對職業(yè)院校物理實驗教學設計的探討

杜朝禮

【摘要】文章從教學內容、教學方法、教學技術三個方面探討職業(yè)院校物理實驗教學設計的設計過程。教學內容方面包括：實驗內容系列化、專題化，開設綜合性、設計性實驗；教學方法方面包括開展探究式學習；教學技術方面包括：基于虛擬仿真技術的物理實驗教學，建設物理實驗網(wǎng)絡教學平臺、選課和排課系統(tǒng)。通過準實驗研究發(fā)現(xiàn)，整合技術的物理實驗教學能夠提高學生的學習成績、信息素養(yǎng)和協(xié)作能力等。

【關鍵詞】物理實驗；教學設計：準實驗研究

物理是實驗為基礎的自然學科，物理實驗是將理論應用于實踐的實踐課，實驗在物理教學中占有舉足輕重的地位。很多學校對物理實驗教學重視程度高，實驗教學改革呈現(xiàn)多樣化趨勢。實驗的教學內容與教學方法仍有待不斷重新審查和改進，大部分學校的基礎實驗教學經(jīng)費仍顯不足。很多學校物理實驗教學也存在不足，教學內容不全且需充實現(xiàn)代科技成就：物理實驗教學從屬于物理理論的教學，學生對實驗課的重視程度和積極性不夠；教學中要求學生掌握的與實驗相關的知識面比較薄弱；開設的設計性、研究型實驗的學生容量小；近年來教師數(shù)量及教學資源的增幅遠低于學生數(shù)量的增幅，影響了教學質量的改善和提高。利用信息技術彌補物理實驗教學中的不足，是提升教學質量的重要途徑，但是如何將技術有效整合到教學實踐中，利用技術進行教學管理和模式的改革，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W素養(yǎng)及良好的實踐習慣，掌握規(guī)范的實驗分析方法等，則需要在真實具體的情境中進行設計。本文從整合技術的學科教學知識出發(fā)，對理實驗教學在教學內容、教學方法進行了整合。

1.物理實驗教學的內容探討

物理學科由內容知識、教學法知識和技術知識三個基本要素組成并由三者相互作用和影響而形成的知識體。教師要有效地將學科內容、教學法和教育技術三種關鍵知識 整合起來，而超越三者的新興知識形態(tài)。物理實驗教學基于多媒體和網(wǎng)絡技術，采用適當?shù)拇髮W物理實驗教學方法，在進行大學物理實驗教學內容知識傳授的同時，可使學生的信息素養(yǎng)、協(xié)作能力、高階思維能力等多元能力得到發(fā)展。目前現(xiàn)代教育技術手段在物理實驗教學中的應用已不少，如在實驗理論講授中，運用電子教案、實物投影和插播錄像等手段，將講課、演示和實驗結合起來。但是現(xiàn)代教育技術與大學物理實驗教學的深層次整合尚需深入研究。

1.1分析學習者特征。物理實驗教學旨在培養(yǎng)大學生敏銳的觀察力，嚴謹?shù)乃季S能力及實際操作能力，在教學中應注重實驗內容的系列化、專題化：應結合教學實際，側重于綜合性、設計性實驗的開設。將實驗內容系列化、專題化。大學物理實驗室眾多的實驗項目和實驗設備及其所涉及的實驗原理、實驗方法、實驗儀器等有某種關聯(lián)，將若干相關的實驗進行專題組合，使實驗教學內容系列化、專題化，以便學生在不同的實驗中多次涉及某種實驗原理，方法或儀器，以促進學生的理解，達到舉一反三、觸類旁通的學習效果。開設綜合性、設計性實驗。綜合性、設計性實驗是近幾年來在物理實驗教學改革中出現(xiàn)的一種新的實驗教學形式，旨在開發(fā)學生智能，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與提高學生實踐能力，是當前物理實驗教學的一個發(fā)展方向。綜合性、設計性實驗能激發(fā)學生對實驗課的興趣，鍛煉學生的動手能力，更重要的是可以提高學生的科研能力，促進學生深入研究和探索，使學生的科學實驗素質和知識創(chuàng)新能力得到明顯提高.

1.2利用現(xiàn)代信息技術，設計物理實驗學習環(huán)境?，F(xiàn)代多媒體與網(wǎng)絡技術在教學中的應用，強調信息技術與課程教學的深層次整合。利用現(xiàn)代信息技術，創(chuàng)設資源豐富、表現(xiàn)形式多樣的現(xiàn)代化學習環(huán)境，拓展傳統(tǒng)課堂容量，可有效促進大物理實驗教學質量的提升。利用計算機對實驗儀器、設備甚至實驗室進行虛擬仿真，創(chuàng)建一個可視化的實驗操作平臺，學生可在虛擬的實驗操作平臺上進行各種實驗，完成與真實實驗相一致的教學要求和內容，獲得物理實驗的結果。幫助學生更有效、快速、準確地揭示實驗的本質和規(guī)律，增強學生在實驗中的情感體驗。建設物理實驗網(wǎng)絡教學平臺可以有效提高學生對實驗的掌握與理解。物理實驗網(wǎng)絡教學平臺包括大學物理多媒體展示平臺、在線作業(yè)、在線測試等。學生可以在網(wǎng)上預約實驗、預習實驗，如遇到問題，也可在網(wǎng)上進行交流、答疑等.物理實驗網(wǎng)絡教學平臺既可用作課堂教學的適時指導，也可用作課前課后的輔導。

1.3教學策略的研宄。傳統(tǒng)的物理實驗教學是由教師講解與示范，之后學生再進行實驗操作，這種教學模式未能給學生留下足夠的探究空間，忽視了學生主體性作用的發(fā)揮。物理實驗教學強調學生動手實踐能力和科學探究精神的培養(yǎng)，因此應注重探究式教學以及基于問題的學習等教學方法的應用。開展物理實驗的探宄式教學。這種教學模式是以學生的主體活動為中心，以內容、任務或問題為載體，引發(fā)學生的探究與思考。這種教學模式突出了學生在學習過程中的主體性的發(fā)揮，強調學生的動手實踐能力與主動探宄精神的培養(yǎng)，能夠充分調動學生的自覺性、主動性和創(chuàng)造性，提高學生的綜合素質和團隊意識。在物理實驗教學中開展基于問題的學習，將實驗的實施從問題的提出、調研及解決思路出發(fā)，到分析論證、利用設備平臺解決實際問題和完成對實踐過程的總結等，都圍繞問題展開。

2.物理實驗教學的應用

其次應用教學技術，開發(fā)了物理實驗網(wǎng)絡教學平臺.該平臺實現(xiàn)了實驗室及實驗設備的在線預約與管理，實現(xiàn)了在線的學生管理、作業(yè)管理等功能。本實驗采用基于問題的學習方法。具體流程如下：“創(chuàng)設實驗問題情境——分析實驗問題——確定實驗問題——制訂實驗解決方案一一實施實驗方案——總結評價反思”，整個實驗教學以問題為核心，以學生為中心，引導學生分析問題、解決問題、反思問題，充分發(fā)揮學生的主體性，激發(fā)學生的小組協(xié)作興趣，加深對問題的理解，最終實現(xiàn)問題的解決及實驗知識的掌握。通過整合技術的物理實驗教學方法；因變量是學生的學習成績、信息素養(yǎng)、協(xié)作能力；干擾變量是學生能力的自然成長。在進行整合技術的物理實驗教學實驗之前，對學生的學習狀況（學習成績、信息素養(yǎng)、協(xié)作能力）進行了兩次測量，采用整合技術的大學物理 實驗教學之后，對學生的學習狀況進行三次測量，作為準實驗研究的前測和后測，觀察學生發(fā)展變化的狀況。學生以整合技術的物理實驗教學方法學習實驗“分光計的調整與使用”、“超聲光柵及其應用”和“光柵特性及光波波長測定”時，測出學習成績，即開展整合技術的物理實驗教學后所測數(shù)據(jù)的三條線段的平均斜率大于插入實驗處理前的線段的斜率。結果經(jīng)統(tǒng)計檢驗表明，實施整合技術的大學物理實驗教學方法，使參與教學實驗的學生的學習成績、信息素養(yǎng)和協(xié)作能力三個方面有

較為明顯的提高。分析物理實驗課程的特點，將物理實驗教學內容系列化、專題化，促進學生的理解與拓展；應用虛擬仿真技術，開發(fā)網(wǎng)絡教學平臺等，促進現(xiàn)代信息技術與大學物理實驗教學的深層整合：運用探究式教學、PBL等教學理念與方法，增強大學物理實驗教學的趣味性和實用性。本研究從學科內容知識、教學法知識、技術知識三個方面分析大學物理實驗教學改革的策略與措施，旨在培養(yǎng)大學生的實踐能力、創(chuàng)新能力及科學素養(yǎng)，從而促進適應社會與時代需求的創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。當然學科內容知識、教學法知識、技術知識三者并不是相互割裂、孤立存在的，單獨一方面的改善并不能實現(xiàn)TPACK績效的提升。

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