物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

俞勝清，黃曉俊，周向玲

（喀什大學(xué)　物理與電氣工程學(xué)院，新疆　喀什　844008）

物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式的探索與實(shí)踐

俞勝清，黃曉俊，周向玲

（喀什大學(xué)物理與電氣工程學(xué)院，新疆喀什844008）

結(jié)合物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際，提出了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了“課題研究”型教學(xué)模式及實(shí)施方法，并對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行了總結(jié).

基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)；課題研究；教學(xué)模式

1　引言

物理學(xué)是一門(mén)以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué).物理實(shí)驗(yàn)不僅是建立物理概念和規(guī)律，理解和掌握物理知識(shí)不可缺少的環(huán)節(jié)，而且是探索物理學(xué)的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)事求是科學(xué)態(tài)度的重要手段.大學(xué)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)作為物理專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，作為實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)提高學(xué)生獨(dú)立提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的科學(xué)素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和動(dòng)手能力等方面有著重要的作用［1］（梁堅(jiān)）.然而，我校物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式仍然采用的是傳統(tǒng)單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，已不利于對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)造精神的培養(yǎng)，不利于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，不利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.為此，我們結(jié)合本校物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際情況，對(duì)物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式進(jìn)行了一些探索.

2　物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式的必要性

（1）目前，國(guó)內(nèi)許多高校［2-5］在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面都進(jìn)行了較大力度的改革，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入了“課題研究”型教學(xué)模式，并進(jìn)行了大量探索與實(shí)踐，取得了很多有益經(jīng)驗(yàn).

（2）我校一貫重視本科教學(xué)工作，為徹落實(shí)教育部、財(cái)政部《關(guān)于“十二五”期間實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的意見(jiàn)》（教高［2011］6號(hào)）、《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見(jiàn)》（教高［2012］4號(hào)）和《關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升計(jì)劃的意見(jiàn)》（教技［2012］6號(hào)）精神，為提升我校人才培養(yǎng)水平和本科教學(xué)質(zhì)量，在物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式，對(duì)加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的技能訓(xùn)練，提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和科技創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和創(chuàng)新精神，都有著重要的意義.

（3）2014年1月我們對(duì)本院（物理與電氣工程學(xué)院）物理專(zhuān)業(yè)大一至大四年級(jí)約398名民漢學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果顯示，有近70%學(xué)生認(rèn)為物理實(shí)驗(yàn)很重要，但卻只有不到40%的學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)感興趣.原因是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，還以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生只是按照實(shí)驗(yàn)教材機(jī)械式地完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容［4-6］（梁堅(jiān)），實(shí)驗(yàn)內(nèi)容缺乏擴(kuò)展性和創(chuàng)新性；其次，實(shí)驗(yàn)教師仍沿襲傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式授課，教學(xué)模式缺乏啟發(fā)性、新穎性.以上兩方面綜合起來(lái)嚴(yán)重束縛了學(xué)生在求知方面的主觀能動(dòng)性、積極性，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)越來(lái)越不感興趣，以至于應(yīng)付實(shí)驗(yàn).

3　物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式及方法

3.1“課題研究”型教學(xué)模式

為促進(jìn)我校物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果的提高，提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，近兩年來(lái)，我們結(jié)合我院實(shí)際情祝，并借鑒其他兄弟院校的經(jīng)驗(yàn)和做法，通過(guò)不斷探索與實(shí)踐，總結(jié)出了我院物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)“課題研究”型教學(xué)模式.課題研究性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及過(guò)程流程圖如圖1所示.

圖1　實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及過(guò)程流程圖

“課題研究”型教學(xué)模式突出在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以學(xué)生為主體，教師僅充當(dāng)指導(dǎo)、引導(dǎo)和輔助角色.學(xué)生通過(guò)閱讀教師提供的文獻(xiàn)、資料；選擇確定實(shí)驗(yàn)研究課題；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；完成實(shí)驗(yàn)并撰寫(xiě)論文；論文交流答辯等一系列科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神.

3.2實(shí)施方法

在物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式中，我們所選取的研究對(duì)象是物理專(zhuān)業(yè)大學(xué)二年級(jí)學(xué)生，所選取的實(shí)驗(yàn)課程是光學(xué)實(shí)驗(yàn)，原因是大學(xué)二年級(jí)學(xué)生已在上一學(xué)年通過(guò)做力學(xué)實(shí)驗(yàn)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)，初步掌握了物理實(shí)驗(yàn)的基本測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)知識(shí)，養(yǎng)成了按操作規(guī)范進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的良好習(xí)慣；再通過(guò)做電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在儀器設(shè)備的使用、基本實(shí)驗(yàn)技能和基本知識(shí)等方面又得到了進(jìn)一步訓(xùn)練，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)素質(zhì)、分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力也得到明顯提高.這樣學(xué)生在做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，就為引入“課題研究”型教學(xué)模式打下了良好基礎(chǔ).

“課題研究”型教學(xué)模式實(shí)施分為四個(gè)主要階段：即教師擬定實(shí)驗(yàn)研究課題階段；學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)研究課題階段；教師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究階段；實(shí)驗(yàn)研究成果及考核階段.

（1）教師擬定實(shí)驗(yàn)研究課題階段.教師首先將光學(xué)實(shí)驗(yàn)講義中規(guī)定必做的十二個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)所使用的測(cè)量?jī)x器光或?qū)W器件劃分為八類(lèi)別：即分光計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)、牛頓環(huán)類(lèi)實(shí)驗(yàn)、雙棱鏡類(lèi)實(shí)驗(yàn)、光柵類(lèi)實(shí)驗(yàn)、單色儀類(lèi)實(shí)驗(yàn)、光電效應(yīng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)、邁克爾遜干涉儀類(lèi)實(shí)驗(yàn)、硅光電池類(lèi)實(shí)驗(yàn)等.然后，教師再根據(jù)八個(gè)類(lèi)別實(shí)驗(yàn)查閱相關(guān)文獻(xiàn)、資料，并進(jìn)行仔細(xì)分析和提煉，最終擬定實(shí)驗(yàn)研究課題.例如，對(duì)于分光計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)，我們把“利用分光計(jì)測(cè)定鈉原子里德堡常數(shù)”作為實(shí)驗(yàn)研究課題；再例如，對(duì)于光電效應(yīng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)，我們把“光電管暗盒及通光孔徑與光源之間的距離對(duì)準(zhǔn)確測(cè)定普朗克常數(shù)的影響”作為實(shí)驗(yàn)研究課題等等.

（2）學(xué)生選擇確定實(shí)驗(yàn)研究課題階段.學(xué)生首先通讀光學(xué)實(shí)驗(yàn)講義中規(guī)定必做的十二個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，了解教師擬定的課題研究項(xiàng)目，并閱讀教師提供的文獻(xiàn)、資料.之后，教師把學(xué)生召集在一起，學(xué)生根據(jù)自己個(gè)人感興趣的課題研究項(xiàng)目結(jié)合成興趣小組，每小組2至3人，小組間學(xué)生對(duì)教師擬定的課題研究項(xiàng)目進(jìn)行相互交流討論，最終選擇確定各小組實(shí)驗(yàn)研究課題項(xiàng)目，并報(bào)教師備案.

（3）實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程指導(dǎo)階段.各小組根據(jù)所選擇的實(shí)驗(yàn)研究課題項(xiàng)目，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，并交由教師審定.之后，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備條件，自己組裝實(shí)驗(yàn)測(cè)量裝置，觀察并測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后完成實(shí)驗(yàn)研究課題論文的撰寫(xiě).在實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程指導(dǎo)階段，教師給予學(xué)生必要的指導(dǎo)、引導(dǎo)和幫助.

（4）實(shí)驗(yàn)研究成績(jī)考核階段.每個(gè)小組須提交課題研究論文，并組織教授光學(xué)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)教師組成答辯委員會(huì)，對(duì)每個(gè)小組提交論文進(jìn)行評(píng)閱.同時(shí)，要求每小組學(xué)生制作PPT，對(duì)課題研究成果進(jìn)行匯報(bào)和答辯，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定.具體驗(yàn)考核主要由過(guò)程考核、課題研究論文和答辯等成績(jī)組成.其中過(guò)程考核主要考查學(xué)生學(xué)習(xí)能力、合作交流能力、實(shí)驗(yàn)和操作能力以及創(chuàng)新思維能力，該項(xiàng)占總成績(jī)的30%.課題研究論文主要考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的可行性、合理性，論文結(jié)果的正確性、規(guī)范性和創(chuàng)新性，該項(xiàng)占總成績(jī)的50%.答辯主要考查學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力、思維能力和應(yīng)變能力，該項(xiàng)占總成績(jī)的20%.

4　實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

（1）激發(fā)了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性.通過(guò)在基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式，有效地提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，使得原來(lái)學(xué)生被動(dòng)地做實(shí)驗(yàn)變?yōu)橹鲃?dòng)查閱大量資料，學(xué)習(xí)新知識(shí)和新方法，主動(dòng)地思考和分析去解決實(shí)驗(yàn)課題中的問(wèn)題，從而激發(fā)了他們強(qiáng)烈的求知欲望，使學(xué)生真正感受到了做實(shí)驗(yàn)帶來(lái)的樂(lè)趣.

（2）提高了學(xué)生的綜合素質(zhì).學(xué)生通過(guò)“課題研究”型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的訓(xùn)練，除進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能外，使學(xué)生從中學(xué)習(xí)和獲得一整套科學(xué)研究的方法，有效地提高了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，增進(jìn)了學(xué)生間合作交流的能力，也為學(xué)生將來(lái)進(jìn)一步從事科研工作和學(xué)習(xí)奠定了良好基礎(chǔ).

（3）促進(jìn)了教師科研水平的提高.在引入“課題研究”型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的同時(shí)，本身也對(duì)教師科研水平提出了更高要求，因?yàn)橐o學(xué)生“一杯水”，教師必須要有“一桶水”，這就迫使教師要不斷地閱讀大量參考文獻(xiàn)，并進(jìn)行分析和提煉，凝練出具有創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)研究課題供學(xué)生選擇.教師在指導(dǎo)學(xué)生完成課題研究的過(guò)程，其實(shí)也是教師自我提升科研水平的過(guò)程.

（4）提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源及儀器的利用率.通過(guò)引入“課題研究”型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，一方面使得大量學(xué)生要到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，這在客觀自然就加大了實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放力度.同時(shí)，為了保證課題研究實(shí)驗(yàn)工作的順利開(kāi)展，也使得我院組建的自治區(qū)級(jí)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心資源配置得到了優(yōu)化.另一方面在進(jìn)行課題研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，往往要利用同一儀器設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)，或利用同儀器及方法完成相似目的的實(shí)驗(yàn)研究，這大大提高了實(shí)驗(yàn)儀器的利用率.

5　結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近兩年多來(lái)的探索與實(shí)踐，我們認(rèn)為在物理專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)中引入“課題研究”型教學(xué)模式具有一定的可行性，雖然實(shí)踐過(guò)程中會(huì)受到實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件、設(shè)施和儀器的限制，會(huì)遇到一些困難，但畢竟該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式徹底改變了我院傳統(tǒng)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)以教師為中心的教學(xué)模式，使學(xué)生真正成為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體，學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力得到了顯著提升.

〔1〕梁堅(jiān)，方誠(chéng).大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“課題研究”型模式探索［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（2）:181-183.

〔2〕歐慧靈，孔祥翔，關(guān)健慧.學(xué)生自主研學(xué)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2009，22（3）:98-100.

〔3〕解光勇，施衛(wèi).課題研究性物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與實(shí)踐［J］.第五屆全國(guó)高等學(xué)校物理實(shí)玲教學(xué)研討會(huì)論文集（上），109-112.

〔4〕朱湘萍，熊文元，包本剛.用科研項(xiàng)目推進(jìn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與探索［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（3）:110-112.

〔5〕毋志民，江金，曾毅.創(chuàng)新研究型物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革初探［J］.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2011，24（3）:95-98.

G642

A

1673-260X（2016）07-0270-02

2016-04-09

喀什大學(xué)校內(nèi)教學(xué)研究改革課題（KJGY1324，KJFY1512）