物理實驗分段式教學模式培養學生創新能力的探究*

張銳波

(浙江大學城市學院 浙江 杭州 310015)(收稿日期：2016-07-05)

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物理實驗分段式教學模式培養學生創新能力的探究*

張銳波

(浙江大學城市學院 浙江 杭州 310015)(收稿日期：2016-07-05)

論述了物理實驗教學模式改革意義，亟待解決的問題；闡述了多段式教學模式新理念；探討了多段式教學模式框架與實質內涵，以及多段式教學模式的創新與拓展．

物理實驗 多段式教學模式 創新能力 教學改革 探究

物理實驗是工科院校培養學生創新能力的一門重要基礎課程，充分地利用好該門課程培養學生的創新能力，應該說是每位教師研究的重要課題．

傳統的物理實驗教學模式已遠不能適應21世紀社會發展對人才培養的需求，改革原有教學模式，是形勢所迫、大勢所趨．竭盡全力、挖掘潛力、想法設法提高教學效果和質量，是物理實驗教師義不容辭的責任．基于此，我們采取的三段式教學模式，是我們深入進行教學改革的一個成功范例．

1 物理實驗教學改革的基本依據

教育中存在著兩種不同的教學觀，以“學科為中心”的傳統教學論和以“學生發展為中心”的現代教學論，傳統教學論僅著眼于讓學生高效率地繼承前人知識，掌握前人技能．而現代教學論強調的是讓學生在掌握知識的過程中全面培養學生能力，進而促使學生心智和情感的全面協調發展．傳統教學論認為學生認識和掌握了知識就算達到目標，只看重結果，而忽視過程．而現代教學論則不然，認為教學過程既是一個認識過程，更是一個發展過程，認識和發展是相互依賴、不可分割的．教學的過程既要促進學生認知，更要促進學生能力的發展．充分發揮現代教學論在物理實驗教學中的應用，將會對提升培養學生能力起到巨大的推動作用．

2 物理實驗亟待改革的教學模式

新形式下快速提升學生能力需要諸多因素優勢互補，是一個系統而宏偉的工程，學校有必要組織專家對教學改革的成果和效益進行評估，制定出與改革成果相適應的配套政策，使改革成果能夠更加穩妥地推廣和應用，它關乎學校主管部門對該門課程教學改革的重視程度．

2.1 傳統式物理實驗教學模式亟待解決的幾個方面

傳統物理實驗教學表現在：

其一，突出了以教師為中心，忽略認知過程中學生的主觀能動性，從而束縛了學生思維，不利于學生創新和創造能力提升；

其二，教學過程呆板，強調了“做”實驗，卻忽略了讓學生“學會”做實驗；學生機械式的“照葫蘆畫瓢”重復實驗步驟，忽略了獨立思考與分析研究的重要性，無助于學生的個性化發展和調動其積極性，無異于學生創造能力發揮；

其三，教學方法和手段滯后，教師往往過于重視PPT與網絡相結合的教學手段，而忽視了板書環節；

第四，教學內容過細、過窄，缺乏實驗項目間、學科間的聯系及向高科技領域方向的延伸；

第五，實驗考試模式過于簡單化，學科特點和優勢沒有能夠充分體現出來．

2.2 物理實驗教學改革思路

為了克服傳統式物理實驗教學弊端，提升該門課程培養學生能力的效果與質量，就一定要發揮學校政策的導向作用．首先，學校應該高度重視物理實驗教學在培養學生能力方面的獨特作用，體現在對該門課程安排較多學時數和學分層面上，以及為該門課程教學提供優越教學環境條件；其次，要為學生全面有效地實踐搭建合理化平臺，購置學生由低到高遞進式實驗的實驗設備，廠、校掛鉤為學生進入社會實踐制訂相應鼓勵性政策．如此做法，有利于拓展實驗內容、精髓與訓練場所，為實踐再上升到理論提供機會和創造條件．作為教師，也要根據學生專業結構和特點不斷地建構新的實驗項目．基于此，物理實驗還可以通過學生科研、畢業設計、科技制作等拓展式教學模式，來提升培養學生能力與水平．

3 物理實驗分段式教學模式架構

基于物理實驗教學培養創新人才的客觀要求，物理實驗教學改革的目標是在實驗教學理論的指導下，循序漸進地培養學生實驗興趣，調動學生實驗的主動性和激發實驗的積極性，不斷提高學生操作的技能和水平，進而提升學生的綜合素質和創造力，讓學生成為實驗者的主體、主動的探索者，使學生成為“要我做實驗”過渡到“我要做實驗”的良好實驗習慣．作為教師，教學的出發點在于引導學生樹立不斷探索與思考的良好習慣，改變以往“填鴨式”教學習慣，研究采用啟發式、討論式、探究式與開放式教學新模式．這樣一個教學模式，有利于處理好培養目標、實施策略和評價反饋三者的有機聯系，即教師“教什么”和學生“學什么”、“如何教”和“如何學”、“教得怎樣”和“學得怎樣”的關系．

4 物理實驗分段式教學模式內涵

4.1 分段式教學模式的架構與實現

長期的物理實驗教學過程中，我們摸索出了分段式培養學生能力的教學模式，即第一、二、三與拓展式多個教學階段，第一、二、三階段為必修內容的教學階段，拓展實驗階段是面向全校學生的物理實驗開放階段．

第一階段緒論和5個基礎性實驗，總論是向學生講述誤差理論，為實驗數據處理作準備和鋪墊，基礎性實驗在于培養學生理解物理實驗概念和規律，初步讓學生掌握誤差理論和基本操作訓練；

第二階段為5個提高性實驗，在于培養學生實驗技術、技能和方法，讓學生樹立科學態度、塑造優秀品格與創新思維訓練等；

第三階段為26個拓展性實驗，在于培養學生創新意識和創造力，實施的方法是讓學生通過網絡選擇自己喜歡的、有興趣的或與所學專業聯系緊密的實驗，每個實驗均被量化為3～5分不等，要求學生所選實驗累計分值不少于15分，該實驗階段要求學生提前預習，讓學生獨立完成實驗，指導教師僅作提示性地講解，比如實驗儀器的使用，疑難解答等；研究性實驗階段則是鼓勵學生在課外時間到開放實驗室做研究性實驗．

4.2 分段式物理實驗教學模式的內涵

第一個實驗階段的6個基礎性實驗，分別是拉伸法測金屬絲楊氏模量、駐波實驗、電子示波器、薄透鏡焦距測量和不同介質中聲速測量；第二實驗階段所開設提高性實驗，分別為牛頓第二定律驗證、轉動定律驗證與轉動慣量測量、分光計調整與測角、等厚干涉與單臂電橋測電阻實驗；第三實驗階段的拓展性實驗，分別向學生開設受迫振動特性研究、液體比熱容、氣體比熱容比CP/CV的測定、密立根油滴實驗、固體導熱系數的測定、測透鏡焦距和組裝望遠鏡與顯微鏡等26個拓展性實驗，學生從中選擇3～5個實驗．研究性實驗是在完成前3個實驗階段基礎上，而且對物理實驗具有濃厚興趣的那些學生，再一次來到物理開放實驗室搞研究、畢業設計或科技制作等．

基礎的實驗項目，在于為學生學習提高性實驗項目作鋪墊，通過學習實驗原理、實驗過程、實驗報告撰寫與誤差理論的相互融合和有機聯系，以為后續階段性實驗奠定基礎；提高性實驗在內容的編排上，在于為拓展性與綜合性實驗學習起到傳承和遞進作用，其難易程度和動手實踐層面上較基礎性實驗有所遞進，進一步鞏固列表法、逐差法、作圖法和結果表達等數據處理方法；拓展與綜合性實驗階段，基于基礎性與提高性實驗上，其難易和廣泛程度上有了進一步拓展和延伸，讓學生學會自行設計、研究，進一步引導學生創新能力的充分發揮，為后續創新性和專業課實驗學習打下堅實基礎．

5 物理實驗分段式教學模式的創新

5.1 物理實驗教學過程需要強調的幾個方面

學生實驗報告的撰寫，要強調圖、文、表并茂，要嚴謹、科學和規范化．學生除了完成必要的實驗過程，同時還要了解實驗儀器的結構和特點，對測量精度、基本單位、導出單位、專用名稱、符號與物理常數等做到準確表達，以及對所遇到的疑難問題學會研究與分析．

教師在教學過程中，要注重深入淺出，既要照顧到基礎好的同學，也要照顧到基礎較差的同學，力求內容豐富、特色鮮明，實驗目的明確，原理簡捷，邏輯嚴密，理論與實驗結合緊湊、連貫與過渡自然，語言通俗易懂．

5.2 綜合性實驗的創新手段

通過調動教師的積極性，開設選修課程，諸如《實驗技術與創新設計》，吸引那些精力充沛、熱愛物理實驗、勤奮好學、有雄心、報復和勇于攀登高峰的優秀學生，依托物理實驗室，進一步從事設計、研發、科技制作、撰寫論文等，實踐證明這樣培養對于提升學生能力效果非常顯著．

5.3 研究性實驗階段的創新方式

在教師的指導下，學生來物理實驗開放實驗室完成科研項目，項目來源，其一，以物理實驗基地為依托，實驗教師在物理實驗儀器的研發過程中，遇到的一些結構與技術環節疑難問題，勾畫研究小論題，讓學生申請；其二，通過廠、校掛鉤，這些工廠多為從事大中學校儀器研發廠家，由工廠工程師出題，鼓勵學生選研；其三，鼓勵與物理聯系緊密的院系學生來物理實驗室作畢業設計，等等．這些措施，非常有利于學生把所學物理實驗知識，來解決實際問題，不但促使學生能力的提升，一定程度上也提高了教師的教學水平和教學效果．

6 結束語

在課堂教學過程中，充分發揮物理實驗分段式教學模式，循序漸進地培養學生創新能力，方法是獨特的，效果是顯著的；作為教師，還要善于針對學生的專業基礎現狀與特點，設計和規劃物理實驗分段式教學模式與方法，最大化完成教學目標．在這一過程中，盡最大努力調動學生的學習主動性和積極性，實現理論和實驗操作的無縫對接，充分發揮現代教學論的優越性，快速培養學生成才．

Research on Cultivating the Students′ innovation Ability with the Physics Experiment of Sectional Teaching Mode

Zhang Ruibo

(Department of information and electrical engineering，College of City Zhejiang University,Hangzhou,Zhejiang 310015)

This paper expounds the significance of the reform of physical experiment teaching,problems to be solved; elaborated the new idea of multi staged teaching mode; discusses the multi segment type teaching mode framework and connotation,and innovative teaching mode and development.

physics experiment;multi stage teaching mode;innovation ability;reform in education;explore

*杭州市重中之重學科.作者簡介：張銳波(1959- )，男，副教授，研究方向：大學物理實驗技術、創新設計與教學方法研究.