能力培養過程化大學物理實驗課堂教學研究

藍愛群，韋雪嬌，曾福軍

（1.2.3梧州學院數理系，廣西 梧州 543002）

能力培養過程化大學物理實驗課堂教學研究

藍愛群1，韋雪嬌2，曾福軍3

（1.2.3梧州學院數理系，廣西 梧州 543002）

分析大學物理實驗課堂教學能力培養缺失問題，闡述融合能力培養的大學物理實驗過程教學對策，并通過教學實例，論述構建三維能力發展實驗教學主線、設計 “問題—探究”的實驗過程環節、創設依托實驗提高能力探究互動平臺的課堂實踐環境的能力培養過程化教學模式，實現師生能力共同發展的能力培養過程化大學物理實驗課堂教學。

大學物理實驗； 能力培養過程化；教學

“大學物理實驗”是理工科專業學生的必修課，是學生接受系統實驗方法和進行科學實驗基本技能訓練的重要課程，它的一整套實驗基礎知識、基本方法和基本技能對于培養學生動手能力、創新精神和科學素養具有不可或缺的直接作用。因此，將能力培養貫穿于大學物理實驗課堂教學過程中，對于提高大學物理實驗課堂教學質量，促進學生全面發展具有重要意義。

一、 大學物理實驗課堂教學能力培養缺失問題分析

隨著高校教育改革的不斷深化，與其他課程一樣，大學物理實驗課堂教學有效性問題得到了許多物理實驗教師的關注，并對物理實驗的教學目標、教學活動以及教學效果等等進行了改革、探索和實踐，取得了一定成效。但由于各高校大學物理實驗環境條件、師資力量和教改程度參差不齊等原因，目前，大學物理實驗課堂教學中學生能力培養缺失的問題依然是普遍的存在，主要表現在以下幾個方面。

（一）過程環節探究及思考缺失

物理實驗課堂教學過程缺乏設計，課堂教學時間的利用沒有計劃，學生能力培養實質內容得不到真正落實。課堂內，學生實驗操作程序和實驗技能的訓練差異性較大，學生偏向儀器使用操作方面的練習，偏重實驗結果的記錄和計算等。多數學生對實驗過程要做什么、應該如何去做、怎樣做會更順利、科學，缺乏自覺思考，缺乏對實驗過程主動探究、主動思考的意識，在遇到問題時才急急忙忙尋找原因和請教老師和同學。

（二）教學互動針對性缺失

課堂中，師生常常是依據實驗教材或實驗指導書完成實驗的教與學，教師較少從學生的現有發展角度以及學生綜合素質訓練方面再設計教學，學生也缺乏主動預習實驗的習慣。教師做一遍以后學生學著做，或者學生看著實驗指導書慢慢試做的現象仍然普遍存在，師生互動常常是儀器操作方面的互動，互動內容沒有針對性，師生互動缺少共鳴，學生接受的實驗訓練缺乏生機。

（三）能力培養教學氛圍缺失

物理實驗課堂教學環境仍處在比較注重儀器、設備等硬件的滿足，課堂教學過程大多還是儀器設備操作技能的傳遞、交流，師生之間、學生之間以及學生身心意愿關系的構建流連于簡單的層面，學生仍以完成實驗任務為主要目的，師生教學相長還沒能在師生共同發展的成效中得以體現。學生的知識、能力缺乏有利的誘導和開發。

二、大學物理實驗過程融合能力培養教學對策

大學物理實驗承擔著能力培養課程教學的重任。解決上述問題的對策是將能力培養融合在大學物理實驗課堂教學的整個過程中。

（一）構建三維能力發展的物理實驗課堂教學主題

大學課程教學是以知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀念為課程教學三大目標的三維能力培養過程。大學物理實驗課堂教學是學生三維能力全面發展的重要戰場，應該充分利用物理實驗，積極構建適合學生三維能力鍛煉的實踐教學，使學生在實踐運用過程中實現知識與技能的意義構建，得到過程與方法的實踐、反思及運用，使學生的情感態度與價值觀隨著對知識、技能及方法的思考、掌握及運用得以提升。

（二）設計 “問題—探究”的實驗過程環節

教育學家認為：問題是思維的起源，探究是思維發展的動力。發現問題是提出問題的基礎，提出問題是解決問題的前提 。由此可知，大學物理實驗課堂教學中，能力培養訓練的關鍵是設計 “問題”引導學生 “探究”，讓問題引導學生思考和分析，在解決問題的過程中學生再發現問題，形成思考—發現—思考的思維學習良性循環。通過 “問題—探究”的物理實驗過程，鍛煉學生在其知識、能力范圍內對問題的提出和解決做到舉一反三、融會貫通，使大學物理實驗過程成為學生思考、探究、能力訓練的有效環節。

（三）創設依托實驗提高能力探究互動平臺的實驗氛圍

在物理實驗課程教學過程中，根據學生現有發展水平、學生客觀存在的不同程度群體之間的差異、兼顧不同能力學生的訓練，創設具有一定問題設障的、激勵思考的、真實的物理實驗教學氛圍。讓學生在以實驗興趣為依托、能力提高為動力、問題探究為互動平臺的課堂環境氛圍中，師生之間、生生之間進行真正意義的互動，達到物理實驗課堂教學師生知識、能力共同提高。

三、能力培養過程化大學物理實驗課堂教學實例

將能力培養融合在大學物理實驗課堂教學過程中，亦即以學生的能力培養為導向、教師的教學有效投入為基礎進行物理實驗課堂教學過程。

現以基礎性綜合類必做實驗 “用箱式電位差計校準電表”的實驗教學為例。

（一）課堂教學過程設計

《高等教育學》指出：課堂教學過程設計是指課堂教學過程環節的組織、教學活動的順序安排和開展。能力培養過程化大學物理實驗課堂教學過程設計是教師根據實驗內容、學生現有能力水平，關注學生的認知發展需求進行物理實驗課堂教學過程設計。設計的問題難易程度必須考慮學生知識能力的認知程度和需求，學生的能力培養才能在最大限度下得以實現。

根據認知發展規律，實驗教學，學生首先是了解儀器設備，掌握其基本操作，然后才能綜合應用。因此，針對實驗儀器操作、實驗內容要求，在“用箱式電位差計校準電表”實驗教學過程設計中，需考慮的基本要素有：

（1）設計儀器設備使用類問題 （基礎知識）：關于電位差計的結構；電位差計的工作原理；電位差計面板圖結構；電位差計面板圖上各旋鈕的用途；調零鍵的作用；工作電流標準化調節的意義等等，讓學生預習，學生在做實驗前注意思考并通過操作感知儀器，掌握儀器的性能和應用。

（2）設計知識類、理解類問題 （基本方法）：正確閱讀、理解實驗電路圖；待測電壓表 （電流表）量程接線端的正確選取；實驗中變阻器相連接的方法對實驗量程是否有影響；扳鍵開關 的正確操作方法；倍率的意義；實驗數據正確快捷讀取、記錄的方法；小數值測量時讀數指針較難穩定的原因，實驗數據記錄表格設計等等，讓學生在實驗過程中進行判別、分析、解釋和處理、發現問題、解決問題。

（3）設計應用類、綜合類問題 （基本技能）：電位差計的其他實驗用途；校準電壓表與校準電流表實驗的異同處分析；實驗的改進思路；設計用電位差計測量未知電阻阻值的簡單電路等等，讓學生根據已做實驗案例，進行思考、設計、應用，鍛煉創新意識。

（4）將以往學生在實驗過程中出現的典型問題，提供給在做實驗的學生思考、分析；及時對學生設計合理科學的數據記錄表、處理問題有獨到見解的方法以及美觀、簡練的電路接線方法等等進行點評。

（二）創設能力實踐環境

（1） “問題”探究準備。針對以上教學過程設計，將儀器設備使用類問題 （基礎知識）放在校園大學物理實驗課程網上，或在師生Q群中提供給學生。為了較好地完成實驗，學生實驗前要根據相關問題進行預習、有目的的查閱資料，寫出實驗預習報告。對于那些微觀機理復雜的實驗，學生還可以利用CAI課件對微觀和抽象的物理過程進行動態觀察和分析，或利用教學課件在計算機上進行交互模擬實驗操作，以便在實驗過程進行相關探究。

（2）“問題”探究氛圍。根據教學過程設計，對于知識類、理解類問題 （基本方法），教師可在實驗前提供給學生或在實驗室的黑板或PPT屏幕上動態給出，隨著實驗過程的進展變換探究問題，題型有“思考題” 、“選擇題”、“應答問題”、“實驗現象解釋”等形式。由“問題”引導學生實驗操作時思考、探究，技能練習與知識運用相聯系。

（3）反饋和指導。在問題探究的環境下，學生的實踐活動具有針對性又有一定的獨立性，學生的注意力始終保持在儀器設備的運用操作和實驗問題探究上，學生的探究興趣得到激發。學生之間的知識能力差異又會讓學生之間產生互動 。對于一些重點、難點以及應用性問題，教師適時組織學生分析、討論，學生運用已有知識、經驗和實驗觀察到的現象，各自以不同角度、不同方法分析，進行回答或提出解決問題的方法。學生在實驗過程中發現問題、提出問題，教師能及時解惑，教師還可以根據實驗情況做出評價。使實驗教學重點得以落實，難點得以突破，教學任務有效完成。

（三）教學過程設計要點

能力培養過程化大學物理實驗課堂教學注重以教師為主導，以學生為中心對實驗課堂教學活動進行設計，以達到能力培養教學目標。教學過程設計要點主要有：

（1）以教師為主導。教師根據實驗要求、學生現實能力水平、能力發展目標，以及學生應掌握的知識、技能及技巧，設計問題。

（2）以學生為中心。學生在 “問題”環境下，認真操作、積極探索或互動探究，師生互動、學生之間互動，進行能力實踐訓練。

（3）反饋、指導。課堂上，學生的學習情況、經驗水平和能力狀態，教師應及時了解掌握，并針對情況作進一步的指導，教師還可以對實驗過程設計方案進行必要的修改和調整。

（4）能力培養實踐。利用基礎性實驗，對學生進行動手能力、綜合分析、歸納總結和團隊精神基本功訓練；通過設計性實驗、綜合性實驗著重培養學生分析問題、解決問題、發現問題以及創新精神。使大學物理實驗成為學生學習、掌握物理學基礎和相關應用領域知識的課堂，了解物理定律和性質的開發應用基本知識及技術，具備良好的綜合能力。

（四）實驗教學效果

為了對比能力培養過程化教學方法和常規教學方法的教學效果，筆者比較了機械設計制造及其自動化專業在大學物理實驗教學中，分別實施能力培養過程化教學方法和常規教學方法的2個教學班級學生其大學物理實驗能力測試結果和期末教學問卷調查情況，結果顯示，實施能力培養過程化教學方法班級的學生學習成效以及學習積極性優于常規方法教學班級的學生，尤其是學生實驗課前預習習慣和對物理實驗的興趣明顯提高，見表1所示。學生的學習興趣與預習習慣是學生自我獲取知識的動力源泉，是提高大學物理實驗教學質量的基本保證。

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四、結束語

綜上所述，能力培養過程化大學物理實驗課堂教學，是將學生的能力培養、品質發展貫穿在整個大學物理實驗課堂教學過程中，通過實驗課堂教學過程設計，創設學生能力培養鍛煉的實踐環境，實施能力培養過程化實踐教學，學生的主體作用得到充分體現，教師 “為育人而教”的主導作用得以積極發揮，在大學物理實驗教學任務有效完成的過程，師生能力獲得共同發展。

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[3]張福瑞.李民.路建歆.信息技術下大學物理實驗 “三步驟”教學探討[J].大學物理，2009（2）：44-46.

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藍愛群 （1956-），女，廣西梧州人，梧州學院數理系副主任，副教授，主要研究方向：大學物理、大學物理實驗等課程的教學和研究。

韋雪嬌 （1979－），女，廣西武鳴人，梧州學院數理系講師，研究方向：物理學教學和研究。

曾福軍 （1957－），女，廣西玉林人，梧州學院數理系講師，研究方向：物理學教學和研究。

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