教師專業化視野下高師物理實驗教學應注重研究型學習

2010-01-31 05:08:00楊燕

文山學院學報 2010年3期

楊燕

(文山學院數理系,云南文山 663000)

1 研究背景

在物理教師教育專業化發展背景下,學者們依托高師物理實驗教學,從三個層面就如何使師范生成為“研究者”這一課題進行了研究。第一是對物理實驗知識結構的研究,目前,實驗知識結構已逐漸形成分層遞進模塊式結構模式[1],如圖 1所示。“分層遞進模塊式”課程結構既考慮師范生已有的認知水平,同時也考慮到師范生學習發展的需要。第二是對物理實驗教學組織形式的研究,其組織形式已逐漸形成分級開放式模式[2],模式既注重基礎也重視對實驗內容的擴展。第三是對實驗教學模式建構的研究,其建構已逐漸形成多元化教學模式。

圖1 分層遞進模塊式知識結構圖

隨著研究不斷深入,在高師物理實驗教學滲透研究型學習的必要性凸顯出來。首先,在物理實驗教學滲透研究型學習是物理教師教育自身發展的需要。新課程背景下的基礎物理教學內容、教學方式以及學生的學習方式都體現出回歸生活、全人發展的課程理念,把物理實驗課程作為載體進行“研究型”學習有利于師范生深刻理解現代教育理念、教學觀、課程觀和學生觀。其次,在物理實驗中滲透研究型學習是師范生獲得研究能力的有效學習方式。研究型學習貫穿于實驗教學中,意味著實驗不僅具備對理論進行驗證的功能,而且具備讓學生親身體驗研究物理實驗的功能。所謂體驗過程是一個自我認識過程,是指學生對實驗的反思、對實驗控制變量的選取、對實驗進行設計等一系列認識過程。顯然,通過研究型學習師范生可獲得實驗方法、技巧最后形成技能。

基于上述觀點,筆者認為作為教師職前培訓基地的師范物理教育必須以教師專業化發展為導向開展研究型學習。通過自主研究、互動研究、設計并自制教具三種有效學習方式,使高師學生在實驗研究學習過程中得到必要的科研訓練,提高師范生研究能力,使師范生向著“研究者”的目標發展。

2 自主研究型學習

自主研究型學習是實現師范生成為 “研究者”的有效學習方式之一。在自主研究型學習中,師范生自主設計實驗方案和搭建實驗設備,自主探究物理實驗過程并對實驗進行反復調整,自主完成對實驗測試中出現的問題的分析,最后自主完善實驗方案。可見,從師范生自主研究型學習的特征來看,自主研究型學習其本質是研究型學習,從自主研究型學習的過程來看,自主研究型學習離不開研究型實驗教學這一特定環境。

研究型物理實驗教學對師范生而言是一個獲得較高層次科學研究方法的特定平臺。借助這一平臺,學生通過對物理實驗方法、裝置、實驗設計方案、實驗過程、實驗結果的分析和研究,學生的實驗研究能力將得到專門訓練。從研究型物理實驗教學的要求來看其本質上是一種創新型實驗教學,與傳統的測量性或者是驗證性實驗相比較,研究型實驗教學更有利于學生進行研究型學習,發揮創造性思維能力,培養學生獨立從事實驗研究工作的能力,有利于學生學以致用,用所學的物理知識和實驗技能,自行設計實驗方案,自選實驗儀器,自擬實驗操作程序。

以實驗“測物體的密度”[3]為例。在組織學生進行自主研究型學習時,對學生而言,要求學生提前進實驗室,擬定預期所要達到的實驗目標。然后,每人提交一份詳細的“測物體密度”的實驗設計方案 (注:課程共提供四種測量方案,學生可以在其中選擇,也可以自行設計實驗方案)。對教師而言,教師要認真閱讀學生提交的實驗方案,適當的時候可以對學生的實驗方案作一些方法上的指導,作好實驗教學的準備工作。在研究過程中,學生自主完成實驗研究任務,教師原則上只提供學生所需要的實驗器材。

把自主研究型學習評價這一環節作為展開研究型實驗教學的載體是培養學生研究實驗能力的有效途徑。對自主研究型學習評價是分段進行的,每一階段的評價就相當于一個小型的研討會。階段一是學生對自己的實驗全過程進行自我評價,以口頭報告的形式進行,報告內容主要是實驗設計思想,誤差分析、如何進一步優化實驗和實驗結果與預期目標的差異性。階段二是教師參與學生的自我評價,從兩個層面上進行分析,縱向層面主要分析實驗設計方案,學生實驗結果與實驗教學的目標,比較差異性;橫向層面上主要引導學生欣賞其他小組的實驗方案。階段三是學生對實驗的反思,表現在根據實驗誤差,對實驗方案進行調整,完成實驗報告并提出更優化的實驗方案一系列的反思活動中。學生自評能提高學生學習的積極性和主動性,促進學生對自己的學習進行反思,有助于培養學生學習的獨立性、自主性和認知系統的完善。在進行研究型實驗教學中,我們感覺到學生在自主研究型學習的過程中,學習的主動性明顯增強。

3 互動研究型學習

互動研究型學習是在現代學習理論中提倡的“互動學習”方式的基礎上延伸出來的一種促進師范生研究能力的學習方式,是實現師范生成為“研究者”的第二種有效學習方式。互動研究是指互動雙方彼此研究對方,通過互動研究使師范生的情感以及學習得到充分交流。學生在互動研究中一方面會獲得多次交流、多次修改實驗方案的機會,而每一次機會的出現,就意味著互動雙方的思維得到進一步的提升。另一方面互動雙方通過交流相互間取長補短,不斷完善物理實驗方案,從而提高學生的實驗研究能力。

以實驗“用氣墊導軌測運動物體的加速度”[3]為例。在組織學生進行互動研究型實驗教學時,最關鍵的是如何使師生以及學生間的互動更有效。為此,對學生而言,要求實驗前每一個小組提交一份詳細的“用氣墊導軌測運動物體的加速度”的實驗設計方案。在此基礎上開始第一次互動,各小組對實驗方案進行交流討論,此時的互動有時會因為觀點不同而發生爭論,各小組通過交流后對各自的實驗方案進行修改,確定實驗方案。對教師而言,教師認真閱讀學生提交的實驗方案,適當的時候可以對學生的實驗方案作一些方法上的指導,這就是第二次互動。第三次互動是教師將實驗方案返回給學生,學生對實驗方案進行最后的修改。

互動研究型學習還體現在實驗評價的過程中。對互動研究型實驗學習的評價是在兩個層面上進行,首先在小組自我評價層面上,自我評價的主要內容有幾個方面,一是實驗設計思想,實驗中的誤差評析;二是提出進一步優化實驗方案的方法;三是對實驗結果與實驗預期目標的差異性等等。這種評價往往伴隨著思維的反思,不同層次的學生在反思中不斷欣賞其他小組的實驗方案,這是一種潛意識取長補短的互評,學生在研究中互評,在互評中研究,從而調動了學生學習的積極性和主動性,促進學生對自己的學習進行反思。互評有助于培養學生學習的獨立性、自主性和認知系統的完善。其次在師生間的評價層面上,評價從縱橫兩個維度上進行,在縱向維度上主要評價學生設計的實驗方案的科學性,學生實驗結果的可靠性;在橫向維度上主要評價各小組所設計的實驗方案的優化程度,從而引導學生反思實驗方案,找出方案的不足之處,提出更優化的實驗方案,最后通過互評形成一個完整的實驗報告。研究型實驗教學的實施除了能夠培養師范生的研究實驗的能力外,還給我們帶來了意外的收獲,那就是互動雙方為了證明自主設計的實驗方案及實驗結果的科學性和可靠性,都會反復實驗,不斷修改實驗方案,尋找更好的實驗方法,由此,互動雙方的責任心在研究學習中明顯增強。

4 研究、設計并自制中學物理教具研究型學習

師范生研究、設計并自制中學物理教具是基礎物理教學改革及教師教育專業化發展的需要,是實現師范生成為“研究者”的第三種有效學習方式。因此,研究中學物理實驗教學或對中學物理實驗教具進行研究,成為教師職前教育的必修課程。從宏觀上分析物理概念本質屬性是設計教具的出發點,因此,要設計教具必須從研究物理概念本質開始,只有找到本質的東西,教具的設計方向才明確。從微觀上分析在制作教具的活動中,師范生既要動手又要動腦的過程是不斷否定自我和超越自我的過程。最后制作的教具要經過實驗驗證。從宏觀研究到微觀設計以及制作一系列自主活動中,師范生充當了一個研究實驗的體驗者的角色。顯而易見,師范生的研究實驗能力和創新能力在體驗中得到了顯著提高。

近幾年來,我校物理實驗室為師范生提供了各種有利于進行研究型學習的實驗教學條件,如在原有的實驗室基礎之上延伸出“學生創新制做實驗室”、“加工室”。師范生參加了各類教具制作比賽,取得了較好的成績。師范生自制教具是一種實驗科研能力的訓練形式,在訓練中師范生的實驗研究能力得到進一步的提高。實踐證明,研究型學習能力的形成是師范生職后研究中學物理實驗教學的基礎,教師在職前教育是否獲得研究能力直接影響到職后的教研水平。當師范生在職前得到良好的科學研究的訓練,那么,他就能在自己的教學崗位上創造性地投入到中學物理實驗研究中,在基礎物理實驗教學中得心應手,取得很好的教學效果。

5 結束語

基礎物理教育與高師物理教育是一脈相承的兩個問題,基礎物理教育的重大變革必然會引起高師物理實驗教學的改革,高師物理教育改革不僅要隨其變革,更應該走在基礎物理教育的前面并成為基礎物理教育改革的理論策源地。高師物理實驗教學應研究基礎物理教育的特點、規律與發展動向,在研究的基礎上,滲透具有師范特征的研究型學習模式。目前,研究型學習已成提高師范生動手能力、科學探究能力以及創新思維能力的重要學習方式,也必將成為高師物理實驗課程與教學的重要理念與策略。

[1] 王培吉.層次模塊化大學物理實驗教學體系的構建與實踐[J].華東理工大學學報:自然科學版,2008,(S1):179.

[2] 任才貴,艾劍鋒.大學物理實驗分級開放教學改革與實踐[J].大學物理,2007,(12):36-40.

[3] 楊述武,等.普通物理實驗—力學及熱學部分 [M].北京:高等教育出版社,2000.79-106.

[4] 盧德馨.研究型教學 20年 [M].北京:清華大學出版社,2008.60-156.