通識教育背景下物理演示實驗教學方式探索

楊翠　張大林　馬玲玲　劉納

【摘 要】介紹了通識教育的核心理念及物理演示實驗與通識教育的關系，結合教學實踐中的具體實際，對物理演示實驗的教學方式進行探討，并結合通識教育闡述了對文科生和藝術生開設大學物理演示實驗的重要性。

【關鍵詞】通識教育；物理；演示實驗；學生

0 引言

隨著國家對高等教育投入力度的進一步加大，全國高校對物理演示實驗室建設更加重視，相繼研制了一大批結構簡單、設計巧妙、演示效果好的實驗設備[1]，把探索枯燥的科學理論富于生動有趣的實驗當中，達到了用理論指導實驗、再用實驗結果強化對理論更加深入認識的良性循環。同時，隨著教學改革的不斷推進，通識教育的理念已經深入人心，通識教育堅持人格養成為第一位，使學生的科學文化素養，思想道德品質，學習、生活習慣都能得到很大的提升[2]。而物理實驗是理工科學生的一門主要公共基礎課程，它對培養學生觀察、分析的思維能力和激發學習物理學的興趣、提高科學素質均是不可或缺的[3]。物理演示實驗屬于定性的實驗，旨在觀察現象、驗證理論、激發興趣。傳統意義上的物理實驗是根據教學內容，教師在臺上做、學生在臺下看，這不利于培養學生的動手能力及創新能力的提高。目前，文科學生和藝術生自然科學基礎薄弱，對理工教學興趣不高，理工科的選修課程對他們的教學效果欠佳，怎樣對不同學科背景的學生開設物理演示實驗是一個問題。本文針對這些問題，結合通識教育的核心理念，對不同學科，尤其是文科和藝術類學生如何開設物理演示實驗進行探討。

1 通識教育與物理演示實驗的結合

我校物理演示實驗是以通識選修課程的形式向學生開設的，通識教育的核心理念是人格養成。它是以人格為核心，讓學生了解人類最基本的知識領域和思維方法，提升學生的人文素養、科學精神和創新能力，促進不同學科間的交叉滲透與綜合，引導學生了解學科發展前沿，養成良好的學習習慣和生活習慣，具備良好的思想道德素養，最終提升學生的綜合素質[4]。

大學物理和物理實驗一般都向理工科同學開放，對于文科學生來說沒有機會接觸到物理，造成生活中的很多現象都不能用簡單的物理知識解釋。物理演示實驗可以將抽象的物理學概念化為具體的實物，將深奧的物理理論簡單化，使模糊的東西變清晰，將枯燥的內容變得生動，并且能將生活中看到的和聽到的現象通過實驗手段再現出來。因此，物理演示實驗適用于對文科和藝術類學生開設，物理演示實驗的教學活動是一種特殊的認知和實踐活動，教師和學生都是主體，也必須成為主體，學生通過自己的能動作用，履行自己的角色，并且和諧互動[5-7]。物理演示實驗除正常的直觀演示外，在學習過程中還可以培養學生的實踐意識，動手能力，科學審美，了解學科發展前沿等，能夠實現知識的傳授與能力培養相統一[8]。物理演示實驗密切聯系生產生活實際，讓學生了解物理學在工程技術中的應用，如超導磁懸浮列車裝置能夠演示磁懸浮列車的工作原理，能夠演示太陽能發電工作原理的太陽能發電裝置。

2 物理演示實驗上課方式

物理演示實驗這門課程作為通識類選修課程開放，學生在前一學期進行選擇，班級里的八十五個同學來自不同的學院和專業，班級中有學理工科的、文科的、藝術類的，對于這樣一個班級進行教學的老師老說，講授知識的難易度的掌握對老師要求很高。因此，本門課程我們在課堂上采取老師集中講解演示，學生分組講解討論，制作演示實驗等方式展開，具體流程如圖1所示。

上首次課，由于學生對實驗室的儀器充滿好奇，但對儀器的注意事項又不是很清楚，因此第一次課由老師集中講解演示示范，強調注意事項。第二次課課堂交給學生，自己對所有的實驗儀器更進一步了解，對不了解得儀器設備標注并課后查找相關資料。老師根據實驗項目的難易，按所屬類別將八十個實驗項目進行分組，第三次課學生根據自身的情況，選擇自己要講的實驗項目。一般情況下，要求文科和藝術類的同學挑選原理較為簡單易懂的進行講解，理工科的同學挑選和專業結合的，具有一定難度的做準備。同學們根據自己挑選的項目進行有針對性的更深層次的資料查找和準備。老師根據大家挑選項目的情況將學生進行分組，分組原則是同一組中盡量包括有文、理和藝術的學生，項目有難有易。給同學們留出一定的時間進行準備，包括講課的課件、需要制作的小型演示實驗。這期間由老師在力學、熱學、光學、近代物理等領域各挑選幾個典型的演示實驗給大家進行詳細的講解。學生準備結束之后課堂交給學生，由小組推薦輪流去講，講課內容圍繞演示實驗進行，包括知識背景，實驗原理，操作方法及注意事項，知識點及應用前景的擴展等，組內其他成員進行補充，老師組織大家去做小組評價，并給出總結性的評價，講解完畢由小組派代表演示自制的小型演示實驗。實驗講解和演示完成，組間進行打分，最后取平均分作為過程性評價的一部分成績。期末要求學生上交本學期上課的心得體會。

圖1 物理演示實驗教學流程

3 上課成果

通過該種上課模式，使得不同專業背景的同學都能參與課堂中，實現了通識教育的核心，讓很大一部分文科和藝術類的同學也能很輕松的接受物理知識，期末對上課的學生進行了調查了解，選修《物理演示實驗》課程的同學人數為85人，參加調查人數為83人，調查結果如下：

問卷設計了15個客觀選擇題和1個主觀問答題，根據教學設計中的各個環節進行逐一提問，并與傳統教學模式進行對比分析。主要分為以下幾個方面：（1）教師講授階段，包括學生參觀階段教師的講解，征對每一個儀器的詳細介紹，以及對于學生遇到問題的解答等；（2）學生自主學習與組間成員協作學習階段，自主選擇儀器并熟悉儀器的操作，自主查閱資料對所選儀器擴展知識的進一步完善，制作匯報課件，查閱相關資料制作演示實驗小制作等過程；（3）學生匯報，學生對知識點的講解難易程度的把握，語言組織，小制作的展示等；（4）課程評價模式，小組互評及教師評價結合，心得體會等。（5）與傳統教學模式相比，學生對新教學模式的接受程度與意見反饋。

對于教師講授階段主要以引導式講解為主，57.8%的學生滿意和37.3%的學生非常滿意，這個結果說明大家對于教師講授的方式，難易程度，及內容的選擇等方面愿意接受。自主學習與小組成員協作學習階段，62.7%的同學對教學中設置自主學習和小組合作學習階段持歡迎態度，認為在這個階段中不但能鍛煉自我監控、自主意識，還能很好的鍛煉團隊合作能力。另外，通過和不同專業的同學的互助學習，可以了解更多的學科。還有同學認為在大學的課堂中學生之間不太喜歡交流討論，尤其在通識課程中，其主要原因可能是通識類選修課程學生來自大一、大二、大三不同專業，學生之間并不熟悉，在通識課中采用小組協作學習可以增進同學之間的了解。51.8%的同學希望在其他課程的學習中也能設置小組合作學習模式。學生匯報階段，73.5%的同學認為讓學生講解的方式在物理演示實驗這門課程中很適用。其中有36.1%的人覺得物理演示實驗本身理論知識學生自己通過查找資料完全可以看懂，30.1%的人認為通過學生講課可以讓他們各方面的能力更快的提升，如動手能力，計算機應用能力，語言表達能力等。在課業評價方面，85.5%的同學贊同小組互評和教師評價相結合的評價方式。在與傳統的教師講授式的教學模式相比較中發現，有80.7%認同這種新的教學模式，認為這種教學方式讓文科和藝術類的學生也能接受，這種方式避免了課堂上老師單向灌輸，難易程度讓各學科背景的學生都能很好的掌握，而且學生參與課堂的程度更高，比傳統教學方式更鍛煉學生各方面的能力，符合通識教育的基本理念。

4 總結

通識教育旨在培養學生完整的人格，在教學中不僅要注重理論知識的灌輸，更多的應該注意學生自主能力的培養，人際交往和口頭表達等能力的訓練，物理演示實驗作為通識課程，側重點要放在讓不同學科背景的學生可以接受，利用上述的教學方式能培養更有能力，能適應社會的人。通過對上課學生進行調查，發現大部分同學對這種教學方式贊同，認為這種方式可以在物理演示實驗課程中使用，也可以考慮推廣到其他通識課程的教學中。但是，在教學過程中還存在一些問題需要進一步完善，比如一開始學生選課的引導，根據學生特點、演示實驗特點進一步制定最佳的教學設計方案，受場地、設施等條件限制，學生所做的演示小實驗大部分水平集中在初高中階段，整體水平有待提高。希望通過不斷的完善，這種新的教學模式能夠在通識課程中得到更好地應用。

【參考文獻】

[1]李文娜.談物理演示實驗的設計和演示實驗室的建設[J].實驗室科學，2007（3）：125-127.

[2]王澤豐.高校通識教育質量提升的顯示深思與路徑選擇[J].河北經濟學院學報，1（14，2017）：107-108.

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[5]耿愛叢，趙慈，黃英群.淺談大學物理演示實驗的作用及改進措施[J].實踐實驗教學，2006（6）：97-98.

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[7]代偉，陳太紅.如何做好大學物理演示實驗教學[J].物理與工程，4（18）：29-32.

[8]賈輝，石璐珊，等.大學物理課堂引入演示實驗的思考[J].高師理科學刊，2（37），2017：80-83.

[責任編輯：朱麗娜]