互聯網時代大學物理探究式教學設計與實踐

劉揚正+崔云康

[摘 要]利用互聯網提供的交流平臺和在線功能，以課題研究為教學內容組織和實施大學物理探究式教學，達到理論聯系實際、學以致用的教學目標；以學習小組自主開展課題研究為教學模式，實現培養學生創新精神和提升學生研究能力的目的；以課題研究的全過程和學生自評、學生互評、教師評價構建多元教學評價體系，使得評價結果更加科學、客觀和合理。

[關鍵詞]互聯網；探究式教學；課題研究；協助學習

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）11-0001-04

人類進入互聯網時代，人們的思維方式、生活方式、工作方式、學習方式都發生了巨大的變化，隨著互聯網的發展和普及，“互聯網+”正成為這個時代的主題，促使人類社會的各種關系和結構發生改變。李克強總理在《政府工作報告》中八次提及互聯網并提出“互聯網+”這個概念，使得“互聯網+”在中國迅猛發展，同時給每個人帶來了機遇、希望和挑戰。那么，在中國的高等教育領域，“互聯網+”的深遠影響和重要作用體現在哪些方面？主要體現在教育內容的持續更新、教育模式的不斷變化和教育評價日益多元?？傊袊母叩冉逃诮洑v著互聯網時代的洗禮。[1]

大學物理作為高等學校普遍開設的公共基礎課程，對學生知識體系的構建和思維能力的訓練都有著不可替代的地位，對培養學生的創新精神和解決實際問題的能力起著至關重要的作用[2]。那么，大學物理課程在教學內容、教學模式和教學評價方面如何適應互聯網時代的變化并迎接挑戰？大學物理探究式教學充分利用互聯網為教學提供優越的環境和有力的保障，實現將教學內容設計為以解決工程應用實際問題為主的個性化探究性課題[3]，達到物理知識學了能用、學了知用、學了會用、學了敢用的教學目標；將教學模式設計為以學生小組協助學習為主體，教師全程指導為主導，以解決探究性課題中的問題為切入口[4]，從開題報告、中期檢查報告到結題報告全過程訓練，培養學生的創新精神和探究意識，提高學生應用物理知識解決實際問題的能力；將教學評價設計為全過程跟蹤考察，學生自評、學生互評和教師評價三結合[5]，實現教學評價從關注結果向關注過程轉變，從教師一言堂向多元化轉變。大學物理探究式教學體系設計如圖1所示。

一、教學網站的建設與利用

為了開展大學物理課程探究式教學，構建課程探究式教學體系，架設教師與學生、學生與學生、學生與社會之間溝通交流的平臺，建設大學物理探究式教學網站，申請到二級域名的網址即http：//phylee.njit.edu.cn， 如圖2。教學網站要具備滿足學生獲取進行探究式學習的知識、獲得探究式研究課題、提交探究式課題研究報告和教師及時指導學生在探究式學習過程中出現的各種問題四大功能，學生學習小組的個性化研究和師生的在線交流與指導是教學網站的特色。

學生以學習小組為單位，學習小組由5位學生組成，推選組長1名，負責全組同學在課題研究中的任務分工，確定探究式研究課題，落實各階段的研究任務和研究進度。學生之間既有明確的任務分工，更有學生之間的協助學習[6]，為共同完成學習目標團結一致，克服各種困難。每個學習小組根據成員的學習興趣和知識結構，確定擬開展的研究課題。研究課題必須是獨立的和唯一的，保證每個學習小組的課題都不相同。研究課題必須滿足兩個方面的要求：一是要有明確的物理思想，是某一物理理論或物理原理的具體應用。二是要解決工程實際或日程生活中的具體問題，有明確的可操作性，包括使用的實驗儀器，具體的實驗步驟，實驗數據記錄和分析，實驗結果表述和討論。

學習小組利用網站獲取研究課題并分析其可行性，撰寫開題報告。開題報告要明確研究課題的名稱，研究涉及的物理知識或基本原理，研究要達到的目標和解決的實際問題，實施研究步驟和使用到的物理儀器，以及明確小組成員的具體分工和開展研究的時間表。研究時間控制在一個學期中間的6周，其中開題報告用時1周，研究過程用時4周，結題報告和成果交流展示用時1周。學習小組在網站上提交開題報告供指導教師評閱，指導教師及時和學習小組成員交流溝通，修改完善開題報告。

課題研究過程中，學生遇到難以解決的問題，可以通過網站向指導教師提出，指導教師給出參考的解決方案，啟發和幫助學生。其間學習小組根據研究進展和存在的問題，通過網站提交中期檢查報告，指導教師根據中期檢查報告中的問題，督促和指導學生按計劃完成課題研究任務。

課題研究基本完成，學習小組要將解決實際問題時所做的實驗和獲取的數據，得到的結果或結論，進行討論和總結，撰寫成結題報告，通過網站提交，供指導教師及同班同學瀏覽和評閱。學習小組的每個成員都要在結題報告中對自己的研究工作做出自我評價，寫研究工作的心得體會。班級的學生通過網站瀏覽其他學習小組的結題報告，為學習小組之間的相互評價做準備。指導教師組織學生召開課題研究總結交流會，每個學習小組制作課件，展示研究成果，并對研究成果進行評價。

二、探究式課題研究與題庫建設

探究式課題的確立是有效實施大學物理探究式教學的關鍵，大學物理探究式教學的核心內容也正是圍繞探究式研究課題展開。經過應試教育進入高等學校學習的學生，要獨立地找到探究式研究課題的確有點強人所難，因此探究式研究課題的題庫建設必不可少。題庫設計和精選了30道物理原理在工程實際中應用的探究式課題，其中有8道例題，22道習題，涉及力學、光學、電磁學和綜合物理知識的應用。題庫中部分探究式研究課題的標題如表1所示。

表1所列出的研究課題指向性非常明確，可操作性很強，都是常見的工業日用品，探究其中包含的物理知識及其應用，學生看得到摸得著，容易接受，也容易受到啟發。探究式研究課題的題庫作用有兩個：一是為學習小組提供開展探究式學習的模板，向學生展示什么樣的課題具有探究性。二是當學習小組找不到合適的探究式課題時，可在題庫中選擇研究課題進行研究。探究式研究課題的選擇是一個非常有意義的學習過程，要求學習小組的研究課題必須是物理原理在工程實際中的應用，還要有實驗操作過程和實驗數據，其實際意義在于：一是物理知識在解決實際問題中具有極其重要的應用價值，達到學以致用的目的。二是物理理論和物理實驗是緊密結合的，構成了物理學的二元結構。三是結論的達成要以實驗數據為基礎，才具有說服力。endprint

學習小組經歷開題報告、中期檢查報告、結題報告的過程訓練，大致了解了做科學研究的流程。通過探究式研究課題，學習小組對發現問題、分析問題，進而用所學的物理知識去解決問題有了基本的理解。特別是發現問題，對科學研究來說是起點，也是學習小組成員的弱點，通過學習和指導，學習小組找到的探究式研究課題列表如表2。其中大部分都是學習小組通過網絡學習和討論得到的研究課題。

從表2所列的研究課題來看，有的還略顯稚嫩，但學習小組的探究式課題研究是對科學研究的仿真與模擬，過程訓練的價值大于研究結果。因此對學習小組研究過程的規范是指導教師關注的重點，科學性和真實性是學習小組進行課題研究必須始終遵循的基本原則。

在探究式課題研究的過程中，學習小組的協助學習非常重要也極其有益，學習小組中的學生互相討論，互相幫助，向組員展示自己的特長，于是，善于理論分析的學生做研究課題的理論部分，善于實驗操作的學生做課題研究的實驗部分，善于文字表達的學生撰寫報告，善于數據處理的學生做數據分析，善于語言表達的學生做交流報告，團結協作、共同提高是學習小組協助學習的主題。

三、教師全過程指導與多元評價[5][6]

大學物理探究式教學模式，以學生學習小組自主學習為主體，指導教師全過程指導為主導。學習小組的組成，研究課題的選擇，課題研究的進度，研究報告的寫作都由學生自主完成，對于習慣于教師包辦和安排學習任務的學生來說，開始有些不適應甚至感到茫然而不知所措，這個完全可以理解。此時，學習小組的協助學習作用就體現出來了：有較強獨立學習能力和較好學習自覺性的學生起到了帶頭作用，帶領學習小組一步步往前走，慢慢適應自主學習的教學模式，順利完成課題研究任務。對于剛進入高等學校學習的學生來說，也得到一次學會學習的鍛煉機會。

當然，在強調學習小組自主協助學習的同時，指導教師的全過程跟蹤指導必不可少。指導教師要注意轉換角色，從知識的傳播者轉變為研究的參與者，在學習小組感到茫然而失去方向時，指導教師是指引者：在學習小組遇到困難而灰心喪氣時，指導教師是激勵者；在學習小組工作順利而信心滿滿時，指導教師是陪伴者；在學習小組為取得成果而歡欣鼓舞時，指導教師是欣賞者。在學習小組的整個研究過程中，指導教師始終是監督者，對學習小組研究問題的科學性、實驗設計和數據采集的真實性進行全程監督。教學網站的在線功能，為指導教師和學習小組的溝通交流提供了平臺和保障。

教學評價規則是教與學的指揮棒，大學物理探究式課題研究教學評價主要從知識、能力和情感三個維度對學習小組的研究結果進行測評，重點關注研究過程。課題研究后期，指導教師要組織召開班級大學物理探究式課題研究交流總結會，每個學習小組派兩位代表發言，以課件的形式展示和介紹研究成果，發言時間控制在20分鐘左右。小組代表發言結束后，其他學習小組和指導教師就課題研究的內容提問，一般提出問題的數量控制在3個以內，學習小組在思考和商量后回答。課題研究流程見圖3。

根據學習小組提交的開題報告、中期檢查報告、結題報告，以及在交流總結會上通過制作的課件展示研究成果，班級的其他學習小組對其做出評價，填寫“大學物理探究式教學課題研究評價表（學生用）”，指導教師也要對學習小組的研究成果做出評價并填寫“大學物理探究式教學課題研究評價表（教師用）”，加上學習小組在結題報告中對自己研究成果的自我評價，形成自評加互評加師評的多元評價結果。

四、結語

利用互聯網提供的交流平臺和在線功能，以研究課題為核心內容組織和實施大學物理探究式教學，用物理知識解決工程實際中的具體問題，達到理論聯系實際、學以致用的教學目的。以學習小組自主開展課題研究的協助學習模式，加上指導教師的全過程指導與監控，通過對科學研究的整個過程進行仿真和模擬訓練，實現了對學生創新精神的培養和研究能力的提升，同時鍛煉了學生的意志品質。以知識、能力和情感為考核對象構建的三維評價體系，從學習小組自身、學習小組之間和指導教師多角度對研究過程和研究成果進行評價，使得大學物理探究式教學評價更關注教學過程的各個環節，教學評價結果更加科學、客觀和合理。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張大良.著力推動高校加快現代教育技術與教育教學深度融合[J].中國大學教學，2016（7）：6-11.

[2] 李宏榮，王小力，田蓬勃，等.以創新人才培養為目標的大學物理教學改革[J].中國大學教學，2013 （8）：19-21.

[3] 潘長寧，何軍，周昕.新形勢下大學物理探究式教學的有效性探討[J].大學教育，2016（8）：130-131.

[4] 馮露，亢一瀾，王志勇，等.基于問題學習的探究式教學改革實踐[J].高等工程教育研究，2013（4）：176-180.

[5] 卞寶安，吳亞敏，王義翔，等.探究式教學在大學物理教學中的應用研究[J].大學教育，2015（5）：102-103.

[6] 張萍，涂清云，齊薇，等.基于同伴教學法的多元化評價模式研究——以大學物理課程為例[J].中國大學教學，2013（9）：60-62.

[責任編輯：龐丹丹]endprint