出自身較好的二次再創(chuàng)造的創(chuàng)新性思維，但在傳統(tǒng)“五個固定”的教學(xué)模式中，由于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的缺乏，學(xué)習(xí)該門課程僅僅是為了學(xué)而學(xué)，甚至部分同學(xué)僅僅是為了獲取學(xué)分而學(xué)，這種教學(xué)模式所導(dǎo)致的學(xué)生的被動學(xué)習(xí)使得學(xué)生無法在常規(guī)的課堂教學(xué)過程中充分發(fā)揮自身的創(chuàng)造力，主動性地提出有較高質(zhì)量的學(xué)術(shù)問題，最終導(dǎo)致在這種綜合程度較高的實驗教學(xué)中難以培養(yǎng)出學(xué)生獨具創(chuàng)造性的創(chuàng)新性思維。

綜上所述，要打破近代物理實驗課程業(yè)已僵化的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)綜合性強的近代物理實驗的興趣和主動性，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步培養(yǎng)較好的創(chuàng)新性思維，提高教學(xué)成效，必須采取先進(jìn)的教學(xué)理念，改革陳舊的傳統(tǒng)教學(xué)模式。結(jié)合前期教學(xué)研究成果，我們將在近代物理實驗教學(xué)中采用研討式教學(xué)模式，并在具體實踐的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論升華，逐步提高近代物理實驗的教學(xué)成效。

二 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的新型教學(xué)模式

（一）近代物理實驗的研討式教學(xué)模式

根據(jù)近代物理實驗自身的原理難度大、操作綜合性強以及儀器集成程度高等特點，結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)過程中難以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新理念的具體事實，這里我們主要研究在近代物理實驗課上如何徹底打破常規(guī)的“五個固定”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，運用如框架圖1所示的研討式教學(xué)法，在調(diào)動起學(xué)生學(xué)習(xí)主動積極性和提高學(xué)生實驗操作動手能力的同時，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，進(jìn)而增強學(xué)生學(xué)習(xí)近代物理實驗的整體學(xué)習(xí)效果，使實驗課的教學(xué)有一個質(zhì)的提高。

具體來講，主要有以下幾個方面：第一，采取全開放式的教學(xué)方式打破固定教學(xué)的時間，使學(xué)生隨時根據(jù)需要進(jìn)行實驗。第二，以帶著問題進(jìn)行分組討論的方式變革老師講授固定實驗內(nèi)容的授課方式，讓學(xué)生在掌握基本實驗原理的基礎(chǔ)上，接觸并熟悉近代物理實驗相關(guān)前沿?zé)狳c動態(tài)，以靈活的討論方式激發(fā)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣。第三，培養(yǎng)學(xué)生儀器是進(jìn)行物理實驗的載體、儀器可以根據(jù)需要進(jìn)行正確拼裝的大膽科學(xué)理念，從而取代一個實驗一套固定儀器的陳舊思想，鼓勵并要求學(xué)生根據(jù)小組討論所掌握的實驗原理及相關(guān)的前沿理論，依托現(xiàn)有實驗條件設(shè)計實驗具體方案。要求學(xué)生在設(shè)計實驗方案的過程中保持基本科學(xué)原則的前提下進(jìn)行大膽的想象，養(yǎng)成獨立思考和設(shè)計的基本科學(xué)素養(yǎng)，以發(fā)散性的思維模式進(jìn)行實驗具體處理，理論聯(lián)系實際，進(jìn)而培養(yǎng)出較好的科學(xué)創(chuàng)新能力。第四，要求學(xué)生以小組為單位、以專題研討的形式根據(jù)自己的理想設(shè)計進(jìn)行必要的實驗操作。在研討的過程中，學(xué)生根據(jù)近代物理實驗室現(xiàn)有儀器的特點，分析討論哪些設(shè)計可行，做出具體實驗;哪些設(shè)計不可行，給出具體分析原因，能否進(jìn)行改進(jìn)，如果改進(jìn)的話是對設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)還是對儀器進(jìn)行改良，如何改進(jìn)和改良。在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的初步分析研判能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題的能力，從而逐步提高學(xué)生對所培養(yǎng)的創(chuàng)新性思維有一個正確認(rèn)識的理念。

（二）研討式教學(xué)法的具體實施

如前所述，近代物理實驗課程研討式教學(xué)法實施的前提是在時間上打破以往在固定時間進(jìn)行教學(xué)的授課方式，采用全開放式的、以學(xué)生需求為主的靈活教學(xué)模式，同學(xué)根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度隨時聯(lián)系老師適時進(jìn)行實驗。這樣，同學(xué)們完全可以根據(jù)自己的進(jìn)度、根據(jù)自己的需要來采取合適的時間來進(jìn)行具體的實驗操作，而由于實驗時間的靈活性，同學(xué)們的實驗操作的跨度也更加具有靈活性。在授課方式上，則徹底改變傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式，無論是實驗原理的教學(xué)還是實驗操作的講授上，都采取全新的研討式教學(xué)法，在整個過程中強調(diào)學(xué)生的自主參與，在激發(fā)學(xué)生興趣的同時培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新性思維。

研討式教學(xué)法在近代物理實驗教學(xué)過程中的具體實施方案包含以下幾個部分：

第一，在實驗原理的授課中，教師不對實驗原理進(jìn)行系統(tǒng)講授，而是在進(jìn)行每一個實驗之前大概兩周左右的時間內(nèi)，通過班級學(xué)習(xí)委員向?qū)W生下發(fā)幾個問題。在這些問題中不僅要包含體現(xiàn)學(xué)生對基本內(nèi)容掌握程度的基礎(chǔ)性原理問題，而且還要包含培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的創(chuàng)造性問題。

第二，讓同學(xué)們帶著這些問題，利用一周的時間閱讀教材，但閱讀的范圍不止于教材，要求同學(xué)們利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)等各種資源進(jìn)行調(diào)研。在自學(xué)閱讀一周的時間之后，教師組織同學(xué)們利用課余時間分組討論，將班級同學(xué)分成三組自行進(jìn)行討論。實驗本身就是一個講究團(tuán)體合作和協(xié)作的過程，所以同學(xué)們之間的這種對理論和實驗設(shè)想進(jìn)行的深刻討論具有非常重要的意義。通過一周左右的討論探究，不僅解決上述基礎(chǔ)性原理問題，而且根據(jù)創(chuàng)造性問題引導(dǎo)并要求每組同學(xué)解放思想、發(fā)散思維，設(shè)計出不低于3種有價值的理想實驗方案，這些方案也許在最后的真正操作中限于實驗室的具體條件未必真正能夠?qū)崿F(xiàn)，但理論上必須是講的通的。對于較難的無法通過討論解決的問題，力求在老師最后組織的全班性大討論中得以解決。在這種鼓勵學(xué)生自行討論原理和設(shè)計實驗方案的教學(xué)模式中，教師由“講授”的角色轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸笇?dǎo)”，學(xué)生由被動“學(xué)習(xí)”的角色轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥摹皡⑴c”，從而使得學(xué)生在整個教學(xué)過程中參與度高，逐步可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第三，小組自行討論結(jié)束后，組織每班進(jìn)行班級的專題討論，一方面解決小組內(nèi)未能解決的問題，另一方面，幫助同學(xué)們梳理整個理論和設(shè)計思路，尤為重要的是研究討論小組討論中所提出的實驗設(shè)想的可行性，并且利用討論結(jié)束后的時間，帶領(lǐng)同學(xué)們簡單熟悉實驗儀器及其各部件，給同學(xué)們講解實驗儀器各部件的物理特點，讓同學(xué)們了解到實驗儀器與自己所設(shè)想方案的異同在哪里、實驗儀器的局限性在哪里。

第四，通過“個人自學(xué)—小組討論—設(shè)計實驗—班級討論”模式熟悉實驗理論后，根據(jù)學(xué)生個人學(xué)習(xí)、設(shè)計進(jìn)度和老師及實驗室時間，分批次讓學(xué)生進(jìn)入實驗室熟悉實驗儀器，在熟悉的過程中要求學(xué)生進(jìn)行試行實驗和專題研討。此過程中，一方面要求學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)理論和設(shè)計，參考儀器具體情況進(jìn)行試行實驗，一方面要求同學(xué)們在具體操作驗證自己設(shè)計的同時，充分與組內(nèi)乃至組外同學(xué)進(jìn)行實驗可行性的專題研討，并與大綱規(guī)定的方案對照，找出異同，研究難以實現(xiàn)方案的具體改進(jìn)措施。學(xué)生在自行設(shè)計實驗方案并進(jìn)行驗證改進(jìn)的過程中，逐步出了培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的創(chuàng)新性思維，并進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生分析討論自己創(chuàng)新思維科學(xué)合理性的研判能力，這也是興趣驅(qū)動下培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的關(guān)鍵步驟。

第五，特別需要指出的是，同學(xué)們所設(shè)計的實驗方案理論上可能是可行的，但由于實驗條件的限制，我們實驗室并不能真正實現(xiàn)。鑒于此，要求同學(xué)們在理論上對實驗儀器進(jìn)行改造，并畫出改造的原理路線圖，通過討論論證儀器改造方案的可行性和自己所設(shè)計的實驗方案的可行性。進(jìn)一步給同學(xué)們留下思考問題：本實驗如何與前沿研究相關(guān)領(lǐng)域結(jié)合，并進(jìn)行可行性分析，此外思考實驗可能的現(xiàn)實應(yīng)用，最終這些均以小論文的形式提交。

第六，實驗完畢后，要求學(xué)生對整個實驗進(jìn)行反思思考，要求同學(xué)們回顧整個實驗歷程，從原理的學(xué)習(xí)和討論到設(shè)計方案的提出與實驗，從重復(fù)教材上的實驗到在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的拓展性研究。讓同學(xué)們在上面所寫的小論文的最后寫上自己對整個實驗改革的反饋信息，內(nèi)容主要包括與傳統(tǒng)實驗教學(xué)相比，這種“研討式”教學(xué)方式的優(yōu)點與不足，這種教學(xué)方式有哪些仍需改進(jìn)的地方，該如何進(jìn)行改進(jìn)，這種教學(xué)方式該如何向其他實驗進(jìn)行推廣。

（三）研討式教學(xué)法的預(yù)期成效

在近代物理實驗課堂教學(xué)中采用旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的研討式教學(xué)法預(yù)期將會產(chǎn)生非常好的教學(xué)成效：

第一，學(xué)生學(xué)習(xí)近代物理實驗的興趣和主動積極性將會大大提高。與傳統(tǒng)的教師系統(tǒng)講授、學(xué)生被動聽講的教學(xué)模式不同，研討式教學(xué)法使得學(xué)生一方面深入挖掘教材、查閱資料，在與同學(xué)老師的討論中解決難點，另一方面使學(xué)生首先通過自學(xué)教材中所涉及的基本理論的應(yīng)用部分，之后在具體實驗中領(lǐng)會并掌握這部分知識，從而使教學(xué)效果較之傳統(tǒng)上課模式顯著改善。把學(xué)生從整個教學(xué)過程中由被動接受知識的客體變成主動學(xué)習(xí)、主動參與的主體，進(jìn)而可以充分調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣。

第二，學(xué)生的創(chuàng)新能力將會得到明顯的提高。在研討式教學(xué)法的實施過程中，學(xué)生掌握了實驗的基本原理之后，帶著興趣參與教學(xué)的同時，自行設(shè)計自認(rèn)為可以實現(xiàn)的多種實驗方案，并將這些方案進(jìn)行完善，之后去實驗室熟悉實驗儀器及其各個部件，并針對實驗條件對實驗方案進(jìn)行對比，在教師的指導(dǎo)下，對實驗方案進(jìn)行修訂，直至找出至少一套可以操作的方案來，對于無法在實驗室實現(xiàn)的方案，將其設(shè)計修訂成理想上可以操作的形式。這樣充分挖掘了學(xué)生的設(shè)計能力和創(chuàng)新性思維，并在具體實驗操作的過程中對自己的設(shè)計和創(chuàng)新進(jìn)行較好的研判，進(jìn)而逐步培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，學(xué)生在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行較高質(zhì)量的創(chuàng)新性實驗探究，撰寫較高質(zhì)量的創(chuàng)新性實驗論文。通過這種自行設(shè)計實驗的方式，預(yù)期可以較好地在興趣的驅(qū)動下培養(yǎng)學(xué)生較強的自主創(chuàng)新能力。

在當(dāng)前“雙創(chuàng)”大背景下，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力是當(dāng)代大學(xué)教育的關(guān)鍵任務(wù)之一。本文首先研究了當(dāng)前傳統(tǒng)的近代物理實驗的教學(xué)局限性，并針對性地引入了研討式教學(xué)模式，詳細(xì)研究了在近代物理實驗課程的教學(xué)過程中如何具體實施研討式教學(xué)法，討論了采用此種方法進(jìn)行教學(xué)的積極成效。

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（責(zé)任編輯： 王義祥）