物理教學論實驗課開放式教學的改革與實踐*

郭 穎

(陜西理工學院 物理與電信工程學院, 陜西 漢中 723000)

2012年3月,教育部頒布了《關于全面提高高等教育質量的若干意見》(下文簡稱《意見》).《意見》第八條指出強化實踐育人環節,要求結合專業特點和人才培養需求,制定加強高校實踐育人工作的辦法,分類制訂實踐教學標準.這對促進高等教育面向社會需求培養人才,全面提高各類專業人才的培養質量具有十分重要的引導作用[1],特別是對于地方院校服務地方經濟具有重要的指導意義.

物理教學論實驗課是物理學專業的一門必修課,在訓練學生實驗技能、提高學生專業素質等方面發揮著重要作用,是培養具有地方特色的合格中學物理教師的必要環節.文獻中報道的實驗課開放式教學是一種有序的、靈活的、具有完整的教學過程和考核體系的實驗教學模式[2-6].結合中學物理新課程標準的要求,筆者對物理教學論實驗課程的教學內容和考核方式進行了相應的改革與實踐探索,目標是體現學生的主體地位,培養學生的創新能力,提出了新的實驗課開放式教學模式,建立了新的評價和考核體系.

1 突出學生主體地位,激發學生創新能力

上世紀80年代,物理教學論實驗課定位為“(培養學生)中學物理實驗的基本技能……主要使學生對中學物理實驗中必備的基本實驗技術進行訓練和對一些重要的、難度較大的演示實驗和學生實驗進行研究”[7].但是物理教學論實驗課主要教學目的和任務是：使學生鞏固中學物理實驗的基本操作技能,培養學生的實驗分析能力、設計能力與創新能力,為學生以后的工作打下堅實的基礎；同時具有建設中學物理實驗室,設計簡單實驗和自制教具的能力[8].其中培養學生的創新能力是本門課程最核心的任務.傳統的實驗課教學模式是以教師為中心,是一種被動的學習方法.學生按照教師的要求和講解結合教材現有內容按部就班的完成實驗,很難確定學生的學習主體地位和調動學生的學習主動性[9].采用這種教學方法養成了學生對教師的盲目依賴,在某種程度上限制了學生的自主學習能力和創新能力.

實驗課開放式教學的特點是學生自主性學習,教師僅僅只是學生學習知識和能力培養的組織者和指導者,主要是體現學生的主體地位和教師的主導作用[10].在物理教學論實驗課開放式教學過程中,學生具有很大的主動性和探索性,能加強學生的學習興趣和積極性,更能充分體現學生是學習的主體[11]，主要表現在：

第一，從學生學習內容上講，學生的實驗預習報告、實驗報告、實驗討論、實驗日志等各個環節,因為沒有教師的具體演示和講解,課本中也沒有詳細的內容,所以都要求學生和小組中的成員相互討論、相互協作,最后自己獨立完成；教師僅僅只是提綱挈領式的指導,學生在這些具體的學習過程中必須主動的進行學習,成為名副其實的學習主體,從“被動的盲目的學習狀態”轉變為“主動的自主的學習狀態”.

第二，從學生學習形式上講，在實驗課開放式教學模式下,學生可以根據自身的學習習慣、興趣愛好、能力和志向,結合相關的專業知識在實驗小組內自主選擇實驗內容、實驗方式和實驗時間；而實驗指導教師則根據每個學生的不同需求和特點對其進行不同的指導,對學生和教師來說,效果上起到了因人而異、因材施教的作用[12].

第三，從教學的形式上講，采取小組討論式教學模式,每次實驗課教師負責指導的學生不超過16名,分成4組,組長分工負責制.實驗課之前學生先預習準備相關材料,課堂上教師簡單指導,學生先分組討論、然后小組代表再做詳細講解.教學模式變成學生講解為主,教師講解為輔的形式；每組的同學都是帶著自己在預習實驗和查閱資料時的問題進入實驗,在實驗中討論問題和解決問題.通過這種形式希望能夠培養學生養成良好的實驗習慣和獨立的學習與思考的思維形式,并逐步建立以學生為主的實驗教學形式.

第四，從授課時間上講，采取實驗室多時間段開放,學生主動聯系的教學模式.結合實驗課程的具體內容和實驗項目的需要,實驗室每周開放多個時間段.學生根據自己的時間選擇時段,然后聯系實驗指導教師,方便學生自主安排實驗時間.每個開放時段都有教師值班,進行實驗指導.

物理教學論實驗課開放式教學不僅在形式上,而且在實質上體現了學生的主體地位,提高了學生的學習興趣,進而能激發學生的創新能力.

2 改革教學內容,提高學生專業素質

中學物理新課程標準中針對傳統中學物理教學大綱實驗內容繁、難、偏、舊等現象,增加了許多新的實驗內容[8].基于這種情況,物理教學論實驗課開放式教學改革內容分三大部分.

第一，應采用“必做實驗任務型”的教學內容.教師給出必做實驗的課題、實驗的目的和要求,簡單介紹相關背景知識,對于實驗的完成只做提示和引導.這樣學生就必須自己去思考、分析、討論和查閱資料,提出實驗預習報告,實驗步驟設計,然后進行實驗,最后得出實驗結果,寫出實驗報告.實驗課的這種教學內容使得學生的獨立分析與解決問題能力、收集信息和分析信息能力、實驗動手能力和創造力都得到了一定的提高.

第二，自制實驗設備,充實實驗教學內容.實驗室設備的數量和先進性是影響實驗教學質量的主要原因之一,除了實驗內容要不斷的更新外,實驗設備也應常作相應的更新和補充,有必要自制一部分教學設備,這樣既充實了實驗教學設備,又促進了學生的動手能力.開放性實驗教學為學生提供開放的實驗室,為學生提供了研究實驗的場所,鼓勵學生積極參加實驗興趣小組活動,利用廢舊物品和實驗室報廢的設備,制作簡單的實驗教具和設備，進一步提高學生在實驗中的動手操作能力.這種實驗教學內容培養學生觀察、思考、分析問題的能力,進一步提高了教學質量.

第三，將仿真物理實驗和計算機輔助物理實驗教學系統引進實驗室,充實實驗教學內容與形式.把HPCI實驗輔助教學系統引進實驗室,該系統包含了50多個實驗項目,涵蓋了物理學的力學、熱學、光學、電磁學等各個部分的實驗項目.軟件包含有實驗目的、實驗原理、操作步驟、數據處理系統,學生完全可以通過自學掌握這部分的內容.實驗輔助教學系統在物理教學論實驗中的應用,可以使實驗操作水平、實驗測試技術、實驗數據結論的準確性、實驗效率和實驗效果得到較大的提高和改進.

改革后的教學內容更充實,形式更多樣,緊扣中學新課程標準改革的具體實施辦法,更能提高學生的實驗操作水平和學習的積極性,也能夠提高學生的專業素質.

3 改革考核方式,提升教學質量

加強教學考核是端正學生學習態度、提高教學質量的重要辦法[13].經過多年的教學實踐,實行物理教學論實驗課開放式教學全面考核辦法,徹底改變了以前僅憑實驗報告的實驗成績考核辦法.

在開放式實驗教學中,筆者要求學生撰寫實驗日志.實驗日志記錄實驗過程中的每一個環節,包括：小組分工、小組討論、查閱文獻和實驗進展情況.教師通過檢查各個小組的實驗日志,來督促、檢查每個小組中同學的實驗進度,從而保證實驗教學質量.

在具體的教學過程中,教師要檢查學生的實驗預習報告、要和學生進行實驗討論、要聽小組匯報、要查看學生的實驗操作等幾個方面的實踐工作.這些都能夠反映出學生在每個階段的工作特點,最后反映到實驗成績中去.因為每一個實踐環節中每個同學的任務和分工不同,所以小組成員也會彼此監督和督促.這既調動了學生的實驗積極性和主動性,又在實驗過程中培養了學生的團隊合作精神和實踐能力,使學生具有在科研項目和科研系統層次上的分析問題和解決問題的能力.

最后每組學生要上交一份實驗報告,內容包括：實驗的可行性、實驗的操作、實驗的結果和數據處理、實驗的討論、附件五部分.其中附件包括實驗日志和實驗所查閱的資料；實驗報告中的數據處理,提倡學生使用計算機軟件,例如Excel、Matlab和Origin等；實驗的討論內容可以是預習實驗過程中遇到的有價值的資料,實驗過程的心得體會,對實驗現象的分析和對實驗結論的解釋,或者影響實驗結果因素的討論等幾個方面的內容.

通過以上三個方面的全方位考核,能夠考核出學生在實驗過程中的自主學習能力、分析問題能力、實驗操作能力、研究問題的態度、整理資料和撰寫報告的能力、語言表達能力和數據處理能力等.改革后的實驗考核方法可以有效反映學生的專業素質,能夠提高學生的專業業務能力和師范生技能.

4 改革成效

經過3年的改革與教學實踐,物理教學論實驗開放性教學增強了學生對學習的興趣和積極性,學生能夠自主學習,學習效果顯著提升.另外學生還踴躍參加各類大學生創新實驗研究、參加教師的科研課題、參與綜合性設計性實驗的研究.

通過修訂教學大綱、結合中學物理新課程標準要求改革大綱中實驗項目和內容,提高了學生的實驗技能和自主學習的能力.在實驗開放性教學的過程中學生得到的能力訓練具體表現在以下方面.

①通過查閱專業文獻、設計實驗方案培養學生獲取、篩選信息、獨立思考和勇于探索的能力；③通過選擇合理的實驗方法和合適的實驗儀器培養學生比較、分析、歸納、總結的思維能力；③通過儀器的安裝、調試和具體的實驗操作培養學生的實際動手能力；④通過實驗課的分組合作與討論培養學生的分工協作的科研精神和語言表達能力；⑤通過對實驗現象的觀察和分析,培養學生的綜合研究能力、分析問題和解決問題的能力及勇于創新的實踐能力；⑥通過實驗課開放式教學還能夠訓練的學生的團隊合作精神和最基本的科研能力,能夠拓寬思維、激發學生靈感、對提高師范生的專業素質具有特殊的作用.

這幾個方面的能力培養互相滲透,貫穿于整個實驗開放性教學過程中,明顯提高了學生的學習主動性和理論聯系實際的能力,有助于學生創新意識的培養和創新能力的提高,為學生以后進入到工作中的實驗技能和建設中學物理實驗室打下了堅實的基礎.

5 結束語

實驗課開放式教學已被公認為是一種培養學生創新性思維的教學方法,是衡量高校實驗教學質量的一個重要指標[14].物理教學論實驗課開放式教學改革的目的是把學生都培養成能夠滿足中學物理新課程標準要求的、具有地方特色的應用型創新人才,能夠擔當起中學物理實驗室建設的重任,能夠把物理的思維理念和思維方式傳授給中學生的新型師范生.為實現這個目標,如何極大限度地發揮已有的實驗教學資源的功能和利用率,對實驗室的建設者和管理提出了更高的要求.