基于“分組同伴互助”教學法的近代物理實驗教學研究

劉竹琴

(延安大學 物理與電子信息學院, 陜西 延安 716000)

近代物理實驗是物理專業的一門重要的實驗課程，是為大學高年級學生開設的專業基礎課，該課程所涉及的物理知識面較廣，具有較強的綜合性和實踐性[1-4]。通過近代物理實驗課程的學習，學生能夠較好地豐富他們的物理思想，激發起他們的物理思維，進而達到培養學生對物理現象的觀察能力和分析能力的目的。同時通過這門實驗課程，可以使學生全面、客觀地了解實驗在物理學發展過程中的地位和作用，并通過學習近代物理中一些常用的實驗方法和現代物理測試技術，使學生初步掌握物理實驗儀器設備的操作和使用。通過這一系列的培養，使學生能夠形成良好的科學實驗素養和科學作風，并獲得一定的采用實驗方法和技術研究物理現象和規律的工作能力。近幾年來,參考其他院校的做法[5-7],在傳統的物理實驗教學中,融入了“分組同伴互助”教學法,這樣既能激發學生的學習興趣,又能提高學生分析問題、解決問題的能力,從而提高了教學效果。

1 采用“分組同伴互助”教學法

“分組同伴互助”教學法就是將全班學生分為幾個實驗小組,每組選出一名組長,隨時與教師聯絡,每個實驗項目需進行三個教學環節。

1.1 實驗前的預習

第一環節是實驗前的預習。學生主要是利用校園網絡資源,預習教師所確定的實驗內容。這樣使學生能夠對課上的實驗內容先有一個初步的了解,同時也能回顧理論知識,將所學的物理基本知識應用于實驗,通過初步的預習,學生弄清了實驗命題的目標、實驗的物理思想、所用公式、需直接測量的物理量和記錄數據的表格等。學生初步預習之后,教師利用網絡隨時向學生提出一系列與本實驗相關的思考題,讓學生進一步了解所預習的實驗內容,發現預習中沒有理解的難點。此外,對教師而言,也能更準確地了解學生的預習情況,預計學生做實驗的困難及問題所在,能更合理、更科學、高效地組織教學。具體來說,教師讓學生預習相關實驗內容,并完成相應的預習報告,學生在課前通過網絡提交課前實驗預習報告,教師通過查看學生的預習報告,了解學生的預習程度，并發現學生可能遇到的實驗難點及問題。通過選擇學生反饋的疑難問題,教師及時修改課堂的教學內容,以便更有效地利用課內的教學時間,更好地組織實驗教學。

1.2 課堂操作實驗

第二環節是操作實驗。課堂上,學生根據分組進行討論、自由辯論、操作實驗等活動,在這些實驗活動過程中,教師在一定的程度上擺脫了傳統實驗教師的角色，而成為了實驗活動的組織者和引導者；學生的角色也發生了變化，從被動做實驗轉變為主動做實驗。由于教師是按照學生的具體情況而設計實驗內容的，具有較強的針對性，所以學生要想完成好相關的實驗項目，必須積極主動地投入到實驗活動中。此外，學生課前做了比較充分的預習，并帶著具體問題進入實驗，所以學生做實驗時更加專注，參與實驗活動的熱情比傳統教學方式更高、學習興趣更濃、實驗效果更好。

在課堂上,有的學生主動站起來給同組學生耐心講解、動手示范,講者很有勁、聽者很專心,有的學生為了一個問題爭執不息,請教師來裁決,學生的學習完全是主動的,教師教學的內容完全是以學生為出發點的。對同一物理量的測量,學生提出了不同的實驗方案,學生邊操作邊記錄原始數據,數據記錄是實驗中獲得的物理信息的最重要、最珍貴的資料,每個學生必須準備實驗數據原始記錄紙,實驗前設計好記錄表格,嚴肅認真地記錄一切現象和數據,不能涂改或撕掉,只有通過對數據的分析才能確定是否需要對實驗儀器或實驗操作進行改進。課堂結束后,學生要將實驗數據、原始記錄拿給教師檢查,如果測量數據符合要求,教師要簽字; 如果測量數據不符合要求,學生就需要重新補做,直至符合要求,達到教學效果為止。

1.3 課后書寫實驗報告

第三環節是書寫實驗報告。實驗報告的內容通常包括:實驗題目、實驗儀器、實驗原理、實驗步驟、數據記錄、數據處理、表達結果、誤差分析、對結果進行討論以及提出新的方案等。學生首先根據自己的實驗數據書寫報告,然后與同組學生對比結果進行討論,分析各種測量方案的優缺點,最后由組長負責提交實驗項目總結報告。學生的實驗總結報告要求按照學術論文的格式撰寫。為此，在實驗課上，教師向學生講解必要的科技論文寫作方法。教師主要介紹了以下3個方面的寫作知識：(1)實驗型科技論文的要點：這包括論文要具有新的思想、新的觀點、新的實驗手段、新的發現、新的結論等；(2) 實驗型科技論文的結構格式：一篇完整的科技論文應具有題目、署名、摘要、關鍵詞、引言、本論、結論、參考文獻等；(3)實驗型科技論文的寫作步驟,首先是收集資料,資料的來源有兩個方面,其一是通過實驗測量所得的直接資料,其二是通過查閱文獻所得的間接資料,對這些資料進行整理和分析; 之后是擬定題目,寫作成文。

此外,需向學生講明論文中的圖表、符號、單位、公式等的規范表達方式。通過講述學生能夠根據自己的設計內容,選定測量儀器,完成各物理量的測量,獲取有關的數據資料,查閱相關的參考文獻,完成實驗型論文。教師根據學生提交的實驗報告或論文習作,了解到學生對知識的掌握程度,以便進一步組織教學[8-10]。

2 “分組同伴互助”教學法總結

2.1 提高了學生自主學習能力

隨著大學實驗人數的不斷增加,教師與學生一對一溝通已經很難實現,“分組同伴互助”教學法能夠幫助解決了這一難題。由于這種教學方法完全以學生為主,設置了一系列互助學習環節,因而可以更大程度地發揮學生的主動性,同組學生互相積極主動地獲得知識和實驗技能,這種教學方法有助于建立相互幫助、相互信任的學習氛圍,在完成一系列實驗項目的過程中達成共同的目標,提高了學生溝通的能力和參與的熱情,從而提高了學生自主學習的能力。

2.2 培養了學生團結協作能力

團結協作應該說是當前大學生自身素質比較薄弱的一個方面，造成這一情況的原因是多方面的，其中包括家庭、學校及社會。但在“分組同伴互助”實驗教學的環境下，學生能夠通過互相幫助、集體討論、共同探討和解決實驗中遇到的問題，逐步培養起學生的團結協作精神。“分組同伴互助”教學法的實質是讓學生通過學習學會相互合作。這一教學的方式是鼓勵學生積極參與到實驗教學中，通過主動的參與能夠鍛煉學生的相互協作能力，以及相互學習的能力。

2.3 提高了教學效果

傳統的實驗課教學主要是教師先講，講授的內容包括實驗原理、實驗方法、實驗步驟、實驗注意事項等。之后，根據教師的講解以及教師的具體要求，學生進行實驗操作。這種傳統的實驗教學模式通常是以教師為主、學生為輔。在這種實驗學習模式下，學生是處在一種比較被動學習的狀態下，學習積極性受到一定的抑制，不利于培養學生的創新能力。

而“分組同伴互助”教學法為學生提供了更大的自主學習空間,從課前的預習、課堂操作、課后書寫實驗報告等每個環節都是自主的。2018年,對物理學15級學生的近代物理實驗課進行了課堂教學改革,采用了“分組同伴互助”教學法,并對這種教學法的教學效果進行了研究。從調查與課堂考勤可以看出,這種教學方法提高了學生的學習興趣、提高了教學質量。研究還發現,這種教學方法可以幫助學生從同伴身上獲得更多信息、更多實驗技巧、更多創造性思維等。

3 結語

經過教學實踐表明在近代物理實驗課教學中采用“分組同伴互助”教學法,改變了傳統物理實驗課的單向教學模式,增強了教師的責任感,增強了學生學習的主動性,促進了學生課內外互助學習,提高了學生自主學習能力,培養了學生團結協作能力,培養了學生的科學創新思維和創新能力,提高了學生分析問題、解決問題的能力,從而提高了實驗課的教學質量。