探究式教學在大學物理實驗中的應用研究

張麗 胡建偉 劉進 馮蒙麗 周嫻

摘要：文章針對大學物理實驗的教學現狀，提出將探究式教學應用于物理實驗課堂，以著力提高教學質量，提升學員的綜合實驗能力和素質。

關鍵詞：大學物理實驗;教學現狀;探究式教學;能力和素質

中圖分類號：G642.423? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）49-0139-02

一、前言

大學物理實驗是學員進入大學后的第一門實驗課程，它不僅承載著培養學員“三基”，即基本實驗知識、基本實驗方法和基本實驗技能的重任，更是培養學員創新思維、科學探究能力和團隊合作精神的重要手段[1-3]。長期以來，大學物理實驗教學遵循了較為固定的教學模式，即教員講授+學員操作的傳統模式。這種教學模式有利于學員按部就班完成既定的實驗操作，對于傳授基本的實驗知識無疑是一條捷徑。

二、探究式教學及其特征

探究式教學中，教員在教學中設定合適的研究主題，在類似于科學研究的情境中，學員通過獨立自主地運用實驗操作、調查研究、信息搜集與處理等方法手段，通過交互的表達與交流等活動，獲得知識、技能、情感與態度等多方面的提高，尤其是有助于探究精神和創新能力的提高[4]。美國國家研究理事會在2000年組織編寫出版了一本科學探究專著，其中將探究式教學的基本特征概括為五個方面的內容：

學習者圍繞問題展開探究活動;

學習者取得解釋或評價問題的相關事實依據;

學習者根據得到的依據來解釋回答問題;

學習者通過對比其他可能的解釋與觀點，特別是那些體現出科學性理解的解釋來對自己的解釋進行評價;

學習者表達并交流個人所提出的解釋[5-7]。

綜上所述，探究的五個基本特征包括了從提出問題、搜集證據、解釋問題到自我評價以及討論交流。而我國在國家課標中提出科學探究主要包括提出問題、做出假設、制訂計劃、搜集證據、處理信息、得出結論、表達交流、反思評價這八個要素。兩者在核心思想上其實是不謀而合的，只不過國家課標中給出的要更為詳盡一些。以上基本特征和要素都可以視基本教學情況做出適當調整。

三、探究式教學注意事項

探究式教學的具體實施要注意以下幾個方面的問題：

1.注意教師在教學中引導的“度”的問題。在探究式教學中老師提供的“腳手架”至關重要，學員需要多少指導是老師們要面對的挑戰。指導太多就成了灌輸，指導太少學員會感到挫敗。度是關鍵。

2.探究式教學的適用范圍問題。動手實驗不一定就是探究，探究中的動手是基于對信息的處理和思考，所以探究的適用范圍不僅僅是實驗教學，做出決定、提出問題、形成方案、思考替代方案、進行批判性思考都屬探究之列。

3.探究式教學的目標明確問題。探究式教學中對學員的行為有明確的期望，教師能最大限度地觀察學員的行為，給予學員更多的關注，并在需要時提供必要的幫助，這就使得學員在精神上和行為上更加投入課堂，有利于提高學員學習興趣和能力提升。

4.探究式教學的對象范圍問題。探究式教學的對象是面向所有學員的。作為教員要做的就是需要尋找適合學員的發展環境，讓內容在學員的最近發展區，合理控制難度，使得學員“夠一夠”就能“摸得著”、“抓得住”，從而使得所有學員通過探究活動都能獲得自我提高和必要的成就感。

5.探究式教學的課堂評價標準問題。在探究式教學中，每個學員的目標是不一樣的，所以探究式教學的課堂評價標準應該更加注重個體的發展，它不是以有多少學員達到既定的同一教學目標為評價標準的，而是以每個學員在原有基礎上的進步為判斷依據。

6.探究式教學是貫徹素質教育的一種有效方法。探究式教學中，學員有了更多的體驗與思考，并積極去探尋這些體驗背后的原理，當他們能夠用更多的方式去了解他們所知道的東西時，就能更深入地理解和運用這些內容。

四、大學物理實驗中探究式教學過程設計

本文以“用光電效應測定普朗克常數”實驗為例，給出了在大學物理實驗中應用探究式教學的總體設計思路。

1.教員提出問題，創設探究情境。托爾斯泰說過：成功的教學所需要的不是強制，而是激發學員的欲望。如果教員不是想方設法地去激發學員學習興趣，而是先急于傳播知識，那么這種知識的傳播過程只會使人產生冷漠的態度。沒有歡欣鼓舞的心情，學習就會逐漸成為學員的負擔。為此，教學中一定是努力營造良好的探究氛圍，使學員置身于一種探究問題的情境中，激發學員自主學習，樂于學習，這樣問題情境的創設就顯得非常重要。一個好的問題情境不僅要考慮教學目標、問題本身的科學性、逐步深入，還得遵從“最近發展區”原則，充分考慮學員本身的實際情況，切忌為了問題而問題。

以“用光電效應測定普朗克常數”實驗為例，教員通過分析教學目標，將教學過程分解為以下幾個問題：

（1）實驗目的是什么？

（2）光電效應方程是什么？

（3）測量的基本原理是什么？

（4）截止電壓如何測量？

通過這樣的幾個提綱挈領的問題，逐層深入、步步緊逼，使得學員處于一種不斷地自主探究、解答問題的氛圍之中。學員需要不斷地解疑釋惑，才能撥開云霧見天日，保證實驗按步進行，同時學員在不斷的探究過程中，獲得了解疑釋惑的滿足感和成就感，為下一步繼續探究奠定了情感基礎和知識基礎。

2.學員探究問題，組內交流協作。探究性教學由于采用“自主、探究、合作”的學習方式，所以在教學過程中特別強調學員的自主學習和自主探究，以及在此基礎上實施的小組合作學習活動。一節課的教學目標通常要靠學員的自主探究加上學習小組的合作學習活動來完成，因此，本環節成了探究式教學的中心和關鍵環節。

以“用光電效應測定普朗克常數”實驗為例，圍繞著教員提出的環環相扣、逐層遞進的問題，學員就可以充分調動之前的知識和經驗，對探究的問題進行思維加工和意義分析，在知識結構中進行意義構建。經過認真的自主思考和探究，就可以進入到小組交流協作階段，在組內進行知識的交流，并最終達成組內共識。

3.教員引疑導學，引領探究方向。在學員的探究活動中，不管是思維思路上的，還是具體實驗操作上的，教員的適時啟發引領作用顯得非常重要。一方面，教員是整個實驗課堂活動的組織者，他起著引領學員探究活動方向，朝著預定的教學目標步步前進的作用，同時在這個過程中還要指導、規范學員的探索思路和實踐活動;另一方面，經過探究活動以及小組討論交流，學員在組內達成了共識，得出了小組的結論或是實驗結論，不同的組甚至有時一個組內就一個問題還會有不同的看法和結論，這時教員要做的就是引導學員進行進一步的探究求證，直至學員通過理論探究或是實踐探究活動尋找到最佳答案。

4.分析歸納總結，拓展提高能力。教員引導學員對問題進行回答，對學員的學習成果進行分析評判，并對知識點進行及時的歸納總結、深化拓展遷移，以提高學員綜合實驗能力和素質。比如“用光電效應測定普朗克常數”實驗中學員以小組的形式協作探究，最終得出小組結論，再由教員進行必要的梳理、補充或是更正，最終形成實驗的整體思路。進而學員也就可以以此思路為牽引，認識儀器，設計實驗的基本步驟，并自主進行實驗了。

五、結語

總之，將探究式教學應用于物理實驗教學，既可以充分調動學員學習的主動性，培養學員的探究、協作精神以及創新能力，又是實驗課程教學改革的一種有效途徑。但同時我們也應該看到，由于探究式教學耗時較長，在課時一定的情況下，如何有效實施探究式教學，將教學效果發揮到最大，是教員要針對不同的實驗項目和教學目標不斷思考和實踐的。

參考文獻：

[1]劉曉彬.大學物理設計性實驗中探究式教學模式的應用[J].實驗室科學，2015，18（6）：124-126.

[2]何光宏，韓忠.大學物理實驗探究式教學的思考[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：292-294.

[3]吳海英.《大學物理實驗》改革的幾點建議[J].大學物理實驗，2015，28（1）.

[4]王春華.高校教學中采用“探究式教學”模式探析[J].黑龍江高教研究，2004，（3）：114-115.

[5][美]國家研究理事會.美國國家科學教育標準[M].戢守志，譯.北京：科學技術文獻出版社，1999：30-32.

[6]于進.創新課堂設計[J].教育探索，2010，（4）：55-56.

[7]何光宏，韓忠.大學物理實驗探究式教學的思考[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：292-294.