通識(shí)教育背景下物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式探索

楊翠　張大林　馬玲玲　劉納

【摘 要】介紹了通識(shí)教育的核心理念及物理演示實(shí)驗(yàn)與通識(shí)教育的關(guān)系，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐中的具體實(shí)際，對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式進(jìn)行探討，并結(jié)合通識(shí)教育闡述了對(duì)文科生和藝術(shù)生開(kāi)設(shè)大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)的重要性。

【關(guān)鍵詞】通識(shí)教育；物理；演示實(shí)驗(yàn)；學(xué)生

0 引言

隨著國(guó)家對(duì)高等教育投入力度的進(jìn)一步加大，全國(guó)高校對(duì)物理演示實(shí)驗(yàn)室建設(shè)更加重視，相繼研制了一大批結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)巧妙、演示效果好的實(shí)驗(yàn)設(shè)備[1]，把探索枯燥的科學(xué)理論富于生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，達(dá)到了用理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、再用實(shí)驗(yàn)結(jié)果強(qiáng)化對(duì)理論更加深入認(rèn)識(shí)的良性循環(huán)。同時(shí)，隨著教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，通識(shí)教育的理念已經(jīng)深入人心，通識(shí)教育堅(jiān)持人格養(yǎng)成為第一位，使學(xué)生的科學(xué)文化素養(yǎng)，思想道德品質(zhì)，學(xué)習(xí)、生活習(xí)慣都能得到很大的提升[2]。而物理實(shí)驗(yàn)是理工科學(xué)生的一門(mén)主要公共基礎(chǔ)課程，它對(duì)培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察、分析的思維能力和激發(fā)學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣、提高科學(xué)素質(zhì)均是不可或缺的[3]。物理演示實(shí)驗(yàn)屬于定性的實(shí)驗(yàn)，旨在觀(guān)察現(xiàn)象、驗(yàn)證理論、激發(fā)興趣。傳統(tǒng)意義上的物理實(shí)驗(yàn)是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，教師在臺(tái)上做、學(xué)生在臺(tái)下看，這不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力的提高。目前，文科學(xué)生和藝術(shù)生自然科學(xué)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)理工教學(xué)興趣不高，理工科的選修課程對(duì)他們的教學(xué)效果欠佳，怎樣對(duì)不同學(xué)科背景的學(xué)生開(kāi)設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)是一個(gè)問(wèn)題。本文針對(duì)這些問(wèn)題，結(jié)合通識(shí)教育的核心理念，對(duì)不同學(xué)科，尤其是文科和藝術(shù)類(lèi)學(xué)生如何開(kāi)設(shè)物理演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討。

1 通識(shí)教育與物理演示實(shí)驗(yàn)的結(jié)合

我校物理演示實(shí)驗(yàn)是以通識(shí)選修課程的形式向?qū)W生開(kāi)設(shè)的，通識(shí)教育的核心理念是人格養(yǎng)成。它是以人格為核心，讓學(xué)生了解人類(lèi)最基本的知識(shí)領(lǐng)域和思維方法，提升學(xué)生的人文素養(yǎng)、科學(xué)精神和創(chuàng)新能力，促進(jìn)不同學(xué)科間的交叉滲透與綜合，引導(dǎo)學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展前沿，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和生活習(xí)慣，具備良好的思想道德素養(yǎng)，最終提升學(xué)生的綜合素質(zhì)[4]。

大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)一般都向理工科同學(xué)開(kāi)放，對(duì)于文科學(xué)生來(lái)說(shuō)沒(méi)有機(jī)會(huì)接觸到物理，造成生活中的很多現(xiàn)象都不能用簡(jiǎn)單的物理知識(shí)解釋。物理演示實(shí)驗(yàn)可以將抽象的物理學(xué)概念化為具體的實(shí)物，將深?yuàn)W的物理理論簡(jiǎn)單化，使模糊的東西變清晰，將枯燥的內(nèi)容變得生動(dòng)，并且能將生活中看到的和聽(tīng)到的現(xiàn)象通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段再現(xiàn)出來(lái)。因此，物理演示實(shí)驗(yàn)適用于對(duì)文科和藝術(shù)類(lèi)學(xué)生開(kāi)設(shè)，物理演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)是一種特殊的認(rèn)知和實(shí)踐活動(dòng)，教師和學(xué)生都是主體，也必須成為主體，學(xué)生通過(guò)自己的能動(dòng)作用，履行自己的角色，并且和諧互動(dòng)[5-7]。物理演示實(shí)驗(yàn)除正常的直觀(guān)演示外，在學(xué)習(xí)過(guò)程中還可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐意識(shí)，動(dòng)手能力，科學(xué)審美，了解學(xué)科發(fā)展前沿等，能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)的傳授與能力培養(yǎng)相統(tǒng)一[8]。物理演示實(shí)驗(yàn)密切聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，讓學(xué)生了解物理學(xué)在工程技術(shù)中的應(yīng)用，如超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)裝置能夠演示磁懸浮列車(chē)的工作原理，能夠演示太陽(yáng)能發(fā)電工作原理的太陽(yáng)能發(fā)電裝置。

2 物理演示實(shí)驗(yàn)上課方式

物理演示實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程作為通識(shí)類(lèi)選修課程開(kāi)放，學(xué)生在前一學(xué)期進(jìn)行選擇，班級(jí)里的八十五個(gè)同學(xué)來(lái)自不同的學(xué)院和專(zhuān)業(yè)，班級(jí)中有學(xué)理工科的、文科的、藝術(shù)類(lèi)的，對(duì)于這樣一個(gè)班級(jí)進(jìn)行教學(xué)的老師老說(shuō)，講授知識(shí)的難易度的掌握對(duì)老師要求很高。因此，本門(mén)課程我們?cè)谡n堂上采取老師集中講解演示，學(xué)生分組講解討論，制作演示實(shí)驗(yàn)等方式展開(kāi)，具體流程如圖1所示。

上首次課，由于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室的儀器充滿(mǎn)好奇，但對(duì)儀器的注意事項(xiàng)又不是很清楚，因此第一次課由老師集中講解演示示范，強(qiáng)調(diào)注意事項(xiàng)。第二次課課堂交給學(xué)生，自己對(duì)所有的實(shí)驗(yàn)儀器更進(jìn)一步了解，對(duì)不了解得儀器設(shè)備標(biāo)注并課后查找相關(guān)資料。老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的難易，按所屬類(lèi)別將八十個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行分組，第三次課學(xué)生根據(jù)自身的情況，選擇自己要講的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。一般情況下，要求文科和藝術(shù)類(lèi)的同學(xué)挑選原理較為簡(jiǎn)單易懂的進(jìn)行講解，理工科的同學(xué)挑選和專(zhuān)業(yè)結(jié)合的，具有一定難度的做準(zhǔn)備。同學(xué)們根據(jù)自己挑選的項(xiàng)目進(jìn)行有針對(duì)性的更深層次的資料查找和準(zhǔn)備。老師根據(jù)大家挑選項(xiàng)目的情況將學(xué)生進(jìn)行分組，分組原則是同一組中盡量包括有文、理和藝術(shù)的學(xué)生，項(xiàng)目有難有易。給同學(xué)們留出一定的時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)備，包括講課的課件、需要制作的小型演示實(shí)驗(yàn)。這期間由老師在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、近代物理等領(lǐng)域各挑選幾個(gè)典型的演示實(shí)驗(yàn)給大家進(jìn)行詳細(xì)的講解。學(xué)生準(zhǔn)備結(jié)束之后課堂交給學(xué)生，由小組推薦輪流去講，講課內(nèi)容圍繞演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，包括知識(shí)背景，實(shí)驗(yàn)原理，操作方法及注意事項(xiàng)，知識(shí)點(diǎn)及應(yīng)用前景的擴(kuò)展等，組內(nèi)其他成員進(jìn)行補(bǔ)充，老師組織大家去做小組評(píng)價(jià)，并給出總結(jié)性的評(píng)價(jià)，講解完畢由小組派代表演示自制的小型演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)講解和演示完成，組間進(jìn)行打分，最后取平均分作為過(guò)程性評(píng)價(jià)的一部分成績(jī)。期末要求學(xué)生上交本學(xué)期上課的心得體會(huì)。

圖1 物理演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程

3 上課成果

通過(guò)該種上課模式，使得不同專(zhuān)業(yè)背景的同學(xué)都能參與課堂中，實(shí)現(xiàn)了通識(shí)教育的核心，讓很大一部分文科和藝術(shù)類(lèi)的同學(xué)也能很輕松的接受物理知識(shí)，期末對(duì)上課的學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查了解，選修《物理演示實(shí)驗(yàn)》課程的同學(xué)人數(shù)為85人，參加調(diào)查人數(shù)為83人，調(diào)查結(jié)果如下：

問(wèn)卷設(shè)計(jì)了15個(gè)客觀(guān)選擇題和1個(gè)主觀(guān)問(wèn)答題，根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行逐一提問(wèn)，并與傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行對(duì)比分析。主要分為以下幾個(gè)方面：（1）教師講授階段，包括學(xué)生參觀(guān)階段教師的講解，征對(duì)每一個(gè)儀器的詳細(xì)介紹，以及對(duì)于學(xué)生遇到問(wèn)題的解答等；（2）學(xué)生自主學(xué)習(xí)與組間成員協(xié)作學(xué)習(xí)階段，自主選擇儀器并熟悉儀器的操作，自主查閱資料對(duì)所選儀器擴(kuò)展知識(shí)的進(jìn)一步完善，制作匯報(bào)課件，查閱相關(guān)資料制作演示實(shí)驗(yàn)小制作等過(guò)程；（3）學(xué)生匯報(bào)，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解難易程度的把握，語(yǔ)言組織，小制作的展示等；（4）課程評(píng)價(jià)模式，小組互評(píng)及教師評(píng)價(jià)結(jié)合，心得體會(huì)等。（5）與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，學(xué)生對(duì)新教學(xué)模式的接受程度與意見(jiàn)反饋。

對(duì)于教師講授階段主要以引導(dǎo)式講解為主，57.8%的學(xué)生滿(mǎn)意和37.3%的學(xué)生非常滿(mǎn)意，這個(gè)結(jié)果說(shuō)明大家對(duì)于教師講授的方式，難易程度，及內(nèi)容的選擇等方面愿意接受。自主學(xué)習(xí)與小組成員協(xié)作學(xué)習(xí)階段，62.7%的同學(xué)對(duì)教學(xué)中設(shè)置自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)階段持歡迎態(tài)度，認(rèn)為在這個(gè)階段中不但能鍛煉自我監(jiān)控、自主意識(shí)，還能很好的鍛煉團(tuán)隊(duì)合作能力。另外，通過(guò)和不同專(zhuān)業(yè)的同學(xué)的互助學(xué)習(xí)，可以了解更多的學(xué)科。還有同學(xué)認(rèn)為在大學(xué)的課堂中學(xué)生之間不太喜歡交流討論，尤其在通識(shí)課程中，其主要原因可能是通識(shí)類(lèi)選修課程學(xué)生來(lái)自大一、大二、大三不同專(zhuān)業(yè)，學(xué)生之間并不熟悉，在通識(shí)課中采用小組協(xié)作學(xué)習(xí)可以增進(jìn)同學(xué)之間的了解。51.8%的同學(xué)希望在其他課程的學(xué)習(xí)中也能設(shè)置小組合作學(xué)習(xí)模式。學(xué)生匯報(bào)階段，73.5%的同學(xué)認(rèn)為讓學(xué)生講解的方式在物理演示實(shí)驗(yàn)這門(mén)課程中很適用。其中有36.1%的人覺(jué)得物理演示實(shí)驗(yàn)本身理論知識(shí)學(xué)生自己通過(guò)查找資料完全可以看懂，30.1%的人認(rèn)為通過(guò)學(xué)生講課可以讓他們各方面的能力更快的提升，如動(dòng)手能力，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，語(yǔ)言表達(dá)能力等。在課業(yè)評(píng)價(jià)方面，85.5%的同學(xué)贊同小組互評(píng)和教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式。在與傳統(tǒng)的教師講授式的教學(xué)模式相比較中發(fā)現(xiàn)，有80.7%認(rèn)同這種新的教學(xué)模式，認(rèn)為這種教學(xué)方式讓文科和藝術(shù)類(lèi)的學(xué)生也能接受，這種方式避免了課堂上老師單向灌輸，難易程度讓各學(xué)科背景的學(xué)生都能很好的掌握，而且學(xué)生參與課堂的程度更高，比傳統(tǒng)教學(xué)方式更鍛煉學(xué)生各方面的能力，符合通識(shí)教育的基本理念。

4 總結(jié)

通識(shí)教育旨在培養(yǎng)學(xué)生完整的人格，在教學(xué)中不僅要注重理論知識(shí)的灌輸，更多的應(yīng)該注意學(xué)生自主能力的培養(yǎng)，人際交往和口頭表達(dá)等能力的訓(xùn)練，物理演示實(shí)驗(yàn)作為通識(shí)課程，側(cè)重點(diǎn)要放在讓不同學(xué)科背景的學(xué)生可以接受，利用上述的教學(xué)方式能培養(yǎng)更有能力，能適應(yīng)社會(huì)的人。通過(guò)對(duì)上課學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大部分同學(xué)對(duì)這種教學(xué)方式贊同，認(rèn)為這種方式可以在物理演示實(shí)驗(yàn)課程中使用，也可以考慮推廣到其他通識(shí)課程的教學(xué)中。但是，在教學(xué)過(guò)程中還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步完善，比如一開(kāi)始學(xué)生選課的引導(dǎo)，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)、演示實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)進(jìn)一步制定最佳的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，受場(chǎng)地、設(shè)施等條件限制，學(xué)生所做的演示小實(shí)驗(yàn)大部分水平集中在初高中階段，整體水平有待提高。希望通過(guò)不斷的完善，這種新的教學(xué)模式能夠在通識(shí)課程中得到更好地應(yīng)用。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]