應(yīng)用型本科高校物理探究性實(shí)驗(yàn)實(shí)施方案

朱守金 邊健

摘要：本文結(jié)合高校的自身?xiàng)l件，通過改革大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)形式和內(nèi)容，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)從基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性向探究性轉(zhuǎn)變，以便提高學(xué)生的探究和創(chuàng)新能力。根據(jù)探究性實(shí)驗(yàn)的理念，提出了適合高校的大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方案。通過大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施證明，大學(xué)開設(shè)物理探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)馨l(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，提高學(xué)生的探究能力，能夠培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的高素質(zhì)人才。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;探究性實(shí)驗(yàn);實(shí)施方案

中圖分類號(hào)： TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）21-0115-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： This paper combines the university's own conditions， through the reform of the teaching form and content of the university physics experiment， to transform the university physics experiment from basic， design to inquiry， in order to improve students' ability of inquiry and innovation. According to the concept of exploratory experiment， the implementation strategy of university physics inquiry experiment suitable for colleges and universities is proposed. Through the implementation of the university physics inquiry experiment， the university's physics inquiry experiment can give students the initiative， improve students' inquiry ability， and cultivate high-quality talents that meet the needs of the society.

Key words： University physics; exploratory experiment; implementation plan

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)不僅是應(yīng)用型本科院校理工科學(xué)生必修的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，而且是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和方法的重要手段。它在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒗碚撀?lián)系實(shí)際、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新能力等方面起到重要的作用。因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量對(duì)人才的培養(yǎng)具有重大意義。目前，一些高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課仍以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)為主，著重培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、基本操作能力。隨著社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)要求的日趨提高，學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，人們認(rèn)識(shí)到要培養(yǎng)學(xué)生的探究和創(chuàng)新能力的重要性。

探究性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生自己選題、實(shí)驗(yàn)、探索、分析、研究得出結(jié)論，是“做科學(xué)”的過程，是形成科學(xué)概念的認(rèn)知活動(dòng)。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入探究教學(xué)理念， 不僅可以改善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式所帶來的種種弊端， 提高學(xué)生探究、創(chuàng)新思維能力、獨(dú)立分析與解決問題的能力， 而且可以大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的興趣， 充分發(fā)揮學(xué)生的主體性[1]。因此，大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)可以提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量。本文在吸取高校開設(shè)探究性實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上[2]，結(jié)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才的辦學(xué)定位及長期的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，擬探討大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方案。希望此研究能為大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)。

1大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生提出探究問題或教師創(chuàng)設(shè)問題情境，學(xué)生提出問題的假設(shè)和猜想，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析得出結(jié)論的過程，其特點(diǎn)如下：

1）開放性

探究性實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容上是開放的，學(xué)生可以根據(jù)自身情況選擇熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題或感興趣的問題進(jìn)行探究;探究性實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所是開放的，學(xué)生先提出探究的問題，推測(cè)可能的結(jié)果，通過已有的知識(shí)或查閱資料，寫出合理的探究方案，再到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn);對(duì)探究結(jié)果的要求是開放的，探究性實(shí)驗(yàn)可能有理想的結(jié)果，也可能沒有結(jié)果，但只要對(duì)原因做出合理的分析，就是一個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)。

2）自主性

學(xué)生自主選擇探究內(nèi)容，用已經(jīng)掌握的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來探索、發(fā)現(xiàn)、解決并親自實(shí)踐，把知識(shí)納入自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，并用來解決其他新問題。

3）過程性

探究性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生像科學(xué)家那樣，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，經(jīng)歷知識(shí)的發(fā)現(xiàn)、形成、應(yīng)用、發(fā)展、再創(chuàng)新的一個(gè)完整過程。

2大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的總體實(shí)施方案

根據(jù)大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)自主性、開放性和過程性的特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)了大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的總體實(shí)施方案，如圖1所示。學(xué)生先分層完成基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課，在開設(shè)探究性實(shí)驗(yàn)課之前開設(shè)輔導(dǎo)課，講解探究性教學(xué)的概念、探究性教學(xué)的基本要素、大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的基本流程、開放實(shí)驗(yàn)室的地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫、實(shí)驗(yàn)的考核等等，然后組織學(xué)生自擬或選題，學(xué)生設(shè)計(jì)出具體的實(shí)施方案交教師審核，審核通過后自主實(shí)驗(yàn)，完成數(shù)據(jù)記錄、分析、處理，最后交報(bào)告或分析報(bào)告。

3 大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施措施

3.1分層教學(xué)

學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，需要有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在實(shí)際教學(xué)中，我們結(jié)合自己學(xué)生的實(shí)際情況，決定采取分層教學(xué)的方式來提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑢?shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次： 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論課、基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。先開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)緒論課，讓學(xué)生掌握誤差、測(cè)量的基本概念，掌握數(shù)據(jù)處理的基本方法;然后在實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練上，按實(shí)驗(yàn)的層次，由低到高，從基礎(chǔ)到綜合，循序漸進(jìn)，逐步提高。在具體實(shí)施過程中，三個(gè)層次的內(nèi)容在教學(xué)中又有相應(yīng)的交叉，其目的是增加知識(shí)點(diǎn)綜合性、有序地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

3.2大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)課

探究性的教學(xué)方式是最近國際教育界提倡的，學(xué)生不甚了解。為此，在開設(shè)大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)之前，我們有針對(duì)性的開設(shè)大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)課，主要介紹探究性教學(xué)的概念、探究性教學(xué)的基本要素、大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的基本流程、開放實(shí)驗(yàn)室的地點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫、實(shí)驗(yàn)的考核等等，使學(xué)生對(duì)大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)有全面的了解。

3.3分組探究

探究性實(shí)驗(yàn)是要求學(xué)生自己提出問題，自己分析問題，提出解決問題的方法，完成實(shí)驗(yàn)并得出結(jié)論。由此可見，探究性實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的綜合能力要求較高，為了保證實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，采取分組探究的形式。探究內(nèi)容相似的或能力、優(yōu)勢(shì)相互互補(bǔ)的同學(xué)可以組成一個(gè)小組，共同完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在老師確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或?qū)W生提出探究內(nèi)容后，老師主要負(fù)責(zé)講解儀器的使用注意事項(xiàng)、答疑、審核實(shí)驗(yàn)方案等。學(xué)生通過小組討論、交流，確定實(shí)驗(yàn)的具體方案，選擇實(shí)驗(yàn)儀器，制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格、做實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。通過探究性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)探究的全過程，體會(huì)到科學(xué)探究的樂趣，體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作能力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新和探究能力。

3.4開放實(shí)驗(yàn)室

學(xué)生在做探究性實(shí)驗(yàn)的過程中，會(huì)遇到實(shí)驗(yàn)儀器使用、實(shí)驗(yàn)方案和步驟的合理性、實(shí)驗(yàn)條件等方面的問題，也會(huì)遇到意想不到的一些問題和現(xiàn)象。這就要求學(xué)生要不斷探索，找到產(chǎn)生問題和現(xiàn)象的原因，解決問題。學(xué)生可能需要大量的時(shí)間來完成實(shí)驗(yàn)，這就要求實(shí)驗(yàn)室是開放的，教學(xué)方式是開放的，從而保證探究性實(shí)驗(yàn)的順利完成。

3.5強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程管理

為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程的管理和提高教學(xué)質(zhì)量，采取了一系列措施。（1）將《實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度》《學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則》《實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度》等規(guī)章和主要儀器使用說明書張貼在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。（2）實(shí)驗(yàn)室制定專門的探究性實(shí)驗(yàn)室工作日志、探究性實(shí)驗(yàn)儀器使用記錄本。

為了加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的管理，實(shí)驗(yàn)室所有的實(shí)驗(yàn)儀器都要有存檔卡片、實(shí)驗(yàn)講義、儀器使用說明書。實(shí)驗(yàn)室開放期間，學(xué)生要認(rèn)真填寫實(shí)驗(yàn)運(yùn)行記錄本。為了對(duì)學(xué)生的行為進(jìn)行規(guī)范，要求學(xué)生設(shè)計(jì)出探究性實(shí)驗(yàn)方案，必須由相關(guān)老師審核并簽字，學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也必須由任課老師簽字，最后將兩次簽字附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，否則本次實(shí)驗(yàn)記為零分。學(xué)生在離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)，要將儀器損壞情況進(jìn)行登記并及時(shí)維修。

3.6實(shí)驗(yàn)考核

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)完成以后就開設(shè)大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)，為了保證大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，把探究性實(shí)驗(yàn)作為本學(xué)期實(shí)驗(yàn)成績的重要參考。老師給出大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的目的和要求或者學(xué)生根據(jù)自己的興趣和愛好選擇探究的方向，學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)中心現(xiàn)有的設(shè)備，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，交負(fù)責(zé)的老師審核，學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)儀器，自主完成實(shí)驗(yàn)，然后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、論文、計(jì)算機(jī)課件模擬等，老師根據(jù)方案的科學(xué)性、可行性，數(shù)據(jù)、報(bào)告的情況綜合給出成績。對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，在完成基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)學(xué)生的能力和條件，給出一個(gè)方向，學(xué)生經(jīng)過查找資料確定自己的研究課題，通過教師的指導(dǎo)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，這對(duì)學(xué)生的自主意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)有非常積極的作用。

4總結(jié)

本文通過對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法、特點(diǎn)等進(jìn)行詳細(xì)的介紹，從應(yīng)用型本科高校的要求出發(fā)，設(shè)計(jì)了大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的總體實(shí)施方案，并對(duì)大學(xué)物理探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施措施進(jìn)行了探討。通過探究性實(shí)驗(yàn)的手段，讓學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)能夠深刻認(rèn)識(shí)和理解物理規(guī)律、知識(shí)和原理，所以加大探究性實(shí)驗(yàn)比重，是提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果及效率的有效手段。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：唐一東】