啟發式、研討式教學模式在大學物理實驗教學中的應用

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　　【摘 要】本文根據大學物理實驗課的課程特點，分析了在大學物理實驗教學中實施啟發式和研討式教學模式的優勢。在大學物理實驗課的課程教學中采用啟發式和研討式教學模式有助于培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力以及創新能力，為進一步提高大學物理實驗課的課堂教學質量奠定基礎。
　　【關鍵詞】啟發式;探究式;大學物理實驗;教學模式
　　中圖分類號： O4-33 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）19-0117-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.055
　　0 引言
　　大學物理實驗課是高等學校開設的一門公共基礎必修課程，通過大學物理實驗課的課程學習，可以不斷培養學生的科學素養、實踐操作和創新能力。如何開展大學物理實驗課的課堂教學，充分發揮實驗教學在創新人才培養中的積極作用顯得尤為重要，采用怎樣的教學模式才能激發學生對大學物理實驗課的興趣已經成為現在大學物理實驗課教學改革的重點[1，3]。而啟發式和研討式教學模式是一種非常有效地激發學生學習興趣的教學模式[3-5]。
　　目前，大學物理實驗課的課堂教學模式一般為：①教師根據實驗內容設計實驗數據表格，學生根據老師的設計畫實驗數據表格;②教師講解實驗目的、實驗原理、實驗儀器的使用方法和注意事項;③教師進行實驗演示;④學生根據教師和教材上講授的實驗內容進行實驗，測量實驗數據;⑤學生按老師的要求對測量好的實驗數據進行處理;⑥學生撰寫實驗報告單。這種傳統的大學物理實驗課的課堂教學模式明顯是以教師為中心的，學生只是在被動地重復實驗步驟，學生的主體地位完全被忽視，不利于學生創新能力的培養。由此可見，大學物理實驗課的課堂教學模式必需進行改革，而啟發式、研討式的教學模式可以很好地將學生置于一系列的問題情景當中，這對基本物理知識的學習、激發學生的學習興趣和培養學生的實踐創新能力等方面都是非常有用的。
　　1 加強教師隊伍自身建設
　　啟發式、探討式教學模式的開展需要一批專業技術過硬的教師隊伍。高校實驗教師隊伍的建設是一個長期的持續的過程，教師應不斷地學習、探索，加強自身修煉，拓展自身的知識面，增強自身的創新能力，這樣才能使學生樹立創新意識。具體以從以下幾個方面進行：（1）建立有效的激勵機制和用人機制。在教師隊伍建設過程中，采取正向激勵手段，設計和改進分配機制，采取獎勵為主、懲罰為輔、激勵和約束相結合的方法，從精神上和物質上滿足教師的合理需求，調動教師的教改熱情和創新積極性。（2）組織部分教師到國內一流高校進行教學觀摩與交流，學習新的教育教學理念，充分的發揮每個教師的潛能，進行實驗教學改革，營造教學創新團隊成長的良好氛圍。（3）加強中青年教師隊伍的培養。激勵青年教師在實干中學習，在實踐探索中總結，采取交任務、壓擔子的辦法，培養青年教師一專多能，促使優秀青年教師脫穎而出，成為教學創新團隊的生力軍。（4）營造教學創新團隊成長的良好氛圍。在教學團隊建設的過程中，創造條件體現每個人的自身價值，在總目標一致的前提下，使每個成員的潛能得到最充分的發揮，從而使創新團隊的總體能力達到最大。讓教學團隊形成積極向上、和諧奮進的文化氛圍，將教師的發展和課程的建設以及人才的培養融為一體。
　　2 研討式教學模式在大學物理實驗教學中的應用
　　做大學物理實驗，需要將理論與實踐相結合，這對提高學生的實踐創新能力具有重要的意義。在教學過程中采用研討式的教學模式可以極大地激發學生的學習熱情、開拓學生視野、培養學生的科研素養。
　　研討式教學模式在教學過程中要強調“知其所有然”。目前大學物理教學采用的基本教學過程為：教師講解實驗原理和儀器的使用步驟;教師演示實驗;學生做實驗，教師指導;學生處理實驗數據和撰寫實驗報告單。整個過程學生基本上是機械式的進行實驗，沒有思考我為什么要做這個實驗，整個實驗過程我需要那些實驗數據，要獲得這些數據應該采用什么樣的方法，該方法是否存在缺陷，是否可以進行改進等。因此，在進行實驗講解時，教學模式要進行調整，讓學生從機械式的進行實驗轉變成自主探索實驗，研討式的教學模式是一種行之有效的教學模式。如進行實驗介紹時要與科研調研相似，講述實驗的背景、實驗發展過程和研究現狀等。實驗內容講授要豐富，并且要結合具體的事例，讓學生明確實驗所涉及的實驗理論與我們日常生活是密切相關的。實驗原理的講解要具有啟發性，同一物理量的測量是否可以采用不同的方法，同時要適當講授一些課本外的知識和與該實驗相關的當今熱門話題，不斷開拓學生的思維，激發學生的學習興趣。如在不良導體導熱系數的測定的實驗中，首先應該讓學生明白導熱系數的含義，知道導熱系數是衡量材料熱物理性質的重要參數。再結合當前國家強調的節能減排的實際，啟發學生探討如何提高能源利用率，降低熱量損耗。其次，導熱系數的測定理論上分為穩態法和非穩態法兩大類。每種方法都有其具體的理論依據，測量對象不同，采用的測量方法也不一樣。該實驗我們采用的是穩態平板法，該方法要求把樣品要做成平板形狀，上下表面都達到穩恒態，然后再根據溫度梯度的變化計算物體的導熱系數。最后提出問題讓學生課后思考，是否可以采用非穩態法進行測量呢？非穩態法一般適用于什么情景呢？
　　3 啟發式教學模式在大學物理實驗教學中的應用
　　大學物理實驗課中采用啟發式教學模式的實質就是如何將學生置于“困境”之中，讓學生親身感受物理學的巨大魅力，培養學生對物理學和自然科學的興趣，同時不斷增強學生理論聯系實際的能力。采用啟發式教學模式進行大學物理實驗教學的具體步驟如下：（1）設置“問題”困境。在進行每一次實驗項目之前，教師可以根據“如何才能做好這個實驗”去設置一系列的“問題”困境。教師在提的問題應盡可能詳細，讓學生帶著問題有針對性地去分析討論，教會學生如何去思考實驗的基本內容。如：該實驗中哪些是直接測量量，哪些是間接測量量，各直接測量量和間接測量量的之間的關系是什么等。（2）實驗方法的確定。大學物理實驗數據處理主要包括列表法、作圖法、逐差法和最小二乘法。每個實驗項目采用的數據處理方法不盡相同，這需要學生根據實驗項目的特點進行自主選擇。如在“拉伸法測金屬絲的彈性模量”、“等厚干涉實驗”和“邁克爾遜干涉儀的調節和使用”等實驗中都會用到了“逐差法”進行數據處理。這是您可以提問，如果不采用逐差法處理實驗數據會產生什么結果呢？逐差法處理實驗數據要滿足的基本條件是什么？有什么要注意的問題？逐差法處理數據的分組依據是什么等。（3）實驗內容的延伸。在學習“用三線擺法測量剛體的轉動慣量”的原理和方法時，可以給學生設置這樣的問題困境。如何利用三線擺法測量自行車輪子和形狀不規則、質量分布不均勻剛體的轉動慣量呢？（4）開拓學生思路，拓展學生思維。開拓學生思路，拓展學生思維，是大學物理實驗教學中一項重要的開拓學生啟發性思維方式的手段。在進行實驗教學時，可以采用對比的方法進行啟發式教學，如金屬彈性模量的測定可以采用哪些方法？各有哪些優勢;電阻的測量方法有幾種，各有哪些優缺點等。這種啟發式教學模式能活躍學生思維，加深學生對知識的理解，拓寬學生的思維和想象空間。
　　4 結語
　　啟發式和研討式的教學模式相比較傳統教學模式更加靈活，更能激發學生對大學物理實驗的學習興趣，調動學生參與物理實驗探究的主動性和積極性。教學過程中可以達到深入淺出的教學效果，常能喚醒學生的思維“動力”、激發學生的想象力、培養學生的實踐動手能力、加深學生對知識點的理解。因此，采用啟發式和研討式教學模式進行大學物理實驗教學有助于進一步提高課堂教學質量。
　　【參考文獻】
　　[1]張廣斌，李香蓮，等.各理工科類高校實施大學物理實驗課程教學基本要求（2008年版）的必要性[J].物理與工程， 2010（3）：1-2.
　　[2]朱獻松.大學物理實驗[M].天津：天津大學出版社，2007.
　　[3]毛昕，黃英，等.試析啟發式教學及其在工程圖學課程中的貫徹[J].工程圖學學報，2011（4）：63-69.
　　[4]周興國.“啟發式”教學的“中外”與“古今”[J].華東師范大學學報：教育科學版，2008，26（2）：10-15.
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