大學物理研究性教學模式的實踐研究

于秀玲

(吉林農業大學信息技術學院 吉林 長春 130118)

研究性教學模式是一種新的教學理念和模式，目的是培養學生逐步形成一種現代學習觀.這種教學模式強調學習者的主動探究和親身體驗，同時，教師的角色也發生了改變，其主要職能是依據教學大綱設計學習情境和學習途徑.簡言之，研究性教學指的是在教師的指導下，學生用類似科學研究的方式，主動的獲取知識、應用知識、解決問題的一種教學模式.

1 大學物理研究性教學模式的特點

1.1 滲透著整體研究性

在研究性教學模式中滲透著整體研究的精神，用科學研究的素養和要求去設計教學.課堂教學主要教授學生物理的基本規律、概念和定律等.研究性教學不是簡單的傳授基本知識，而是在整個教學過程中貫穿探究的思想和方法，讓學生充分地想象，去挖掘知識的來源，在探究的過程中掌握知識.教師通過提出問題、設立課題，引導學生提出不同問題，鼓勵學生通過查資料、做實驗、開展討論來驗證基本知識，解決現實問題，得出不同結論.盡管這種研究并不一定具備科學研究的嚴謹性和規范性，而且探究的結果也多是對科學研究成果的“再發現”，但是學生在這種探究活動中，得到了一定的能力發揮，也使知識得到了靈活運用，提高了學習興趣.

1.2 體現師生互動性特點

由于研究性教學是問題解決式的教學，學生面臨的往往是復雜的綜合性問題，這就需要多數學生智慧的碰撞或者分工合作、互相學習，通過共享信息資源并最大程度的占有資料；同時相互爭論、相互啟發，進一步取得“突破性”的知識成果.

教師在整個教學過程中擔當組織者的角色.在各個階段給予學生指導和幫助，鼓勵學生在課堂上提問、質疑、討論，并設計不同的學習方案，促使學生的超常發揮.對于在互動過程中出現的問題及時更正、解決，并與學生一起進行研究，不斷反思和評價.這種關系促使師生產生相互感知、相互理解、相互信任和相互吸引的互動效應，并在這種互動中逐漸獲得成長和發展.

1.3 呈現資源開放性

傳統的教學強調以教師、教材、課堂為中心；教學范圍大多局限在教師之內，這在無形中束縛了學生創造性思維的發展.研究性教學突破教室和教材的限制，將外部世界作為教學的場所和內容，教學資源呈現出開放性的特點.對于大學物理課程，讓學生多閱讀原始文獻，使學生從中獲得知識.網絡資源是最重要的獲取知識的渠道.網絡世界對于師生是平等的.面對眾多的網絡資源，只要在某個專題上認真探索，學生就會了解到更多的知識，甚至多于教師.

1.4 表現學生自主性

強化教學過程的自主性.它主要體現在學生積極主動地參與大學研究性教學的過程，學生能夠獨立地探討問題.大學物理研究性教學就是要使學生參與到教學的各個環節，并將教與學緊密地結合起來.學生只有參與教學，對問題的理解才會深刻，對知識的掌握才會牢固，學習也才會成為他們的自覺活動.也正因為注重學生的參與性，才使得教師的教學設計更有針對性和適應性，學生的學習效果更具有效性；同時，學生的學習能力、表達能力、交往能力也會得到相應地發展和提高.

2 研究性教學模式中教師具備的條件

在大學研究性教學中，教師要擔當“課程的組織者、情感的支持者、學習的參與者、信息的咨詢者”等角色，需要達到多方面的要求.

2.1 親自參與研究將研究經驗引入教學

研究性教學必須進行科學研究.如何將科研引入教學，將二者有機融合？盧德馨教授認為，在研究性教學中，教師要盡可能展示研究工作的思路、語言和方法.比如在研究工作中如何獲取和處理信息，處理好物理和數學的關系，不斷調整研究步驟，深入理解結果的意義，擴大成果等，而這些正是初學者很難接觸到的.還認為，可以在教學內容中建構模擬的科研過程，展示有典型意義的科學發現的典型事件，展示有基礎意義的當前科學研究進展，甚至有所前瞻[1].如果教師將科研作為教學過程的先導，就會使教學質量的提高充滿后勁，而且教學改革就能得以突破，就容易深入下去，就能在教學中不斷發現問題，不斷更新教學內容，不斷引導學生去探索新知的發生過程，使教學活動沿著科學化的軌道進行[2].親自參與科研的教師，可以有源源不斷的學術思想和研究經驗，學生會從中不斷汲取營養，獲得持續發展.

2.2 能夠適當調整教學內容和教學方法

研究性教學要求教師的教學內容不限于課堂、書本；教師的備課、講授不限于教材，應根據教學的需要及時調整內容和結構.教師需要花大量時間和精力設計課堂教學，特別是深刻地把握教學內容.內容的選擇應注意相關學科的兼容性，有較為寬厚的橫向與縱向背景.教師在教學中不能被教材所束縛，要增加知識含量，介紹學術界的研究動態，鼓勵學生積極研究思考，把基礎性與創造性相結合，條理性與靈活性統一起來.

研究性教學的教學方法應多樣化.應由傳統的單向灌輸轉變為啟發建構，突出認知主體的作用.教師應幫助學生構建自己的信息體系，充當促進者的角色，教師的職能將由“教”轉變為“導”，促使學生不斷地去開拓創新，發展自己.

2.3 具備促成學生的成功體驗的方法和手段

這一條件是高質量探究的著力點.高質量探究是通過學生的成功體驗來有效激發學生內在動機的.而促成成功體驗是一個調動學生積極性的好方法.教師創造條件，讓學生從被動到互動、從依賴到自主、從接受性到創造性地體驗成功，發展、享受和利用正確的認知和積極的情感.例如，在習題課教學中，學生通過對題目質疑，可以學會獨立思考和批判思維，“不唯書，不唯上”，與教師處于平等位置.體驗這些來自于知識本身的真正魅力，無疑會深深打動學生的內心，產生巨大的學習熱情和探究欲望.

3 大學物理研究性教學模式的設計

大學物理是一門概念性、邏輯性和系統性都很強的基礎課程，它既有一整套完善的理論體系，又與工程實踐和生活實際緊密聯系.教師教好大學物理，學生學好大學物理，教與學的雙方都應既有良好的邏輯思維能力，又要有一定的形象思維能力.從認知過程來看，在傳統的課堂教學模式中，學生主要通過教師的語言、動作以及板書等途徑獲取知識，對于比較抽象的物理問題，傳統課堂教學手段的表現力度顯然不夠.而研究性教學模式多種多樣，每一種方法都有其獨特的優點和使用條件，我們根據教學內容和學生特點，運用現代教育技術和信息資源創造性地進行教學設計.具體教學過程如下.

3.1 集中課堂教學

(1)概念和公式推演的感性認識

大學物理課程內容多，涵蓋面廣.為了使學生對物理知識牢固掌握和理解，利用現代多媒體教學節省了畫圖、公式推演的時間，教師可對物理知識集中講解；在教學過程中，穿插一些與教學內容有關錄像，例如渦流在材料加工中的作用、靜電除塵、電子顯微鏡等，使學生知道學好物理學的重要性，又開闊了視野，拓寬了知識面，有利于全面提高學生的素質[3].

對于物理概念比較深奧抽象的內容，學生對這些概念又缺乏感性認識，可以制成動畫片，讓學生觀看，增加感性認識，例如位移電流、機械波、電磁波和光在傳播過程中的相位躍變等.這樣學生有一種身臨其境的感覺，變抽象思維為形象思維，有利于學生建立物理模型，理解物理概念.

(2)集成案例教學

有些教學內容可以把知識點組合成案例，以表達在教學中學生不容易接觸或體會到的思想.而知識點可以分為獨立的和可集成的類型.例如，整個振動可以構成一個案例，把事物最本質的方面找出來：簡諧振動是基本的，在一定的初始條件下必定要求出解；耦合振動中最本質的是簡正頻率，而不是具體的對應不同初始條件的無數解.因此在案例教學中，用思想來選擇、調度知識點是案例教學的根本，也是研究性教學的特色之一.

3.2 小組討論習題

習題環節是教學的有機組成部分，幫助學生理解正文內容、培養能力.在教學中安排學生分組討論.教師讓學生了解到：題設條件可能是誤導的；題目本身可能過于簡化、抽象；有些問題不是唯一的解，可以有多種結果.還讓學生學會行使“解題者的權利”：質疑題目的正確性、科學性；討論成果的擴大或變化可能；鼓勵學生自己判斷解答的是非和意義.

習題：如圖1所示，一方塊處在旋轉漏斗內壁.求不飛出也不滑下的條件.

圖1 旋轉漏斗內壁放一方塊物體

這道題相當經典，不少教材都采用.求出旋轉速度的上、下限也不困難.如果在此基礎上再充實一些內容，結果可以色彩繽紛.讓學生自己聯想，小組討論，就會聯系到在課上已經講過臨界角的概念.可以設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決定了臨界角.實際上本題還有飛出的傾向問題，因此內容比單純的臨界角討論還要豐富.在這樣的考慮之后，可以得到如下的結果：以靜摩擦系數μ和半頂角的余角θ作為坐標軸，μ-θ平面可劃分成4個區域(圖2).而原來的標準答案只是近乎三角區域中的一個點.

圖2 μ-θ平面劃分的4個區域

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

通過這一例子向學生展示了如何拓寬思路，對于長期習慣于追求數量和“標準答案“的學生來說無疑是聞所未聞的；這也許可以作為他們全新的追求起點[5].

3.3 課程論文環節

課程論文是研究性教學中非常重要的部分.學生根據自己的實際需求和水平自主選擇課題或參考教師課題.從這個過程中，學生可以體驗專題研究、論文寫作的全過程，在這個環節中要求教師發揮主導作用和學生發揮能動作用.具體過程為：

(1)確定課題.教師在課堂講授中對教學內容有所保留，結合教學內容提供思路.對于簡化、抽象的過程，恰好是課題研究的建模過程，是研究性教學的最好實例.例如單擺的教學，在講授過程中先給出定義，然后進行“回到現實世界”的反過程，形成了顯示對象：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)展開研究.教師講解文獻查找方法，提供論文寫作指導.在研究中學生結合自己的愛好研究問題，在課堂教學的基礎上進行查閱資料及相關信息，并利用課余時間收集資料.在占有大量資料基礎上，對研究的問題形成初步構想，再互相討論，展開論證.課題的研究形式可以是制作多媒體課件或動畫、視頻，進行案例分析，或教學中某一問題的探討等.教師根據實際情況進行指導，最后形成研究結果.學生通過這一環節掌握了研究的基礎：知識準備、創新意識、技能訓練等.

(3)總結評價.教師對學生論文作出總結評價，以此為依據作出學生的平實成績.由于學生的學習經驗、水平、理解能力等有限，對某些問題的認識可能會出現不全面或理解錯誤等情況，教師要進行總結性的糾正、補充、闡發、歸納等工作，幫助學生形成明確、系統、深刻的認識，從而確立合理的教育觀念.

研究性教學的實施，可以引導學生運用所學理論分析物理問題，使學生更加關注實際生活，更加對周圍的事物進行探索研究.學生通過暢所欲言，發表自己的見解，鍛煉了發散思維能力、語言表達能力、邏輯思維能力和應變能力，培養了敏銳的思考與觀察能力，提高了學生學習大學物理課程的興趣，解決了理論教學與實踐應用脫節的問題，完成了學以致用的轉化.

總之，通過研究性教學，學生獲得的不僅僅是知識，更是一種學習品質、能力，為他們終身學習、長遠發展奠定堅實的基礎.

參考文獻

1 賀定修.高校實施研究型教學的思考.教育探索，2004(6)

2 盧德馨.關于提高教學質量的思考.中國大學教學，2003(10)

3 劉揚正,王鐵平,石金貴.大學物理教學模式的比較研究.南京工程學院學報(社會科學版)，2004(3)

4 Dexin Lu.University Physics Znd edition.Higher Education Press Beijing 2003.4

5 盧德馨.大學物理學研究性教學 .物理與工程，2004(1)

6 王紅玲.“研究性”教學模式的探索與應用.科技咨詢導報，2007(14)

7 彭玉琨.教育學課程研究性教學模式探索.吉林工程技術師范學院學報(社會科學版)，2007(4)