《近代物理實驗》分層教學探究
——以滄州師范學院為例

馬文娟

(滄州師范學院物理與信息工程學院，河北滄州061001)

《近代物理實驗》分層教學探究
——以滄州師范學院為例

馬文娟

(滄州師范學院物理與信息工程學院，河北滄州061001)

《近代物理實驗》作為本科物理學專業(yè)的主干課程，對提高學生專業(yè)理論知識、實驗技能和創(chuàng)新能力起著舉足輕重的作用，如何更好地實施有效教學一直是各高校，尤其是新建本科院校向應用型轉(zhuǎn)型時期教學研究的熱點.以滄州師范學院物理學專業(yè)《近代物理實驗》課程教學為例，詳細討論了分層教學的設計及實施過程，并分析了實施效果，結果表明分層教學可以很好地提高教學質(zhì)量，也更有利于提升學生創(chuàng)新能力.

新建本科院校；應用型人才培養(yǎng)；近代物理實驗；分層教學

按照國家教育發(fā)展戰(zhàn)略的新要求，新建本科院校向應用型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展培養(yǎng)技術技能型人才，為地方經(jīng)濟社會發(fā)展提供人才支撐.滄州師范學院是一所新建本科院校，也毫無例外地需要轉(zhuǎn)型發(fā)展.培養(yǎng)技術技能型人才，教學理念和教學模式需要進行相應地改革和創(chuàng)新，以改變以往重理論輕實踐的思想和做法，突出學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng).培養(yǎng)應用型人才，需要高質(zhì)量、大比重的實踐課程作為支撐和保障條件，因此，教學重心應向?qū)嵺`課程傾斜，注重培養(yǎng)學生的動手能力.而物理實驗課程在培養(yǎng)物理學應用型人才方面具有不可替代的獨特作用.

1 《近代物理實驗》課程在應用型人才培養(yǎng)中的作用

新建地方本科院校人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)應用型人才.本科層次的應用型人才應滿足社會生產(chǎn)、管理、服務第一線的人才需求，具備一定實踐和應用能力、工作崗位適應能力，具有創(chuàng)新精神和可持續(xù)發(fā)展觀念、良好的團隊合作精神和健全的心理品質(zhì).要實現(xiàn)應用型人才培養(yǎng)，就要注重能力培養(yǎng)，構建分層次、多元化的實踐教學體系，促進各類人才全面發(fā)展.在教育教學活動中，要突出學生的主體地位,充分發(fā)揮學生自主性,激發(fā)學生內(nèi)動力，強調(diào)學生之間的競爭與合作,讓學生主動地獲取知識，發(fā)展學生的自主性、能動性、創(chuàng)造性[1].

《近代物理實驗》作為本科物理學專業(yè)高年級學生開設的一門綜合性實驗課，是繼《普通物理實驗》《電子線路實驗》和《微機基礎實驗》之后一門重要的實驗課程.該課程不僅能使學生了解實驗物理在近代物理學發(fā)展過程中的作用，正確認識新物理概念的產(chǎn)生、形成和發(fā)展的過程，而且有助于學生掌握近代物理研究中經(jīng)常使用的基本實驗方法與技術，活躍學生的物理思想，鍛煉學生對物理現(xiàn)象的洞察力和分析、歸納、綜合的實驗能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、獨立工作和科學研究的能力，因此，《近代物理實驗》課程教學在物理專業(yè)應用型人才培養(yǎng)中起著非常重要的作用.

2 分層教學理念對《近代物理實驗》課程的指導作用

分層教學法是在充分考慮不同學生知識基礎、智力因素、非智力因素等方面存在的差異基礎上，經(jīng)過調(diào)查分析將學生按層次分組，教師有針對性地設計并實施分層教學，使每個學生都能獲得成功體驗，達到不同層次教學目標的一種教學方法[2].

在《近代物理實驗》課程中采用分層教學法，使實驗教學具有以下新的特征：

(1)分層教學以全體學生為教學對象，重視每一位學生的發(fā)展

構建主義教學論認為“人的認識不是被動接受的，而是通過自己的經(jīng)驗主動構建的”.學生是豐富多彩、各具特點的個體，要實現(xiàn)知識的主動構建，教育就不能無視學生客觀存在的差異性，就需要充分尊重每個學生的主體地位，關注每個學生的身心、個性發(fā)展，創(chuàng)設有利于學生發(fā)展的課堂教學氛圍，讓教育滿足不同學生的學習需要，使每個學生都能實現(xiàn)深化知識、提高能力的目標.分層教學中教師要充分考慮不同學生的智力因素、非智力因素的差異，采取不同的方法和策略為每個學生創(chuàng)造機會，關注每一個學生，讓他們都能掌握知識、發(fā)展能力、獲得成功體驗.尤其是對后進生，變忽視為重視，從而使學生實現(xiàn)充分地持續(xù)性發(fā)展.

(2)分層教學倡導以學生為主體的教學理念

對大學生主體性的培育，必然要涵蓋兩個維度，即學生個體在“教學互動中的自我拓展”和“社會交往中的人際省思”[3].課堂是發(fā)展學生主體性的主陣地，要使課堂教學以學生需要為出發(fā)點，創(chuàng)造探究和發(fā)現(xiàn)的情境，重視自主性實踐活動中的自主度和參與度，引導學生主動創(chuàng)造.分層教學中教師設計、組織、引導學生實驗，適時給予學生適合的評價，從而調(diào)動學生的主體性，激發(fā)、培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性，促進學生的全面發(fā)展.而學生作為具有能動性、自主性和創(chuàng)造性的主體，在教師的引導和幫助下，通過自身努力及與他人和環(huán)境的相互作用等得到發(fā)展、提高.

(3)分層教學法滿足學生自身發(fā)展規(guī)律

前蘇聯(lián)教育家維果茨基提出最近發(fā)展區(qū)理論，指出學生有兩種發(fā)展水平：一是現(xiàn)有水平，也就是獨立活動時能達到的解決問題的水平；二是可能發(fā)展水平，即通過教學獲得的潛力，兩者之間為最近發(fā)展區(qū).有效教學應著眼于學生的最近發(fā)展區(qū)，為學生提供帶有難度的內(nèi)容，調(diào)動學生的積極性，發(fā)揮其潛能，讓學生愿學、會學、善學、求新，從而超越現(xiàn)有水平達到更高一級發(fā)展水平，如此不斷循序漸進地提高能力.分層教學中教師在調(diào)研基礎上對學生分層，按難度對教學內(nèi)容分層，然后認真制定教學計劃，設計各層教學任務和實施策略，創(chuàng)設平等、和諧的課堂氛圍進行課堂教學.這樣，為學生量身打造適合的發(fā)展方式，使教學針對性更強，更能做到“因材施教”[4].

可以說分層教學是一種充分尊重學生個體差異，因材施教，充分調(diào)動學生主動性，使每個學生都獲得全面持續(xù)性發(fā)展的教學方法.在《近代物理實驗》教學中實施分層教學，使《近代物理實驗》教學在培養(yǎng)學生動手能力、創(chuàng)新思維方面發(fā)揮的作用更加精準，突顯了能力本位的新教學觀，使每一位學生向著應用型人才方向前進.

3 《近代物理實驗》分層教學的實踐及效果分析

在教育學專業(yè)老師指導下根據(jù)學生的知識基礎、思維水平及心理因素，在調(diào)查分析的基礎上將學生分組，對不同分組的學生有針對性地設置教學任務，制定指導方案[5].下面以滄州師范學院《近代物理實驗》課程中“硅光電池基本特性測定”實驗為例說明分層教學的實施情況.

3.1 “硅光電池基本特性測定”教學設計及實施

硅光電池(太陽能電池)能夠吸收光的能量，并將所吸收的光量子轉(zhuǎn)換為電能.其特性研究及利用是21世紀新興能源開發(fā)的重大課題之一，實驗的開設，可使學生了解硅光電池研究歷史與進展；掌握光電效應理論和硅光電池的基本工作原理；研究、探討硅光電池的基本特性，包括測定暗條件下硅光電池的伏安特性，光照條件下硅光電池的輸出特性，計算填充因子；探究硅光電池的光照效應；手動或利用Origin軟件進行數(shù)據(jù)處理并繪圖.

“硅光電池基本特性測定”實驗的分層教學設計及實施：

(1)各層次學生搭配分組.在了解學生的知識基礎、思維水平、心理因素、操作能力、生源來源、畢業(yè)論文寫作方向、就業(yè)去向等基礎上將學生分層，一是基礎和能力一般、直接就業(yè)但不打算從教的學生；二是基礎理論知識扎實，具有較強動手能力、就業(yè)計劃從教的學生；三是基礎扎實、計劃考研或畢業(yè)論文寫實驗方向、思維敏銳并且具備一定創(chuàng)新素質(zhì)的學生.然后將三個層次的學生合理搭配分組，使后進學生不會因分組感到被“歧視”.

(2)合理地確定各層教學目標.考慮到各層學生的差異，按最近發(fā)展區(qū)理論設定分層教學目標.

目標A：理解實驗基本原理，熟練操作實驗儀器，首先在沒有光照時測量硅光電池作為一個兩極器件在正向偏壓時該兩極器件的伏安特性，然后測量硅光電池在光照時的輸出特性，并用坐標紙繪制曲線圖.

目標B：在完成目標A任務基礎上，用計算機軟件Origin對實驗數(shù)據(jù)進行分析處理，求出暗條件下硅光電池在正向偏壓時電壓與電流關系的經(jīng)驗公式，光照條件下它的短路電流ISC、開路電壓UOC、最大輸出功率Pm及填充因子FF.

顯然，從目標任務難度上，A任務一般學生只要努力都能做到，這樣使基礎一般的學生也能體驗到成功的喜悅，增強自信，同時通過訓練，也能進一步鞏固基礎知識.B任務引入計算機軟件分析、處理測量數(shù)據(jù)，讓學生熟悉現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理技術，體會其在數(shù)據(jù)處理時的快捷、精確等優(yōu)越性;而C任務則是運用理論自主探究，有利于學生將所學知識進一步深化，更好地促進了學生創(chuàng)新能力和科研合作能力的培養(yǎng).這樣的任務分層設計將教學目標按難度梯級排列，學生可以逐級學習，自由選擇.要求全體學生都達到本科教學大綱規(guī)定的最低要求，高出部分學生有權選擇，教師不做硬性限制，鼓勵多學.

(3)實驗指導.要保證全體學生統(tǒng)一達到本科教學大綱要求，首先對全體學生講解實驗基本原理、實驗設備操作注意事項，要照顧后進學生的理解接受能力，同時兼顧學習優(yōu)秀學生的求知欲望，然后分組實驗，分別指導.

對A任務教師不作指導，讓每個學生獨立完成；對B任務，講解Origin軟件的使用.此時，第一層次學生可能獨立完成有困難，可通過小組內(nèi)部解決，既增進了學生之間的協(xié)作，又照顧了后進生的自尊，鍛煉了學習優(yōu)秀的學生的講授能力；最后是C任務，教師向?qū)W生說明可選做，要注重學生自主完成，遇到問題給出提示，讓學生自己討論分析解決，培養(yǎng)學生的團結協(xié)作、解決實際問題的能力.

(4)作業(yè)布置.要求各層次學生認真完成與教學目標相應的實驗報告，除此之外，建議他們對實驗過程進行分析，找出不足，提出改進建議，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識.

3.2 教學效果分析

對《近代物理實驗》課程引入分層教學法后的效果進行了調(diào)查，調(diào)查中共發(fā)放問卷38份，回收有效問卷36份，合格回收率95%，具有一定的代表性.同時隨機抽取了不同分組的同學座談.下面表1是2012級物理學專業(yè)本科1班的統(tǒng)計結果，表中A代表非常滿意，B代表比較滿意，C代表一般，D代表不滿意.

表1 分層教學的效果調(diào)查(N=36)

座談中大部分學生認為實驗教學中分層設計教學目標、自主選擇每個實驗的具體實驗項目，能使自己產(chǎn)生一種歸屬感，從而動手探究的熱情明顯較以前提高；也有個別學生表示出擔心分組處理不好，有可能使自尊敏感的學生受到傷害以及考核的公平性等問題.

總的來說，在《近代物理實驗》課程教學中實施分層教學，由于仔細考慮了學生的個體差異及每層教學中可能出現(xiàn)的問題，做了充分準備，使教學的針對性、適應性更強，學生普遍反映效果良好.但我們也必須清醒認識到，目前教學改革探究還不夠成熟，只是建立了物理學專業(yè)應用型人才培養(yǎng)目標下的《近代物理實驗》分層教學的初步模型，取得初步成果.引入分層教學后，由于不同分組學生在實驗項目、實驗內(nèi)容上存在差異，如何使考核更科學合理需要做進一步研究.在現(xiàn)有成果基礎上，今后計劃繼續(xù)進行分層教學實踐積累，并與學生建立有效信息溝通渠道，及時根據(jù)反饋情況合理調(diào)整教學實施細節(jié)，有的放矢地開展教學活動，使實驗教學的應用性功能充分發(fā)揮出來，為培養(yǎng)應用型人才探索有益路徑，積累經(jīng)驗.

[1] 楊紅，陳五立，黃生訓.大學物理實驗教學中主體性教育探討[J].重慶教育學院學報，2008,(3):24-25.

[2] 陳曦.國外分層教學案例探究[J].廣西教育，2009,(7):18-19.

[3] 譚羽中.香港大學的主體性教育的特點評述—兼論“教育世界”向“生活世界”的回歸[J].教育探索，2011,(3):153-155.

[4] 李秀娟.新型教學模式改革之分層教學法[J].才智，2014,(8):49-51.

[5] 馬文娟，尤書才，周貴德.法拉第效應實驗的分層教學設計[J].滄州師范學院學報，2015,(1):123-125.

[責任編輯：尤書才]

On the Stratified Teaching of Modern Physics Experiment:Taking Cangzhou Normal University as an Example

MA Wen-juan

(College of Physics and Information Engineering, Cangzhou Normal University, Cangzhou, Hebei 061001, China)

“Modern Physics Experiment”, as one of the main courses for undergraduates majoring in physics, plays an important role in improving the students’ professional theory, experimental skills and innovative ability. How to implement effective teaching has always been the hotspot of teaching and research for universities, especially newly-built local universities during its application-oriented transition period. The paper, taking the teaching of Modern Physics Experiment in Cangzhou Normal University as an example, expounds the design and implementing process of stratified teaching and examine its efficiency. The results show that stratified teaching can effectively improve teaching efficiency as well as students’ innovation ability.

newly-built universities; application-oriented talent training; Modern Physics Experiment; stratified teaching

2017-03-15

滄州師范學院2014年度教研教改項目“近代物理實驗分層教學探究”，編號：No.SYJG0024.

馬文娟(1972-)，女，河北肅寧人，滄州師范學院物理與信息工程學院副教授，理學碩士，研究方向：物理教學法.

G642.0

A

2095-2910(2017)02-0114-04