“問題教學(xué)法”在物理實驗教學(xué)中的研究與實踐

邱彩虹

[摘 要]“問題教學(xué)法”是指在教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，分析、解決問題，并形成“問題意識”，然后通過實驗分析、討論和驗證，最終解決這些問題，從而完成實驗教學(xué)任務(wù)。在教學(xué)實踐中，“問題教學(xué)法”分兩個階段進行：以教師為主角的階段和以學(xué)生為主角的階段。后者又包括實驗準(zhǔn)備；實驗操作；分析討論；解決問題，實驗檢驗；教師點評，完成實驗五個小階段?！皢栴}教學(xué)法”的教學(xué)效果可從學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動手能力和學(xué)習(xí)成績等方面進行評估。

[關(guān)鍵詞]“問題教學(xué)法”；大學(xué)物理實驗教學(xué)；實踐；教學(xué)效果的評估

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）05-0014-03

大學(xué)物理實驗教學(xué)的目的“在于引導(dǎo)學(xué)生通過實驗教學(xué)過程主動獲取新知識，發(fā)現(xiàn)新問題，培養(yǎng)分析和解決問題的能力”。[1]教學(xué)目的需要通過一定的教學(xué)方法才能達到。為了達到上述教學(xué)目的，我校承擔(dān)大學(xué)物理實驗教學(xué)的教師們經(jīng)過多年的艱苦勞動，探索出一種“問題教學(xué)法”，并運用于教學(xué)實踐中，取得了較為顯著的教學(xué)效果。本文對這一實踐做總體介紹。

一、什么是“問題教學(xué)法”

所謂“問題”是指在物理實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)、探討并加以解決的矛盾和疑難。[2]這里的“矛盾”是指主觀認(rèn)識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。所謂“問題教學(xué)法”是指在教師以“問題”為主線組織整個實驗教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，提出問題的活動貫穿于實驗教學(xué)活動的始終，通過實驗來分析、討論和驗證，并最終解決這些問題，從而完成實驗教學(xué)任務(wù)。

與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比，“問題教學(xué)法”以學(xué)生為主體，充分調(diào)動學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題，分析、討論問題和解決問題的積極性與主動性。它既可適用于低年級的基礎(chǔ)性實驗，又可適用于高年級的綜合性實驗和設(shè)計性實驗。

二、“問題教學(xué)法”在大學(xué)物理實驗教學(xué)中的實踐探索

從教學(xué)過程來看，“問題教學(xué)法”在大學(xué)物理實驗教學(xué)中分為兩大階段：以教師為主角的階段和以學(xué)生為主角的階段。

（一）以教師為主角的階段

這一階段的主要任務(wù)是為開展實驗做準(zhǔn)備。為此，教師應(yīng)做好如下工作：一是分好做實驗的學(xué)生人數(shù)，一般以自然班（約35人）為單位，人數(shù)如太多則難以進行實驗。二是教會學(xué)生正確掌握實驗操作方法，正確掌握各種儀器和設(shè)備的使用方法，以確保實驗的安全。必要時進行實驗演示。三是在教師進行實驗演示過程中，要求學(xué)生注意觀察，學(xué)會觀察，把發(fā)現(xiàn)的問題記錄下來。因為“任何復(fù)雜多變的事物，它的本質(zhì)是通過各種現(xiàn)象表現(xiàn)出來的，人們通過長期耐心細致的觀察，才能對各種事物取得規(guī)律性的認(rèn)識，不會觀察就不會科學(xué)實驗”。[3]四是布置正式實驗的教學(xué)內(nèi)容，要求學(xué)生課后抓緊時間預(yù)習(xí)，在正式實驗時對實驗內(nèi)容做到胸有成竹。

（二）以學(xué)生為主角的階段

從運用過程來看，“問題教學(xué)法”主要有五個階段：預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容—實驗操作—對重要或者較難問題展開討論—解決問題，實驗檢驗—教師點評，完成實驗。

1.預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容

這一階段的主要任務(wù)是熟悉實驗內(nèi)容，繼續(xù)學(xué)習(xí)、掌握實驗操作的正確方法，掌握各種儀器和設(shè)備的正確使用方法。要求每個學(xué)生至少要發(fā)現(xiàn)一個以上的“問題”，同時，教會學(xué)生發(fā)現(xiàn)、提出問題的方法。質(zhì)疑法、比較法、歸納法、綜合法和觀察法等都是一些非常有用的方法。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。又如，牛頓就是仔細觀察了習(xí)以為常的“蘋果落地”這一自然現(xiàn)象，然后通過思考，最終發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律的。

2.實驗操作

在此階段的主要任務(wù)是要求每個學(xué)生正確掌握各種實驗儀器和設(shè)備的使用方法，按照實驗要求和正確方法親自操作，把實驗準(zhǔn)備階段的實驗內(nèi)容用實驗的方式體現(xiàn)出來。目的是利用實驗使學(xué)生掌握做好實驗的方法和技巧。這個階段應(yīng)該注意如下幾點：一是安全問題。必須強調(diào)每個學(xué)生都要正確使用實驗儀器和設(shè)備，運用正確方法進行實驗，樹立安全第一的意識，確保實驗安全。二是要求每個學(xué)生要注意觀察在實驗過程中可能出現(xiàn)的問題，一些較易或者一般性問題由學(xué)生自己加以解決。比如，在做光纖通信實驗過程中，如果發(fā)現(xiàn)示波器波形彎曲畸變，檢查示波器、信號發(fā)生器和光學(xué)器件后又沒有發(fā)現(xiàn)問題，那么，這是什么原因造成的？教師不要急于告訴原因，而應(yīng)要求學(xué)生自己觀察分析，查找原因。這樣的要求無形中培養(yǎng)了學(xué)生的觀察問題的能力。三是要把在實驗過程中新發(fā)現(xiàn)的問題記錄下來。如果新發(fā)現(xiàn)的問題能在本次實驗中加以解決，就應(yīng)當(dāng)由學(xué)生本人當(dāng)場解決。如果自己通過做實驗也解決不了，而且這一問題具有典型性或者重要性，也可以報告給實驗指導(dǎo)老師，要求在課堂上進行分析討論。學(xué)生應(yīng)該積極尋求解決問題的方法，或者等到下次實驗來解決。

3.分析討論

此階段的主要任務(wù)是對學(xué)生發(fā)現(xiàn)的重要或者疑難問題進行分析討論，加深對這些重要或者疑難問題的理解和認(rèn)識，目的在于教會學(xué)生掌握分析問題的方法。這個階段應(yīng)該注意如下幾點：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：能突出本次實驗的重點內(nèi)容，或者能抓住本次實驗的關(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)”的實驗中，24歲的霍爾在分析比較中如何認(rèn)識“磁場和感應(yīng)電壓之間的關(guān)系”？“霍爾效應(yīng)”在工業(yè)上的應(yīng)用是如何的？目前物理學(xué)家對“霍爾效應(yīng)”有什么新發(fā)展？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，一般有兩三個就夠了。如果問題過多，分析就不透徹，只是蜻蜓點水，不痛不癢。要集中精力把問題弄得透徹明白，使所有學(xué)生都能理解和掌握。三是時間安排方面，可以是一邊做實驗一邊分析討論，也可以放下實驗集中討論，時間可多可少，靈活掌握。四是討論組織形式方面，一般以自然班為單位。一個自然班人數(shù)一般為35人，要求每個學(xué)生都要參與其中，并積極提出自己的看法或者觀點。

4.解決問題，實驗驗證

此階段的主要任務(wù)是發(fā)動所有學(xué)生對分析討論的問題提出各自的解決方法，并當(dāng)場通過實驗加以檢驗，目的是教會學(xué)生掌握解決問題的方法。這個階段應(yīng)該注意如下幾點：一是要求每個學(xué)生對所分析討論問題提出自己的解決辦法，并要求學(xué)生自己動手通過做實驗加以檢驗修正。如在RLC串聯(lián)諧振的實驗中，如何修正電路品質(zhì)因數(shù)Q的實驗測量值與理論計算值之間的偏差問題?？梢髮W(xué)生在電磁學(xué)理論指導(dǎo)下，分析LC的總損耗電阻對電路品質(zhì)因數(shù)Q的測定值有何影響。[4]二是要求學(xué)生在自己動手做實驗過程中，如果發(fā)現(xiàn)新問題解決不了的，就應(yīng)該主動請教實驗指導(dǎo)教師，直至自己弄明白能解決為止。三是在實驗過程中，指導(dǎo)教師要密切關(guān)注學(xué)生做實驗的動態(tài)，發(fā)現(xiàn)問題要及時指出，并根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗加以指導(dǎo)。

5.教師點評，完成實驗

此階段的主要任務(wù)是指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生動手做實驗以解決問題的表現(xiàn)進行點評，尤其對具有創(chuàng)新性的閃光點要多加表揚鼓勵，目的在于調(diào)動學(xué)生進行創(chuàng)新的積極性和主動性。這個階段應(yīng)該注意如下幾點：一是指導(dǎo)教師要對本次實驗進行一個總體評價，辯證分析其優(yōu)缺點。二是要充分肯定學(xué)生具有創(chuàng)新性的閃光點。號召其他同學(xué)向具有創(chuàng)新性閃光點的同學(xué)學(xué)習(xí)，還可以在學(xué)期總評成績中對這些具有創(chuàng)新性閃光點的同學(xué)給予加分獎勵。三是在實驗結(jié)束時，教師也可以根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗，對學(xué)生提出一些問題，比如，此次實驗與以往同類實驗有何不同？通過實驗進行下面的比較：邁克爾遜干涉和牛頓環(huán)等厚干涉，拉伸法測量金屬絲的楊氏模量與拉脫法測液體的表面張力，拉伸法測量金屬絲的楊氏模量與金屬線脹系數(shù)，它們之間有何不同？如何測定？[5]要求學(xué)生自己總結(jié)，寫成實驗報告交給指導(dǎo)教師，作為評定平時成績的依據(jù)之一。

三、“問題教學(xué)法”教學(xué)效果的評估

任何教學(xué)方法都會涉及教學(xué)效果的評估問題，“問題教學(xué)法”也不例外。那么，如何評估“問題教學(xué)法”的教學(xué)效果？

（一）從學(xué)生上課表現(xiàn)出來的興趣來評估

興趣，有時也叫“熱愛”。它是一種帶傾向性的心理特征，是人的一種積極探索某一事物或活動的心理傾向。它又是帶有情緒色彩的意向活動。當(dāng)一個人對某事物感興趣時，他總會覺得稱心如意，甚至廢寢忘食；反之，則心灰意冷，會持“無所謂”的態(tài)度。興趣有三種類型：一是直觀興趣。它是由直觀感覺所引起的，特點是缺乏延展性，不能持久。二是自覺興趣。它是受家庭或社會的影響，經(jīng)由情感和聯(lián)想，記憶和想象等一系列思維活動而引起的，其特點是延展性強，往往時過境遷，還能令人回味。例如，某位老師精彩的講課曾經(jīng)引起了你個人的自覺興趣。若干年后，對該教師的音容笑貌，你還能記憶猶新。三是潛在興趣。它是由情感、想象，特別是由個人意志所引起的，是一種層次很高的興趣。它絕不僅僅是由直觀或某人聯(lián)想所引起的，而是潛在于一個人的思想之中。這種潛在興趣的特點是方向性、自覺性強，積極性高，穩(wěn)定性持久。例如，牛頓、愛迪生、愛因斯坦等偉人，在潛在興趣的支配下，表現(xiàn)出頑強的意志，為從事自己熱愛的事業(yè)而戰(zhàn)斗到生命的最后一息。我們在實驗教學(xué)過程中，應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生上述三種興趣，尤其要注意培養(yǎng)直觀興趣。如何判斷學(xué)生的興趣程度呢？筆者認(rèn)為，這可以從平時上課學(xué)生參與實驗教學(xué)活動的熱烈程度，課堂討論、發(fā)言的氣氛是否活躍等來判斷。

（二）從學(xué)生上課的動手能力來評估

應(yīng)開放物理廢舊實驗室和物理演示實驗教學(xué)基地，讓學(xué)生親自動手操作儀器，仔細觀察物理現(xiàn)象并進行思考，使其加深對物理世界的感性認(rèn)識，強化對物理概念、物理規(guī)律的理解，體會到實驗思想的嚴(yán)謹(jǐn)、實驗設(shè)計的巧妙，培養(yǎng)其理性思維方式，提高其創(chuàng)新能力和科學(xué)觀察能力。[6]

（三）從學(xué)生課后學(xué)習(xí)成績來評估

這里所講的“課后學(xué)習(xí)成績”不能理解為僅僅指學(xué)期的總評成績，而應(yīng)該也包括平時實驗設(shè)計、實驗報告、期末實驗操作測試、參加各種比賽等方面的成績。盡管影響學(xué)習(xí)成績的因素有很多，有些因素可能還具有偶然性，但是，總體而言，學(xué)生個人努力狀況和實驗技能總是決定性因素。因此，學(xué)生課后的學(xué)習(xí)成績大體上能反映出“問題教學(xué)法”教學(xué)效果的優(yōu)劣，應(yīng)是評估的基本依據(jù)之一。成績比較好，說明“問題教學(xué)法”教學(xué)效果好；反之，教學(xué)效果就差。

四、結(jié)論

“問題教學(xué)法”是在教師指導(dǎo)下，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”，以發(fā)現(xiàn)或者提出的問題為起點，通過實驗來分析、討論和驗證，并最終解決這些問題，從而完成實驗教學(xué)任務(wù)的一種教學(xué)方法。從教學(xué)實踐來看，“問題教學(xué)法”的教學(xué)過程分為以教師為主角和以學(xué)生為主角兩個階段。其中，以學(xué)生為主角這一階段非常重要，它經(jīng)過如下環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容—實驗操作—對重要或者較難問題展開討論—解決問題，實驗檢驗—教師點評，完成實驗?？蓮膶W(xué)生學(xué)習(xí)興趣、動手能力和期末成績等方面評估“問題教學(xué)法”的教學(xué)效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 熊永紅，任忠明，張炯，等.以“問題”為主線的多元化教學(xué)方法和模式的研究[J].物理實驗，2009（4）：27.

[2] 中國社會科學(xué)院語言研究所詞典編輯室.現(xiàn)代漢語詞典[M].北京：商務(wù)印書館，2005：1431.

[3] 季誠響，趙莉麗，楊小靜，等.在物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探討[J].大學(xué)物理實驗，2010（5）：94.

[4] 陳健，李興毅.大學(xué)物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力策略與方法[J].河南科技學(xué)院學(xué)報，2010（2）：120.

[5] 李國峰，奪劍生，陳華，等.大學(xué)物理實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的探索與研究[J].高校實驗室工作研究，2009（1）：15.

[6] 李青.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力 深化大學(xué)物理實驗教學(xué)改革[J].高等財經(jīng)教育研究，2014（1）：47.

[責(zé)任編輯：鐘 嵐]