研究性學習的調查對大學物理教學的啟示

徐紅霞 邵輝麗 季 濤

(上海工程技術大學物理教學部 上海 201620)

研究性學習是一種符合工程能力培養規律及綜合素質形成邏輯的教學組織形式和教學方式，因此，它成為“卓越工程師教育培養計劃”(簡稱“卓越計劃”)著力推行的教學組織形式和教學方式[1].大學低年級(大學一、二年級)學生的研究性學習能力如何？他們是否為高年級的研究性學習做好了準備？作為公共基礎課的大學物理課，開展怎樣的研究性學習呢？

文章首先簡要介紹研究性學習的內涵，接著介紹我校大學低年級的研究性學習的調查情況，最后，給出在大學物理教學中開展研究性學習的方式.

1 什么是研究性學習

目前我國對研究性學習的理解大致有三種觀點.

第一種，研究性學習是一種學習方式，即指教師或其他成人不把現成結論告訴給學生，而是學生在教師指導下自主發現問題、探究問題、獲得結論的過程[2].這種“研究”學習的理念、策略、基本思想及方法論，適用于各類課程的學習.

第二種，研究性學習是一門研究性學習課程，是指學生在教師指導下，從自身生活和社會生活中選擇并確定研究專題，以類似科學研究的方式主動獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動[3].

第三種，研究性學習是一種教育理念[4].在研究性教育理念的指導下, 任何學科的教學都應該轉變以接受為主的學習方式，讓學生在探究性學習過程中主動發展.

卓越計劃著力推行的研究性學習(Problem-BasedLearning/ProjectBasedLearning,PBL)，作為一種特指的概念和方法是在20世紀60年代后期由麥克馬斯特大學醫學院的白羅斯教授開發的基于問題的學習[5].20世紀80年代，隨著美國研究型大學本科生教育人才培養目標由原來的培養全面發展的人才轉向培養創新型人才，探究性學習受到重視，基于問題的學習模式在美國研究型大學得到前所未有的發展.美國斯坦福大學的“三基于”( 基于問題的學習、基于項目的學習和基于設計的學習)高效學習的研究性學習模式，具有開拓性、實效性和可操作性，受到了世界各國教學改革機構和專家的青睞[6].這種教學組織形式和教學方式成為中國“卓越計劃”著力推行的教學組織形式和教學方式.

筆者認為，作為學習方式的研究性學習是核心的概念.無論是“研究性學習課程”還是“研究性教育理念”，其最終目的都是為了使學生學會學習，使學生學會批判性地思考，學會獲取信息、解決問題、反思和改進自己的工作，并且形成新的想法、創造新的產品和制定解決方案，幫助學生能夠在未來新環境中靈活運用所學知識解決新出現的問題，為其未來的發展和終身學習做準備.

既然把培養學生的研究性學習的學習方式定為目標，那么，研究性學習應該既包括高年級的研究和創新活動，也包括針對大學低年級學生開展的探究性學習.大學低年級的研究性學習狀況如何呢？下面是對我校大學低年級的問卷調查及其分析.

2 關于大學低年級的研究性學習的調查

2.1 調查對象

調查對象是我校卓越計劃的車輛工程專業的兩個年級的學生，收到有效學生問卷共275分.其中大學二年級140份，大學一年級135份.

2.2 調查內容

調查內容是根據研究性學習的過程特點編制的.“三基于”研究性學習的學習過程分別為如表1所示的過程[6].由于三個研究性學習過程中都包括文獻檢索、學生分組和小組合作、自主學習以及課堂交流，所以，本調查就5個方面的內容8個問題對我校卓越班的低年級學生做了問卷調查.

表1 研究性學習的類型和相應的學習過程

2.3 調查結果

調查結果如表2.

表2 關于研究性學習的調查問卷及其數據分析

2.4 調查問卷分析

從調查結果可以看出以下兩點.

(1) 大學低年級學生對研究性學習的必要過程的準備不充分.主要表現如下：

1)無論是一年級還是二年級，對研究性學習方式或活動了解的比例都比較小，分別只有11.1%和12.9%.

2)對于以小組為單位的一些大學生創新活動等，參與的學生總體比例還是比較低.一年級的作為主要成員和非主要成員的比例為8.1%和8.9%，二年級的比例分別為20.7%和25.0%.

3)對文獻的檢索來源，無論是一年級還是二年級的學生大多數選擇百度或Google，使用數據庫的比例比較小，一年級的47.4%和二年級的34.3%的學生沒有使用過數據庫.

4)在自主學習方面，學生對自我的評價不高，一年級的49.6%和二年級的41.4%的學生認為自己的自學能力一般；還有一年級的8.9%和二年級的12.9%的學生自評自學能力很差.

5)在資料的整理和論文撰寫方面，46.7%(一年級)和47.9%(二年級)的學生沒有寫過課程論文.

從以上的調查可以看出，我校卓越班的低年級學生對于研究性學習中的小組合作、文獻檢索、自主學習及撰寫論文等必要過程的準備并不充分，這樣在高年級的開展研究性學習的成效就會大打折扣.

(2) 開展研究性學習有助于學生研究性學習能力的提高.

從調查結果還可以看出，參加過研究性學習的學生相對于沒有參加過研究性學習的學生的研究性學習能力是提高的.調查問卷中發現，問題2的選項A的學生中對問題1的選項為A和B比例很大.即在中學參加過研究性學習課程的學生有47%(一年級)和50%(二年級)的學生對研究性學習方式是了解的；有53%(一年級)和42%(二年級)的學生對研究性學習方式是聽說過的.

3 大學低年級的研究性學習的調查對大學物理教學的啟示

作為一種學習理念，研究性學習應該貫穿在所有的教育階段和不同的課程當中.大學低年級的公共基礎課的學習和教學中也應該滲透研究性學習的理念，從而養成大學生的研究性學習方式.那么，大學物理教學中應該開展怎樣的研究性學習呢？

從表1可以看出，三個“三基于”研究性學習過程中都包括文獻檢索、學生分組和小組合作、自主學習以及課堂交流.因此，大學物理教學的過程中，可以圍繞著培養學生的自主學習、文獻檢索和觀點組織整理以及小組合作學習等方面組織實施研究性學習.

3.1 自主學習

自主學習是指學生在教師的安排和指導下，自主進行學習，完成規定的學習任務，達成預期的學習目標.自主學習的自主性表現在學習內容、學習時間和學習方式等方面的自主，即學生可以在教師預先設計的學習專題中自主地選擇感興趣的內容；可以自主安排時間進行課外研究性學習；可以自主選擇研究性學習的方式，等等.

在大學物理課程的學習過程中，學習內容如果能夠以問題的形式呈現并具有可研究性，學生通過文獻、討論、向教師求教等多種學習方式自主完成，都可以作為研究性學習內容.比如,物理理論在生活和現實中的應用；物理知識在深度和廣度的拓展；物理研究方法在后續內容的遷移,等等.

3.2 課堂合作學習

當今的社會是一個高度系統化的社會，很多工作常常通過許多人的通力合作來完成.科學家和工程師大都以小組的形式工作，很少單槍匹馬.因此，培養學生的合作能力很有必要.小組合作學習是學校里培養合作能力的一個重要途徑.在我國的大學里，小組合作學習的形式主要是以小組為單位的參加各種比賽和創新活動，如大學生創新活動(2～5人)，全國大學生電子設計競賽(3人),大學生數學建模比賽(3人)等等.但是，這些創新活動或者比賽都是針對優秀學生的.從我校的調查結果可以看出，目前,我校卓越計劃的車輛工程專業的大學一年級學生中只有17%的學生參加，即將升入大學高年級的大學二年級只有20.7%的學生作為主要成員參與過這樣的小組合作活動，有54.3%的學生沒有參與過這樣的小組合作活動.

僅僅靠通過參加比賽或者創新項目，學校不可能給所有學生提供合作學習的機會，因此，很有必要在日常的課程學習中開展課堂合作學習.比如，學生以小組為單位組織一個課程內容的學習，或者探討用不同方法解決一個題目等等.

3.3 設置研究性的習題作業

受中小學應試教育的影響，我國大學生們習慣于被動地接受教師傳授知識，習慣于做具有明確答案的作業.一旦要求他們自主學習知識并通過查閱文獻和運用知識解決問題時，其中有不少學生會無所適從.除了知道查找書籍和網絡百度，絕大多數學生都不善于使用大學圖書館.很多學生不知道學術刊物和大眾雜志間的區別，也意識不到學術期刊對學者的重要性.因此，每一學科的教師，包括大學物理教師，都有責任教給學生如何尋找需要的資料和分析所得的資料，建立自己的論點和論據并做出判斷，培養學生的基于論證的思辨能力.

要想培養學生的文獻檢索和觀點的組織整理能力，在大學物理的作業中設置研究性的習題作業很有必要.要想開展好這方面工作，首先,要有教學素材.在我國的大學物理教材中，幾乎沒有這方面的習題作業.為此，在編寫我校的卓越班教材時，我們嘗試著編寫研究性的習題作業.主要有以下幾個方面：

(1)用物理知識解釋現實世界

比如，長久以來，很多人相信從摩天大樓上落下的一枚硬幣，如果擊中一個人的頭部會要了這個人的命，但美國科學家最近進行的一項研究表明，這種說法只是一個謠言，毫無科學根據，城市里的人可以放心大膽地在摩天大樓下方穿行.你認為這是一個謠言嗎？如果落下的是一個圓珠筆呢？寫出你的觀點并加以論證.

這類關于實際現象的解釋和分析的問題作業，有助于學生更好地理解現實世界，從而更好地理解物理知識.

(2)沒有標準答案的開放性問題

高科技一方面在為人們的生活提供方便的同時，另一方面也給人類的生存帶來了很多負面效應，為了促使學生更加關注物理與技術、社會的關系，我們編寫了如下的題目：

2011年3月日本福島核電站事故，在中國及其他國家引起了“搶鹽”現象，核輻射到底有多可怕呢？核電站走向何處？查找文獻，給出你的觀點和證據，并解釋以上的現象.

這類問題沒有標準答案，需要學生提出觀點，尋找證據并支持自己的觀點，同時，對現實問題做出自己的決策.一個未來的卓越工程師，必須具備強烈的社會責任感，重視并處理好科學、技術和社會之間的關系.

(3)改寫常規習題，用文字解釋對物理概念和規律的理解

常規的物理習題是給出題目，學生通過數學推理得到標準答案.為了培養學生的觀點組織能力和基于論據的論證能力，對于常規題目要加以改寫，讓學生用文字解釋對物理概念和規律的理解.

例如,高斯定理將曲面表面上的場強與曲面內部的電荷聯系起來，但這一曲面上的場強一定受到該曲面外部電荷的影響，你是怎樣理解這個問題的？

4 結語

在既沒有升學壓力也沒有就業壓力的大學低年級的大學物理等基礎課程教學中，非常有必要實施研究性學習(或教學)，培養學生的自主學習能力、小組合作學習能力、文獻檢索和觀點組織能力、批判性思維能力等等，以便于在高年級更好地開展“三基于”的研究性學習.

需要說明的是，由于基礎課程的基礎性和系統性，傳統的接受性學習和研究性學習應該在基礎課程的教學中并存，恰當適宜的接受性學習與研究性學習結合優于單獨使用其中一種方法的效果[8].

參考文獻

1 林建.面向卓越工程師培養的研究性學習．高校工程教育研究，2011(6)：5～15

2 張華.論研究性學習課程的本質.教育發展研究，2001(5)：14～18

3 鐘啟泉. “研究性學習”的基本內涵.上海教育科研，2005(1)：1

4 王鵬偉.學科教學與研究性學習．教育研究，2002(9)：80～83

5 劉寶存.美國研究型大學基于問題的學習模式.中國高教研究，2004(10):60～62

6 (美)琳達·達林-哈蒙德，等．高效學習 我們所知道的理解性教學．上海：華東師范大學出版社，2010．5～12

7 林建.面向卓越工程師培養的研究性學習．高校工程教育研究，2011(6)：5～15

8 (美)琳達·達林-哈蒙德，等．高效學習 我們所知道的理解性教學．上海：華東師范大學出版社，2010．10～11