能力為導向的大學物理演示實驗教學探討*

唐 瓊 李國祥 宋逢泉 徐元英 林 輝

(合肥工業(yè)大學電子科學與應用物理學院 安徽 合肥 230009)

物理學是一門以觀察和實驗為基礎的自然科學，物理演示實驗因其現(xiàn)象生動有趣、操作簡易方便、演示方式靈活，助于活躍課堂氣氛，激發(fā)學生學習興趣，調動學習積極性，成為非物理專業(yè)大學物理的重要教學組成部分．演示實驗不僅能加深感性認識，增強學生對抽象概念和原理的理解掌握，更對培養(yǎng)學生科學素質，培養(yǎng)學生實踐能力，發(fā)現(xiàn)、研究和解決問題能力以及創(chuàng)新能力起到潛移默化的作用．我校演示實驗與大學物理課程配套，面向全校大多數(shù)非物理專業(yè)開設．

《非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求》明確指出，通過大學物理課程教學,應注意培養(yǎng)學生以下能力：獨立獲取知識的能力，科學觀察和思維的能力以及分析問題和解決問題的能力[1]．而演示實驗正適合發(fā)揮其情境教學的優(yōu)勢，以達到對各方面能力培養(yǎng)的目的．然而，在實際教學中存在一些亟待改進的地方．比如對演示實驗沒有足夠的重視，將其看作課堂教學的附屬，教學沒有系統(tǒng)設計；教學方式傳統(tǒng)，沒有創(chuàng)新，不能充分調動學習主動性；教學評價形式單一，學生能力培養(yǎng)得不到體現(xiàn)．目前演示實驗課主要是采取教師先展示，學生后操作的模式，但整個過程仍是以教師為主導，并多是按儀器說明演示，配以對原理簡單陳述．學生學習也多是走馬觀花，直接重復，教學效果差強人意．

針對這些問題，本文對以能力為導向的演示實驗教學體系提出了一些淺析和探討．

1 建立網(wǎng)絡平臺 結合多媒體演示 豐富教學資源 建構學習情境

建構主義強調學習是獲取知識的過程，是學習者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得[2]．由于演示實驗儀器臺(套)數(shù)以及實驗儀器更新有限，并且有些實驗存在操作危險，如電磁學里的高壓帶電作業(yè)演示．豐富的多媒體資源可以很大程度彌補實物演示的缺憾，在提升學習興趣的同時，擴大了知識視野，促進舉一反三．教師可以建立一個演示實驗教學資源網(wǎng)絡平臺，在后臺搜集整合教學資源，學生用戶登錄平臺在線使用，除了可供自我學習，還可以邀請學生共建資源庫，啟發(fā)學生去尋找和發(fā)現(xiàn)反映相應原理的實驗現(xiàn)象，在線上傳，與教師和其他同學互動討論．

2 集中演示與開放演示相結合 促進理論與實驗教學銜接 滿足個性化學習需求

目前高校都配有獨立的演示實驗室，實驗課安排在課堂教學外，由教師在實驗室內(nèi)集中授課，實驗器材由實驗人員整理維護，實驗內(nèi)容對應本學期理論課程，從學期開始到學期末按教學班級輪流安排進入演示實驗室上課．這種教學形式集中可控，方便統(tǒng)一管理．但是極易出現(xiàn)實驗與理論內(nèi)容無法銜接，例如被安排在學期末的教學班級只有在學期快結束時才能進入演示實驗室，教學效果大打折扣．我校演示實驗室現(xiàn)在采取了集中與開放相結合的方式，一方面對全校教學班級集中安排固定時間段，由教師統(tǒng)一授課．另一方面，在空余時間面向全校各專業(yè)學生開放，為學生創(chuàng)造學習情境，學生可以選擇自主預習或復習實驗內(nèi)容，滿足個性化學習需求．此外，對于沒有開設大學物理課程的文科類專業(yè)學生，還可獨立選修物理演示實驗，拓寬文科學生的知識視野，培養(yǎng)物理思維．

3 傳統(tǒng)教學方法與翻轉課堂相結合 強調學生主導地位 啟發(fā)學生分析和研究問題

在傳統(tǒng)的實驗教學中，教師更多的是作為整個教學活動的主導，以展示的形式來演示實驗．翻轉課堂的理念是以學生為主體，教師起到引導的作用，它是混合了直接講解和建構主義的一種混合教學模式[2]．在教學過程里，教師先提供演示實驗教學相關的文獻、視頻等要求學生課前預習學習，在課堂上再由學生操作實驗并講解，教師整個過程給予指導、解答．在這個過程中，不僅極大地激發(fā)了學生的學習熱情和積極性，還培養(yǎng)了學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時促進了與同學、老師之間的情感交流體驗．

4 教學評價多樣化 個人報告與小組匯報相結合 提升教學效果

傳統(tǒng)演示實驗教學評價一般采取的是上課考勤結合課后實驗報告，形式單一，要求簡易．由于演示實驗報告幾乎沒有數(shù)據(jù)處理和分析，學生上交的實驗報告就相當于一個對實驗儀器的簡易說明，沒有深層次的思考和探討，報告上更體現(xiàn)不出學生的能力得到培養(yǎng)和提升．因此教師的評價結果也只能千篇一律，無法做到區(qū)分度．評價結果不僅片面籠統(tǒng)，而且無法體現(xiàn)評價體系對教學活動的反饋效果．因此，對于復雜、系統(tǒng)的演示實驗，可以由教師提出課題，通過要求學生組建學習小組，以小組匯報的形式來提交學習成績．

比如演示熱聲效應實驗，氣團受聲波振蕩引起膨脹壓縮，相當于起到熱泵的作用，引起上下兩個熱聲堆溫差逐漸增加．學生對演示結果感到有趣好奇，針對實驗提出研究問題：聲波頻率有什么樣的影響，最佳頻率是什么，和哪些因素有關，如何計算？溫度隨時間變化有什么特點？熱聲堆材料一般用什么來制作？熱聲效應有哪些應用等等．將研究任務分派給各學習小組，要求各小組查閱資料，采集實驗數(shù)據(jù)，以研究匯報的形式提交．這種方式激發(fā)學生求知欲，引導自主學習，培養(yǎng)科學研究能力．作為實驗報告的一個補充評價，更能全面體現(xiàn)學生的學習效果并給予有效的學習反饋．

總而言之，應充分認識物理演示實驗教學在物理教學中的地位，以及對培養(yǎng)大學生科學素質和能力的重要作用．通過演示實驗教學，以物理知識點、概念規(guī)律為線，物理學習、研究方法為扣，將學生的自學能力、實踐能力、發(fā)現(xiàn)和解決問題能力以及科學素質串接．對于非物理專業(yè)的學生，也許他們今后并不會從事物理專業(yè)的研究和學習，但是在這個過程中的學習體驗和收獲將會使他們終身受益．

參 考 文 獻

1 非物理類理工學科大學物理課程教學基本要求(正式報告稿).物理與工程，2006,16(5):1～8

2 何克抗.從“翻轉課堂”的本質，看“翻轉課堂”在我國的未來發(fā)展.電化教育研究，2014(7):5～16