李鴻英，韓 飛，孟令巖

(長春師范大學(xué)物理學(xué)院，吉林 長春 130032)

近年來，師范類專業(yè)資格認證是各師范院校迫切需要推進的工作。認證的基本思想是堅持以學(xué)生為中心，構(gòu)建完善的人才培養(yǎng)體系。以學(xué)生為中心，即持續(xù)關(guān)注學(xué)生的發(fā)展、學(xué)生的學(xué)習(xí)和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。在教學(xué)方面，強調(diào)學(xué)生在教學(xué)過程中的主觀參與和以學(xué)生為本、以學(xué)定教的教學(xué)體驗，以此發(fā)展學(xué)生的綜合能力。而成功的教學(xué)研究需要建立一個以“學(xué)”為中心的教學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，讓師生根據(jù)不同情況進行課程開發(fā)和設(shè)計，這與師范認證的理念是一致的。

探究式教學(xué)沒有固定的教學(xué)模式，其模式取決于教學(xué)對象、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)條件和教師本身。物理探究式教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，教師需要充分利用課程資源，引導(dǎo)學(xué)生參與學(xué)習(xí)過程。而學(xué)生參與式教學(xué)是一種符合時代要求的高等師范院校探究式教學(xué)方式，以辯證唯物主義實踐認知理論為指導(dǎo)，兼顧學(xué)生心理特征和大學(xué)物理實驗課程特點。此實驗教學(xué)法重在培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作意識、學(xué)習(xí)的主動性、實踐創(chuàng)新能力等，重視學(xué)生在教學(xué)過程中的交流與合作，提高學(xué)生主動探究的能力。而這些能力的培養(yǎng)都應(yīng)以實踐為途徑，以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為目標(biāo)。

1 大學(xué)物理實驗教學(xué)方法現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式

我國許多高等師范院校長期以來一直沿用傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式，實驗題目以經(jīng)典的驗證性實驗為主，實驗成績由平時成績和期末實驗考核兩部分組成，通過權(quán)重設(shè)置綜合評定。將實驗報告、出勤和實驗過程中的表現(xiàn)作為平時成績評定的依據(jù)。期末實驗考核成績通常有兩種評價方式：一是實驗理論筆試;二是實驗操作考試(由教師根據(jù)學(xué)生已學(xué)實驗題目確定考試內(nèi)容，學(xué)生獨立完成)。盡管傳統(tǒng)教學(xué)模式下的實驗教學(xué)內(nèi)容比較陳舊，方法也比較單一，但這些實驗有助于學(xué)生掌握一些基本實驗儀器的操作方法，了解物理量的測量方法，進而更好地理解物理理論知識。這種模式最大的不足是將教師作為教學(xué)的中心，限制了學(xué)生科學(xué)探究的積極性，不利于學(xué)生的創(chuàng)造性和自身能力的提高。這種教學(xué)模式更關(guān)注結(jié)果，而忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的經(jīng)歷和體會[1]。

1.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬學(xué)習(xí)模式與計算機支持

大學(xué)物理實驗教學(xué)中輔助完成教學(xué)環(huán)節(jié)的實驗教學(xué)模式有：使用計算機和互聯(lián)網(wǎng)資源，使用仿真技術(shù)、虛擬VR技術(shù)等。這種模式是利用網(wǎng)絡(luò)建立相關(guān)實驗的選課系統(tǒng)，其項目包括實驗題目、實驗簡介、授課教師、開課時間、實驗室房間號、單次實驗同時可容納的最多人數(shù)等。同時建立師生可共同使用管理的配套系統(tǒng)，教師可實時監(jiān)控學(xué)生的出席、實驗進展、實驗成績整理等情況，學(xué)生可查詢自己的實驗結(jié)果、成績等。該系統(tǒng)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有預(yù)約功能，緩解了實驗室容納量小的壓力，同時允許學(xué)生進入系統(tǒng)進行實驗的預(yù)習(xí)、自學(xué)、討論，甚至可以直接進行仿真虛擬實驗。這既提高了大學(xué)物理實驗教學(xué)的有效性，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[2-3]。

1.3 開放式實驗教學(xué)模式

開放式實驗教學(xué)是目前一種新型的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式，以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為學(xué)習(xí)主體，并以學(xué)生的自主探究實驗活動為基礎(chǔ)。從形式上來講,開放式是指進行實驗的時間、地點和使用儀器的開放。從更深層的意義上說，開放式意味著從實驗題目、實施方案的選擇上給學(xué)生留有足夠的選擇空間。開放的實驗一般包括必做和選做兩部分內(nèi)容。必做的部分是一些基礎(chǔ)性比較強的實驗內(nèi)容，而選做的部分是學(xué)生在完成必做實驗內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的能力和興趣，選擇高層次的實驗內(nèi)容進行自主探究。開放式實驗教學(xué)模式不僅在時間、地點、實驗設(shè)備等方面做到開放，更重要的是進行因材施教，既培養(yǎng)學(xué)生的自主意識和自身能力的個性化，又激發(fā)學(xué)生對物理實驗的探究積極性。但這種實驗?zāi)Ｊ揭泊嬖谝恍┎蛔悖热缃處煹墓ぷ髁考哟?、負?dān)更重，實驗設(shè)備耗損速度加劇等。因此，在開展開放式實驗教學(xué)時，既要考慮教師個人所能承受的工作總量，還要考慮學(xué)生的自身能力是否能促使其按照預(yù)想方案進行自主探究。要想使開放式實驗教學(xué)模式更優(yōu)化，就要對開放式實驗教學(xué)模式進行科學(xué)化管理，制定一系列保證其順利實施的有利措施，進而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性[4]。

1.4 分層次開放型實驗教學(xué)模式

分層次、階梯式大學(xué)物理實驗教學(xué)是一種打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式而獨立發(fā)展而成的教學(xué)模式，依據(jù)由淺到深、由已知到未知、由易到難的原則，對傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗內(nèi)容進行合理整合與層次的劃分。一般劃分為基礎(chǔ)實驗、綜合提高性實驗、研究性與設(shè)計性實驗，但只有極少數(shù)高等師范院校開設(shè)研究性實驗內(nèi)容。分層次開放型實驗教學(xué)可分為兩個層次：第一層次為必做實驗，內(nèi)容涉及力、熱、電和光的相關(guān)基本物理量的測量、基本實驗儀器的操作、基本測量方法的運用、基本數(shù)據(jù)處理與誤差的分析，還包括實驗技能的訓(xùn)練，是基礎(chǔ)類實驗。實際教學(xué)中，主要由教師講解實驗原理、演示操作過程，指導(dǎo)學(xué)生在了解整個實驗的基本思路基礎(chǔ)上進行模仿操作，在模仿中完成對學(xué)生基本實驗技能的培養(yǎng)，使學(xué)生掌握科學(xué)測量方法，養(yǎng)成科學(xué)實驗態(tài)度。第二層次的實驗增加了知識的深度、廣度與難度，主要是一些具有綜合性、提高性以及與現(xiàn)代科技接軌的實驗，其目的是鞏固基礎(chǔ)性實驗階段性學(xué)習(xí)成果，放手讓學(xué)生獨立設(shè)計實驗，開闊學(xué)生的思路與眼界，提高學(xué)生的實驗綜合設(shè)計能力[5]。

2 學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)的重要作用

一個有意義的教學(xué)過程應(yīng)是教師和學(xué)生共同建構(gòu)知識體系的過程，那么教師必須改變其傳統(tǒng)意義上的傳道、授業(yè)、解惑的角色定位，將學(xué)生從傳統(tǒng)接受模式中解放出來，由知識學(xué)習(xí)的被動接受者轉(zhuǎn)變成為學(xué)習(xí)活動的積極建構(gòu)者、參與者、探究者和合作者。在共同建構(gòu)知識的過程中，教師由知識的代言人、權(quán)威者轉(zhuǎn)變成為對話者、交流者，更成為學(xué)生探究活動的引導(dǎo)者和促進者。因此，大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中，學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)具有非常重要的作用[6]。

2.1 貫徹三維教學(xué)理念

探究式教學(xué)設(shè)計強調(diào)師生間的有效互動，注重調(diào)動教學(xué)體系各要素的積極作用，以確保整個體系有效運轉(zhuǎn)，提高教學(xué)有效性。而學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)是讓學(xué)生參與每個實驗的設(shè)計、實驗設(shè)備的選取與擺放、實驗原理的講解、操作步驟的演示。在注重雙基培養(yǎng)的同時，更重視對學(xué)生學(xué)習(xí)方法、科研能力的培養(yǎng)，以適應(yīng)中學(xué)物理教學(xué)的需要。因此，學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)的實施不僅可以在教學(xué)中貫徹三維教學(xué)理念(學(xué)生、教學(xué)方法、教師)，還可以利用物理實驗課程的教學(xué)優(yōu)勢，展現(xiàn)物理課程的特色。這對開展豐富而有效的物理實驗教學(xué)、提升物理實驗教學(xué)的活力具有非常重要而實際的意義。

2.2 提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性

學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)突破了傳統(tǒng)的教學(xué)理念，改變了傳統(tǒng)的實驗課程授課方式(教師講解實驗原理、操作演示，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下按照實驗步驟完成實驗)，學(xué)生參與所有實驗的教學(xué)組織與管理。具體實施措施：先從每個實驗的輪流組中推選出一名組長提前學(xué)習(xí)每個實驗的相關(guān)內(nèi)容，然后由組長組織本組成員預(yù)習(xí)并討論實驗(包括實驗?zāi)康?、實驗原理、改進方法、誤差分析等)。課上指導(dǎo)成員完成實驗，要求當(dāng)堂完成該實驗的實驗報告，并進行下一輪實驗的預(yù)習(xí)工作。在整個實驗教學(xué)過程中，教師要密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，必要時對學(xué)生給予一定的指導(dǎo)，而對能提出有創(chuàng)意的問題且積極嘗試、主動設(shè)計實驗的學(xué)生，要給予及時的肯定和相應(yīng)的加分鼓勵。這種教學(xué)方式不僅能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，也能更好地緩解學(xué)生進行實驗時的畏難情緒。

2.3 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力。培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，是高等學(xué)校教育的重要內(nèi)涵，是學(xué)生自身發(fā)展和社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)作為一個課題，有著深刻的現(xiàn)實背景。當(dāng)今市場環(huán)境更加開放，競爭更加激烈，迫切需要專業(yè)技術(shù)人員及時補充、更新、拓展知識，迫切需要實現(xiàn)勞動密集型向技能密集型的轉(zhuǎn)變[7]。

學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)不僅可以提高教師的教學(xué)效率，活躍教學(xué)氣氛，還可以幫助學(xué)生提高物理學(xué)習(xí)的興趣，拓寬獲得知識的渠道，更能將枯燥的物理知識具象化，便于學(xué)生理解和掌握，從而提高學(xué)生的探究實踐能力，最終實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)目的。

2.4 提高學(xué)生的職業(yè)技能，樹立現(xiàn)代教育理念

擁有扎實過硬的專業(yè)知識基礎(chǔ)，是培養(yǎng)創(chuàng)新實踐人才的基本前提。強化學(xué)生在實驗、實踐過程中解決實際問題的能力，并在此基礎(chǔ)上進一步深化學(xué)生在專業(yè)設(shè)計、科學(xué)實踐等方面的專業(yè)知識，拓展學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力是實驗教學(xué)的基本目標(biāo)[8]。學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)要堅持以人為本，強化學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，強調(diào)學(xué)生的專業(yè)發(fā)展和自我實現(xiàn)，重視學(xué)生專業(yè)知識、職業(yè)技能和道德情感的全面協(xié)調(diào)發(fā)展，樹立現(xiàn)代教育理念。

3 學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)設(shè)計內(nèi)容

3.1 分析實驗，確立目標(biāo)

有效實施實驗教學(xué)及客觀評價學(xué)生的重要保障是制定科學(xué)系統(tǒng)、具體可行的實驗教學(xué)目標(biāo)。大學(xué)物理實驗的教學(xué)目標(biāo)涵蓋認知領(lǐng)域和操作技能領(lǐng)域兩部分，具有突出的外顯性、具體的可操作性、明確的可評價性，且必須根據(jù)大學(xué)物理實驗及其教學(xué)特點制定。因此，教師應(yīng)在實驗教學(xué)之前對整個實驗教學(xué)內(nèi)容和各個實驗的詳細分析，確定本次實驗教學(xué)要達到的目標(biāo)[9]。

3.2 分組實驗，培訓(xùn)“技術(shù)骨干”

實驗設(shè)備數(shù)量和教學(xué)資源的有限使所有實驗必須按輪分組進行。在第一輪實驗教學(xué)前，先由每個實驗小組推選一名學(xué)生擔(dān)任本組的組長，再由教師培訓(xùn)各組長進行實驗時所需的物理知識、操作技能等，使之成為該組的技術(shù)骨干，在實驗教學(xué)過程中組織本組成員完成各項實驗教學(xué)任務(wù)。其具體工作包括：檢驗本組成員的預(yù)習(xí)情況，組織討論本組的實驗方案，協(xié)調(diào)本組成員間的分工、協(xié)作關(guān)系，關(guān)注本組成員的實驗進展情況，匯總本組內(nèi)較集中的問題，分析實驗數(shù)據(jù)的合理性，客觀評價本組的實驗情況，最后還應(yīng)做好對下輪實驗組長的培訓(xùn)工作。

實行組長輪換制。為了起到示范作用，達到良好的教學(xué)效果，第一輪組長要具備扎實的物理理論基礎(chǔ)知識，認真負責(zé)，態(tài)度積極，善于溝通和寫作。隨著實驗教學(xué)持續(xù)開展，小組成員輪流擔(dān)任組長，承擔(dān)不同實驗的教學(xué)組織工作。在學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)中，每個學(xué)生都能得到鍛煉，成為技術(shù)骨干。他們的成功與否關(guān)系著整個實驗教學(xué)的成敗，因此，教師需要對每輪實驗的技術(shù)骨干進行指導(dǎo)、監(jiān)督和評價。

3.3 課前預(yù)習(xí)，設(shè)計方案

在實驗課前，組長組織本組成員進行初步預(yù)習(xí)，了解所要做的實驗及應(yīng)達到的目標(biāo)，并討論形成實驗方案，完成預(yù)習(xí)報告。對于無法解決的問題，學(xué)生可以相互討論，也可以尋求教師的幫助。這樣的教學(xué)方式使大學(xué)物理實驗教學(xué)變得豐富多樣，不僅為學(xué)生的發(fā)展提供了廣闊的空間，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，提高了實驗教學(xué)的效率。

3.4 選取儀器，主動實驗

實驗時，學(xué)生根據(jù)已設(shè)計的方案進行實驗儀器的選取、擺放、檢查、調(diào)試。合適的儀器會達到事半功倍的效果，使測量物理量的工作變得簡單易行，并且會減小實驗誤差，使數(shù)據(jù)更加合理。儀器的合理擺放便于實驗操作，更便于調(diào)試、檢查，排除故障。

作為實驗教學(xué)主體環(huán)節(jié)的實驗操作過程，直接影響整個實驗教學(xué)效果。教師要充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，鼓勵學(xué)生積極主動地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并進行合理分析，對不合理的內(nèi)容要能提出問題，給出解決方案，并大膽嘗試加以驗證；還要幫助學(xué)生將目前正在學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容納入已知的知識體系，建立某種關(guān)聯(lián)，完成對知識的有意義建構(gòu)。

3.5 協(xié)作學(xué)習(xí)，綜合探究

協(xié)作學(xué)習(xí)是以個人自主實驗學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)而進行的小組討論、協(xié)作，進一步完善和深化對知識的理解、對主題內(nèi)容的建構(gòu)。協(xié)作學(xué)習(xí)由技術(shù)骨干主持，教師參與討論并做好引導(dǎo)工作。研討的問題包括：(1)組內(nèi)有爭議的集中問題；(2)可以促使討論或?qū)嶒灣掷m(xù)、深入進行的關(guān)鍵問題。合作學(xué)習(xí)過程中，一切以學(xué)生為中心。教師要以更高的角度進行指導(dǎo)，適時恰當(dāng)評價學(xué)生在學(xué)習(xí)、討論過程中的表現(xiàn)，但不可干預(yù)甚至替代學(xué)生的工作。

3.6 即時匯報，評價反饋

在學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)中，學(xué)生不僅需要在課上完成實驗內(nèi)容與實驗原始數(shù)據(jù)的記錄、實驗數(shù)據(jù)處理與誤差分析、實驗結(jié)論的總結(jié)，還要進行匯報。每個學(xué)生利用10分鐘的時間介紹自己的實驗設(shè)計思路、數(shù)據(jù)采集方法、實驗結(jié)果以及實驗中未解決的問題，大家就此展開討論并給予評價。這種實驗教學(xué)模式不僅為學(xué)生提供鍛煉的機會，還可以提高學(xué)生的教學(xué)技能。

3.7 采取多種評價方式

評價包括教師對學(xué)生的評價、組長對本組成員的評價、學(xué)生的自我評價，實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性不再是唯一標(biāo)準(zhǔn)。評價直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，主要圍繞自主學(xué)習(xí)能力(達到實驗預(yù)習(xí)、實驗準(zhǔn)備和實驗過程等相關(guān)要求的程度)、自我表現(xiàn)(合作學(xué)習(xí)過程中的作用)、是否達到了知識建構(gòu)的要求(掌握實驗知識、技能的程度)三個方面展開。

3.8 改革考試方式

學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)以研究性學(xué)習(xí)為主，以多種考核方式代替單一試卷考試。通過實驗設(shè)計、實驗匯報和實驗報告對學(xué)生的學(xué)習(xí)成績進行評價。

《大學(xué)物理實驗課程教學(xué)基本要求》指出：鼓勵采用反映學(xué)生科學(xué)實驗?zāi)芰Φ母鞣N評價方法。學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)可以采用動態(tài)評價法，動態(tài)評價不是對原有實驗評價方法的顛覆，而是對原有實驗評價方法的補充。例如，在“平時成績+期末成績”的評價下，平時成績包括出勤率、預(yù)習(xí)報告、課堂表現(xiàn)和實驗報告，期末考試包括理論考試和操作考試。動態(tài)評價涉及每個實驗，記錄每個實驗組的指標(biāo)得分、自我評價得分和交換實驗組得分。動態(tài)評價和初始評價方法的結(jié)合將大大提高成績與學(xué)生實際能力之間的相關(guān)性。此外，動態(tài)評價的內(nèi)容包括學(xué)生的基本知識、操作技能、合作態(tài)度和人際協(xié)調(diào)能力等。動態(tài)評價包括教師評價、學(xué)生自我評價和群體相互評價，符合大學(xué)物理實驗評價主體的多元化取向。從每個實驗的微觀角度來看，學(xué)生的能力發(fā)展階段是不同的，使用的評價干預(yù)措施是不同的，評價結(jié)果也是不同的，這與大學(xué)物理實驗評價方式的多元化是一致的[10]。

4 結(jié)語

學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)是學(xué)生在原有知識的基礎(chǔ)上，選擇合適的題目，獨立完成整個實驗過程的教學(xué)方式。主要過程為“查閱資料—設(shè)計實驗方案—實施實驗過程—得出實驗結(jié)果—分析總結(jié)”。在這個過程中，學(xué)生不僅獲得新的知識，而且學(xué)會運用所學(xué)知識，真正做到“學(xué)以致用”。學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)更加重視學(xué)生的主體性發(fā)展，強調(diào)新知識的獲得過程。同時，教師作為課堂教學(xué)的指導(dǎo)者，應(yīng)擺正自己的位置，真正做到以學(xué)生為中心。學(xué)生參與式探究實驗教學(xué)模式能夠提高學(xué)生的團隊協(xié)作意識，培養(yǎng)學(xué)習(xí)的主動性、創(chuàng)新性，注重交流與合作，從而提高學(xué)生再學(xué)習(xí)的研究能力。