探究式教學(xué)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究

張麗 胡建偉 劉進(jìn) 馮蒙麗 周嫻

摘要：文章針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀，提出將探究式教學(xué)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)課堂，以著力提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)員的綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退刭|(zhì)。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn);教學(xué)現(xiàn)狀;探究式教學(xué);能力和素質(zhì)

中圖分類號(hào)：G642.423? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）49-0139-02

一、前言

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)員進(jìn)入大學(xué)后的第一門實(shí)驗(yàn)課程，它不僅承載著培養(yǎng)學(xué)員“三基”，即基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)、基本實(shí)驗(yàn)方法和基本實(shí)驗(yàn)技能的重任，更是培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新思維、科學(xué)探究能力和團(tuán)隊(duì)合作精神的重要手段[1-3]。長期以來，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)遵循了較為固定的教學(xué)模式，即教員講授+學(xué)員操作的傳統(tǒng)模式。這種教學(xué)模式有利于學(xué)員按部就班完成既定的實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)于傳授基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)無疑是一條捷徑。

二、探究式教學(xué)及其特征

探究式教學(xué)中，教員在教學(xué)中設(shè)定合適的研究主題，在類似于科學(xué)研究的情境中，學(xué)員通過獨(dú)立自主地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)操作、調(diào)查研究、信息搜集與處理等方法手段，通過交互的表達(dá)與交流等活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能、情感與態(tài)度等多方面的提高，尤其是有助于探究精神和創(chuàng)新能力的提高[4]。美國國家研究理事會(huì)在2000年組織編寫出版了一本科學(xué)探究專著，其中將探究式教學(xué)的基本特征概括為五個(gè)方面的內(nèi)容：

學(xué)習(xí)者圍繞問題展開探究活動(dòng);

學(xué)習(xí)者取得解釋或評(píng)價(jià)問題的相關(guān)事實(shí)依據(jù);

學(xué)習(xí)者根據(jù)得到的依據(jù)來解釋回答問題;

學(xué)習(xí)者通過對(duì)比其他可能的解釋與觀點(diǎn)，特別是那些體現(xiàn)出科學(xué)性理解的解釋來對(duì)自己的解釋進(jìn)行評(píng)價(jià);

學(xué)習(xí)者表達(dá)并交流個(gè)人所提出的解釋[5-7]。

綜上所述，探究的五個(gè)基本特征包括了從提出問題、搜集證據(jù)、解釋問題到自我評(píng)價(jià)以及討論交流。而我國在國家課標(biāo)中提出科學(xué)探究主要包括提出問題、做出假設(shè)、制訂計(jì)劃、搜集證據(jù)、處理信息、得出結(jié)論、表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià)這八個(gè)要素。兩者在核心思想上其實(shí)是不謀而合的，只不過國家課標(biāo)中給出的要更為詳盡一些。以上基本特征和要素都可以視基本教學(xué)情況做出適當(dāng)調(diào)整。

三、探究式教學(xué)注意事項(xiàng)

探究式教學(xué)的具體實(shí)施要注意以下幾個(gè)方面的問題：

1.注意教師在教學(xué)中引導(dǎo)的“度”的問題。在探究式教學(xué)中老師提供的“腳手架”至關(guān)重要，學(xué)員需要多少指導(dǎo)是老師們要面對(duì)的挑戰(zhàn)。指導(dǎo)太多就成了灌輸，指導(dǎo)太少學(xué)員會(huì)感到挫敗。度是關(guān)鍵。

2.探究式教學(xué)的適用范圍問題。動(dòng)手實(shí)驗(yàn)不一定就是探究，探究中的動(dòng)手是基于對(duì)信息的處理和思考，所以探究的適用范圍不僅僅是實(shí)驗(yàn)教學(xué)，做出決定、提出問題、形成方案、思考替代方案、進(jìn)行批判性思考都屬探究之列。

3.探究式教學(xué)的目標(biāo)明確問題。探究式教學(xué)中對(duì)學(xué)員的行為有明確的期望，教師能最大限度地觀察學(xué)員的行為，給予學(xué)員更多的關(guān)注，并在需要時(shí)提供必要的幫助，這就使得學(xué)員在精神上和行為上更加投入課堂，有利于提高學(xué)員學(xué)習(xí)興趣和能力提升。

4.探究式教學(xué)的對(duì)象范圍問題。探究式教學(xué)的對(duì)象是面向所有學(xué)員的。作為教員要做的就是需要尋找適合學(xué)員的發(fā)展環(huán)境，讓內(nèi)容在學(xué)員的最近發(fā)展區(qū)，合理控制難度，使得學(xué)員“夠一夠”就能“摸得著”、“抓得住”，從而使得所有學(xué)員通過探究活動(dòng)都能獲得自我提高和必要的成就感。

5.探究式教學(xué)的課堂評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)問題。在探究式教學(xué)中，每個(gè)學(xué)員的目標(biāo)是不一樣的，所以探究式教學(xué)的課堂評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該更加注重個(gè)體的發(fā)展，它不是以有多少學(xué)員達(dá)到既定的同一教學(xué)目標(biāo)為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的，而是以每個(gè)學(xué)員在原有基礎(chǔ)上的進(jìn)步為判斷依據(jù)。

6.探究式教學(xué)是貫徹素質(zhì)教育的一種有效方法。探究式教學(xué)中，學(xué)員有了更多的體驗(yàn)與思考，并積極去探尋這些體驗(yàn)背后的原理，當(dāng)他們能夠用更多的方式去了解他們所知道的東西時(shí)，就能更深入地理解和運(yùn)用這些內(nèi)容。

四、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中探究式教學(xué)過程設(shè)計(jì)

本文以“用光電效應(yīng)測定普朗克常數(shù)”實(shí)驗(yàn)為例，給出了在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用探究式教學(xué)的總體設(shè)計(jì)思路。

1.教員提出問題，創(chuàng)設(shè)探究情境。托爾斯泰說過：成功的教學(xué)所需要的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)員的欲望。如果教員不是想方設(shè)法地去激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣，而是先急于傳播知識(shí)，那么這種知識(shí)的傳播過程只會(huì)使人產(chǎn)生冷漠的態(tài)度。沒有歡欣鼓舞的心情，學(xué)習(xí)就會(huì)逐漸成為學(xué)員的負(fù)擔(dān)。為此，教學(xué)中一定是努力營造良好的探究氛圍，使學(xué)員置身于一種探究問題的情境中，激發(fā)學(xué)員自主學(xué)習(xí)，樂于學(xué)習(xí)，這樣問題情境的創(chuàng)設(shè)就顯得非常重要。一個(gè)好的問題情境不僅要考慮教學(xué)目標(biāo)、問題本身的科學(xué)性、逐步深入，還得遵從“最近發(fā)展區(qū)”原則，充分考慮學(xué)員本身的實(shí)際情況，切忌為了問題而問題。

以“用光電效應(yīng)測定普朗克常數(shù)”實(shí)驗(yàn)為例，教員通過分析教學(xué)目標(biāo)，將教學(xué)過程分解為以下幾個(gè)問題：

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘裁矗?/p>

（2）光電效應(yīng)方程是什么？

（3）測量的基本原理是什么？

（4）截止電壓如何測量？

通過這樣的幾個(gè)提綱挈領(lǐng)的問題，逐層深入、步步緊逼，使得學(xué)員處于一種不斷地自主探究、解答問題的氛圍之中。學(xué)員需要不斷地解疑釋惑，才能撥開云霧見天日，保證實(shí)驗(yàn)按步進(jìn)行，同時(shí)學(xué)員在不斷的探究過程中，獲得了解疑釋惑的滿足感和成就感，為下一步繼續(xù)探究奠定了情感基礎(chǔ)和知識(shí)基礎(chǔ)。

2.學(xué)員探究問題，組內(nèi)交流協(xié)作。探究性教學(xué)由于采用“自主、探究、合作”的學(xué)習(xí)方式，所以在教學(xué)過程中特別強(qiáng)調(diào)學(xué)員的自主學(xué)習(xí)和自主探究，以及在此基礎(chǔ)上實(shí)施的小組合作學(xué)習(xí)活動(dòng)。一節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)通常要靠學(xué)員的自主探究加上學(xué)習(xí)小組的合作學(xué)習(xí)活動(dòng)來完成，因此，本環(huán)節(jié)成了探究式教學(xué)的中心和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

以“用光電效應(yīng)測定普朗克常數(shù)”實(shí)驗(yàn)為例，圍繞著教員提出的環(huán)環(huán)相扣、逐層遞進(jìn)的問題，學(xué)員就可以充分調(diào)動(dòng)之前的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)探究的問題進(jìn)行思維加工和意義分析，在知識(shí)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行意義構(gòu)建。經(jīng)過認(rèn)真的自主思考和探究，就可以進(jìn)入到小組交流協(xié)作階段，在組內(nèi)進(jìn)行知識(shí)的交流，并最終達(dá)成組內(nèi)共識(shí)。

3.教員引疑導(dǎo)學(xué)，引領(lǐng)探究方向。在學(xué)員的探究活動(dòng)中，不管是思維思路上的，還是具體實(shí)驗(yàn)操作上的，教員的適時(shí)啟發(fā)引領(lǐng)作用顯得非常重要。一方面，教員是整個(gè)實(shí)驗(yàn)課堂活動(dòng)的組織者，他起著引領(lǐng)學(xué)員探究活動(dòng)方向，朝著預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)步步前進(jìn)的作用，同時(shí)在這個(gè)過程中還要指導(dǎo)、規(guī)范學(xué)員的探索思路和實(shí)踐活動(dòng);另一方面，經(jīng)過探究活動(dòng)以及小組討論交流，學(xué)員在組內(nèi)達(dá)成了共識(shí)，得出了小組的結(jié)論或是實(shí)驗(yàn)結(jié)論，不同的組甚至有時(shí)一個(gè)組內(nèi)就一個(gè)問題還會(huì)有不同的看法和結(jié)論，這時(shí)教員要做的就是引導(dǎo)學(xué)員進(jìn)行進(jìn)一步的探究求證，直至學(xué)員通過理論探究或是實(shí)踐探究活動(dòng)尋找到最佳答案。

4.分析歸納總結(jié)，拓展提高能力。教員引導(dǎo)學(xué)員對(duì)問題進(jìn)行回答，對(duì)學(xué)員的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行分析評(píng)判，并對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)的歸納總結(jié)、深化拓展遷移，以提高學(xué)員綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰退刭|(zhì)。比如“用光電效應(yīng)測定普朗克常數(shù)”實(shí)驗(yàn)中學(xué)員以小組的形式協(xié)作探究，最終得出小組結(jié)論，再由教員進(jìn)行必要的梳理、補(bǔ)充或是更正，最終形成實(shí)驗(yàn)的整體思路。進(jìn)而學(xué)員也就可以以此思路為牽引，認(rèn)識(shí)儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本步驟，并自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。

五、結(jié)語

總之，將探究式教學(xué)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)員學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)員的探究、協(xié)作精神以及創(chuàng)新能力，又是實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的一種有效途徑。但同時(shí)我們也應(yīng)該看到，由于探究式教學(xué)耗時(shí)較長，在課時(shí)一定的情況下，如何有效實(shí)施探究式教學(xué)，將教學(xué)效果發(fā)揮到最大，是教員要針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和教學(xué)目標(biāo)不斷思考和實(shí)踐的。

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