物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探究*

張銳波

(浙江大學(xué)城市學(xué)院 浙江 杭州 310015)(收稿日期：2016-07-05)

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物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探究*

張銳波

(浙江大學(xué)城市學(xué)院 浙江 杭州 310015)(收稿日期：2016-07-05)

論述了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革意義，亟待解決的問(wèn)題；闡述了多段式教學(xué)模式新理念；探討了多段式教學(xué)模式框架與實(shí)質(zhì)內(nèi)涵，以及多段式教學(xué)模式的創(chuàng)新與拓展．

物理實(shí)驗(yàn) 多段式教學(xué)模式 創(chuàng)新能力 教學(xué)改革 探究

物理實(shí)驗(yàn)是工科院校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一門(mén)重要基礎(chǔ)課程，充分地利用好該門(mén)課程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，應(yīng)該說(shuō)是每位教師研究的重要課題．

傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已遠(yuǎn)不能適應(yīng)21世紀(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需求，改革原有教學(xué)模式，是形勢(shì)所迫、大勢(shì)所趨．竭盡全力、挖掘潛力、想法設(shè)法提高教學(xué)效果和質(zhì)量，是物理實(shí)驗(yàn)教師義不容辭的責(zé)任．基于此，我們采取的三段式教學(xué)模式，是我們深入進(jìn)行教學(xué)改革的一個(gè)成功范例．

1 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本依據(jù)

教育中存在著兩種不同的教學(xué)觀，以“學(xué)科為中心”的傳統(tǒng)教學(xué)論和以“學(xué)生發(fā)展為中心”的現(xiàn)代教學(xué)論，傳統(tǒng)教學(xué)論僅著眼于讓學(xué)生高效率地繼承前人知識(shí)，掌握前人技能．而現(xiàn)代教學(xué)論強(qiáng)調(diào)的是讓學(xué)生在掌握知識(shí)的過(guò)程中全面培養(yǎng)學(xué)生能力，進(jìn)而促使學(xué)生心智和情感的全面協(xié)調(diào)發(fā)展．傳統(tǒng)教學(xué)論認(rèn)為學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握了知識(shí)就算達(dá)到目標(biāo)，只看重結(jié)果，而忽視過(guò)程．而現(xiàn)代教學(xué)論則不然，認(rèn)為教學(xué)過(guò)程既是一個(gè)認(rèn)識(shí)過(guò)程，更是一個(gè)發(fā)展過(guò)程，認(rèn)識(shí)和發(fā)展是相互依賴、不可分割的．教學(xué)的過(guò)程既要促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知，更要促進(jìn)學(xué)生能力的發(fā)展．充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)論在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，將會(huì)對(duì)提升培養(yǎng)學(xué)生能力起到巨大的推動(dòng)作用．

2 物理實(shí)驗(yàn)亟待改革的教學(xué)模式

新形式下快速提升學(xué)生能力需要諸多因素優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是一個(gè)系統(tǒng)而宏偉的工程，學(xué)校有必要組織專家對(duì)教學(xué)改革的成果和效益進(jìn)行評(píng)估，制定出與改革成果相適應(yīng)的配套政策，使改革成果能夠更加穩(wěn)妥地推廣和應(yīng)用，它關(guān)乎學(xué)校主管部門(mén)對(duì)該門(mén)課程教學(xué)改革的重視程度．

2.1 傳統(tǒng)式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式亟待解決的幾個(gè)方面

傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)表現(xiàn)在：

其一，突出了以教師為中心，忽略認(rèn)知過(guò)程中學(xué)生的主觀能動(dòng)性，從而束縛了學(xué)生思維，不利于學(xué)生創(chuàng)新和創(chuàng)造能力提升；

其二，教學(xué)過(guò)程呆板，強(qiáng)調(diào)了“做”實(shí)驗(yàn)，卻忽略了讓學(xué)生“學(xué)會(huì)”做實(shí)驗(yàn)；學(xué)生機(jī)械式的“照葫蘆畫(huà)瓢”重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，忽略了獨(dú)立思考與分析研究的重要性，無(wú)助于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展和調(diào)動(dòng)其積極性，無(wú)異于學(xué)生創(chuàng)造能力發(fā)揮；

其三，教學(xué)方法和手段滯后，教師往往過(guò)于重視PPT與網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的教學(xué)手段，而忽視了板書(shū)環(huán)節(jié)；

第四，教學(xué)內(nèi)容過(guò)細(xì)、過(guò)窄，缺乏實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目間、學(xué)科間的聯(lián)系及向高科技領(lǐng)域方向的延伸；

第五，實(shí)驗(yàn)考試模式過(guò)于簡(jiǎn)單化，學(xué)科特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)沒(méi)有能夠充分體現(xiàn)出來(lái)．

2.2 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路

為了克服傳統(tǒng)式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端，提升該門(mén)課程培養(yǎng)學(xué)生能力的效果與質(zhì)量，就一定要發(fā)揮學(xué)校政策的導(dǎo)向作用．首先，學(xué)校應(yīng)該高度重視物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生能力方面的獨(dú)特作用，體現(xiàn)在對(duì)該門(mén)課程安排較多學(xué)時(shí)數(shù)和學(xué)分層面上，以及為該門(mén)課程教學(xué)提供優(yōu)越教學(xué)環(huán)境條件；其次，要為學(xué)生全面有效地實(shí)踐搭建合理化平臺(tái)，購(gòu)置學(xué)生由低到高遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，廠、校掛鉤為學(xué)生進(jìn)入社會(huì)實(shí)踐制訂相應(yīng)鼓勵(lì)性政策．如此做法，有利于拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、精髓與訓(xùn)練場(chǎng)所，為實(shí)踐再上升到理論提供機(jī)會(huì)和創(chuàng)造條件．作為教師，也要根據(jù)學(xué)生專業(yè)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)不斷地建構(gòu)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目．基于此，物理實(shí)驗(yàn)還可以通過(guò)學(xué)生科研、畢業(yè)設(shè)計(jì)、科技制作等拓展式教學(xué)模式，來(lái)提升培養(yǎng)學(xué)生能力與水平．

3 物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式架構(gòu)

基于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)創(chuàng)新人才的客觀要求，物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目標(biāo)是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論的指導(dǎo)下，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性和激發(fā)實(shí)驗(yàn)的積極性，不斷提高學(xué)生操作的技能和水平，進(jìn)而提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)造力，讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)者的主體、主動(dòng)的探索者，使學(xué)生成為“要我做實(shí)驗(yàn)”過(guò)渡到“我要做實(shí)驗(yàn)”的良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣．作為教師，教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立不斷探索與思考的良好習(xí)慣，改變以往“填鴨式”教學(xué)習(xí)慣，研究采用啟發(fā)式、討論式、探究式與開(kāi)放式教學(xué)新模式．這樣一個(gè)教學(xué)模式，有利于處理好培養(yǎng)目標(biāo)、實(shí)施策略和評(píng)價(jià)反饋三者的有機(jī)聯(lián)系，即教師“教什么”和學(xué)生“學(xué)什么”、“如何教”和“如何學(xué)”、“教得怎樣”和“學(xué)得怎樣”的關(guān)系．

4 物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式內(nèi)涵

4.1 分段式教學(xué)模式的架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

長(zhǎng)期的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我們摸索出了分段式培養(yǎng)學(xué)生能力的教學(xué)模式，即第一、二、三與拓展式多個(gè)教學(xué)階段，第一、二、三階段為必修內(nèi)容的教學(xué)階段，拓展實(shí)驗(yàn)階段是面向全校學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放階段．

第一階段緒論和5個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，總論是向?qū)W生講述誤差理論，為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理作準(zhǔn)備和鋪墊，基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)在于培養(yǎng)學(xué)生理解物理實(shí)驗(yàn)概念和規(guī)律，初步讓學(xué)生掌握誤差理論和基本操作訓(xùn)練；

第二階段為5個(gè)提高性實(shí)驗(yàn)，在于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)、技能和方法，讓學(xué)生樹(shù)立科學(xué)態(tài)度、塑造優(yōu)秀品格與創(chuàng)新思維訓(xùn)練等；

第三階段為26個(gè)拓展性實(shí)驗(yàn)，在于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造力，實(shí)施的方法是讓學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)選擇自己喜歡的、有興趣的或與所學(xué)專業(yè)聯(lián)系緊密的實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均被量化為3～5分不等，要求學(xué)生所選實(shí)驗(yàn)累計(jì)分值不少于15分，該實(shí)驗(yàn)階段要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師僅作提示性地講解，比如實(shí)驗(yàn)儀器的使用，疑難解答等；研究性實(shí)驗(yàn)階段則是鼓勵(lì)學(xué)生在課外時(shí)間到開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室做研究性實(shí)驗(yàn)．

4.2 分段式物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)涵

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)階段的6個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，分別是拉伸法測(cè)金屬絲楊氏模量、駐波實(shí)驗(yàn)、電子示波器、薄透鏡焦距測(cè)量和不同介質(zhì)中聲速測(cè)量；第二實(shí)驗(yàn)階段所開(kāi)設(shè)提高性實(shí)驗(yàn)，分別為牛頓第二定律驗(yàn)證、轉(zhuǎn)動(dòng)定律驗(yàn)證與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量、分光計(jì)調(diào)整與測(cè)角、等厚干涉與單臂電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)；第三實(shí)驗(yàn)階段的拓展性實(shí)驗(yàn)，分別向?qū)W生開(kāi)設(shè)受迫振動(dòng)特性研究、液體比熱容、氣體比熱容比CP/CV的測(cè)定、密立根油滴實(shí)驗(yàn)、固體導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定、測(cè)透鏡焦距和組裝望遠(yuǎn)鏡與顯微鏡等26個(gè)拓展性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生從中選擇3～5個(gè)實(shí)驗(yàn)．研究性實(shí)驗(yàn)是在完成前3個(gè)實(shí)驗(yàn)階段基礎(chǔ)上，而且對(duì)物理實(shí)驗(yàn)具有濃厚興趣的那些學(xué)生，再一次來(lái)到物理開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室搞研究、畢業(yè)設(shè)計(jì)或科技制作等．

基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在于為學(xué)生學(xué)習(xí)提高性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作鋪墊，通過(guò)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)與誤差理論的相互融合和有機(jī)聯(lián)系，以為后續(xù)階段性實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)；提高性實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容的編排上，在于為拓展性與綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)起到傳承和遞進(jìn)作用，其難易程度和動(dòng)手實(shí)踐層面上較基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)有所遞進(jìn)，進(jìn)一步鞏固列表法、逐差法、作圖法和結(jié)果表達(dá)等數(shù)據(jù)處理方法；拓展與綜合性實(shí)驗(yàn)階段，基于基礎(chǔ)性與提高性實(shí)驗(yàn)上，其難易和廣泛程度上有了進(jìn)一步拓展和延伸，讓學(xué)生學(xué)會(huì)自行設(shè)計(jì)、研究，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新能力的充分發(fā)揮，為后續(xù)創(chuàng)新性和專業(yè)課實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)．

5 物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式的創(chuàng)新

5.1 物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程需要強(qiáng)調(diào)的幾個(gè)方面

學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫(xiě)，要強(qiáng)調(diào)圖、文、表并茂，要嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)和規(guī)范化．學(xué)生除了完成必要的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，同時(shí)還要了解實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)測(cè)量精度、基本單位、導(dǎo)出單位、專用名稱、符號(hào)與物理常數(shù)等做到準(zhǔn)確表達(dá)，以及對(duì)所遇到的疑難問(wèn)題學(xué)會(huì)研究與分析．

教師在教學(xué)過(guò)程中，要注重深入淺出，既要照顧到基礎(chǔ)好的同學(xué)，也要照顧到基礎(chǔ)較差的同學(xué)，力求內(nèi)容豐富、特色鮮明，實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_，原理簡(jiǎn)捷，邏輯嚴(yán)密，理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合緊湊、連貫與過(guò)渡自然，語(yǔ)言通俗易懂．

5.2 綜合性實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新手段

通過(guò)調(diào)動(dòng)教師的積極性，開(kāi)設(shè)選修課程，諸如《實(shí)驗(yàn)技術(shù)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)》，吸引那些精力充沛、熱愛(ài)物理實(shí)驗(yàn)、勤奮好學(xué)、有雄心、報(bào)復(fù)和勇于攀登高峰的優(yōu)秀學(xué)生，依托物理實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)一步從事設(shè)計(jì)、研發(fā)、科技制作、撰寫(xiě)論文等，實(shí)踐證明這樣培養(yǎng)對(duì)于提升學(xué)生能力效果非常顯著．

5.3 研究性實(shí)驗(yàn)階段的創(chuàng)新方式

在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生來(lái)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室完成科研項(xiàng)目，項(xiàng)目來(lái)源，其一，以物理實(shí)驗(yàn)基地為依托，實(shí)驗(yàn)教師在物理實(shí)驗(yàn)儀器的研發(fā)過(guò)程中，遇到的一些結(jié)構(gòu)與技術(shù)環(huán)節(jié)疑難問(wèn)題，勾畫(huà)研究小論題，讓學(xué)生申請(qǐng)；其二，通過(guò)廠、校掛鉤，這些工廠多為從事大中學(xué)校儀器研發(fā)廠家，由工廠工程師出題，鼓勵(lì)學(xué)生選研；其三，鼓勵(lì)與物理聯(lián)系緊密的院系學(xué)生來(lái)物理實(shí)驗(yàn)室作畢業(yè)設(shè)計(jì)，等等．這些措施，非常有利于學(xué)生把所學(xué)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)，來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，不但促使學(xué)生能力的提升，一定程度上也提高了教師的教學(xué)水平和教學(xué)效果．

6 結(jié)束語(yǔ)

在課堂教學(xué)過(guò)程中，充分發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式，循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，方法是獨(dú)特的，效果是顯著的；作為教師，還要善于針對(duì)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)現(xiàn)狀與特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和規(guī)劃物理實(shí)驗(yàn)分段式教學(xué)模式與方法，最大化完成教學(xué)目標(biāo)．在這一過(guò)程中，盡最大努力調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)驗(yàn)操作的無(wú)縫對(duì)接，充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)論的優(yōu)越性，快速培養(yǎng)學(xué)生成才．

Research on Cultivating the Students′ innovation Ability with the Physics Experiment of Sectional Teaching Mode

Zhang Ruibo

(Department of information and electrical engineering，College of City Zhejiang University,Hangzhou,Zhejiang 310015)

This paper expounds the significance of the reform of physical experiment teaching,problems to be solved; elaborated the new idea of multi staged teaching mode; discusses the multi segment type teaching mode framework and connotation,and innovative teaching mode and development.

physics experiment;multi stage teaching mode;innovation ability;reform in education;explore

*杭州市重中之重學(xué)科.作者簡(jiǎn)介：張銳波(1959- )，男，副教授，研究方向：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)與教學(xué)方法研究.