地方師范院校普通物理實驗課程與中學物理實驗教學銜接的探討

張 容，楊祖念，李 斌，吳顯云

(成都師范學院 物理與工程技術學院，四川 成都 611130)

在地方院校向應用技術型本科轉型和高校創新創業人才培養的背景下，要做到師范生職業化培養的有效性，并能無縫銜接基礎教育課程改革和中學教育教學，僅靠高校人才培養方案中的教師教育課程的教學是不夠的，還需要專業理論課程、實驗課程教學的積極配合。其中實驗課程教學對師范生職業素養、職業技能和創新能力的培養及提升，以及對中學物理實驗教學的指導起到了非常重要的作用[1]。為此，以《普通物理實驗》課程為例進行課程教學研究。其目的是通過該課程的教學實踐，摸索實驗課程如何在保證課程原有功能的前提下發揮其對教師教育課程的配合與輔助作用，以及促進師范生職業技能形成和提升的具體措施[2]。

1 《普通物理實驗》課程教學現狀

《普通物理實驗》是理工科本科學生進入大學校門后遇到的第一門實驗課程，它對于培養大學生樹立嚴肅認真的科學實驗作風，掌握實驗技能，提高實驗能力，加深對理論知識的理解，綜合運用知識開拓創新等方面起著重要作用[3]。

但長期以來，為數不少的地方師范院校開設的《普通物理實驗》課程，其教學內容、教學形式、教學評價等都趨同于綜合性大學，且因為種種原因使其課程的原有功能和作用得不到充分發揮[4]。同時，《普通物理實驗》課程也未能體現師范生職業化培養的特點和針對性，大大削弱了該課程對師范生培養的功能和作用。課程教學中實際存在的主要問題如下：

1.1 內容設置

傳統的《普通物理實驗》課程實驗項目雖然涵蓋力、熱、電、光的相關知識和重要實驗，但實驗項目通常是以現有實驗器材或某本通用的《普通物理實驗》教材的條目來確定的，比較忽視與中學教學內容和教學指導的關聯、與生活實踐和對學生體驗指導的結合以及促進學生獲得實驗和研究方法的體現，也就是說比較忽視針對師范生培養所需的專門的實驗項目的篩選，且多為驗證性實驗，探究性和研究性實驗偏少，更沒有對中學物理實驗教學和實驗改進具有高屋建瓴指導作用的體現。

1.2 教學模式

傳統的《普通物理實驗》課程教學通常是以班級或實驗組為單位，以固定的時間、指定的教材和實驗內容進行實驗教學。教學過程一般圍繞教材授課，由教師講解實驗目的、實驗原理、實驗步驟、儀器設備、注意事項，有時教師還要示范操作過程，學生在此基礎上模仿著做實驗，并獲取符合要求的實驗數據，課后完成實驗報告。千篇一律的老式教學模式讓師范生的實驗教學死氣沉沉，缺乏新意，也缺乏促進學生進行實驗探究、解決實際問題的指導。同時，師范生形成了極強的依賴性和惰性，為實驗而實驗的情況普遍存在，教師職業化教育也就落不到實處[5]。

1.3 教學評價

傳統的《普通物理實驗》課程的教學評價是比較單一的，一是教師觀察學生實驗過程中的認真程度給分，二是根據實驗報告的撰寫質量給分。這樣的評價方式基本沒有體現基礎教育倡導的“評價方式的多樣性”，也沒有體現對學生創新思維和能力的評價，更沒有引導師范生通過該課程的學習建立與中學物理教學相關聯的意識和能力，且師范生未能通過該課程體驗、學習到如何對實踐性課程進行多樣化評價的方式以及對中學物理教學高屋建瓴的指導方法。

2 《普通物理實驗》課程教學的具體措施

為了充分發揮《普通物理實驗》課程對師范生培養應有的教育功能和作用，根據中學物理教師的專業標準劃分相應的能力結構，結合人才培養方案，采用一系列教學和評價的措施，經過近三年的實踐，獲得了較好的效果。

思路是將基礎教育改革的新理念、新思想融入《普通物理實驗》課程的教學中，讓學生在完成學歷教育的同時，熟悉中學物理課程教學的理念和方法，培養相應的實驗技能和實驗教學技能，為學生畢業后盡快成長為合格的中學物理教師打下良好的基礎。以下是在該課程實踐研究中的一些具體措施。

2.1 優選課程的實驗項目

為了提高《普通物理實驗》課程對應用型師范生培養的有效性，發揮其應有的教育教學功能，在保留課程原有高度和深度的前提下，首先對其課程內容的體系按照“關聯性、實用性、指導性”的原則進行優選：

首先，盡可能多地選擇與中學物理教學內容和教學指導相關聯的實驗項目，比如：驗證動量守恒定律、用單擺測定重力加速度、電表的改裝與校準、示波器的使用、雙棱鏡干涉等。

其次，盡可能多地選擇與生活實踐結合，且有對學生體驗指導相關聯的實驗項目，比如：長度測量、聲速的測定、液體的表面張力系數的測定、薄透鏡焦距的測定等。

第三，盡可能多地選擇能指導學生獲得多種實驗方法和研究方法的實驗項目，比如：電流表內阻的測定、等厚干涉及其應用、用電位差計測量電池電動勢和內阻、磁感應強度的測定等。

將高中物理必做實驗項目和“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材《普通物理實驗》所列實驗項目進行比對，以“關聯性、實用性”的原則優選了以下實驗項目作為師范生《普通物理實驗》課程的重要內容，并明確其“指導性”，詳見表1所示。

表1 高中物理實驗與普通物理實驗教學目標對比

續表

2.2 采用恰當的教學方式

根據不同的實驗項目和實驗內容，采用不同的教學方式，促進學生主動參與實驗探究，形成研究、反思、質疑、創新、學以致用等意識和能力，才能達到較好的實驗教學效果。在教學實踐中摸索出如下具有針對性的教學方式：

2.2.1 基礎性實驗的教學方式

《普通物理實驗》中的基礎性實驗往往與中學物理實驗關聯，有些實驗的名稱都完全相同。比如：驗證動量守恒定律、用單擺測定重力加速度等。對于這類實驗的教學目標不能僅僅停留在與中學物理實驗研究的內容和方法相同的層次上，而應該確定更高層次目標來促進學生深入探究，提出新的問題，獲得全面而科學的實驗方法，進而解決問題，并反思中學和大學兩個層次的同一個實驗本質核心有何異同，從而指導師范生高屋建瓴地進行中學物理實驗教學設計和實施。高目標的達成需要采用恰當的教學方式來支撐。

教學方式設計：讓學生通過回顧或者實驗操作，重溫在中學時期做此實驗的過程和要求；教師順勢提出一兩個問題，啟發學生提出更多新的問題；通過小組討論，提出探究這些問題的具體方案；然后準備實驗器材(可以對器材進行改進完善)合作完成探究任務；對實驗數據、現象、原因等做出實事求是的分析；進行反思，并與中學相應實驗過程和結果進行對比，獲得具有指導性的中學物理教學素材或實驗器材改進設計思路等。

2.2.2 探究性實驗的教學方式

《普通物理實驗》中的探究性實驗，是促進學生提出問題、猜想假設、設計實驗、進行實驗、數據收集整理、問題分析研究、對實驗的評估等能力形成和提升的主要載體。就《普通物理實驗》而言，探究性實驗在大學的“猜想假設”與在中學的“猜想假設”是有一定區別的。中學一般是從現象出發，在不知物理原理的情況下進行猜想假設，從而探究出物理規律，而大學通常是已經熟知了物理原理再來進行實驗探究，提出猜想與假設。顯而易見，中學和大學實驗，尤其是實驗名稱相同或基本相同的實驗，所探究的內容和解決的問題應該是不相同的。因此，對與中學教學相關的實驗進行探究時，探究的側重點應放在如何減小實驗系統誤差上，可包括實驗的方法、誤差的分析、實驗儀器的改進等，而不是簡單的“驗證性探究”。

教學方式設計：從減小實驗系統誤差出發，探究多種方法進行同一實驗，得出哪種方法更能減小系統誤差。引導學生對每個儀器產生的系統誤差認真分析，合理估算，研究改進的方法，提高實驗的精確度。

比如：測電池的電動勢和內阻實驗，在中學用伏安法進行測量，采用一種近似，從理論上講其數值總小于電池的電動勢。中學及大學物理教科書中都有斷路時端電壓等于電動勢的論斷，但是伏安法無論如何是無法在斷路的情況下進行測量的，即使再靈敏的數字電壓表也無法測量斷路的電池的端電壓。而大學一般用的電勢差計進行測量，雖然準確度已提高，但是它應用補償原理，電路也不是斷開的。通過引導學生探究用沖擊電流計法進行測量，它是通過測定端電壓是斷路時的電壓，所以與教材上的斷路時的端電壓等于電動勢完全一致。

又如，用氣墊導軌驗證牛頓第二定律，中學因還沒有學習剛體力學，而對小滑輪的折合質量予以忽略，從而會引起較大的系統誤差。因此，應該引導學生通過減小滑輪的直徑或改變材質，降低小滑輪轉動慣量，減小系統誤差。

通過探究性實驗的學習，讓師范生們了解學科前輩艱辛的科學探究經歷、奇妙的科學探究思想和經典的科學探究結果，并在今后的中學教學中進行滲透。這無疑是將那些呆板的書本知識以人性化的面目呈現給中學生最好的方式之一。

2.2.3 綜合設計性實驗的教學方式

《普通物理實驗》中的綜合設計性實驗，讓學生根據實驗儀器來設計實驗并進行實驗。教學中突出物理思想，注意培養學生的實驗設計能力和創新性拓展，這也是師范生應具備的一種職業能力。就目前而言，中學有一部分實驗難以按教材提供的方案進行或者根本就欠缺相應的實驗方案和實驗器材，以至于教學內容枯燥和抽象，因此需要任課教師根據教學需要設計相應的實驗，自制相應的實驗器材，將物理現象和知識直觀地展示給學生。因此注重對師范生實驗設計能力的培養就顯得尤為重要了。

教學方式設計：分別在力、熱、聲、光、電實驗課程結束前，由教師給出幾個綜合設計性實驗題目(也可由學生自行擬定題目)，利用實驗課程使用過的器材或者實驗室提供的器材，甚至由學生自制的器材，然后自主選擇實驗方法，或者設計實驗方案，最后完成實驗。

比如，“電表改裝與校準實驗”，讓學生自行設計測量微安表頭內阻的幾種方法(數字萬用表法、替代法、半偏法、電位差計法以及電橋法)，并闡述各種方法的優缺點。同時要求學生自行設計將微安表頭改裝成多個量程電流表和電壓表，甚至自制萬用表，以加強學生電路設計能力和創新意識。

2.3 設計合理的評價指標

基礎教育改革對學生學習評價提出了明確的要求，中學物理學習在評價方面強調定量和定性相結合、形成性評價和過程性評價相結合，提倡考核方法多樣化，同時強調對學生探究能力的考核。為了讓師范生提前接受這種評價思想，體驗和學習多樣性的評價方式，并檢驗他們將《普通物理實驗》課程與中學物理教學相關聯的意識和能力，設計了《普通物理實驗》課程的評價指標，詳見表2所示。

表2 《普通物理實驗》課程的評價指標

2.4 拓展《普通物理實驗》課程的實踐性內容

地方師范院校的培養目標是面向地方基礎教育和中職教育，成為能夠在基礎普通教育和中職教育一線從事教學工作的高素質應用型人才，而基礎教育《物理課程標準》提倡教師根據當地條件進行課程資源的開發。為此，增設了校級課程《中學物理創新實驗設計與教具制作》作為《普通物理實驗》課程的實踐性拓展內容，希望該課程促進師范生形成將大學所學知識用于指導中學教學的意識和能力，讓學生從《普通物理實驗》課程中學到的物理實驗設計理論、設計思想和設計方法運用于中學物理實驗儀器的改進和對低成本教具的研制；同時，全面熟悉各種實驗工具及材料的選擇和使用；具備結合實際開發課程資源的意識和能力；培養學生的創新意識和能力，為學生走上工作崗位進行中學物理教學打下良好的基礎。學生在課程學習所形成的實驗設計、制作的實驗器材、撰寫的實驗報告等不僅可作為考核的依據，還可作為畢業論文(設計)方向和基礎。

3 《普通物理實驗》課程教學實踐研究的初步成效

通過三年的課程實踐研究，教師和學生在思維意識、行為操作、反思評價等方面都與師范生培養理念和目標更加接近了，具體表現在：

首先，教師在實驗項目的選題上，注重與中學物理教學的關聯性和指導性的意識更強了。學生在進行實驗時，主動與中學物理實驗與教學問題進行關聯的意識也更強了。近幾屆畢業生在教師招聘考試以及從事教學的過程中，這種意識得到充分體現，受到用人單位好評。

其次，恰當的教學方式讓教師對實踐類課程的教學更加游刃有余，對學生的實踐指導更具有操作性和有效性。學生在教師精心營造的學習場中如魚得水，實踐操作能力有明顯提高。師生在課程的教學過程達到了共同進步和提升的目的。

第三，優化的教學評價指標不僅為學生在該課程學習中起到了“以評促學”的作用，還為其他師范類課程提供了借鑒。

4 結 語

總之，隨著創新創業教育的深入發展，應用型、創新型人才的培養是地方師范院校發展的重要趨勢。通過對《普通物理實驗》課程在教學內容、教學方式、學習考核和課程內容拓展等方面的研究和實踐，已經初見成效。課程教學的優化沒有最好，只有更好，在實驗教學過程中仍需不斷探索和研究。