“問題教學法”及其在大學物理實驗教學中的運用

邱彩虹

摘要：“問題教學法”是指在教師指導下，首先要求學生樹立發現問題、提出問題以及分析、解決問題的“問題意識”，然后以發現或者提出的問題為起點，通過實驗來分析、討論和驗證，并最終解決這些問題，從而完成實驗教學任務。“問題教學法”是一種培養和發展學生創新思維能力的實驗教學方法。它在大學物理實驗教學中的具體運用包括實驗準備；實驗操作；分析討論；解決問題，實驗檢驗；教師點評，完成實驗5個階段。

關鍵詞：問題教學法；大學物理實驗教學；創新思維能力；具體運用

大學物理實驗的教學目的在于“引導學生通過實驗教學過程主動獲取新知識、發現新問題，培養分析和解決問題的能力”。我們多年物理實驗教學實踐表明，“問題教學法”是能夠達到上述教學目的的教學方法。本文在闡述“問題教學法”的含義、特點和運用價值的基礎上，論述了“問題教學法”是一種培養和發展學生創新能力的實驗教學方法，探討了在大學物理實驗教學中如何具體運用“問題教學法”的問題。

一、“問題教學法”的含義和運用價值

首先，有必要了解什么是“問題”。據《現代漢語詞典》解釋，“問題”有四種含義：一是要求回答或者解釋的題目；二是須要研究討論并加以解決的矛盾、疑難；三是關鍵、重要之點；四是事故或者麻煩。本文所說的“問題”取其第二種含義，即在物理實驗教學中發現、探討并加以解決的矛盾和疑難。這里的“矛盾”是指主觀認識與客觀情況不一致的地方，而“疑難”是指有疑問而難于判斷或者處理的地方。在物理實驗教學中，“問題教學法”就是一種這樣的教學法：在教師的指導下，首先要求學生樹立發現問題、提出問題，分析、解決問題的“問題意識”，然后以發現或者提出的問題為起點，通過實驗來分析、討論和驗證，并最終解決這些問題，從而完成實驗教學任務，以培養學生創新思維能力。

“問題教學法”的運用價值在于充分調動學生主動性、積極性和創造性，進而培養其創新思維能力。首先要求學生自己發現問題、提出問題和分析討論問題，從而給學生一定壓力。在這種壓力背景下，學生就會積極主動地發現問題、分析討論問題，并在教師和同學們的幫助下最終解決問題。這樣，通過實驗教學教會學生發現問題、提出問題，分析和解決問題的方法，以達到培養創新人才的目的。

二、“問題教學法”是培養和發展學生創新思維能力的實驗教學方法

大學物理實驗教學目的之一是培養、提高大學生的創新能力，為其今后的發展打好基礎。然而，由于各種原因，在很多時候，大學物理實驗教學并沒有很好地起到上述作用。例如，學生多、課時緊、教學任務繁重，為在有限時間內完成教學任務，教師往往先講，甚至先示范給學生，然后由學生按部就班完成實驗即可。它導致的致命后果是把學生的探索過程給省略了，學生不用動手，也不用發現、提出問題，更不用分析問題和解決問題。長此以往，極容易使學生認為實驗教學的目的就是按照教師示范的步驟操作，依樣畫葫蘆，旋轉按鈕，記錄數據，不用思考就能完成實驗內容，并很快得到預期的實驗結果。

德國、法國、英國、美國等國家在大學物理實驗創新性教學研究方面，都有較為成熟的體系和方法。如，美國開設物理實驗課的目的不僅限于訓練學生掌握各種儀器和設備的使用，學會實驗方法和手段，而且還引導學生在物理實驗教學中通過自己發現問題、分析問題并自行解決問題，通過實驗教學激發學生學習興趣，培養學生的創新能力。而后者又是最主要的教學目的。“問題教學法”能夠把學生所掌握的知識和理論轉化為解決實際問題的能力。久而久之，這種能力就會發生質的飛躍，就會發展成為創新思維能力。

三、“問題教學法”在大學物理實驗教學中的具體運用

“問題教學法”在大學物理實驗教學中的具體運用過程是：實驗準備（發現問題）—實驗操作（解決一般或者較易問題）—對重要或者較難問題展開討論—解決問題，實驗檢驗—教師點評，完成實驗。

（一）實驗準備

這一階段的主要任務是熟悉實驗內容，掌握實驗操作方法，掌握各種儀器和設備的使用方法，為實驗操作做好準備，目的是教會學生發現、提出問題的方法。待學生掌握了上述方法后，主要任務就是預習實驗內容，并在此基礎上發現和提出問題。如何發現和提出問題？其中最主要的是掌握發現和提出問題的方法。質疑法、比較法、歸納法和綜合法等都是一些好方法。例如，1879年美國物理學家霍爾就是通過這些方法發現問題進而解決問題的，如此反反復復，最終提出“霍爾效應”原理。年輕的霍爾對磁場與電流等物理現象，尤其對在磁場作用下電流通過金屬時的現象表現出濃厚的興趣。通過閱讀當時物理學家對這一現象的論述，發現了問題，如物理學家麥克斯韋教授指出：推動載流導體切割磁力線的力不是作用在電流上……電流的本身完全不受磁鐵接近或其他電流的影響。而瑞典物理學家愛德朗教授卻指出：磁鐵作用在固態導體中的電流上，恰如作用在自由運動的導體上一樣。通過比較發現，二位物理學家的說法不一樣。那么，誰的說法是對的？應該如何檢驗？這樣一來，“問題”就出來了。

（二）實驗操作

在此階段的主要任務是要求每個學生正確掌握各種實驗儀器和設備的使用方法，按照實驗要求和正確方法親自操作，把實驗準備階段的實驗內容用實驗的方式體現出來。目的是教會學生掌握做好實驗的方法和技巧。要注意以下幾點：一是安全問題。必須強調每個學生都要正確使用實驗儀器和設備，運用正確方法進行實驗，確保實驗安全。二是強調每個學生要帶著“問題”來做實驗，并通過實驗，對一些較易或者一般性問題由自己加以解決。比如，霍爾效應的真實情況如何？學生可以通過實驗由自己加以驗證，從而使學生原來的間接知識轉化為自己的直接知識。三是要把在實驗過程中新發現的問題記錄下來。如果新發現的問題能在本次實驗中加以解決，就應當由學生本人當場解決。如果自己通過做實驗也解決不了，但是，這一問題具有典型性或者重要性，也可以報告實驗指導老師，要求在課堂上進行分析討論。

（三）分析討論

此階段的主要任務是對學生發現的重要或者疑難問題進行分析討論，加深對這些重要或者疑難問題的理解和認識，目的在于教會學生分析問題的方法。要注意以下下幾點：一是用來分析討論的重要或者疑難問題應當具有典型性。這種典型性主要體現在：能突出本次實驗的重點內容，或者能抓住本次實驗的關鍵，或者問題的解決方法具有普遍意義等。比如，在霍爾效應的實驗中，24歲的霍爾在分析比較中如何認識“磁場和感應電壓之間的關系”？“霍爾效應”在工業上的應用如何？目前物理學家對霍爾效應有什么新發現？這些問題都非常典型，并具有方法論意義。二是分析討論的問題不宜過多，一般有兩三個就夠了。要集中精力把問題弄得透徹明白，使所有同學都能理解和掌握。三是時間安排方面，可以是一邊做實驗一邊分析討論，也可以放下實驗集中討論，時間可多可少，靈活掌握。四是討論組織形式方面，一般以自然班為單位。要求每個學生都要參與其中，并積極提出自己的看法或者觀點。

（四）解決問題，實驗驗證

此階段的主要任務是發動所有學生對分析討論的問題提出各自的解決方法，并當場通過實驗加以檢驗，目的是教會學生掌握解決問題的方法。要注意如下幾點：一是要求每個學生對所分析討論問題提出自己的解決辦法，并要求學生自己動手通過做實驗加以檢驗修正。如在RLC串聯諧振的實驗中，如何修正電路品質因數Q的實驗測量值與理論計算值之間的偏差問題。可要求學生在電磁學理論指導下，分析LC的總損耗電阻對電路品質因數Q的測定值有何影響。二是要求學生在自己動手做實驗過程中，如果發現解決不了的新問題，就應該主動請教實驗指導教師，直至自己弄明白、能解決為止。三是指導教師要密切關注學生做實驗的動態，發現問題要及時指出，并根據自己的教學經驗加以指導。

（五）教師點評，完成實驗

此階段的主要任務是指導教師根據學生動手做實驗以及解決問題的表現進行點評，目的在于調動學生的積極性和主動性。要注意以下幾點：一是指導教師要對本次實驗進行一個總體評價，辯證分析其優缺點。二是要充分肯定學生具有創新性的閃光點。號召其他同學向能提出閃光點的同學學習，還可以在學期總評成績中對這些提出閃光點的同學給予加分獎勵。三是在實驗結束時，教師也可以根據自己的教學經驗，對學生提出一些問題，比如，此次實驗與以往同類實驗有何不同等。

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