研究型教學模式在大學物理實驗教學中的應用

崔金剛+李威燃+楊可欣+李帥

摘要：研究型教學模式要求在教學過程中結合具體教學內(nèi)容把科研方法、科研態(tài)度、科研思想等灌輸給學生，使學生能知其然并知其所以然，從而激發(fā)學生的學習熱情，鍛煉和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。大學物理實驗是重要的實踐性課程，其課程特點非常適合采用研究型教學模式，在教學過程中采用研究型教學模式有利于提高實驗教學質量。

關鍵詞：研究型；教學模式；創(chuàng)新；質量

自1977年恢復高考以來，高考錄取率已經(jīng)由1977年的不到4.8%提高到2015年的75%以上。相應的錄取人數(shù)也由27萬提高到700萬以上。隨著畢業(yè)生人數(shù)的增加，社會對學生素質的要求也越來越高。但當前教育模式大多側重于書本上知識的傳授，結合具體實踐的內(nèi)容相對較少。這使得高等學校學生普遍缺乏良好的動手能力與解決實際問題的能力，在工作時難以滿足用人單位高標準的要求。在就業(yè)壓力日益增大的今天，如何提高學生的綜合素質是全國各高校面臨的一個迫切問題。

為了提高學生的素質，我們要注重加強學生的實踐動手能力，增強學生自主解決問題的能力。而大學物理實驗是大多數(shù)本科學生學習的第一個實踐類課程，該課程對學生的后期實踐學習具有重要的輔助作用，它可以為學生打下堅實的實踐基礎，促進學生實踐動手能力，提高學生的應變能力，對學生的綜合發(fā)展有著重要的作用。

大學教育要培養(yǎng)具備良好科學素質的人才，因此大學物理實驗教學應該建立一種適合當代科技發(fā)展、能夠培養(yǎng)具備深厚基礎知識的創(chuàng)造性人才的實驗教學新體系。實驗內(nèi)容應結合當代教育思想和高科技成果，實驗教學方法和教學手段應改變過去的講解加演示模式，逐步建立針對不同層次學生的開放實驗室，以滿足不同知識層次學生的需要，提高學生的學習主動性。

一、研究型教學模式的特點及意義

研究型教學模式要求在教學過程中把與教學內(nèi)容相關的科學進展、科研方法、研究思維等傳授給學生。把科學知識、科學研究與實踐教學緊密的結合，這是研究型教學和創(chuàng)新性教育的本質要求，也就是說要邊學習、邊研究、邊實踐，強調(diào)要把實踐與研究融入到教學過程中，并在教學過程中通過不斷優(yōu)化調(diào)整課程結構建立一種基于研究探索的學習模式。該模式以研究為本，使學生在學習過程中獲得一個發(fā)現(xiàn)世界、探索世界的寬松教學環(huán)境，能夠給學生提供自主研究問題的時間和條件，能夠激發(fā)學生進行創(chuàng)新的欲望。

大學物理實驗作為一門實踐性課程，要求學生結合理論知識去操作儀器從而獲得實驗數(shù)據(jù)，在教學過程中注重學生的實驗技能、實驗方法、實驗態(tài)度等方面的培養(yǎng)。當前的實驗教學過程多采用教師講解理論、儀器操作示范、數(shù)據(jù)計算說明等傳統(tǒng)模式。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在剛接觸實驗課時，學生對學習內(nèi)容有較高的興趣，這表明學生更愿意學習實踐性課程。但上過幾輪實驗課后，學生的熱情下降，喜歡物理實驗的學生比例降低。這其中一個原因是學生認為實驗學習過程只是機械模仿老師的實驗操作，感覺枯燥乏味沒有挑戰(zhàn)，從而喪失學習熱情。而采用研究型教學模式，可以開拓學生思維，使他們思考為什么做、怎么做這個實驗，這個實驗有什么用處、還能干什么，不斷地思考以及結合科學的講解，能夠極大地提高學生的學習熱情。

教育部關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見中明確提出“積極推動研究性教學，提高大學生的創(chuàng)新能力”。因此，在教學過程中如何實施研究性教學，推動學生的研究性學習，處理好教與學兩者之間的關系，進一步深化實驗教學改革，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，鍛煉和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，是高校教育改革的重要課題之一。

二、研究型教學模式在物理實驗教學中的應用

做好物理實驗，需要理論與實踐相結合，對提高學生的實踐能力具有重要的意義。在教學過程中采用研究型教學模式可以極大地提高學生的學習熱情、開拓學生視野、鍛煉科研思維。在實驗教學過程中采用研究型教學模式有以下特點。

（一）研究型教學模式在教學過程中要強調(diào)“知其然”

在實驗教學中，通常每個實驗項目都是一個獨立的知識點，學生經(jīng)常困惑于為什么做這個實驗，它對我們有什么用處。因此，在實驗介紹中要與科研調(diào)研相似，講述實驗背景、實驗的發(fā)展、研究現(xiàn)狀等。講授內(nèi)容要豐富，要結合具體事例，讓學生明確實驗所涉及的理論在現(xiàn)實生活中的意義，使學生理解為什么要測量這個參數(shù)。如在導熱系數(shù)實驗中，導熱系數(shù)表示物質導熱能力的大小，是衡量材料熱物理性質的重要參數(shù)。在強調(diào)節(jié)能減排的今天，提高能源利用率，降低熱量損耗具有重要意義。在工業(yè)、建筑、軍事、生活等領域，選擇不同導熱性能的材料或采取改善導熱性能的手段會起到?jīng)Q定性作用。如現(xiàn)在研究熱點的陶瓷發(fā)動機就利用了陶瓷導熱性能差，可以提高發(fā)動機燃燒效率，降低能耗等優(yōu)點。只有“知其然”學生才能更好地結合生活實際，更容易理解接受實驗內(nèi)容。

（二）研究型教學模式要求明確“知其所以然”

每個實驗都利用自己獨特的原理，原理明確了實驗內(nèi)容就易于學習。因此實驗原理的講解要有啟發(fā)性，針對具體測量的目標能通過不同的手段進行測量，要結合科研中的方法進行綜合性說明。講授課本外的知識，可以有效地開拓學生思維。如導熱系數(shù)的測量主要依據(jù)其定義，具體在理論上分為穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩大類。每種方法都有依托的理論依據(jù)，而測量對象的不同使得測量方法也不相同，同時測量速度與測量精度也大相徑庭。我們在實驗中是采用平板穩(wěn)態(tài)法。該方法的樣品要制成平板形，其上表面與一個穩(wěn)定的均勻發(fā)熱體相接觸，下表面與一個均勻散熱體相接觸，根據(jù)溫度梯度的變化來進行測量。該方法直接來源于導熱系數(shù)定義，原理簡潔直觀，學生非常容易理解。

（三）研究型教學模式的測試樣品要“接地氣”

學生在本科期間接觸科研工作相對較少，對科研工作好奇又有些敬畏心理。因此，我們的教學實驗樣品要貼近生活，人們能夠摸得著看得見，改變學生心目中科研是“高大上”的神秘感覺，讓學生知道科研是來源于生活，是結合實際的。如在導熱系數(shù)實驗中，測量樣品我們選擇生活中常見的板材。以四種不同類型的板材制作成大小相同的樣品，分別為實木板、密度板、膠合板、復合地板。因為板材含水率不同對導熱系數(shù)有較大的影響，所以在測試前，對全部樣品進行了12小時的干燥處理。測量之前要對學生說明不同樣品之間的區(qū)別，預測將會產(chǎn)生什么樣的實驗結果。

（四）研究型教學模式要求在教學過程不斷提出“為什么”

在科學研究中要求我們善于發(fā)現(xiàn)問題，并對產(chǎn)生的問題做出正確的解釋。我們要把這種“較真”精神投入到教學過程中，我們的教育要有目的地訓練學生科學嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度，在具體工作中一定要細致，考慮問題要充分。每一個“為什么”就是一個結合實際的問題，如何解決“為什么”是對學生能力的一種鍛煉。我們在導熱系數(shù)實驗中要問學生“為什么樣品要制作成薄板”“為什么加熱溫度要恒定”“為什么散熱條件要一致”“為什么可以忽略側面散熱的影響”“為什么熱電偶冷端溫度可以不為零”等。解釋了這些問題，學生對學習內(nèi)容就會有一個充分的理解。

（五）研究型教學模式訓練學生的實驗習慣要“標準”

標準不是呆板，是合乎規(guī)定滿足要求，是具備科學素質的一種體現(xiàn)。中國每年都有一些關于高校實驗室安全事故的報道，而受傷對象絕大多數(shù)都是學生。究其原因主要是由于學生在實驗過程中操作不規(guī)范、安全意識淡薄造成的。因此在教學中教師要以科研的標準嚴格要求學生，做到儀器操作要規(guī)范，實驗步驟要準確，注意事項要明確，數(shù)據(jù)記錄要真實。在具體實驗過程中，我們從各個環(huán)節(jié)都對學生提出嚴格要求，如實驗預習要充分清楚自己要做什么怎么做；實驗之前要關注實驗須知，牢記注意事項；實驗操作要嚴格遵守儀器操作要求，電路連接一定要規(guī)范；數(shù)據(jù)處理要認真，要對測試結果進行不確定度評價等。嚴格的要求才能形成良好的習慣，實驗習慣標準了，對學生日后的學習工作有重要的意義。

三、結束語

研究型教學模式要求在實驗教學過程中重視教學、科研、實踐相結合。教學上我們要以書本上的理論為基礎，講清楚講透徹，使學生具備扎實的理論基礎；科研上要滲透相關領域的科學思想，注重培養(yǎng)學生的實驗技能與發(fā)散思維，能夠提出問題并自己解決問題；實踐上要訓練學生學有所用，能用掌握的知識、技能去解決生活中的具體問題。通過與常規(guī)教學方法的比較我們發(fā)現(xiàn)，采用研究型教學模式進行實驗教學有利于提高學生的學習熱情，開拓學生視野，鍛煉學生思維，培養(yǎng)學生良好的實驗習慣，對提高實踐教學質量有重要的作用。

參考文獻：

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編輯/呂秀妍