以學習者為中心的大學物理實驗教學改革*

吳勝舉 莫潤陽

(陜西師范大學物理學與信息技術學院 陜西 西安 710062)

1 前言

普通物理實驗課是綜合性大學和理工科院校的必修課,是對學生進行科學實驗基本訓練的重要途徑，是大學生接受系統科學實驗方法和實驗技能訓練的開端．為了培養專業基礎厚、實踐能力強的創新人才,必須對大學物理實驗課程的教學內容、教師的配置、教學方法和手段、管理制度和方法等進行積極有效的改革．

“以學習者為中心”主張學生是認知的主體,是知識意義的主動建構者；教學思想、教學設計、教學方法等方面均以學習者為中心．在這一教育過程中，教師的主要任務不是“傳授”，而是“促進”學習者自我實現其潛能[1]．在高等教育國際化和大眾化的條件下,大學普通物理實驗教育應轉變教育觀念,樹立起教育服務理念．更新實驗教學評價標準,從實驗教師配置、教學方法、學生管理和考核辦法等方面實施改革,提高大學物理實驗教學的實效．

2 傳統實驗教學存在的問題

2.1 教學方法

傳統的實驗教學方法要求教師不僅要告訴學生本次實驗的目的, 還要詳細地講解實驗原理、方法、步驟、儀器使用、數據記錄和數據處理等[2]．物理實驗教學中，其實驗儀器往往由實驗室技術人員提前備好，實驗時學生被動地在有限的時間內按照規定好的步驟與方法進行，然后計算結果．有的教師還要在學生做實驗之前把實驗從頭到尾演示一遍, 讓學生看得清清楚楚, 明明白白, 學生不用在實驗前進行充分的預習，只要根據實驗報告格式要求抄寫實驗原理、方法、步驟等, 抄寫實驗教材上的數據表格, 然后在實驗過程中像照著菜單煮飯一樣．這種教學方法嚴重弱化了學生思考問題的過程, 使學生對實驗失去興趣，實驗效果實效甚微, 更談不上提高學生的動手能力和創新精神．

2.2 實驗報告書寫

長期以來，高校大學物理實驗報告寫作評分沿襲傳統守舊形式所造成的各種弊端:一是報告模式僵化，實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗步驟、實驗數據及處理等條目千篇一律,不同年級、不同專業學生的報告沒有區別,沒有特色；二是學生抄襲便利,由于實驗報告的內容、格式雷同，學生互相之間借用方便,沒有完成實驗或根本沒做實驗的學生只要稍微更改一下實驗數據,就可以完成報告寫作任務；三是照抄教材,助長惰性；四是教師評分失真,面對千篇一律的實驗報告,教師很難給予公平合理的成績評定,這就導致惡性循環,使學生越來越不重視物理實驗．

實驗報告刻板守舊的寫作形式與拘泥僵化的評分考核程序屬于陳舊的注入式教學方式,它完全背離了提高學生綜合素質能力、造就全面發展的新世紀人才的培養目標,也嚴重制約了大學物理實驗教學的改革,不適應高等教育改革開放的發展形勢,其弊端日益彰顯[3]．

2.3 實驗考核方式

在傳統實驗指導思想和詳細教材的前提下,很多實驗教學往往把學生能否順利完成實驗操作，測試結果是否正確作為評判學生是否掌握實驗的標準[4]．

物理學是一門實驗科學,物理學的重大發現或發明都是探索過程, 從來沒有教材,也沒有標準的操作過程, 有的只是扎實的物理實驗基本功和明確的物理思維．實驗的本質在于引進先進的實驗思路、正確的摸索過程、分析實驗結果和改進工藝, 一步步逼近完美的實驗結果．提高學生的動手能力和創新精神才是大學物理實驗的出發點和唯一檢驗標準[5]．考核方式必須有利于達到這個實驗教學目的．

3 以學習者為中心的實驗教學改革

大學物理實驗教學是培養科技人才的有效手段，對學生掌握科學思想方法、培養創新和探索精神、鍛煉建模能力等方面都有重要的作用[6]．傳統的大學物理實驗課程已不能很好地適應培養高素質人才和科技發展的需要，改革大學物理實驗教學成為重要課題．

3.1 教師教育觀念的更新

實驗教師的教學觀念會影響教師對這門課的理解以及所采取的教學行為．以往的實驗教學過多地強調學生做實驗,而不是強調學生學會做實驗．由于教科書對實驗的目的、內容、方法、步驟乃至記錄表格都一一俱全,學生做實驗大都是機械式地進行,獨立思考問題的時候很少,這就在不同程度上束縛了學生思維的發展．

思想是一種純意識的活動，是以“概念”為思考的起點，以“推理”為思考的過程，以“判斷”為思考的終點．解決問題的重要過程就是思考，唯有透過思考的過程才能真正地熟習并活用一切的認知．整個思考過程是有步驟的；思考的運作可分為三個時期，即，疑問期：發出一連串的疑問——“為什么”；組織期：尋求解決之道；批評期：運用推理、判斷作反省來尋得答案．學習者思想的精密和條理邏輯的運作程度，皆影響其學習和解決問題的能力．

以學習者為中心的教學是“引導學習者作獨立思考的學習”的教導，要通過物理實驗使學生懂得如何去研究物理問題，而不是只局限在知識的傳授和技能的訓練范圍內．這種情況下，教師被賦予新的的角色：學習顧問．這并不意味這教師角色地位的減輕，而是需要其投入更多的時間去進行教學設計．

3.2 高度合作開放的物理實驗環境

實行全方位、多層次的開放式實驗教學，不只在于時間和空間的開放，更側重的是教學內容、教學方法和教學手段上的開放，是觀念意識上的開放．這種教學模式能為學生的主動學習和個性發展創造一個較好的外部環境，能滿足學生求知、探索和創新的欲望，側重創新精神與能力培養，體現了以人為本的教學理念，有效地解決當前實驗教學中存在的問題[7]．

3.3 實驗報告多元化寫作

實驗報告寫作指學生把記錄實驗目的、實施方法、操作過程、實驗結果及其實驗體會的一手資料加工整理,撰寫成匯報性書面材料的過程,所寫材料是教師了解學生掌握知識的狀況和進行成績評定的依據[8]．傳統的大學物理實驗報告多為實驗課教師設計成型的表格,表格有實驗的目的、要求、儀器設備、實驗原理、步驟和方法、數據記錄或處理等欄目, 學生只需按照現成的框架逐項填寫即可，沒有理論上深入論證、務求創新的寫作要求．

實驗報告不只是一種知識學習, 更是學會思維方法的一種學習活動．為培養學生的科技寫作能力，在實驗報告的書寫方面，提倡學生按實驗性學術論文形式進行實驗書寫．主要內容包括研究目的、假設與預測、實驗實施、實驗結果分析、實驗總結等內容要素．要求學生必須主動查閱有關資料, 明確本實驗的歷史背景與研究現狀, 明確本實驗的研究價值；根據查閱的資料對所做的實驗提出假設, 即實驗依據有關物理學原理, 操作所需儀器, 遵循合理步驟可能實現的結果；按照事先的假設與所設計的技術路線進行具體操作的情況, 包括實驗步驟、實驗方法、測量數據統計、出現的誤差與發現的新問題及所采取的措施；然后使用圖形分析工具, 運用顯示數據對所測量的數據進行分析計算, 印證預測結果；最后對實驗中出現的問題進行總結性分析．

實踐中發現，這種變革順應了大學物理實驗教學改革的新形勢，大大激發了學生的學習興趣, 使學生的思維和創新能力得到了充分發揮, 也促使學生實用寫作能力與語言表達能力進一步提高．

4.3 實驗考核模式

教學評價是現代教育教學管理的一種重要手段，是為改進教學、提高教學質量提供決策依據的過程．科學的實驗考核體系有效地推動了實驗教學改革的深化[9]．考核體系能否對教學活動作出科學、全面和準確的評價，不僅直接影響到教師的工作積極性和學生的學習主動性，更重要的是關系到對人才培養．若沒有切實可行的教學評價體系，那么辛辛苦苦設計的大學物理實驗教學模式將重走舊路．

改革實驗考核方式，應以發現問題、思考問題和解決問題為標準, 鼓勵學生展開討論, 鼓勵學生在發現問題后重新思考實驗, 甚至申請重做實驗, 并在分數上予以肯定．在評價學生實驗成績的時候, 實驗錯誤+ 錯誤分析+ 實驗改進+ 實驗完成, 這樣的實驗評價方法更符合實驗培養目的, 更應該給予肯定．

5 結論

大學普通物理實驗應以學習者為中心進行教學設計，從教學理念、方法、實驗室開放、報告書寫、考核方法等進行的變革有利于提高大學物理實驗教學的實效, 促進學生夯實學科基礎, 提高綜合素質能力．

參考文獻

1 崔彥,代中現.以學習者為中心的教學設計與實踐.全球教育展望，2010,39(6)：36～39

2 徐曼,翟曉霞,艾麗娜.大學物理實驗教學改革的初步實踐.石家莊聯合技術職業學院學術研究,2007(1) :18～19

3 管亮.從拘一守舊走向多元創新——大學物理實驗報告改革研究綜述.高校實驗室工作研究,2011,107(1)：88～91

4 楊運鑫,唐良寶.全程性多樣化開放式實驗考核方式研究.華南理工大學學報(社會科學版),2007,9(3):69～72

5 蔣曉龍,姚義俊.大學物理實驗教學改革探討.實驗技術與管理，2009,26(4)：214～216

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7 楊鵬,沈慧娟.大學物理實驗開放式教學的研究與實踐.通化師范學院學報，2011, 34(4):79～81

8 管亮,黃知常.從“填”實驗報告到“寫”實驗型論文大學物理實驗寫作創新一得.大學物理實驗,2004,17(2)：74～76

9 林偉君.多元化實驗考核的實施研究.實驗室科學，2011,14(2):201～204