大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念抉擇與滲透

吳華

[摘 要]科學(xué)的教育理念是引領(lǐng)教學(xué)改革方向、提升教學(xué)效果的重要因素。文章結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，試圖探索出一種與之吻合的教學(xué)理念，并對(duì)如何在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透該理念進(jìn)行深入地研究，以達(dá)到最大限度發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)課程教育功能的目的。

[關(guān)鍵詞]物理實(shí)驗(yàn) STS教育 信息技術(shù)

[中圖分類號(hào)] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2013）06-0030-02

一、物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念抉擇

隨著科學(xué)技術(shù)和教育技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)各高校針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的改革取得了豐碩的成果，無(wú)論在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容，還是在教學(xué)手段上都有了全新的突破。分層教學(xué)體系的設(shè)計(jì)、基于信息技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)等各類教學(xué)改革已付諸實(shí)踐，但縱觀各高校的教學(xué)改革，其主要是針對(duì)教學(xué)方法、手段、模式、內(nèi)容的改革，而對(duì)改革的中心問(wèn)題——教育理念有所忽視。事實(shí)上，科學(xué)的教學(xué)理念對(duì)教學(xué)改革的成功與否起著至關(guān)重要的作用，它引領(lǐng)教改的方向、決定教改的效果，任何一項(xiàng)教學(xué)改革都必須以科學(xué)的教學(xué)理念為基礎(chǔ)。本文結(jié)合物理實(shí)驗(yàn)的課程性質(zhì)和STS教育理念的內(nèi)涵進(jìn)行分析。

筆者認(rèn)為，STS教育理念是最符合物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，最能體現(xiàn)該課程的教學(xué)特點(diǎn)，也能最大限度地發(fā)揮課程的教育教學(xué)功能。

STS教育理念重視科學(xué)知識(shí)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)基本科學(xué)理論的實(shí)用性和社會(huì)價(jià)值，注重教學(xué)內(nèi)容與高新技術(shù)、現(xiàn)代社會(huì)的聯(lián)系，注重學(xué)生從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究，認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)給人們帶來(lái)的兩面性。[1]由于物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)科特性，無(wú)論從教學(xué)內(nèi)容，還是教學(xué)功能看，物理實(shí)驗(yàn)課程本身就與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)緊密相連，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)不僅要圍繞理論物理課程來(lái)進(jìn)行，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，更重要的是要結(jié)合與物理學(xué)科緊密相關(guān)的新科學(xué)、新技術(shù)，以各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象向?qū)W生展示其包含的物理知識(shí)，激發(fā)學(xué)生思考物理學(xué)在科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三方面發(fā)展過(guò)程中所起的作用，并正確認(rèn)識(shí)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者的辯證關(guān)系，樹立科學(xué)技術(shù)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的新型人生觀、價(jià)值觀和世界觀。[2]因此，以STS教育理念作為物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本理念，能正確地引導(dǎo)教學(xué)改革向真正培養(yǎng)具備良好科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生的方向前行，使學(xué)習(xí)者更好地掌握科學(xué)知識(shí)和技能，最終服務(wù)于社會(huì)。

二、STS教育理念的滲透探析

作為一種具有相對(duì)穩(wěn)定性、延續(xù)性和指向性的教育認(rèn)識(shí)、理想的觀念體系，[3]教育理念應(yīng)該貫穿于課程的設(shè)置、實(shí)施、評(píng)價(jià)等所有過(guò)程。因此，在物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)之初，就應(yīng)該以STS理念為指導(dǎo)，從科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)三個(gè)維度，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三個(gè)課程模塊中，設(shè)置能最大限度發(fā)揮STS教育功能、實(shí)現(xiàn)STS教育理念的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

在課程的實(shí)施過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)老師應(yīng)該首先深入挖掘?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目的STS因子，并將其充分運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟的講解，對(duì)學(xué)生操作的指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)。以《光電效應(yīng)及普朗克常量的測(cè)定》為例，目前，大多數(shù)教材對(duì)該實(shí)驗(yàn)的目的都從以下三個(gè)方面描述：（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的規(guī)律和光的量子性；（2）驗(yàn)證愛(ài)因斯坦方程；（3）測(cè)定普朗克常量。[4]這僅是就實(shí)驗(yàn)本身談目的，還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)包含的理論知識(shí)。如果教師缺乏STS理念，不去引導(dǎo)學(xué)生深入認(rèn)識(shí)光的量子性、光電效應(yīng)方程、普朗克常數(shù)對(duì)后來(lái)物理學(xué)界的變革，以致對(duì)現(xiàn)在相關(guān)科學(xué)技術(shù)、社會(huì)的重要影響，那么，學(xué)生在做完該實(shí)驗(yàn)后，收獲的只是對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證。相反，如果教師能首先從STS角度出發(fā)，向?qū)W生闡述實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋澈蟾嗟呐c科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)相關(guān)的知識(shí)，不僅能激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，更能引發(fā)學(xué)生的思考和共鳴，最終充分發(fā)揮該實(shí)驗(yàn)的教育功能提升學(xué)生該方面的科學(xué)素養(yǎng)。表1是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與STS理念的整合（以光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例）。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師可以根據(jù)此表完成與項(xiàng)目有關(guān)的STS教學(xué)表，并結(jié)合與之適用的教學(xué)法，有針對(duì)性地選擇幾個(gè)元素進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)。[5]

三、利用信息技術(shù)，構(gòu)建STS教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)

目前，很多高校已經(jīng)開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)課件、實(shí)驗(yàn)仿真、實(shí)驗(yàn)演示、預(yù)約選課、網(wǎng)上答疑等。同樣，要在實(shí)驗(yàn)課程中踐行STS教育理念，除了課堂上老師的教學(xué)引導(dǎo)外，還需要充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)STS教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為學(xué)生提供全方位的STS學(xué)習(xí)情境。為此，需要在已有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，建立STS教育專欄。主要構(gòu)建思路分為技術(shù)和內(nèi)容兩方面。

在技術(shù)方面，主要采用.NET平臺(tái)技術(shù)和SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，快捷有效地進(jìn)行系統(tǒng)部署，支持大量并發(fā)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)處理。在內(nèi)容方面，主要開設(shè)以下幾個(gè)模塊：項(xiàng)目與STS、物理前沿、科普樂(lè)園、教學(xué)互動(dòng)與測(cè)評(píng)等。其中，項(xiàng)目與STS模塊主要是結(jié)合開設(shè)的物理實(shí)驗(yàn)，向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)當(dāng)中包含的STS元素。這個(gè)模塊與教學(xué)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)課件、實(shí)驗(yàn)演示、預(yù)約選課專欄搭建在一起，形成學(xué)生預(yù)習(xí)—選課的流程。學(xué)生要選擇一門實(shí)驗(yàn)，必須首先完成對(duì)該實(shí)驗(yàn)包括目的、原理、內(nèi)容和相關(guān)STS元素的預(yù)習(xí)之后才能進(jìn)行。物理前沿和科普樂(lè)園主要是通過(guò)圖片、文字、視頻等多種形式向?qū)W生展示相關(guān)物理知識(shí)的發(fā)展歷史、物理學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展及對(duì)技術(shù)、社會(huì)的影響。教學(xué)互動(dòng)與測(cè)評(píng)模塊主要是提供學(xué)生與教師交流研討的空間，并提供測(cè)評(píng)工具，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度，幫助學(xué)生提升STS素養(yǎng)。

四、STS實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制

有效地對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)是保證教學(xué)質(zhì)量、提高教學(xué)效果的必要手段。那么，如何建立評(píng)價(jià)機(jī)制來(lái)檢驗(yàn)STS教育理念與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整合程度，如何判斷學(xué)生是否通過(guò)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)與操作掌握了必要的STS知識(shí)呢？?jī)H憑實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末的考試很難達(dá)到這樣的評(píng)價(jià)目的，而借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的測(cè)評(píng)模塊進(jìn)行評(píng)價(jià)是一種有效的評(píng)價(jià)方式。

在測(cè)評(píng)模塊中，應(yīng)設(shè)計(jì)兩類評(píng)價(jià)方式：教師評(píng)價(jià)、測(cè)試評(píng)價(jià)。教師評(píng)價(jià)包括兩部分：教師在課堂上通過(guò)提問(wèn)、觀察的方式隨堂打分；在完成一類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，學(xué)生通過(guò)教學(xué)系統(tǒng)提交論文，教師對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。比如，在完成熱敏電阻實(shí)驗(yàn)、AD590溫度傳感器實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)測(cè)溫等實(shí)驗(yàn)以后，要求學(xué)生以傳感器來(lái)命題，圍繞傳感器相關(guān)科學(xué)知識(shí)、技術(shù)手段以及社會(huì)影響等STS元素來(lái)闡述觀點(diǎn)。第二類測(cè)試評(píng)價(jià)則是在“教學(xué)互動(dòng)與測(cè)評(píng)”模塊，設(shè)計(jì)出試題庫(kù)。為了便于操作，試題一般為客觀題，學(xué)生隨機(jī)抽選題目作答，系統(tǒng)自動(dòng)打分，并將成績(jī)計(jì)入該學(xué)生的平時(shí)成績(jī)。

五、總結(jié)

圍繞STS理念與實(shí)驗(yàn)開發(fā)、STS教學(xué)表與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)、基于信息技術(shù)的STS模塊、教師測(cè)評(píng)與學(xué)生自測(cè)的STS測(cè)評(píng)機(jī)制四個(gè)方面，通過(guò)信息技術(shù)手段，將所有教學(xué)模塊實(shí)現(xiàn)有機(jī)整合，共同搭建起一個(gè)完整的物理實(shí)驗(yàn)STS教育系統(tǒng)，是有效提升STS教育理念與物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)滲透程度、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，最大限度發(fā)揮課程教育教學(xué)功能和提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的有效途徑。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 朱鈜雄.物理教育展望[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2002：290-291+318.

[2] 王鑫，肖化，張軍朋.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)滲透STS教育.物理實(shí)驗(yàn)[J].2006，24（1）：23-26

[3] 韓延明.教育理念及大學(xué)理念探析[J].教育研究，2003，（9）：50-55.

[4] 郝邦元.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].西南交通大學(xué)出版社，2010，（2）.

[5] 黃淑梅，曹小雪.淺議大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].大學(xué)教育，2012，（4）.

[責(zé)任編輯：雷 艷]