“問題教學法”在物理實驗教學中的研究與實踐

邱彩虹

[摘 要]“問題教學法”是指在教師的指導下，由學生發現問題，提出問題，分析、解決問題，并形成“問題意識”，然后通過實驗分析、討論和驗證，最終解決這些問題，從而完成實驗教學任務。在教學實踐中，“問題教學法”分兩個階段進行：以教師為主角的階段和以學生為主角的階段。后者又包括實驗準備；實驗操作；分析討論；解決問題，實驗檢驗；教師點評，完成實驗五個小階段?！皢栴}教學法”的教學效果可從學生學習興趣、動手能力和學習成績等方面進行評估。

[關鍵詞]“問題教學法”；大學物理實驗教學；實踐；教學效果的評估

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）05-0014-03

大學物理實驗教學的目的“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”。[1]教學目的需要通過一定的教學方法才能達到。為了達到上述教學目的，我校承擔大學物理實驗教學的教師們經過多年的艱苦勞動，探索出一種“問題教學法”，并運用于教學實踐中，取得了較為顯著的教學效果。本文對這一實踐做總體介紹。

一、什么是“問題教學法”

所謂“問題”是指在物理實驗教學中發現、探討并加以解決的矛盾和疑難。[2]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。所謂“問題教學法”是指在教師以“問題”為主線組織整個實驗教學活動，引導學生發現問題，提出問題的活動貫穿于實驗教學活動的始終，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。

與傳統教學方法相比，“問題教學法”以學生為主體，充分調動學生發現、提出問題，分析、討論問題和解決問題的積極性與主動性。它既可適用于低年級的基礎性實驗，又可適用于高年級的綜合性實驗和設計性實驗。

二、“問題教學法”在大學物理實驗教學中的實踐探索

從教學過程來看，“問題教學法”在大學物理實驗教學中分為兩大階段：以教師為主角的階段和以學生為主角的階段。

（一）以教師為主角的階段

這一階段的主要任務是為開展實驗做準備。為此，教師應做好如下工作：一是分好做實驗的學生人數，一般以自然班（約35人）為單位，人數如太多則難以進行實驗。二是教會學生正確掌握實驗操作方法，正確掌握各種儀器和設備的使用方法，以確保實驗的安全。必要時進行實驗演示。三是在教師進行實驗演示過程中，要求學生注意觀察，學會觀察，把發現的問題記錄下來。因為“任何復雜多變的事物，它的本質是通過各種現象表現出來的，人們通過長期耐心細致的觀察，才能對各種事物取得規律性的認識，不會觀察就不會科學實驗”。[3]四是布置正式實驗的教學內容，要求學生課后抓緊時間預習，在正式實驗時對實驗內容做到胸有成竹。

（二）以學生為主角的階段

從運用過程來看，“問題教學法”主要有五個階段：預習實驗內容—實驗操作—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。

1.預習實驗內容

這一階段的主要任務是熟悉實驗內容，繼續學習、掌握實驗操作的正確方法，掌握各種儀器和設備的正確使用方法。要求每個學生至少要發現一個以上的“問題”，同時，教會學生發現、提出問題的方法。質疑法、比較法、歸納法、綜合法和觀察法等都是一些非常有用的方法。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。又如，牛頓就是仔細觀察了習以為常的“蘋果落地”這一自然現象，然后通過思考，最終發現了萬有引力定律的。

2.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。目的是利用實驗使學生掌握做好實驗的方法和技巧。這個階段應該注意如下幾點：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，樹立安全第一的意識，確保實驗安全。二是要求每個學生要注意觀察在實驗過程中可能出現的問題，一些較易或者一般性問題由學生自己加以解決。比如，在做光纖通信實驗過程中，如果發現示波器波形彎曲畸變，檢查示波器、信號發生器和光學器件后又沒有發現問題，那么，這是什么原因造成的？教師不要急于告訴原因，而應要求學生自己觀察分析，查找原因。這樣的要求無形中培養了學生的觀察問題的能力。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，而且這一問題具有典型性或者重要性，也可以報告給實驗指導老師，要求在課堂上進行分析討論。學生應該積極尋求解決問題的方法，或者等到下次實驗來解決。

3.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，目的在于教會學生掌握分析問題的方法。這個階段應該注意如下幾點：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”在工業上的應用是如何的？目前物理學家對“霍爾效應”有什么新發展？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。如果問題過多，分析就不透徹，只是蜻蜓點水，不痛不癢。要集中精力把問題弄得透徹明白，使所有學生都能理解和掌握。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。一個自然班人數一般為35人，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。

4.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。這個階段應該注意如下幾點：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?？梢髮W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。[4]二是要求學生在自己動手做實驗過程中，如果發現新問題解決不了的，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。三是在實驗過程中，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。

5.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解決問題的表現進行點評，尤其對具有創新性的閃光點要多加表揚鼓勵，目的在于調動學生進行創新的積極性和主動性。這個階段應該注意如下幾點：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。號召其他同學向具有創新性閃光點的同學學習，還可以在學期總評成績中對這些具有創新性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？通過實驗進行下面的比較：邁克爾遜干涉和牛頓環等厚干涉，拉伸法測量金屬絲的楊氏模量與拉脫法測液體的表面張力，拉伸法測量金屬絲的楊氏模量與金屬線脹系數，它們之間有何不同？如何測定？[5]要求學生自己總結，寫成實驗報告交給指導教師，作為評定平時成績的依據之一。

三、“問題教學法”教學效果的評估

任何教學方法都會涉及教學效果的評估問題，“問題教學法”也不例外。那么，如何評估“問題教學法”的教學效果？

（一）從學生上課表現出來的興趣來評估

興趣，有時也叫“熱愛”。它是一種帶傾向性的心理特征，是人的一種積極探索某一事物或活動的心理傾向。它又是帶有情緒色彩的意向活動。當一個人對某事物感興趣時，他總會覺得稱心如意，甚至廢寢忘食；反之，則心灰意冷，會持“無所謂”的態度。興趣有三種類型：一是直觀興趣。它是由直觀感覺所引起的，特點是缺乏延展性，不能持久。二是自覺興趣。它是受家庭或社會的影響，經由情感和聯想，記憶和想象等一系列思維活動而引起的，其特點是延展性強，往往時過境遷，還能令人回味。例如，某位老師精彩的講課曾經引起了你個人的自覺興趣。若干年后，對該教師的音容笑貌，你還能記憶猶新。三是潛在興趣。它是由情感、想象，特別是由個人意志所引起的，是一種層次很高的興趣。它絕不僅僅是由直觀或某人聯想所引起的，而是潛在于一個人的思想之中。這種潛在興趣的特點是方向性、自覺性強，積極性高，穩定性持久。例如，牛頓、愛迪生、愛因斯坦等偉人，在潛在興趣的支配下，表現出頑強的意志，為從事自己熱愛的事業而戰斗到生命的最后一息。我們在實驗教學過程中，應注意培養學生上述三種興趣，尤其要注意培養直觀興趣。如何判斷學生的興趣程度呢？筆者認為，這可以從平時上課學生參與實驗教學活動的熱烈程度，課堂討論、發言的氣氛是否活躍等來判斷。

（二）從學生上課的動手能力來評估

應開放物理廢舊實驗室和物理演示實驗教學基地，讓學生親自動手操作儀器，仔細觀察物理現象并進行思考，使其加深對物理世界的感性認識，強化對物理概念、物理規律的理解，體會到實驗思想的嚴謹、實驗設計的巧妙，培養其理性思維方式，提高其創新能力和科學觀察能力。[6]

（三）從學生課后學習成績來評估

這里所講的“課后學習成績”不能理解為僅僅指學期的總評成績，而應該也包括平時實驗設計、實驗報告、期末實驗操作測試、參加各種比賽等方面的成績。盡管影響學習成績的因素有很多，有些因素可能還具有偶然性，但是，總體而言，學生個人努力狀況和實驗技能總是決定性因素。因此，學生課后的學習成績大體上能反映出“問題教學法”教學效果的優劣，應是評估的基本依據之一。成績比較好，說明“問題教學法”教學效果好；反之，教學效果就差。

四、結論

“問題教學法”是在教師指導下，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”，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的一種教學方法。從教學實踐來看，“問題教學法”的教學過程分為以教師為主角和以學生為主角兩個階段。其中，以學生為主角這一階段非常重要，它經過如下環節：預習實驗內容—實驗操作—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?？蓮膶W生學習興趣、動手能力和期末成績等方面評估“問題教學法”的教學效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 熊永紅，任忠明，張炯，等.以“問題”為主線的多元化教學方法和模式的研究[J].物理實驗，2009（4）：27.

[2] 中國社會科學院語言研究所詞典編輯室.現代漢語詞典[M].北京：商務印書館，2005：1431.

[3] 季誠響，趙莉麗，楊小靜，等.在物理實驗教學中培養學生創新能力的探討[J].大學物理實驗，2010（5）：94.

[4] 陳健，李興毅.大學物理實驗教學中培養學生創新能力策略與方法[J].河南科技學院學報，2010（2）：120.

[5] 李國峰，奪劍生，陳華，等.大學物理實驗教學中培養學生創新能力的探索與研究[J].高校實驗室工作研究，2009（1）：15.

[6] 李青.培養學生創新能力 深化大學物理實驗教學改革[J].高等財經教育研究，2014（1）：47.

[責任編輯：鐘 嵐]