周璐婷,朱麗麗,牟佳佳,管 越

(北華大學 理學院,吉林 吉林 132013)

大學物理實驗作為理工科專業(yè)學生的公共必修課程之一,包含力學、電磁學、熱學、光學等多板塊的基礎物理知識,供不同專業(yè)學生縱向研學其專業(yè)課程理論知識、打好其專業(yè)實驗課基礎起到承先啟后的作用[1]。同時,大學物理實驗課程中的基礎性、綜合性以及設計性實驗內容涵蓋著豐富的實驗思想及方法,對培養(yǎng)學生的實驗探究能力、思維能力、創(chuàng)新意識及科學態(tài)度等具有促進作用,對培養(yǎng)符合新時代需求的人才具有重要意義,因而成為各高校課程體系建設中不可或缺的角色[2-4]。但傳統(tǒng)大學物理實驗課程教學的弊端也在“新工科”“工程教育專業(yè)認證”等時代背景的迭新下不斷顯露,在面向理工科各專業(yè)學生的課程內容選取、學習動機驅動及教學效果考評方面面臨新的挑戰(zhàn)。ARCS模型是美國教授Keller以期望價值理論為基礎研究所得的一種提高教學材料動機吸引力的方法模型,包括注意(Attention)、關聯(lián)(Relevance)、信心(Confidence)、滿意(Satisfaction)四維度動機要素及其相應的教學策略[5-6]。該模型能夠幫助教師在各教學環(huán)節(jié)激發(fā)與維持學生的學習動機,從而達到相應的教學目標,即首先喚醒學生的注意,其次使學生明確所學內容與自身的相關性,而后在完成學習活動或任務挑戰(zhàn)的過程中培養(yǎng)學生對成功的期待、建立適度的自信,并使學生產(chǎn)生滿足感。因而,本文從教學過程角度出發(fā),結合ARCS模型的四維度動機要素探析大學物理實驗課程的教學策略,以期驅動學生潛在學習動機,培養(yǎng)學生實驗探究能力,提升教師專業(yè)素養(yǎng)及研課能力,進而實現(xiàn)有效教學。

一、課程教學現(xiàn)狀

(一) 基于差異化的課程安排關聯(lián)性不強

大學物理實驗作為面向各理工科高校開設的一門公共基礎課程,其課程體系設定與教學內容安排具有一定普適性,但同時也因高校辦學定位、專業(yè)類別劃分與學生學習需求等的不同具有一定差異性[7-8]。而傳統(tǒng)的大學物理實驗在基于以上差異因素進行教學時,存在以下課程安排關聯(lián)性不強的問題:如①基于辦學定位的整體關聯(lián)性低:部分應用型高校仍以教材內容與實驗設備為基礎安排整體課程,而未考慮其與培養(yǎng)方案中要求的教學任務與課程目標間的整體關聯(lián)性,因而影響課程教學質量;②基于專業(yè)類別的縱向關聯(lián)性低:大學物理實驗包含力、熱、光、電等多板塊的物理知識,而許多高校開展課程教學時并未從專業(yè)特征出發(fā)設置課程內容與學時,課程任務和教學深度沒有體現(xiàn)專業(yè)側重性,使得大學物理實驗教學與各專業(yè)課程教學間的縱向關聯(lián)性低,不利于學生借助大學物理實驗課程進行專業(yè)理論與實驗知識的縱向研學;③基于學習需求的橫向關聯(lián)性低:在實際教學中,仍然存在應付實驗或僅強調“做實驗”的問題,沒有對實驗課程的內容進行橫向展開,實驗的探究過程及其蘊含的科學思想、方法及拓展知識等沒有進行深度融合,進而不能很好地培養(yǎng)學生的實驗思維與應用創(chuàng)新等能力。這樣的課程安排對于學生認知該課程學習與自身的相關性不具促進作用,因而不利于學生學習動機的激發(fā)與維持。

(二) 教學模式固化使得學習積極性不高

由于我國的基礎教育實施具有一定地域差異性,對于實驗課程的開設與實驗能力的培養(yǎng)情況也各有不同,因而大學物理實驗對理工科專業(yè)的本科生來說,是其接受系統(tǒng)實驗方法與技能訓練的真正開端,為學生基本實驗知識與科學探究、自主創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)奠定夯實基礎。但部分高校在開展大學物理實驗課程時,多有違背“以學生為主”的教學理念,實施“重模仿輕研究”教學模式的現(xiàn)象存在。對于課程內容的選取除了必做的基礎性實驗外,多以驗證性而非設計創(chuàng)新性實驗為主,枯燥且重復的實驗內容無法吸引與維持學生注意,使得學生的實驗探求欲降低,不利于學生學習積極性與主動性的驅動[9-10]。同時教師多采取“保姆式”講授法,在課程教學中花費大量的時間講解包括實驗內容、實驗原理、實驗儀器以及實驗操作步驟等在內的實驗程序,而學生則多扮演“聽眾”與“模仿者”的角色,機械被動地完成課程實驗內容,導致學生的實驗探究參與感較低,主觀能動性得不到發(fā)展,學習積極性不斷下降。此外,基于近年來各高校的大規(guī)模擴招形勢,不僅存在實驗器材數(shù)量短缺的問題,且輔助實驗課程的多元化教學資源也存在開發(fā)不足的短板。這種基于傳統(tǒng)授課模式與老舊實驗資源進行的大學物理實驗課程教學,使得學生的多元學習需求得不到滿足,不利于學生實驗探究能力的發(fā)展以及具有自主創(chuàng)新能力的應用型人才培養(yǎng)。

(三) 結果導向的教學效果考評參考性不強

課程考評是教學過程的重要環(huán)節(jié),對于任何一個科目而言都是必不可少的,它不僅能在檢驗學生學習成效的同時,一定程度上反映學生的學習狀態(tài)與學習態(tài)度,也能為學生的后續(xù)學習起到導向作用,而當前大學物理實驗課程的考評體系單一,多以結果為導向,忽視過程性評價[11-12]。從考評標準來看,教師更關注實驗報告的撰寫、實驗結果的正確性及理論筆試成績等靜態(tài)評價指標,而對于實驗探究過程中,學生的動手能力、觀察能力、思維能力及應用創(chuàng)新能力等動態(tài)評價指標的關注較低。從考評形式來看,一般采取“平時成績(固定實驗操作)+期末成績(理論筆試)”的模式,而忽略了在固定實驗教學中,學生進行的多半是驗證式的機械操作而非以研究視角進行的探究活動,無法考評學生實際的實驗探究相關能力,同時缺乏實時的互動反饋。從考評結果來看,教師一般要求學生在完成實驗探究后的3～7天內上交實驗報告,忽略了學生在完成報告過程中可能存在的敷衍了事、數(shù)據(jù)作假、內容抄襲等行為,無法保證考評結果反映教學效果的真實性。同時,部分高校對于實驗報告有固定的內容與排版規(guī)范,因而學生對于實驗探究過程的一些創(chuàng)新思考、分析亮點等不能在報告中得以體現(xiàn),使得作為考評內容之一的實驗報告存在千篇一律的情形。綜上,考評結果的真實性、全面性、參考性等有待考證。

二、大學物理實驗課程教學策略探析

(一) 課前準備“A+R”:完成預習任務,吸引學生興趣

為了避免學生課前未預習而導致的實驗探究流于形式、理論講解時間過長等情況的出現(xiàn),可實施ARCS模型中的“注意”與“關聯(lián)”維度策略,如設置探究任務、變化教學形式或提供目標導向等策略,幫助學生建立對實驗內容的初步認識。即教師在深度備課的基礎上,通過線上平臺發(fā)布對應課程的探究任務與學習目標要求,包括但不限于問題思考、理論學習、操作掌握等內容,從而創(chuàng)設探究情境,將實驗重難點內容具體化、問題化?！白⒁狻迸c“關聯(lián)”維度策略的應用不僅能夠激發(fā)學生的學習興趣、增加課堂參與度,還能給學生提供明確的課程學習目標,以保證學生對實驗相關內容進行有效預習。

以“邁克爾遜干涉實驗”為例進行教學設計。即借助雨課堂插件向學生線上推送探究實驗項目及相應的課程目標要求,制作并發(fā)布學生需學習的“光的干涉理論學習”“實驗儀器介紹”“實驗操作流程”“干涉圖樣辨析”等內容的教學課件,設計并發(fā)布與課件內容相關的思考問題[13]。其中,課件內容應多引入直觀圖示、實驗視頻等多媒體資源,借助教學形式的變化增強學生的體驗感,從而吸引學生注意,激發(fā)其學習動機;同時開放雨課堂線上提問功能,意圖打破教學的時空限制,促進師生間交流,以期增強學生課堂參與度,提升學生實驗學習積極性。

(二) 實驗教學“R+C”:經(jīng)歷探究過程,樹立學生信心

實驗探究過程是大學物理實驗課程教學的核心環(huán)節(jié),對學生理論知識的掌握與應用,實踐操作、觀察分析、推理論證、設計創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)起到關鍵作用。遵循“學生為本,教師為輔”的教學理念,應用ARCS模型中的“關聯(lián)”與“信心”維度策略,如需求匹配、經(jīng)驗聯(lián)系、提供成功機會等策略進行教學設計,讓學生成為實驗探究的主體,自主自助地經(jīng)歷實驗探究的整體過程是必要且有效的教學方式。

實際教學中,教師可提前將實驗探究過程分解為一個個明確具體、維度適中、可獨立操作的實驗任務,即應用“提供成功機會”的信心維度策略,當學生完成預習任務、產(chǎn)生學習興趣,但未形成持續(xù)學習行為時,讓學生完成這些實驗任務,使其在探究過程中體驗成功,逐步建立自信,增加自我認同,從而使學生獲得內部滿足,以此引發(fā)學生的持續(xù)性學習行為。同時,教師可根據(jù)教學實際情況對實驗內容進行知識拓展,幫助學生將所學內容與既有知識基礎、個人需求和生活經(jīng)驗相關聯(lián),即應用“經(jīng)驗聯(lián)系”的關聯(lián)維度策略,使學生產(chǎn)生學習期待,維持學習動機。此外,基于學生的知識與能力水平及個人學習需求的差異,教師可基于實驗項目額外設計分層挑戰(zhàn)任務,如“重新設計實驗方案、改裝或更換實驗儀器以達成原有實驗目標”等任務,以此充分調動學生學習興趣,促進學生的應用創(chuàng)新能力發(fā)展。

(三) 考評反饋“C+S”:評價形式多元,提升滿意反饋

課程考評不僅能反映學生的學習情況,幫助教師改進其教學設計,同時考評結果對學生后續(xù)的學習狀態(tài)也有直接影響。動機相關理論研究表明,學生學習效果一定程度上受學習動機的影響,且學習動機對學習行為具有調控作用,即高學習動機的學生,一般學習效果較好,同時會表現(xiàn)出積極的學習行為,因而想要提高學生學習效果,不可忽視對學習動機的激發(fā)與維持?；谶@一理論,投射到大學物理實驗課程而言,其效果考評內容不應局限于學生學習結果的好壞,還應重視對學生學習活動過程的評價。因此,在檢驗大學物理實驗課程教學效果時,可應用ARCS模型中的“信心”與“滿意”維度策略進行考評體系的設計。比如,在教學前期依據(jù)學生“最近發(fā)展區(qū)”設置考核內容與標準并告知學生,即運用“提供學習要求”這一信心維度的教學策略,來激發(fā)學生學習內驅力;同時在教學過程中對學生學習行為進行及時反饋,即運用“給予外部強化”這一滿意維度教學策略,使學生從外部反饋這種過程導向的評價方式中體驗滿足感,進而提升課堂教學效果,形成良性學習循環(huán)。

實際教學中的效果考評設計可參照以下方式。首先,應設定考核標準,仍參考“平時成績+期末考核”模式,但以課前預習情況、實驗操作情況、理論筆試情況三部分的考核為準。其次,確定考核形式與內容,即課前預習部分,以雨課堂課前任務完成情況統(tǒng)計結果為準;實驗操作部分,學生需將實驗過程獲得的實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)拍照上傳至雨課堂,并撰寫相應的實驗報告;理論筆試情況,以部分實驗的誤差分析、實驗原理、實驗操作步驟為內容設計考卷進行筆試。需要注意的是,在實驗操作考評時,對于實驗課題的類別選擇應包括平時實驗探究與期末實驗操作兩種,且期末實操考核內容應選取未做過的設計類實驗課題。

三、結束語

大學物理實驗課程教學不能千篇一律、流于形式,而應根據(jù)各高校辦學特色、各專業(yè)培養(yǎng)標準及學生差異化需求等制定課程安排與教學方案,讓學生在經(jīng)歷探究過程的同時掌握相關的實驗探究能力,進而培養(yǎng)符合新時代需求的應用型、創(chuàng)新型人才。本文基于ARCS動機模型,借助雨課堂線上平臺,探析大學物理實驗課程教學適配策略,以期提升教育教學效果,為大學物理實驗課程教學改革提供新思路。