大學物理課堂研究性教學的探索

單 晶

（遼寧大學 物理學院，沈陽 110036）

0 引 言

教育是一項面向未來的事業，是對學生啟智、育德的實踐活動。世界科教文組織總干事馬約爾說過一句富有哲理的話；“我們留下一個什么樣的世界給子孫后代，在很大程度上取決于我們給這個世界留下什么樣的子孫。”我們要建設創新型國家，就要求我們我們的高等教育培育善于研究、巧于創新的大學生，才能完成這樣的使命。

1 大學物理課堂研究性教學研究的緣起

課堂是學校教育的主陣地，傳統的大學課堂重知識灌輸，輕學生主動獲取知識的教育。這種做法“貌似科學，卻沒有揭示出教育的根本問題，教育行為和它的實質被忽視、被放棄”。因此發達國家高等教育改革的共同趨勢是在教學方法功能上由教給知識到教會學習，在教學方法指導思想上推行研究式。我國要趕超發達國家，首先要在教育上趕超發達國家，為科技發展儲存人才后備軍。

2 大學物理課堂研究性教學的概念

大學物理課堂研究性教學是指在課堂教學過程中讓學生參與部分的研究工作，教學中以問題為載體，創設一種類似于科學研究的情境，讓學生通過收集、分析和處理信息來實際體驗知識的產生過程，進而學會學習。不難看出，大學研究性教學的實質是將科學領域的研究引入課堂，使學生經過類似科學研究的過程來理解科學概念和科學規律的實質，并培養學生科學研究能力的一種教學方法［1］。

大學研究性教學立足于大學教材，具有明確的教學目標，是為培養學生的研究能力而精心設計的課堂教學活動。研究性教學不是把現成結論告訴學生，而是以大學教材中蘊含的科學方法和科學思想為核心，學生在教師指導下自主研究和發現問題，用研究的方法進行學習，直至得到結論，為日后從事任何工作所需要的研究能力和創新能力的培養奠定基礎。

3 大學物理課堂研究性教學的原則

3.1 參與的全體性

在研究性教學中，教師應不做過多講解，鼓勵平常發言少的學生參與到課堂研究中來。大學物理實驗教學可讓學生習慣利用說明書指導自己做實驗，學生掌握了這種自學方法，將使他們終生受益［2］。

3.2 教師的傾聽性

教師應注意傾聽學生的表述，以了解學生認識上的偏差，洞察他們這些想法的由來。通過鼓勵學生間的相互質疑和交流，發現學生知識背景中已經擁有和仍然欠缺的東西，以調整講課和指導方向。

3.3 學生的體驗性

研究性教學要重視讓學生在親歷的研究中，既經歷成功的喜悅、也經歷挫敗的磨難，這其中的感受和體驗是他們理解科學本質和科學精神的意義與價值的寶貴基礎，使學生學到許多有意義的東西。

3.4 小組的合作性

研究性教學需要學生們合作、交流和各種協調一致的嘗試，學會準確地與人交流，向別人解釋自己想法的由來，傾聽別人的意見，善待批評，取長補短，以獲得更高質量的學習效果。學生這種客觀開放精神的養成并非易事，要靠長期訓練才能得到［3］。

3.5 方式的多樣性

研究性教學和傳授式教學并不是完全對立的兩種教學方式，教學中兩者應該相輔相成，相得益彰，將過去的單靠教師講授轉變為師生之間的多向互動，讓學生做到學、思、疑、問、辯相結合，在獲得新知識的同時，掌握到研究的方法，體驗到研究的快樂。

4 大學物理課堂研究性教學的設計思路

4.1 啟發為指導

學生是學習的主體，沒有學生的“心求通”、“口欲言”，就沒有學生積極主動地思考，教師的啟發也成毫無價值的無效勞動。沒有教師啟發誘導，學生就不能從“憤悱”狀態達到豁然開朗境界。

4.2 學生為主體

課堂研究性教學要充分體現以學生為主體，充分發揮學生群體的互補性，使學生在研討、爭論的環境中，批判性地去思考與接受知識，實驗教學中教師僅在學生思維或操作發生障礙時作適當點撥。

4.3 方法為主線

研究性教學中，教師要致力于盤活學生的思維，實現讓學生既學習到科學的結論，更主要的是學習科學研究的方法。讓學生學習到他們離開學校后，面對陌生的領域能夠獨立找到答案的方法［4］。

4.4 情感為動力

研究性教學中，教師要充分尊重學生，善于啟發學生的學習熱情，滿足學生的求知需求，鼓勵學生“自圓其說”，使學生在進行學習時能夠勤于動手，樂于探究，形成融洽、寬松、合作的學習環境。

5 大學物理課堂研究性教學的模式研究

5.1 實驗探究模式

5.1.1 實驗探究模式的涵義

所謂實驗探究模式，是指學生在教師的引導下，運用已有的知識和技能，通過自己設計方案和實驗操作，去解決問題和探索結論的一種教學模式［5］。

5.1.2 實驗探究模式的優點

實驗探究模式以實驗為基礎，為學生提供了更多參與的機會，讓學生能充分展示自己的才華。學生在不斷解決問題、不斷克服困難中，激發了學生的學習欲望和創新潛能，加深了學生對實驗方法和科學精神的理解，使教與學達到和諧的統一［6］。

5.1.3 實驗探究模式的基本程序

1）提出問題。實驗探究模式的問題主要應由學生提出。例如在學習和研究剛體的定軸轉動動能定理時，學生就明顯地發現了物體的動能變化并不等于它的勢能變化。這時教師啟發學生認識到，現在我們的研究對象是剛體，還應該考慮剛體的轉動動能［7］。

2）實驗探究。有了要解決的問題，學生便躍躍欲試，想通過實驗來研究解決問題途徑。教學中要讓學生充分討論，教師則幫助修改和選擇，以設計出最佳實驗方案。學生幾人一組實驗探究，教師啟發、指導［8］。

3）獲得結論。實驗探究后，教師引導學生對數據和材料進行分析，讓他們在互相交流中發表各自的見解，逐步形成統一的正確結論。例如此案例中，大部分小組都能夠在教師指導下，用剛體轉動研究儀通過測量物塊下落的高度和時間，可以間接測得物塊對轉動剛體所作的功；通過計算剛體的角頻率可以得到剛體轉動動能的增量。兩者相比較，就發現合外力對剛體所作的功等于剛體轉動動能的增量這樣的剛體定軸轉動的動能定理，使學生的感性認識過渡到理性認識［9］。

5.2 溯源法模式

5.2.1 溯源法模式的涵義

溯源法模式指在物理研究性教學中，有意識地讓學生查閱物理學發展史上與某一定律的建立過程有關的材料。通過追溯科學家當時的研究過程，從而認識物理規律的產生和發展規律，體會科學家一步一步解決困難和挫折的艱辛，以及隱藏在這些歷程后面的科學思考，從而既獲得了知識，又獲得了物理學研究的方法，受到了情感、態度與價值觀的教育［10］。

5.2.2 溯源法模式的優點

溯源法模式使得學生獲得了與歷史上科學大師相互對話的機會，幫助學生了解了大師們思考問題的方式方法，體驗了大師們不畏艱辛探索科學真理的大無畏精神，幫助學生掌握了科學的研究方法，這遠比掌握具體的科學知識更有實際意義。

5.2.3 溯源法模式的基本程序

1）創設情境。教師應根據學生的認識經驗和能力水平，有意識地提出激發學生“溯源”的問題，使之樂于探索。例如學習德布羅意波過程中，教師提出光具有波粒二象性，其他實物微粒子如原子、電子是否也具有同樣的性質呢？課下希望同學們帶著這個問題上網或到圖書館查閱德布羅意是如何解釋這個問題的，又是如何被實驗驗證的？

2）溯源研究。溯源研究過程既是學習知識的過程，也是體驗科學家艱苦探索科學真理心路歷程的過程，尤其是對學生進行科學思維方法訓練的過程。讓學生在追溯物理知識和發現真理中體會到物理定律是寶貴的，研究物理定律的科學思維和科學方法更是寶貴的。例如學生通過查找資料，發現德布羅意把光學中對波和粒子的描述，應用到對實物粒子的描述上。后來美國科學家戴維孫和革末在他們的實驗中，由于對實驗現象細致的觀察和認真、徹底的追究，竟意外地發現和證實了電子波的存在［11］。

3）知識獲得。在學生獲得知識的過程中，教師要真正落實學生的主體地位，讓學生在探究中學會求知。并通過師生之間、生生之間的交流，產生教與學的協同作用，從而提高教學效率。例如該專題學生根據收集的資料，總結出來物質波的強度與波振幅的平方成正比，與該處粒子出現的幾率成正比。

5.3 專題研究模式

5.3.1 專題研究模式的涵義

專題研究指在物理研究性教學中，根據學生的認知水平，選擇一個學生能夠駕御得了的專題，教師不提供問題的答案，只提供研究的問題和研究條件，由學生自己設計研究方案、設定研究工作方法和研究步驟，自己得到并驗證結論，教師只做參謀的一種教學方法。

5.3.2 專題研究模式的優點

專題研究模式中學生可以走出教室，自主開發各種資源，有利于拓寬學生獲取信息渠道，使學生可以自行設計方案、親自探究并自主獲得結論。有利于改變學生學習方式，全面提高學生科學素養。

5.3.3 專題研究模式的基本程序

1）專題選擇。研究專題的選擇應符合學生的認知水平和能力水平，有利于幫助學生理解物理學科基本的科學思維方法，有利于引導學生掌握學習物理的基本方法，又能充分發揮教師的主導作用，使教師能夠自如地駕馭研究專題。例如碰撞問題的基本原理就適于學生做專題研究。

2）專題研究。學生在課外時間到學校的圖書館或互聯網，查閱與該專題有關的背景知識、已經取得的研究成果以及現在尚存的問題和最新動向。在各小組初步討論基礎上確定研究目標，設計研究方案。例如此案例學生在力學實驗室經過實驗、探究，就能清楚在碰撞過程中合外力為零，動量守恒。當恢復系數e＝1，無機械能損失，為完全彈性碰撞。當恢復系數e＝0時，此時兩球碰撞后不分開，為非完全彈性碰撞。

3）專題討論。以小組為單位展示研究成果，以班級為單位對研究成果進一步討論與交流。例如該專題可組織學生討論完全彈性碰撞中動能是否守恒？大部分學生可能說完全彈性碰撞中動量守恒，機械能守恒，當然動能守恒。然而在教師啟發下，學生經過討論認識到：說一個“物理量守恒”，應指這一物理量自始至終都保持不變。而完全彈性碰撞中的兩球壓縮階段，兩球的動能逐漸減少，轉化為系統的彈性勢能；兩球分離階段，系統彈性勢能又轉化為兩球的動能。由于有彈性勢能的轉化參與其中，因此動能不守恒。正確說法應是“完全彈性碰撞中系統的動量守恒、機械能守恒和碰撞前后動能相等”。

6 結 論

大學課堂實行研究性教學的實質是將科學領域的研究引入課堂，使學生經過類似科學研究的過程來理解科學概念和科學規律的實質，有利于培養學生科學研究能力和創新能力。為此，大學物理課堂研究性教學應該使用實驗探究模式、溯源法模式和專題研究模式，從而達到教學中注重學生的體驗，突出學生的參與，從而使學生形成善于質疑、樂于探究、勤于動手的學習習慣和人格特征。

［1］劉孝書，劉華.復變函數教學中開展研究性教學的實踐與探索［J］.科技信息，2010（3）：4－5.

［2］鄭曉光.在物理課堂教學中開展研究性教學的嘗試與探討［J］.白城師范學院學報，2008，22（6）：83－86.

［3］物理工作室.關于高中物理課程改革的幾個問題［EB／OL］.［2010－05－09］.http：∥www.phynet.cn／wllw／zhongxuelunwen／1550.html.

［4］周小山，嚴先元.新課程的教學設計思路與教學模式［M］.成都：四川大學出版社，2010.

［5］錢宏達.談研究性學習教學模式的構建［J］.教育發展研究，2001（2）：48－49.

［6］張思寒.如何實施探究性教學將探究性學習引入課堂［D］.武漢：華中師范大學，2004.

［7］曾志旺.探究性學習在中學物理教學中的應用［J］.學科教育，2001（9）：22－25.

［8］薛彬，呂斌.新課程理念下中學探究式教學實施初探［J］.吉林教育，2008（18）：210－211.

［9］趙文文.探究性教學模式在物理課堂教學中的實踐與體會［J］.科教文匯，2009（6）：174－175.

［10］劉茂軍.研究性教學模式一例：溯源法模式［J］.沈陽師范大學學報：自然科學版，2005，23（4）：421－424.

［11］薛小麗.淺議探究學習在高中物理教學中的應用［J］.快樂閱讀，2011（21）：97－98.