師范生物理教法實(shí)驗(yàn)課程改革與實(shí)踐

郭保忠， 韓禮剛

(洛陽師范學(xué)院物理與電子信息學(xué)院，河南洛陽471022)

0 引言

物理教學(xué)法實(shí)驗(yàn)課(以下簡(jiǎn)稱“教法實(shí)驗(yàn)”)是四年制本科物理學(xué)(師范)專業(yè)中學(xué)物理教學(xué)法課程的重要組成部分，其上升為一門獨(dú)立課程后我們?cè)诮谭ㄉ显?jīng)有所改進(jìn)［1］。之后在我校本科教育培養(yǎng)方案向培養(yǎng)應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)型的背景下，教法實(shí)驗(yàn)課程中我們又嘗試將實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)整合起來，試行了“自學(xué)—實(shí)驗(yàn)—展示—研究”教學(xué)模式，即“四步實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”，且在教學(xué)過程中始終滲透“實(shí)驗(yàn)”、“教學(xué)”、“研究”的元素，課程名稱確定為“物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”。

1 物理教法實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的目的

物理教法實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的基本目的是完成教法實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)兼顧師范生教師職業(yè)技能的訓(xùn)練，使我校實(shí)施多年的“全程教育實(shí)習(xí)法”［2］向?qū)W科教學(xué)過程中滲透，進(jìn)一步提高師范生的教師專業(yè)素養(yǎng)，更加突出其師范性特點(diǎn)。為此，重點(diǎn)做到如下幾點(diǎn)。

(1)提高課程的教學(xué)目標(biāo)定位。物理學(xué)(師范)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)合格的中學(xué)物理教師。作為高師物理學(xué)專業(yè)的重要專業(yè)課，教法實(shí)驗(yàn)應(yīng)該把培養(yǎng)學(xué)生的教學(xué)素質(zhì)作為基本任務(wù)［3］。因此，教法實(shí)驗(yàn)不能僅僅要求學(xué)生會(huì)做中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，更重要的是要求學(xué)生能夠在課堂上高效地進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)和指導(dǎo)中學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，并開展科學(xué)探究活動(dòng)。也就是說，通過“物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”的課程培訓(xùn)，不僅培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，而且培養(yǎng)師范生改進(jìn)、設(shè)計(jì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的能力，以培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)和指導(dǎo)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)能力，以及帶領(lǐng)中學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的能力。

(2)引導(dǎo)角色轉(zhuǎn)換，強(qiáng)化教師意識(shí)［4］。教師的日常工作以教學(xué)工作為主，行為習(xí)慣以有計(jì)劃、準(zhǔn)備充分、細(xì)致周到、自我完善等為主要特征。因此，通過“物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”的課程培訓(xùn)，不僅要使師范生完善有關(guān)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的知識(shí)與技能，更要使學(xué)生崇尚教師職業(yè)道德，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、有?jì)劃的工作作風(fēng)。

(3)創(chuàng)造寬松環(huán)境和學(xué)術(shù)研討的氛圍，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。本世紀(jì)初新一輪課程改革的核心理念是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。顯然，為實(shí)現(xiàn)新課改的目標(biāo)，首先要求教師要有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。因此，通過“物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”課程的培訓(xùn)，要引導(dǎo)學(xué)生采用研究性思維方式，使其在自主的情況下發(fā)揮學(xué)習(xí)上的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性，以致養(yǎng)成師范生科學(xué)探究的觀念意識(shí)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

2 “物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”的教學(xué)程序

具體實(shí)施分四步進(jìn)行:

(1)自學(xué)。即預(yù)習(xí)。要求學(xué)生閱讀實(shí)驗(yàn)教材和中學(xué)物理教科書中的相關(guān)部分，上網(wǎng)查閱相關(guān)教學(xué)改革論文，寫出突出“中學(xué)物理教學(xué)中為什么安排這個(gè)實(shí)驗(yàn)”、“該實(shí)驗(yàn)有幾種設(shè)計(jì)方案”、“欲采用實(shí)驗(yàn)方案的原理、實(shí)驗(yàn)步驟”以及“實(shí)驗(yàn)中主要儀器的結(jié)構(gòu)、性能和使用方法”四個(gè)要點(diǎn)的“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告”，在上實(shí)驗(yàn)課前交教師批閱。

(2)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生有了充分地預(yù)習(xí)，可以直接進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)操作。教師巡回輔導(dǎo)，幫助學(xué)生解決實(shí)驗(yàn)中的疑難問題，在圓滿完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作后，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，直至取得更滿意的效果為止。緊接著，要求每個(gè)學(xué)生進(jìn)行模擬試教的準(zhǔn)備，考慮在課堂上怎樣給中學(xué)生演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)或怎樣指導(dǎo)中學(xué)生完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在小組內(nèi)交流后寫出“試教方案”或“說課提綱”(“試教方案”或“說課提綱”是課后要交的書面材料)。

(3)展示。演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬試教，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說課。學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)操作與備課后，每組出一人登臺(tái)展示(試教或說課)，本組同學(xué)做好配合甚至補(bǔ)充，教師通過點(diǎn)評(píng)方式(以肯定成績(jī)?yōu)橹?給予及時(shí)指導(dǎo)，其他同學(xué)也可以參與分析評(píng)議，分析評(píng)議的重點(diǎn)是該實(shí)驗(yàn)方法步驟的合理性和講解的啟發(fā)性，把對(duì)一個(gè)學(xué)生試教的評(píng)議，搞成對(duì)該課題的研討會(huì)。說課的評(píng)議內(nèi)容重點(diǎn)是該實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和說課者的個(gè)性特色。

(4)研究。在模擬試教或說課、教師點(diǎn)評(píng)和同學(xué)評(píng)議之后，展示者要接受提問，進(jìn)行答辯。這一步驟實(shí)質(zhì)上是在教師的引導(dǎo)下把問題引向深入，引導(dǎo)學(xué)生逐步學(xué)會(huì)從習(xí)已見慣的過程中發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而分析問題存在的原因，從而提出解決問題的辦法，以培養(yǎng)學(xué)生研究問題的思路和習(xí)慣。

我們稱“物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”課教學(xué)的四步過程為“四步實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”。

3 “四步實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”的教學(xué)效果和體會(huì)

經(jīng)過幾屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，初步顯示出“四步實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”的效果和價(jià)值。

(1)調(diào)動(dòng)了學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的積極性、主動(dòng)性。在實(shí)驗(yàn)課上，每個(gè)學(xué)生都爭(zhēng)先動(dòng)手操作，只看其他同學(xué)做而自己不動(dòng)手或隨便操作幾下就去干其他事情的現(xiàn)象沒有了。許多學(xué)生不滿足于實(shí)驗(yàn)教材和中學(xué)物理教科書上給出的實(shí)驗(yàn)方案，他們對(duì)實(shí)驗(yàn)反復(fù)進(jìn)行，積極探索新的實(shí)驗(yàn)方案。為什么會(huì)有如此巨大的轉(zhuǎn)變，其天機(jī)被座談會(huì)上一學(xué)生發(fā)言一語道破:“過去閱讀實(shí)驗(yàn)教材或撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，第一項(xiàng)就是實(shí)驗(yàn)?zāi)康模聦?shí)上在實(shí)驗(yàn)過程中自己對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⒉幻鞔_，不知道為什么要做實(shí)驗(yàn)，更不知道要做到什么程度?，F(xiàn)在要求在寫“實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告”時(shí)第一項(xiàng)就寫‘中學(xué)物理教學(xué)中為什么安排這個(gè)實(shí)驗(yàn)’，把該實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中的地位和作用弄明白了，那么實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖匀痪兔鞔_了，實(shí)驗(yàn)完成的好不好自己也心中有數(shù)了，同時(shí)也使我有了強(qiáng)烈的教師角色意識(shí)［5］。”

(2)激發(fā)了學(xué)生進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的興趣。對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)和模擬試教的良好效果，使學(xué)生體會(huì)到成功的愉悅。敷衍應(yīng)付，不到一個(gè)鐘頭就離開實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)象沒有了。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里的活動(dòng)內(nèi)容充實(shí)，他們對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)都精心研究，反復(fù)改進(jìn)，并且獲得了滿意的效果。許多學(xué)生到下課時(shí)間仍不愿離去。他們說:“原來做實(shí)驗(yàn)只按一種方案做完就可以了，而本課程要求同一實(shí)驗(yàn)列出多種方案。既然多種方案都提出了，我們還是想試試。而只有親手試試才知道到底哪種方案最好。辟如測(cè)電流表內(nèi)阻，可以采用伏安法、半偏法、替代法等，原以為替代法測(cè)量誤差應(yīng)該最小，但是實(shí)際測(cè)量后才知道‘未必’。”［6］“同一實(shí)驗(yàn)要求給出多種實(shí)驗(yàn)方案使我學(xué)會(huì)了遇事多想的思維方法，從此將形成做事追求更好的觀念?！?/p>

(3)使學(xué)生體會(huì)到僅僅預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)教材，同一實(shí)驗(yàn)課題很難設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案，有必要參考中學(xué)物理教材和上網(wǎng)查閱更多資料?！八牟綄?shí)驗(yàn)教學(xué)法”的“展示”環(huán)節(jié)真正實(shí)現(xiàn)了師范教育的“三階梯”目標(biāo)［7］——“學(xué)會(huì)、會(huì)學(xué)、會(huì)教”。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)通常是達(dá)到“做會(huì)、會(huì)做”，而本課程把教學(xué)目標(biāo)提高到了“會(huì)教”。顯然，“會(huì)教”目標(biāo)對(duì)“做會(huì)、會(huì)做”目標(biāo)的拉升作用就不言而喻了。所以說，“展示”是提高本課程教學(xué)有效性［8］的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！八牟綄?shí)驗(yàn)教學(xué)法”的“研究”是學(xué)生在最初的幾周里最難適應(yīng)的環(huán)節(jié)，甚至有不少學(xué)生對(duì)這種教學(xué)方法和較高要求很有意見。因?yàn)樵诖酥皩W(xué)生的學(xué)習(xí)方式從來都是接受式、模仿式、體驗(yàn)式，即使近幾年學(xué)生在中學(xué)階段接受了一些探究式學(xué)習(xí)方式的訓(xùn)練，但是那往往僅是針對(duì)單一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行的。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)這種對(duì)知識(shí)要求的綜合性，對(duì)技能要求的全面性，對(duì)效果要求的藝術(shù)性等等是始料不及的。所以，需要教師耐心地、逐步地鼓勵(lì)、引導(dǎo)，最終實(shí)現(xiàn)全面提高學(xué)生的查閱資料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)研究能力。

(4)強(qiáng)化了學(xué)生在實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神方面的素質(zhì)拓展。值得一提的有兩點(diǎn)——“說課”和“答辯”。說課的模式多種多樣，而我們特意選擇了“說教學(xué)內(nèi)容—說教學(xué)目標(biāo)—說教學(xué)過程—說教學(xué)方法—說創(chuàng)新點(diǎn)”的說課模式給學(xué)生練習(xí)。當(dāng)學(xué)生掌握了這種模式后再告訴學(xué)生，我們不僅要學(xué)會(huì)教書，還要學(xué)會(huì)做事，通過說課訓(xùn)練最終達(dá)到不論做什么事都有清晰的思路:“做什么—做到什么程度—做事的計(jì)劃安排—為達(dá)到目標(biāo)和完成計(jì)劃需選擇哪些方法—你的方法與別人的方法有什么不同”。本課程中的答辯不同于學(xué)術(shù)報(bào)告中的答辯，而是在肯定學(xué)生成績(jī)之后由教師引導(dǎo)下的探究過程(只不過是以提問的方式罷了)。最常問的有3個(gè)層次的問題:①類似于“想一想還有哪些不完美的地方”、“還有沒有更好的方法”、“下一步將怎樣”等，以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題。如，在水平桌面上用彈簧秤勻速拖動(dòng)滑塊做滑動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)時(shí)，彈簧秤的指針常常顫動(dòng)，不易精確讀數(shù)等。②引導(dǎo)學(xué)生分析問題存在的原因。如，彈簧秤的指針為什么顫動(dòng)?③鼓勵(lì)學(xué)生自己提出解決問題的辦法。以此三個(gè)系列問題培養(yǎng)學(xué)生研究問題的思維方法、思路和習(xí)慣。另外還問一些細(xì)節(jié)問題。如，在“用伏安法測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)電池要用舊的，那么舊電池舊到什么程度更好?怎樣操作才能使摩擦過的橡膠棒(或有機(jī)玻璃棒)讓驗(yàn)電器帶電更多?等等。有學(xué)生風(fēng)趣地說:“當(dāng)學(xué)生60分以上為及格，80分以上為良好，看來100分才是當(dāng)教師的及格線。”

不難看出，“四步實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”的每一步驟對(duì)實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)目標(biāo)都起著至關(guān)重要的作用。然而，要真正取得實(shí)實(shí)在在的教學(xué)效果，還要通過恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法來落實(shí)。

課程的實(shí)施借鑒了“范例教學(xué)法”［9］，在眾多中學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)中僅挑選出五個(gè)典型的演示實(shí)驗(yàn)作為范例。通過這五個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的試教練習(xí)，使學(xué)生達(dá)到物理演示實(shí)驗(yàn)的基本要求。通過教師的點(diǎn)評(píng)、提問等，重點(diǎn)強(qiáng)化學(xué)生(準(zhǔn)教師)在做演示實(shí)驗(yàn)時(shí)的四點(diǎn)意識(shí):展示物理現(xiàn)象和物理過程、指導(dǎo)學(xué)生觀察、引導(dǎo)學(xué)生思維、鼓勵(lì)學(xué)生自己得出結(jié)論或提出問題，使訓(xùn)練效果在非真實(shí)課堂條件下收到如同在真實(shí)課堂上一樣理想。

由于本課程的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定較高，所以在運(yùn)用“目標(biāo)教學(xué)法”［9］時(shí)采用分層次、分階段實(shí)現(xiàn)。①解決科學(xué)態(tài)度問題。在本課程之前已開設(shè)普通物理實(shí)驗(yàn)、電子線路實(shí)驗(yàn)、電工實(shí)驗(yàn)，許多學(xué)生對(duì)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不屑一顧，實(shí)驗(yàn)階段比劃兩下完事，上臺(tái)展示也能拿得出讓外行人看過去的表現(xiàn)。但是，到了答辯環(huán)節(jié)，一些基本問題的提問就使敷衍了事者瞠目結(jié)舌，兩次課下來就使他們腳踏實(shí)地地進(jìn)入本課程設(shè)計(jì)的程序中了，這為后續(xù)課程活動(dòng)打下了良好基礎(chǔ)。②從抓規(guī)范操作到提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)素質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)階段，教師巡回輔導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。如萬用表讀數(shù)時(shí)沒有水平放置、接線時(shí)兩只手分工不合理、記錄數(shù)據(jù)時(shí)僅記錄數(shù)值漏掉單位忽視記錄實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、描點(diǎn)法作圖時(shí)不是一筆畫成等。又如類似在測(cè)金屬絲電阻率實(shí)驗(yàn)中，提醒學(xué)生注意用“內(nèi)接法”還是用“外接法”測(cè)定樣品的電阻值?實(shí)驗(yàn)電路電源采用分壓式還是限流式(我們使用的教材［10］中采用分壓式，筆者認(rèn)為不妥)?促使學(xué)生養(yǎng)成“先動(dòng)腦，再動(dòng)手”實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。再如類似在晶體的熔化和凝固實(shí)驗(yàn)中，及時(shí)分析試劑的溫度與水溫的差異和試劑的溫升速度，推測(cè)整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，從而及時(shí)調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件，改變實(shí)驗(yàn)進(jìn)程快慢，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)控制能力等。③課程的第二階段在端正態(tài)度和提高實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的基礎(chǔ)上著重引導(dǎo)學(xué)生“吃透細(xì)節(jié)，尋求技巧”。如在“伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭時(shí)，在高阻值端一定范圍內(nèi)電表的指針幾乎沒有變化，在低阻值端一定范圍內(nèi)電表的指針變化特別明顯，這一現(xiàn)象意味著什么?弄清楚該現(xiàn)象背后的原因?qū)χ笇?dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)有什么意義?“伏安法測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)中標(biāo)稱為5Ω的定值電阻，不論用內(nèi)接法還是外接法實(shí)測(cè)值都大于5Ω是怎么回事?等等。又如在自感現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)取得成功情況下怎么做才能使現(xiàn)象更明顯?用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中要把握哪些關(guān)鍵環(huán)節(jié)和技巧?在這一階段取得的最大成就是同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了當(dāng)前被高中物理教師普遍推崇的試觸法(也稱試接法或點(diǎn)接法)是偽命題［11］。④在課程的第四階段著重引導(dǎo)學(xué)生追求精彩和完美。如演示實(shí)驗(yàn)力求設(shè)計(jì)新穎、突出重點(diǎn)，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)說課要說出該實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和自己的特點(diǎn)。加之課程結(jié)束前的一次活動(dòng)課［12］——演示實(shí)驗(yàn)擂臺(tái)賽，使得學(xué)生追求精彩和完美的意識(shí)得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

4 結(jié)語

“四步實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”體現(xiàn)“以學(xué)為教”的理念，真正突出了學(xué)生主體地位和強(qiáng)化了教師的主導(dǎo)作用，不僅為學(xué)生補(bǔ)上了教師職業(yè)素質(zhì)教育一課，同樣為學(xué)生提供了一堂自主探索式、合作探究式等教學(xué)模式的示范課，潛移默化地向?qū)W生灌輸了現(xiàn)代教育思想。

幾年來的教學(xué)實(shí)踐證明，“教法實(shí)驗(yàn)”課程的改革實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)上的提升、教學(xué)模式上的突破、方法上的創(chuàng)新、教學(xué)效果上的飛躍。實(shí)行“四步實(shí)驗(yàn)教學(xué)法”是提高物理教法實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量的一項(xiàng)行之有效的教學(xué)改革方案，是培養(yǎng)適合新課程標(biāo)準(zhǔn)教育教學(xué)要求的合格中學(xué)物理教師的有效途徑之一。

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