基于“分組同伴互助”教學(xué)法的近代物理實驗教學(xué)研究

劉竹琴

(延安大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院, 陜西 延安 716000)

近代物理實驗是物理專業(yè)的一門重要的實驗課程，是為大學(xué)高年級學(xué)生開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程所涉及的物理知識面較廣，具有較強(qiáng)的綜合性和實踐性[1-4]。通過近代物理實驗課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠較好地豐富他們的物理思想，激發(fā)起他們的物理思維，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生對物理現(xiàn)象的觀察能力和分析能力的目的。同時通過這門實驗課程，可以使學(xué)生全面、客觀地了解實驗在物理學(xué)發(fā)展過程中的地位和作用，并通過學(xué)習(xí)近代物理中一些常用的實驗方法和現(xiàn)代物理測試技術(shù)，使學(xué)生初步掌握物理實驗儀器設(shè)備的操作和使用。通過這一系列的培養(yǎng)，使學(xué)生能夠形成良好的科學(xué)實驗素養(yǎng)和科學(xué)作風(fēng)，并獲得一定的采用實驗方法和技術(shù)研究物理現(xiàn)象和規(guī)律的工作能力。近幾年來,參考其他院校的做法[5-7],在傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)中,融入了“分組同伴互助”教學(xué)法,這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力,從而提高了教學(xué)效果。

1 采用“分組同伴互助”教學(xué)法

“分組同伴互助”教學(xué)法就是將全班學(xué)生分為幾個實驗小組,每組選出一名組長,隨時與教師聯(lián)絡(luò),每個實驗項目需進(jìn)行三個教學(xué)環(huán)節(jié)。

1.1 實驗前的預(yù)習(xí)

第一環(huán)節(jié)是實驗前的預(yù)習(xí)。學(xué)生主要是利用校園網(wǎng)絡(luò)資源,預(yù)習(xí)教師所確定的實驗內(nèi)容。這樣使學(xué)生能夠?qū)φn上的實驗內(nèi)容先有一個初步的了解,同時也能回顧理論知識,將所學(xué)的物理基本知識應(yīng)用于實驗,通過初步的預(yù)習(xí),學(xué)生弄清了實驗命題的目標(biāo)、實驗的物理思想、所用公式、需直接測量的物理量和記錄數(shù)據(jù)的表格等。學(xué)生初步預(yù)習(xí)之后,教師利用網(wǎng)絡(luò)隨時向?qū)W生提出一系列與本實驗相關(guān)的思考題,讓學(xué)生進(jìn)一步了解所預(yù)習(xí)的實驗內(nèi)容,發(fā)現(xiàn)預(yù)習(xí)中沒有理解的難點。此外,對教師而言,也能更準(zhǔn)確地了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況,預(yù)計學(xué)生做實驗的困難及問題所在,能更合理、更科學(xué)、高效地組織教學(xué)。具體來說,教師讓學(xué)生預(yù)習(xí)相關(guān)實驗內(nèi)容,并完成相應(yīng)的預(yù)習(xí)報告,學(xué)生在課前通過網(wǎng)絡(luò)提交課前實驗預(yù)習(xí)報告,教師通過查看學(xué)生的預(yù)習(xí)報告,了解學(xué)生的預(yù)習(xí)程度，并發(fā)現(xiàn)學(xué)生可能遇到的實驗難點及問題。通過選擇學(xué)生反饋的疑難問題,教師及時修改課堂的教學(xué)內(nèi)容,以便更有效地利用課內(nèi)的教學(xué)時間,更好地組織實驗教學(xué)。

1.2 課堂操作實驗

第二環(huán)節(jié)是操作實驗。課堂上,學(xué)生根據(jù)分組進(jìn)行討論、自由辯論、操作實驗等活動,在這些實驗活動過程中,教師在一定的程度上擺脫了傳統(tǒng)實驗教師的角色，而成為了實驗活動的組織者和引導(dǎo)者；學(xué)生的角色也發(fā)生了變化，從被動做實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃幼鰧嶒?。由于教師是按照學(xué)生的具體情況而設(shè)計實驗內(nèi)容的，具有較強(qiáng)的針對性，所以學(xué)生要想完成好相關(guān)的實驗項目，必須積極主動地投入到實驗活動中。此外，學(xué)生課前做了比較充分的預(yù)習(xí)，并帶著具體問題進(jìn)入實驗，所以學(xué)生做實驗時更加專注，參與實驗活動的熱情比傳統(tǒng)教學(xué)方式更高、學(xué)習(xí)興趣更濃、實驗效果更好。

在課堂上,有的學(xué)生主動站起來給同組學(xué)生耐心講解、動手示范,講者很有勁、聽者很專心,有的學(xué)生為了一個問題爭執(zhí)不息,請教師來裁決,學(xué)生的學(xué)習(xí)完全是主動的,教師教學(xué)的內(nèi)容完全是以學(xué)生為出發(fā)點的。對同一物理量的測量,學(xué)生提出了不同的實驗方案,學(xué)生邊操作邊記錄原始數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)記錄是實驗中獲得的物理信息的最重要、最珍貴的資料,每個學(xué)生必須準(zhǔn)備實驗數(shù)據(jù)原始記錄紙,實驗前設(shè)計好記錄表格,嚴(yán)肅認(rèn)真地記錄一切現(xiàn)象和數(shù)據(jù),不能涂改或撕掉,只有通過對數(shù)據(jù)的分析才能確定是否需要對實驗儀器或?qū)嶒灢僮鬟M(jìn)行改進(jìn)。課堂結(jié)束后,學(xué)生要將實驗數(shù)據(jù)、原始記錄拿給教師檢查,如果測量數(shù)據(jù)符合要求,教師要簽字; 如果測量數(shù)據(jù)不符合要求,學(xué)生就需要重新補做,直至符合要求,達(dá)到教學(xué)效果為止。

1.3 課后書寫實驗報告

第三環(huán)節(jié)是書寫實驗報告。實驗報告的內(nèi)容通常包括:實驗題目、實驗儀器、實驗原理、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)處理、表達(dá)結(jié)果、誤差分析、對結(jié)果進(jìn)行討論以及提出新的方案等。學(xué)生首先根據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)書寫報告,然后與同組學(xué)生對比結(jié)果進(jìn)行討論,分析各種測量方案的優(yōu)缺點,最后由組長負(fù)責(zé)提交實驗項目總結(jié)報告。學(xué)生的實驗總結(jié)報告要求按照學(xué)術(shù)論文的格式撰寫。為此，在實驗課上，教師向?qū)W生講解必要的科技論文寫作方法。教師主要介紹了以下3個方面的寫作知識：(1)實驗型科技論文的要點：這包括論文要具有新的思想、新的觀點、新的實驗手段、新的發(fā)現(xiàn)、新的結(jié)論等；(2) 實驗型科技論文的結(jié)構(gòu)格式：一篇完整的科技論文應(yīng)具有題目、署名、摘要、關(guān)鍵詞、引言、本論、結(jié)論、參考文獻(xiàn)等；(3)實驗型科技論文的寫作步驟,首先是收集資料,資料的來源有兩個方面,其一是通過實驗測量所得的直接資料,其二是通過查閱文獻(xiàn)所得的間接資料,對這些資料進(jìn)行整理和分析; 之后是擬定題目,寫作成文。

此外,需向?qū)W生講明論文中的圖表、符號、單位、公式等的規(guī)范表達(dá)方式。通過講述學(xué)生能夠根據(jù)自己的設(shè)計內(nèi)容,選定測量儀器,完成各物理量的測量,獲取有關(guān)的數(shù)據(jù)資料,查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn),完成實驗型論文。教師根據(jù)學(xué)生提交的實驗報告或論文習(xí)作,了解到學(xué)生對知識的掌握程度,以便進(jìn)一步組織教學(xué)[8-10]。

2 “分組同伴互助”教學(xué)法總結(jié)

2.1 提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

隨著大學(xué)實驗人數(shù)的不斷增加,教師與學(xué)生一對一溝通已經(jīng)很難實現(xiàn),“分組同伴互助”教學(xué)法能夠幫助解決了這一難題。由于這種教學(xué)方法完全以學(xué)生為主,設(shè)置了一系列互助學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),因而可以更大程度地發(fā)揮學(xué)生的主動性,同組學(xué)生互相積極主動地獲得知識和實驗技能,這種教學(xué)方法有助于建立相互幫助、相互信任的學(xué)習(xí)氛圍,在完成一系列實驗項目的過程中達(dá)成共同的目標(biāo),提高了學(xué)生溝通的能力和參與的熱情,從而提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

2.2 培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作能力

團(tuán)結(jié)協(xié)作應(yīng)該說是當(dāng)前大學(xué)生自身素質(zhì)比較薄弱的一個方面，造成這一情況的原因是多方面的，其中包括家庭、學(xué)校及社會。但在“分組同伴互助”實驗教學(xué)的環(huán)境下，學(xué)生能夠通過互相幫助、集體討論、共同探討和解決實驗中遇到的問題，逐步培養(yǎng)起學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神?！胺纸M同伴互助”教學(xué)法的實質(zhì)是讓學(xué)生通過學(xué)習(xí)學(xué)會相互合作。這一教學(xué)的方式是鼓勵學(xué)生積極參與到實驗教學(xué)中，通過主動的參與能夠鍛煉學(xué)生的相互協(xié)作能力，以及相互學(xué)習(xí)的能力。

2.3 提高了教學(xué)效果

傳統(tǒng)的實驗課教學(xué)主要是教師先講，講授的內(nèi)容包括實驗原理、實驗方法、實驗步驟、實驗注意事項等。之后，根據(jù)教師的講解以及教師的具體要求，學(xué)生進(jìn)行實驗操作。這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式通常是以教師為主、學(xué)生為輔。在這種實驗學(xué)習(xí)模式下，學(xué)生是處在一種比較被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)下，學(xué)習(xí)積極性受到一定的抑制，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

而“分組同伴互助”教學(xué)法為學(xué)生提供了更大的自主學(xué)習(xí)空間,從課前的預(yù)習(xí)、課堂操作、課后書寫實驗報告等每個環(huán)節(jié)都是自主的。2018年,對物理學(xué)15級學(xué)生的近代物理實驗課進(jìn)行了課堂教學(xué)改革,采用了“分組同伴互助”教學(xué)法,并對這種教學(xué)法的教學(xué)效果進(jìn)行了研究。從調(diào)查與課堂考勤可以看出,這種教學(xué)方法提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高了教學(xué)質(zhì)量。研究還發(fā)現(xiàn),這種教學(xué)方法可以幫助學(xué)生從同伴身上獲得更多信息、更多實驗技巧、更多創(chuàng)造性思維等。

3 結(jié)語

經(jīng)過教學(xué)實踐表明在近代物理實驗課教學(xué)中采用“分組同伴互助”教學(xué)法,改變了傳統(tǒng)物理實驗課的單向教學(xué)模式,增強(qiáng)了教師的責(zé)任感,增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,促進(jìn)了學(xué)生課內(nèi)外互助學(xué)習(xí),提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作能力,培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力,提高了學(xué)生分析問題、解決問題的能力,從而提高了實驗課的教學(xué)質(zhì)量。