“問題教學(xué)法”及其在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

邱彩虹

摘要：“問題教學(xué)法”是指在教師指導(dǎo)下，首先要求學(xué)生樹立發(fā)現(xiàn)問題、提出問題以及分析、解決問題的“問題意識(shí)”，然后以發(fā)現(xiàn)或者提出的問題為起點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)來分析、討論和驗(yàn)證，并最終解決這些問題，從而完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)?！皢栴}教學(xué)法”是一種培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。它在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體運(yùn)用包括實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備；實(shí)驗(yàn)操作；分析討論；解決問題，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)；教師點(diǎn)評(píng)，完成實(shí)驗(yàn)5個(gè)階段。

關(guān)鍵詞：問題教學(xué)法；大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新思維能力；具體運(yùn)用

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的在于“引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程主動(dòng)獲取新知識(shí)、發(fā)現(xiàn)新問題，培養(yǎng)分析和解決問題的能力”。我們多年物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐表明，“問題教學(xué)法”是能夠達(dá)到上述教學(xué)目的的教學(xué)方法。本文在闡述“問題教學(xué)法”的含義、特點(diǎn)和運(yùn)用價(jià)值的基礎(chǔ)上，論述了“問題教學(xué)法”是一種培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，探討了在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何具體運(yùn)用“問題教學(xué)法”的問題。

一、“問題教學(xué)法”的含義和運(yùn)用價(jià)值

首先，有必要了解什么是“問題”。據(jù)《現(xiàn)代漢語詞典》解釋，“問題”有四種含義：一是要求回答或者解釋的題目；二是須要研究討論并加以解決的矛盾、疑難；三是關(guān)鍵、重要之點(diǎn)；四是事故或者麻煩。本文所說的“問題”取其第二種含義，即在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)、探討并加以解決的矛盾和疑難。這里的“矛盾”是指主觀認(rèn)識(shí)與客觀情況不一致的地方，而“疑難”是指有疑問而難于判斷或者處理的地方。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，“問題教學(xué)法”就是一種這樣的教學(xué)法：在教師的指導(dǎo)下，首先要求學(xué)生樹立發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，分析、解決問題的“問題意識(shí)”，然后以發(fā)現(xiàn)或者提出的問題為起點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)來分析、討論和驗(yàn)證，并最終解決這些問題，從而完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力。

“問題教學(xué)法”的運(yùn)用價(jià)值在于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，進(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)新思維能力。首先要求學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和分析討論問題，從而給學(xué)生一定壓力。在這種壓力背景下，學(xué)生就會(huì)積極主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問題、分析討論問題，并在教師和同學(xué)們的幫助下最終解決問題。這樣，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)教會(huì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，分析和解決問題的方法，以達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新人才的目的。

二、“問題教學(xué)法”是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新思維能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的之一是培養(yǎng)、提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力，為其今后的發(fā)展打好基礎(chǔ)。然而，由于各種原因，在很多時(shí)候，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)并沒有很好地起到上述作用。例如，學(xué)生多、課時(shí)緊、教學(xué)任務(wù)繁重，為在有限時(shí)間內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，教師往往先講，甚至先示范給學(xué)生，然后由學(xué)生按部就班完成實(shí)驗(yàn)即可。它導(dǎo)致的致命后果是把學(xué)生的探索過程給省略了，學(xué)生不用動(dòng)手，也不用發(fā)現(xiàn)、提出問題，更不用分析問題和解決問題。長此以往，極容易使學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是按照教師示范的步驟操作，依樣畫葫蘆，旋轉(zhuǎn)按鈕，記錄數(shù)據(jù)，不用思考就能完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并很快得到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

德國、法國、英國、美國等國家在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性教學(xué)研究方面，都有較為成熟的體系和方法。如，美國開設(shè)物理實(shí)驗(yàn)課的目的不僅限于訓(xùn)練學(xué)生掌握各種儀器和設(shè)備的使用，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)方法和手段，而且還引導(dǎo)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通過自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并自行解決問題，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。而后者又是最主要的教學(xué)目的?！皢栴}教學(xué)法”能夠把學(xué)生所掌握的知識(shí)和理論轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力。久而久之，這種能力就會(huì)發(fā)生質(zhì)的飛躍，就會(huì)發(fā)展成為創(chuàng)新思維能力。

三、“問題教學(xué)法”在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體運(yùn)用

“問題教學(xué)法”在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體運(yùn)用過程是：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備（發(fā)現(xiàn)問題）—實(shí)驗(yàn)操作（解決一般或者較易問題）—對(duì)重要或者較難問題展開討論—解決問題，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)—教師點(diǎn)評(píng)，完成實(shí)驗(yàn)。

（一）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

這一階段的主要任務(wù)是熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握實(shí)驗(yàn)操作方法，掌握各種儀器和設(shè)備的使用方法，為實(shí)驗(yàn)操作做好準(zhǔn)備，目的是教會(huì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題的方法。待學(xué)生掌握了上述方法后，主要任務(wù)就是預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)和提出問題。如何發(fā)現(xiàn)和提出問題？其中最主要的是掌握發(fā)現(xiàn)和提出問題的方法。質(zhì)疑法、比較法、歸納法和綜合法等都是一些好方法。例如，1879年美國物理學(xué)家霍爾就是通過這些方法發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而解決問題的，如此反反復(fù)復(fù)，最終提出“霍爾效應(yīng)”原理。年輕的霍爾對(duì)磁場(chǎng)與電流等物理現(xiàn)象，尤其對(duì)在磁場(chǎng)作用下電流通過金屬時(shí)的現(xiàn)象表現(xiàn)出濃厚的興趣。通過閱讀當(dāng)時(shí)物理學(xué)家對(duì)這一現(xiàn)象的論述，發(fā)現(xiàn)了問題，如物理學(xué)家麥克斯韋教授指出：推動(dòng)載流導(dǎo)體切割磁力線的力不是作用在電流上……電流的本身完全不受磁鐵接近或其他電流的影響。而瑞典物理學(xué)家愛德朗教授卻指出：磁鐵作用在固態(tài)導(dǎo)體中的電流上，恰如作用在自由運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體上一樣。通過比較發(fā)現(xiàn)，二位物理學(xué)家的說法不一樣。那么，誰的說法是對(duì)的？應(yīng)該如何檢驗(yàn)？這樣一來，“問題”就出來了。

（二）實(shí)驗(yàn)操作

在此階段的主要任務(wù)是要求每個(gè)學(xué)生正確掌握各種實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備的使用方法，按照實(shí)驗(yàn)要求和正確方法親自操作，把實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用實(shí)驗(yàn)的方式體現(xiàn)出來。目的是教會(huì)學(xué)生掌握做好實(shí)驗(yàn)的方法和技巧。要注意以下幾點(diǎn)：一是安全問題。必須強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生都要正確使用實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，運(yùn)用正確方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確保實(shí)驗(yàn)安全。二是強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生要帶著“問題”來做實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)一些較易或者一般性問題由自己加以解決。比如，霍爾效應(yīng)的真實(shí)情況如何？學(xué)生可以通過實(shí)驗(yàn)由自己加以驗(yàn)證，從而使學(xué)生原來的間接知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的直接知識(shí)。三是要把在實(shí)驗(yàn)過程中新發(fā)現(xiàn)的問題記錄下來。如果新發(fā)現(xiàn)的問題能在本次實(shí)驗(yàn)中加以解決，就應(yīng)當(dāng)由學(xué)生本人當(dāng)場(chǎng)解決。如果自己通過做實(shí)驗(yàn)也解決不了，但是，這一問題具有典型性或者重要性，也可以報(bào)告實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師，要求在課堂上進(jìn)行分析討論。

（三）分析討論

此階段的主要任務(wù)是對(duì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)的重要或者疑難問題進(jìn)行分析討論，加深對(duì)這些重要或者疑難問題的理解和認(rèn)識(shí)，目的在于教會(huì)學(xué)生分析問題的方法。要注意以下下幾點(diǎn)：一是用來分析討論的重要或者疑難問題應(yīng)當(dāng)具有典型性。這種典型性主要體現(xiàn)在：能突出本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容，或者能抓住本次實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，或者問題的解決方法具有普遍意義等。比如，在霍爾效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，24歲的霍爾在分析比較中如何認(rèn)識(shí)“磁場(chǎng)和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系”？“霍爾效應(yīng)”在工業(yè)上的應(yīng)用如何？目前物理學(xué)家對(duì)霍爾效應(yīng)有什么新發(fā)現(xiàn)？這些問題都非常典型，并具有方法論意義。二是分析討論的問題不宜過多，一般有兩三個(gè)就夠了。要集中精力把問題弄得透徹明白，使所有同學(xué)都能理解和掌握。三是時(shí)間安排方面，可以是一邊做實(shí)驗(yàn)一邊分析討論，也可以放下實(shí)驗(yàn)集中討論，時(shí)間可多可少，靈活掌握。四是討論組織形式方面，一般以自然班為單位。要求每個(gè)學(xué)生都要參與其中，并積極提出自己的看法或者觀點(diǎn)。

（四）解決問題，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

此階段的主要任務(wù)是發(fā)動(dòng)所有學(xué)生對(duì)分析討論的問題提出各自的解決方法，并當(dāng)場(chǎng)通過實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)，目的是教會(huì)學(xué)生掌握解決問題的方法。要注意如下幾點(diǎn)：一是要求每個(gè)學(xué)生對(duì)所分析討論問題提出自己的解決辦法，并要求學(xué)生自己動(dòng)手通過做實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)修正。如在RLC串聯(lián)諧振的實(shí)驗(yàn)中，如何修正電路品質(zhì)因數(shù)Q的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值與理論計(jì)算值之間的偏差問題。可要求學(xué)生在電磁學(xué)理論指導(dǎo)下，分析LC的總損耗電阻對(duì)電路品質(zhì)因數(shù)Q的測(cè)定值有何影響。二是要求學(xué)生在自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)過程中，如果發(fā)現(xiàn)解決不了的新問題，就應(yīng)該主動(dòng)請(qǐng)教實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，直至自己弄明白、能解決為止。三是指導(dǎo)教師要密切關(guān)注學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題要及時(shí)指出，并根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)加以指導(dǎo)。

（五）教師點(diǎn)評(píng)，完成實(shí)驗(yàn)

此階段的主要任務(wù)是指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)以及解決問題的表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，目的在于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。要注意以下幾點(diǎn)：一是指導(dǎo)教師要對(duì)本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一個(gè)總體評(píng)價(jià)，辯證分析其優(yōu)缺點(diǎn)。二是要充分肯定學(xué)生具有創(chuàng)新性的閃光點(diǎn)。號(hào)召其他同學(xué)向能提出閃光點(diǎn)的同學(xué)學(xué)習(xí)，還可以在學(xué)期總評(píng)成績中對(duì)這些提出閃光點(diǎn)的同學(xué)給予加分獎(jiǎng)勵(lì)。三是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，教師也可以根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生提出一些問題，比如，此次實(shí)驗(yàn)與以往同類實(shí)驗(yàn)有何不同等。

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