在大學物理實驗教學中開展研究性教學的思考

【摘要】大學物理實驗課程開展研究性教學可以更好地促進學生能力和素質的提高，選擇或設計內容新穎、難易適度的研究性實驗教學內容，是順利開展研究性實驗、發揮研究性實驗教育功能的重要前提。分層次開展研究性實驗教學，可以盡可能地觀照學生基礎知識、個性發展水平參差不一的現實，讓盡可能多的學生享受到探究的樂趣，教師恰當地運用多元教學評價可以有效地促進研究性實驗教育功能的實現。

【關鍵詞】大學物理 研究性實驗 教學內容

20世紀90年代以來，很多高校開始實施研究性教學，這對于深化我國的高等教育改革具有重要意義。在大學物理實驗課程中開展研究性教學有著得天獨厚的條件，但是現實的問題是，研究性學習的理念雖然好，但是結合到具體學科教學中去的理論研究還不夠成熟，模式、方法的匱乏和可操作性不強。還無法有效實施，使得當前在大學物理實驗課程中開展研究性教學還停留在比較膚淺的階段，如何在大學物理實驗課程中更好地開展研究性教學，的確值得我們深入思考。

一、研究性實驗教學內容的選擇與設計

在選擇或設計研究性實驗時應當做到內容新穎、難易適度，這是能否發揮研究性實驗教育功能的先決條件。

內容新穎，是指研究性實驗的內容相對學生己有經歷是新的而不是舊的，以滿足學生的好奇心，激發他們的研究欲望，使學生能夠始終保持著盎然的興趣，而濃厚的興趣有利于提高學生學習的自覺性和主動性，可以極大地發揮學生的潛能和想象力，使學生的創新意識和能力得到提高。因此研究性實驗教學內容應該盡可能與最新的科學技術接軌，及時地將前沿科研成果轉化成新的物理實驗，不斷地更新研究性實驗內容，這樣才能體現研究性實驗的新穎性、時代性和先進性等特點，使大學物理研究性實驗保持蓬勃的生命力。

難易適度，是指研究性實驗的內容既要與學生已有的知識經驗有一定的聯系，同時又有一定的難度，這種難度應該是學生通過自己的努力探索——必要時借助于教師的指導——可以克服的。現代心理學己揭示，人在完成任務的過程中，如果內容陳舊或過于簡單，由于機體沒有受到新的挑戰而覺得任務枯燥無味，這樣的教學內容就沒有價值可言；如果任務太難，原有的知識一點也用不上，這種過高的挑戰性會使人感到無能為力，甚至產生恐懼，長此以往，會使人產生逃避失敗的心理，這樣的教學內容同樣沒有教育價值，甚至是有害的。維果茨基認為，每個學生都存在兩種發展水平，一是現有水平，二是潛在水平，現有水平與潛在水平之間的發展區域就是最近發展區。所以好的研究性實驗內容，應該處于學生的“最近發展區”。內容新穎、難易適度的研究性實驗對學生來說既具有一定的吸引力，學生又必須跳一跳才能摘到“挑子”，從而有效地激發學生的主動性和積極性，使學生在積極參與探究活動的過程中，充分實現自身的發展。

應當指出的是，在設計研究性物理實驗的教學內容時，應當把科學探究能力的培養和物理知識的建構兩個目標和諧地統一起來，讓學生既能體驗科學研究的一般過程，又能掌握一定量的物理知識和操作技能，避免只注重激發學生學習的興趣和培養學生科學研究的能力，忽視物理知識的建構，從而使科學研究能力的培養和物理知識的建構出現矛盾。實際上，強調培養學生的科學研究能力，并非要淡化物理知識的建構，二者是可以做到相輔相成、互相促進的，科學探究可以作為物理知識建構過程中的一條有效途徑，而物理知識也是進一步開展科學探究的基礎和動力。

二、分層次開展研究性實驗教學

一方面，人類對事物的認識總是由簡單到復雜、由低級到高級、由部分到整體的，因此，開展研究性實驗教學也必須遵循由易到難、由淺入深、由低到高、循序漸進的教學規律，采用“分階段、分層次”安排教學。另一方面。不同學生的最近發展區并不一樣，要照顧到每一個學生的最近發展區只能是一對一的個別化教學，這在當下是不可能做到的。分層教學是目前現實條件下可以做到的個別化程度最高的教學模式。所謂分層次教學就是基于學生差異和個性的充分考慮，設計不同層次的教學目標，提出不同層次的學習要求，給予不同層次的輔導，從而使全體學生都能夠在各自原有的基礎上得到最為有效的發展而實施的一種教學模式。將大學物理研究性實驗的課程體系劃分為三個層次是合適的：基礎層次研究性實驗、提高層次研究性實驗和拓展層次研究性實驗，不同階段、不同學生有不同要求，使全體學生都能夠通過研究性實驗的教學逐步提高。

基礎層次研究性實驗的主要目的是激發學生的學習積極性和科學探究的興趣。一般由教師給出實驗課題，提供實驗器材，提出實驗要求，學生則擬定實驗方案和實驗步驟，通過實驗的觀測和分析去研究，從而發現“新”的物理現象，提出猜想或假說解釋“新”的物理現象，并設計驗證性實驗以證明猜想或假說，最終得出他們原來并不知道的規律性的結論。這些實驗對物理基礎知識要求不高，但是也具有一定的研究余地，具備研究性的特征，而且趣味性強，能夠有效激發學生的探究興趣，讓學生在快樂的探究過程中認識自然的奧妙，進而培養學生的科學探究能力和對生活的熱愛之情。

提高層次研究性實驗著重動手能力的提高，實驗的選題主要來自于基本實驗的改進與延伸。或者一些基本實驗的組合，或者是學生自己的一些設想。實驗涉及的物理知識在大學物理理論課程中已經學習過，或僅需稍加補充即可。實驗中可以提供一些必要的參考資料、一些可供選擇和搭配的儀器和元件但是不提供現成的實驗教材、實驗步驟和成套設備。學生要從查找相關文獻資料開始，制訂實驗方案，組裝、調試實驗系統，觀測實驗現象，記錄和處理數據，直至完成實驗。這類實驗需要學生自主選擇和搭配的儀器和元件，重在培養學生的動手能力以及分析問題和解決問題的能力。

拓展層次研究性實驗注重綜合與創新能力的培養，課題應具有一定的創新性，鼓勵學生自己提出實驗課題，也可以從教師的科研課題中選擇合適學生探究的子課題，課題涉及的實驗內容與方法應具有綜合性。學生確定課題后，應先提出初步的實驗方案給教師審核，教師只對其中關鍵性的問題進行指導。在整個實驗過程中，學生可以隨時與教師交流想法，但不能依賴教師，學生必須自己完成全部實驗工作，包括查閱文獻資料，制訂實驗方案，設計、裝配、調試實驗裝置，記錄、處理實驗數據并解釋實驗結果。教師要特別注意考察學生能否把掌握的物理知識和技能創造性地運用到所研究的實驗課題中。

三、堅持多元教學評價

從教學評價的含義來看，研究性實驗的評價就是為了實現學習的目標，評價主體依據一定的評價標準運用各種評價方法，對研究性實驗進行價值判斷，并用適當形式描述和解釋評價結果的過程。教學評價與研究性實驗的教學目標相輔相成，直接影響著研究性實驗的實施效果，是研究性實驗教學過程中不可或缺的重要一環。研究性實驗是一個復雜的系統，其過程受到多種因素的影響，因此，其教學評價也是一個十分復雜的過程，任何單一評價方式都難以全面評價研究性實驗教學過程，所以在進行評價時應該堅持多元教學評價、多種評價方式相結合。

結果性評價和過程性評價相結合。研究性實驗非常注重整個研究過程的體驗，這一特點決定了研究性實驗的評價是與研究性“行為”和“表現”相聯系的過程性評價，初期階段要評價學生在實驗方案的設計、實驗儀器的選擇、實驗步驟的確定等環節中發現問題、提出問題、解決。