大學(xué)物理研究性教學(xué)模式的實(shí)踐研究

于秀玲

(吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130118)

研究性教學(xué)模式是一種新的教學(xué)理念和模式，目的是培養(yǎng)學(xué)生逐步形成一種現(xiàn)代學(xué)習(xí)觀.這種教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)探究和親身體驗(yàn)，同時(shí)，教師的角色也發(fā)生了改變，其主要職能是依據(jù)教學(xué)大綱設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)途徑.簡(jiǎn)言之，研究性教學(xué)指的是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生用類似科學(xué)研究的方式，主動(dòng)的獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題的一種教學(xué)模式.

1 大學(xué)物理研究性教學(xué)模式的特點(diǎn)

1.1 滲透著整體研究性

在研究性教學(xué)模式中滲透著整體研究的精神，用科學(xué)研究的素養(yǎng)和要求去設(shè)計(jì)教學(xué).課堂教學(xué)主要教授學(xué)生物理的基本規(guī)律、概念和定律等.研究性教學(xué)不是簡(jiǎn)單的傳授基本知識(shí)，而是在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中貫穿探究的思想和方法，讓學(xué)生充分地想象，去挖掘知識(shí)的來(lái)源，在探究的過(guò)程中掌握知識(shí).教師通過(guò)提出問(wèn)題、設(shè)立課題，引導(dǎo)學(xué)生提出不同問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查資料、做實(shí)驗(yàn)、開(kāi)展討論來(lái)驗(yàn)證基本知識(shí)，解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，得出不同結(jié)論.盡管這種研究并不一定具備科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性，而且探究的結(jié)果也多是對(duì)科學(xué)研究成果的“再發(fā)現(xiàn)”，但是學(xué)生在這種探究活動(dòng)中，得到了一定的能力發(fā)揮，也使知識(shí)得到了靈活運(yùn)用，提高了學(xué)習(xí)興趣.

1.2 體現(xiàn)師生互動(dòng)性特點(diǎn)

由于研究性教學(xué)是問(wèn)題解決式的教學(xué)，學(xué)生面臨的往往是復(fù)雜的綜合性問(wèn)題，這就需要多數(shù)學(xué)生智慧的碰撞或者分工合作、互相學(xué)習(xí)，通過(guò)共享信息資源并最大程度的占有資料；同時(shí)相互爭(zhēng)論、相互啟發(fā)，進(jìn)一步取得“突破性”的知識(shí)成果.

教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中擔(dān)當(dāng)組織者的角色.在各個(gè)階段給予學(xué)生指導(dǎo)和幫助，鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上提問(wèn)、質(zhì)疑、討論，并設(shè)計(jì)不同的學(xué)習(xí)方案，促使學(xué)生的超常發(fā)揮.對(duì)于在互動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)更正、解決，并與學(xué)生一起進(jìn)行研究，不斷反思和評(píng)價(jià).這種關(guān)系促使師生產(chǎn)生相互感知、相互理解、相互信任和相互吸引的互動(dòng)效應(yīng)，并在這種互動(dòng)中逐漸獲得成長(zhǎng)和發(fā)展.

1.3 呈現(xiàn)資源開(kāi)放性

傳統(tǒng)的教學(xué)強(qiáng)調(diào)以教師、教材、課堂為中心；教學(xué)范圍大多局限在教師之內(nèi)，這在無(wú)形中束縛了學(xué)生創(chuàng)造性思維的發(fā)展.研究性教學(xué)突破教室和教材的限制，將外部世界作為教學(xué)的場(chǎng)所和內(nèi)容，教學(xué)資源呈現(xiàn)出開(kāi)放性的特點(diǎn).對(duì)于大學(xué)物理課程，讓學(xué)生多閱讀原始文獻(xiàn)，使學(xué)生從中獲得知識(shí).網(wǎng)絡(luò)資源是最重要的獲取知識(shí)的渠道.網(wǎng)絡(luò)世界對(duì)于師生是平等的.面對(duì)眾多的網(wǎng)絡(luò)資源，只要在某個(gè)專題上認(rèn)真探索，學(xué)生就會(huì)了解到更多的知識(shí)，甚至多于教師.

1.4 表現(xiàn)學(xué)生自主性

強(qiáng)化教學(xué)過(guò)程的自主性.它主要體現(xiàn)在學(xué)生積極主動(dòng)地參與大學(xué)研究性教學(xué)的過(guò)程，學(xué)生能夠獨(dú)立地探討問(wèn)題.大學(xué)物理研究性教學(xué)就是要使學(xué)生參與到教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，并將教與學(xué)緊密地結(jié)合起來(lái).學(xué)生只有參與教學(xué)，對(duì)問(wèn)題的理解才會(huì)深刻，對(duì)知識(shí)的掌握才會(huì)牢固，學(xué)習(xí)也才會(huì)成為他們的自覺(jué)活動(dòng).也正因?yàn)樽⒅貙W(xué)生的參與性，才使得教師的教學(xué)設(shè)計(jì)更有針對(duì)性和適應(yīng)性，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更具有效性；同時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、表達(dá)能力、交往能力也會(huì)得到相應(yīng)地發(fā)展和提高.

2 研究性教學(xué)模式中教師具備的條件

在大學(xué)研究性教學(xué)中，教師要擔(dān)當(dāng)“課程的組織者、情感的支持者、學(xué)習(xí)的參與者、信息的咨詢者”等角色，需要達(dá)到多方面的要求.

2.1 親自參與研究將研究經(jīng)驗(yàn)引入教學(xué)

研究性教學(xué)必須進(jìn)行科學(xué)研究.如何將科研引入教學(xué)，將二者有機(jī)融合？盧德馨教授認(rèn)為，在研究性教學(xué)中，教師要盡可能展示研究工作的思路、語(yǔ)言和方法.比如在研究工作中如何獲取和處理信息，處理好物理和數(shù)學(xué)的關(guān)系，不斷調(diào)整研究步驟，深入理解結(jié)果的意義，擴(kuò)大成果等，而這些正是初學(xué)者很難接觸到的.還認(rèn)為，可以在教學(xué)內(nèi)容中建構(gòu)模擬的科研過(guò)程，展示有典型意義的科學(xué)發(fā)現(xiàn)的典型事件，展示有基礎(chǔ)意義的當(dāng)前科學(xué)研究進(jìn)展，甚至有所前瞻[1].如果教師將科研作為教學(xué)過(guò)程的先導(dǎo)，就會(huì)使教學(xué)質(zhì)量的提高充滿后勁，而且教學(xué)改革就能得以突破，就容易深入下去，就能在教學(xué)中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，不斷引導(dǎo)學(xué)生去探索新知的發(fā)生過(guò)程，使教學(xué)活動(dòng)沿著科學(xué)化的軌道進(jìn)行[2].親自參與科研的教師，可以有源源不斷的學(xué)術(shù)思想和研究經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)從中不斷汲取營(yíng)養(yǎng)，獲得持續(xù)發(fā)展.

2.2 能夠適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

研究性教學(xué)要求教師的教學(xué)內(nèi)容不限于課堂、書本；教師的備課、講授不限于教材，應(yīng)根據(jù)教學(xué)的需要及時(shí)調(diào)整內(nèi)容和結(jié)構(gòu).教師需要花大量時(shí)間和精力設(shè)計(jì)課堂教學(xué)，特別是深刻地把握教學(xué)內(nèi)容.內(nèi)容的選擇應(yīng)注意相關(guān)學(xué)科的兼容性，有較為寬厚的橫向與縱向背景.教師在教學(xué)中不能被教材所束縛，要增加知識(shí)含量，介紹學(xué)術(shù)界的研究動(dòng)態(tài)，鼓勵(lì)學(xué)生積極研究思考，把基礎(chǔ)性與創(chuàng)造性相結(jié)合，條理性與靈活性統(tǒng)一起來(lái).

研究性教學(xué)的教學(xué)方法應(yīng)多樣化.應(yīng)由傳統(tǒng)的單向灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)建構(gòu)，突出認(rèn)知主體的作用.教師應(yīng)幫助學(xué)生構(gòu)建自己的信息體系，充當(dāng)促進(jìn)者的角色，教師的職能將由“教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)”，促使學(xué)生不斷地去開(kāi)拓創(chuàng)新，發(fā)展自己.

2.3 具備促成學(xué)生的成功體驗(yàn)的方法和手段

這一條件是高質(zhì)量探究的著力點(diǎn).高質(zhì)量探究是通過(guò)學(xué)生的成功體驗(yàn)來(lái)有效激發(fā)學(xué)生內(nèi)在動(dòng)機(jī)的.而促成成功體驗(yàn)是一個(gè)調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的好方法.教師創(chuàng)造條件，讓學(xué)生從被動(dòng)到互動(dòng)、從依賴到自主、從接受性到創(chuàng)造性地體驗(yàn)成功，發(fā)展、享受和利用正確的認(rèn)知和積極的情感.例如，在習(xí)題課教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)對(duì)題目質(zhì)疑，可以學(xué)會(huì)獨(dú)立思考和批判思維，“不唯書，不唯上”，與教師處于平等位置.體驗(yàn)這些來(lái)自于知識(shí)本身的真正魅力，無(wú)疑會(huì)深深打動(dòng)學(xué)生的內(nèi)心，產(chǎn)生巨大的學(xué)習(xí)熱情和探究欲望.

3 大學(xué)物理研究性教學(xué)模式的設(shè)計(jì)

大學(xué)物理是一門概念性、邏輯性和系統(tǒng)性都很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，它既有一整套完善的理論體系，又與工程實(shí)踐和生活實(shí)際緊密聯(lián)系.教師教好大學(xué)物理，學(xué)生學(xué)好大學(xué)物理，教與學(xué)的雙方都應(yīng)既有良好的邏輯思維能力，又要有一定的形象思維能力.從認(rèn)知過(guò)程來(lái)看，在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式中，學(xué)生主要通過(guò)教師的語(yǔ)言、動(dòng)作以及板書等途徑獲取知識(shí)，對(duì)于比較抽象的物理問(wèn)題，傳統(tǒng)課堂教學(xué)手段的表現(xiàn)力度顯然不夠.而研究性教學(xué)模式多種多樣，每一種方法都有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和使用條件，我們根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生特點(diǎn)，運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)和信息資源創(chuàng)造性地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì).具體教學(xué)過(guò)程如下.

3.1 集中課堂教學(xué)

(1)概念和公式推演的感性認(rèn)識(shí)

大學(xué)物理課程內(nèi)容多，涵蓋面廣.為了使學(xué)生對(duì)物理知識(shí)牢固掌握和理解，利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)節(jié)省了畫圖、公式推演的時(shí)間，教師可對(duì)物理知識(shí)集中講解；在教學(xué)過(guò)程中，穿插一些與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)錄像，例如渦流在材料加工中的作用、靜電除塵、電子顯微鏡等，使學(xué)生知道學(xué)好物理學(xué)的重要性，又開(kāi)闊了視野，拓寬了知識(shí)面，有利于全面提高學(xué)生的素質(zhì)[3].

對(duì)于物理概念比較深?yuàn)W抽象的內(nèi)容，學(xué)生對(duì)這些概念又缺乏感性認(rèn)識(shí)，可以制成動(dòng)畫片，讓學(xué)生觀看，增加感性認(rèn)識(shí)，例如位移電流、機(jī)械波、電磁波和光在傳播過(guò)程中的相位躍變等.這樣學(xué)生有一種身臨其境的感覺(jué)，變抽象思維為形象思維，有利于學(xué)生建立物理模型，理解物理概念.

(2)集成案例教學(xué)

有些教學(xué)內(nèi)容可以把知識(shí)點(diǎn)組合成案例，以表達(dá)在教學(xué)中學(xué)生不容易接觸或體會(huì)到的思想.而知識(shí)點(diǎn)可以分為獨(dú)立的和可集成的類型.例如，整個(gè)振動(dòng)可以構(gòu)成一個(gè)案例，把事物最本質(zhì)的方面找出來(lái)：簡(jiǎn)諧振動(dòng)是基本的，在一定的初始條件下必定要求出解；耦合振動(dòng)中最本質(zhì)的是簡(jiǎn)正頻率，而不是具體的對(duì)應(yīng)不同初始條件的無(wú)數(shù)解.因此在案例教學(xué)中，用思想來(lái)選擇、調(diào)度知識(shí)點(diǎn)是案例教學(xué)的根本，也是研究性教學(xué)的特色之一.

3.2 小組討論習(xí)題

習(xí)題環(huán)節(jié)是教學(xué)的有機(jī)組成部分，幫助學(xué)生理解正文內(nèi)容、培養(yǎng)能力.在教學(xué)中安排學(xué)生分組討論.教師讓學(xué)生了解到：題設(shè)條件可能是誤導(dǎo)的；題目本身可能過(guò)于簡(jiǎn)化、抽象；有些問(wèn)題不是唯一的解，可以有多種結(jié)果.還讓學(xué)生學(xué)會(huì)行使“解題者的權(quán)利”：質(zhì)疑題目的正確性、科學(xué)性；討論成果的擴(kuò)大或變化可能；鼓勵(lì)學(xué)生自己判斷解答的是非和意義.

習(xí)題：如圖1所示，一方塊處在旋轉(zhuǎn)漏斗內(nèi)壁.求不飛出也不滑下的條件.

圖1 旋轉(zhuǎn)漏斗內(nèi)壁放一方塊物體

這道題相當(dāng)經(jīng)典，不少教材都采用.求出旋轉(zhuǎn)速度的上、下限也不困難.如果在此基礎(chǔ)上再充實(shí)一些內(nèi)容，結(jié)果可以色彩繽紛.讓學(xué)生自己聯(lián)想，小組討論，就會(huì)聯(lián)系到在課上已經(jīng)講過(guò)臨界角的概念.可以設(shè)想如果漏斗頂角是可變的，那么漏斗壁與方塊之間的摩擦系數(shù)決定了臨界角.實(shí)際上本題還有飛出的傾向問(wèn)題，因此內(nèi)容比單純的臨界角討論還要豐富.在這樣的考慮之后，可以得到如下的結(jié)果：以靜摩擦系數(shù)μ和半頂角的余角θ作為坐標(biāo)軸，μ-θ平面可劃分成4個(gè)區(qū)域(圖2).而原來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)答案只是近乎三角區(qū)域中的一個(gè)點(diǎn).

圖2 μ-θ平面劃分的4個(gè)區(qū)域

除此之外，縱軸的值以課中提到過(guò)的最大值為限(鑄鐵-鑄鐵1.10)[4].而橫軸取了負(fù)值，這相當(dāng)于漏斗變成了雨傘.這樣的結(jié)果會(huì)受到普遍的歡迎.更有甚者學(xué)生會(huì)提出方塊置于“傘“內(nèi)壁的方案和三維作圖的可能.

通過(guò)這一例子向?qū)W生展示了如何拓寬思路，對(duì)于長(zhǎng)期習(xí)慣于追求數(shù)量和“標(biāo)準(zhǔn)答案“的學(xué)生來(lái)說(shuō)無(wú)疑是聞所未聞的；這也許可以作為他們?nèi)碌淖非笃瘘c(diǎn)[5].

3.3 課程論文環(huán)節(jié)

課程論文是研究性教學(xué)中非常重要的部分.學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際需求和水平自主選擇課題或參考教師課題.從這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可以體驗(yàn)專題研究、論文寫作的全過(guò)程，在這個(gè)環(huán)節(jié)中要求教師發(fā)揮主導(dǎo)作用和學(xué)生發(fā)揮能動(dòng)作用.具體過(guò)程為：

(1)確定課題.教師在課堂講授中對(duì)教學(xué)內(nèi)容有所保留，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容提供思路.對(duì)于簡(jiǎn)化、抽象的過(guò)程，恰好是課題研究的建模過(guò)程，是研究性教學(xué)的最好實(shí)例.例如單擺的教學(xué)，在講授過(guò)程中先給出定義，然后進(jìn)行“回到現(xiàn)實(shí)世界”的反過(guò)程，形成了顯示對(duì)象：物理擺、彈性擺、沙漏擺、非線性擺等.這樣就有了更多的模型和研究課題[5].

(2)展開(kāi)研究.教師講解文獻(xiàn)查找方法，提供論文寫作指導(dǎo).在研究中學(xué)生結(jié)合自己的愛(ài)好研究問(wèn)題，在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行查閱資料及相關(guān)信息，并利用課余時(shí)間收集資料.在占有大量資料基礎(chǔ)上，對(duì)研究的問(wèn)題形成初步構(gòu)想，再互相討論，展開(kāi)論證.課題的研究形式可以是制作多媒體課件或動(dòng)畫、視頻，進(jìn)行案例分析，或教學(xué)中某一問(wèn)題的探討等.教師根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行指導(dǎo)，最后形成研究結(jié)果.學(xué)生通過(guò)這一環(huán)節(jié)掌握了研究的基礎(chǔ)：知識(shí)準(zhǔn)備、創(chuàng)新意識(shí)、技能訓(xùn)練等.

(3)總結(jié)評(píng)價(jià).教師對(duì)學(xué)生論文作出總結(jié)評(píng)價(jià)，以此為依據(jù)作出學(xué)生的平實(shí)成績(jī).由于學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)、水平、理解能力等有限，對(duì)某些問(wèn)題的認(rèn)識(shí)可能會(huì)出現(xiàn)不全面或理解錯(cuò)誤等情況，教師要進(jìn)行總結(jié)性的糾正、補(bǔ)充、闡發(fā)、歸納等工作，幫助學(xué)生形成明確、系統(tǒng)、深刻的認(rèn)識(shí)，從而確立合理的教育觀念.

研究性教學(xué)的實(shí)施，可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論分析物理問(wèn)題，使學(xué)生更加關(guān)注實(shí)際生活，更加對(duì)周圍的事物進(jìn)行探索研究.學(xué)生通過(guò)暢所欲言，發(fā)表自己的見(jiàn)解，鍛煉了發(fā)散思維能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、邏輯思維能力和應(yīng)變能力，培養(yǎng)了敏銳的思考與觀察能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程的興趣，解決了理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用脫節(jié)的問(wèn)題，完成了學(xué)以致用的轉(zhuǎn)化.

總之，通過(guò)研究性教學(xué)，學(xué)生獲得的不僅僅是知識(shí)，更是一種學(xué)習(xí)品質(zhì)、能力，為他們終身學(xué)習(xí)、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

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