小數(shù)據(jù)，大教育
——大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課中的教學(xué)變革

陳桂云，吳 威

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué),江蘇 南京 210031)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是高等理工科院校對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練的必修基礎(chǔ)課程，是本科生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，是后續(xù)其他實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，具有受眾面廣、實(shí)踐性強(qiáng)、思政資源豐富的優(yōu)勢。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，具有豐富的實(shí)驗(yàn)思想、方法、手段，同時(shí)能提供綜合性很強(qiáng)的基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、提高科學(xué)素質(zhì)的重要基礎(chǔ)。它在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、活躍的創(chuàng)新意識、理論聯(lián)系實(shí)際和適應(yīng)科技發(fā)展的綜合應(yīng)用能力等方面具有其他實(shí)踐類課程不可替代的作用[1,2]。

習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會(huì)議及全國教育大會(huì)上多次提到“立德樹人”，指出，高校立身之本在于立德樹人。要堅(jiān)持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，學(xué)科體系、教學(xué)體系等等都要圍繞“立德樹人”來設(shè)計(jì)，高等教育要努力實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人[3,4]?！北疚闹荚谝詫?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為突破口，探尋大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中的思政教育契機(jī)，展開大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)變革。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)實(shí)狀況

綜觀高校物理實(shí)驗(yàn)室發(fā)展，無論是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、儀器設(shè)備、還是師資力量、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)規(guī)章制度等，多年來一直穩(wěn)步向前發(fā)展。以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容而言，從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)到綜合性實(shí)驗(yàn)再到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的分層次化內(nèi)容設(shè)置與安排已屢見不鮮。隨實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)改革的展開，多維度的過程及結(jié)果相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)方式也漸成共識及教學(xué)評價(jià)常態(tài)。

雖然具體方案不盡相同，但大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績評定，通常會(huì)包含到以下四個(gè)方面：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)測試這些因素。實(shí)驗(yàn)測試可隨堂，也可單獨(dú)進(jìn)行。課前完成的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，則因不同班級學(xué)風(fēng)及個(gè)人學(xué)習(xí)態(tài)度不同，差別甚大。教師通常可以利用隨堂預(yù)習(xí)測試來了解及記錄預(yù)習(xí)狀況。實(shí)驗(yàn)操作一般也可通過隨堂觀察，記錄最優(yōu)和最劣兩極端進(jìn)行加減分記錄。成績評價(jià)中相當(dāng)重要的實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié)，因課堂時(shí)間有限，通常都是課后完成并提交相應(yīng)的紙質(zhì)報(bào)告。然而雷同相似的實(shí)驗(yàn)報(bào)告經(jīng)年難以避免，難辨高下時(shí)不得已歸結(jié)到靠書寫態(tài)度來判分。

多年實(shí)驗(yàn)報(bào)告評分的尷尬及混合型教學(xué)模式的實(shí)踐需要共同催生了實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交系統(tǒng)的誕生。不過學(xué)生現(xiàn)場手機(jī)提交報(bào)告的改革，在解決部分舊有問題同時(shí)，也引發(fā)了一些新的問題。譬如報(bào)告系統(tǒng)的不穩(wěn)定，可能帶來扣分的不公平等等。筆者在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的混合式教學(xué)模式實(shí)踐中，因?qū)嶒?yàn)報(bào)告提交系統(tǒng)的若干問題需要在教學(xué)實(shí)踐中搜集數(shù)據(jù)，于是在霍爾效應(yīng)和牛頓環(huán)兩個(gè)物理實(shí)驗(yàn)中歷時(shí)兩年搜集學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。第一年重點(diǎn)搜集異常數(shù)據(jù)，以發(fā)現(xiàn)異常儀器及報(bào)告系統(tǒng)異常問題，以求線上評價(jià)能夠公平公正對待每個(gè)學(xué)生。第一年數(shù)據(jù)搜集時(shí)發(fā)現(xiàn)，能從學(xué)生數(shù)據(jù)觀察到學(xué)生不盡相同的學(xué)習(xí)狀態(tài)。第二年則對24個(gè)班約720名同學(xué)展開霍爾效應(yīng)和牛頓環(huán)兩個(gè)物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的逐一實(shí)時(shí)搜集，輔之以立即面聊討論實(shí)驗(yàn)問題。這一面廣量大費(fèi)時(shí)繁瑣的課堂一線教學(xué)實(shí)踐，收獲了實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的問題整改報(bào)告，更重要的是，發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中隱藏著的課程思政教育契機(jī)及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)變革的新切入點(diǎn)。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)背后的學(xué)情分析

搜集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并輔以面聊這一過程，讓筆者發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)展示出的學(xué)生學(xué)情至少有以下三種：第一類(A類)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得滿分，且實(shí)驗(yàn)時(shí)間富余。他們通常會(huì)提前離開，課程有吃不飽現(xiàn)象。第二類(B類)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正常，實(shí)驗(yàn)時(shí)間飽滿。其中又可細(xì)分為三種情形：B1，過程及答題都很謹(jǐn)慎，堅(jiān)持到下課甚至拖堂才無錯(cuò)誤完成實(shí)驗(yàn)；B2，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問題，反復(fù)重做，尋找最優(yōu)結(jié)果；B3，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問題，求助討論尋找原因及解決方案。第三類(C類)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)心不在焉，走過場。C類大致有兩者情形：C1，似乎內(nèi)心負(fù)重，心不在焉；C2，治學(xué)做事已形成不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇中拇笠獠涣剂?xí)慣，不在意實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

以上發(fā)現(xiàn)，引起了筆者的深思。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對錯(cuò)及好壞，它的意義何在？顯然不能僅僅局限于用它評價(jià)學(xué)生的成績高低。小小的數(shù)據(jù)中分明隱藏著學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、分析解決問題能力、學(xué)習(xí)態(tài)度、協(xié)作精神及價(jià)值取向等等。小數(shù)據(jù)中潛藏著大教育。如果不加以利用，不僅會(huì)抱憾于思政教育失之交臂，也會(huì)讓課程的人本價(jià)值限于空談。只有讓教學(xué)與教育深度關(guān)聯(lián)，課程才是真正的以人為本，才有可能實(shí)現(xiàn)其人本價(jià)值內(nèi)核。

以上三種不同的學(xué)情，對應(yīng)三種不同層次的學(xué)生。這意味著教學(xué)不能大而化之，需要針對不同類型學(xué)生進(jìn)行分層次的教學(xué)，也意味著可以針對不同類型學(xué)情，進(jìn)行不同的思政點(diǎn)切入。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中隱藏著的課程思政教育契機(jī)，將為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)變革注入新的活力。

3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)變革

從人本視角深刻反思大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程價(jià)值，認(rèn)清課程在學(xué)生發(fā)展上的基本定位是通識類核心基礎(chǔ)課[5,6]。讓課堂教學(xué)從混合型教學(xué)模式實(shí)踐的形式關(guān)注走出來，走向更為深入的課程教育內(nèi)核關(guān)注?；貧w初心，以人為本，讓課程真正成為育人的課程，教學(xué)過程真正成為教育的實(shí)施過程。秉持以上理念，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為突破口，教學(xué)內(nèi)容為載體，找到思政教育契機(jī)，將教學(xué)升華到教育本真。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)變革可從下面四個(gè)方面展開。

3.1 重整課程教學(xué)目標(biāo)

首先要從知識、能力、思政三個(gè)方面重整大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，并指出需根據(jù)學(xué)生不同學(xué)情，靈活處理教學(xué)過程中的切入點(diǎn)，要實(shí)施分層次分類型的因材施教，將育人與教學(xué)深度關(guān)聯(lián)。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)目標(biāo)中的知識目標(biāo)可設(shè)置為：系統(tǒng)學(xué)習(xí)并掌握基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)的原理、思想方法、實(shí)驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法。教學(xué)目標(biāo)中的能力目標(biāo)可設(shè)置為：訓(xùn)練并培養(yǎng)基礎(chǔ)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能、發(fā)現(xiàn)問題及分析解決問題的實(shí)踐技能、培育創(chuàng)新意識，夯實(shí)創(chuàng)新能力發(fā)展根基。教學(xué)目標(biāo)中的思政目標(biāo)可設(shè)置為：培養(yǎng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀引導(dǎo)下的敢于接受挑戰(zhàn)、求實(shí)創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，具有良好科學(xué)素養(yǎng)和協(xié)作精神的愛國敬業(yè)誠信友善的新時(shí)代人才。

分層次的因材施教，以上面三種學(xué)情類型為例，對于學(xué)有余力的A類學(xué)生，可以在課程中提供其深入探究的科研拓展點(diǎn)或者讓其做小組負(fù)責(zé)人；對于B類學(xué)生，正常教學(xué)，但多訓(xùn)練及發(fā)展該類學(xué)生敢于嘗試和協(xié)作，努力發(fā)現(xiàn)并解決問題能力；對于實(shí)驗(yàn)心不在焉，走過場的C類學(xué)生，要進(jìn)行適度的對話疏導(dǎo)教育等等。

3.2 建設(shè)混合式教學(xué)模式下的良性課堂生態(tài)

混合型教學(xué)模式下的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，其課堂生態(tài)系統(tǒng)由教師、學(xué)生、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、儀器、教室環(huán)境及課程教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)輔助系統(tǒng)等組成。建設(shè)良性課堂生態(tài)，就是讓其中各要素都能發(fā)揮“言傳身教”的作用，并且讓各要素之間整體均衡，良性互動(dòng)，協(xié)調(diào)共進(jìn)達(dá)成該課程的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)課程在學(xué)生發(fā)展上應(yīng)該起到的作用。具備良性生態(tài)的課堂，好比某種小社群組織的生態(tài)體。它要在利益博弈、觀點(diǎn)碰撞和思想交鋒中體現(xiàn)學(xué)習(xí)與發(fā)展兼顧、科學(xué)與人文交融、合作與競爭并存的特點(diǎn)。這樣的課堂中，完成實(shí)驗(yàn)只是目標(biāo)之一，犯錯(cuò)的價(jià)值會(huì)被重新思考，并被納入學(xué)習(xí)過程[2]。

以育人本位作為課程的立足點(diǎn)，可以從一明一暗兩條線著手進(jìn)行課堂生態(tài)建設(shè)布局。其中明線即所謂“言傳”，即明示。是指課程目標(biāo)、教材、課程內(nèi)容、課堂教學(xué)等都直接明示,明確并宣告課程的育人價(jià)值導(dǎo)向，不藏著掖著。而暗線即所謂“身教”，讓環(huán)境發(fā)揮作用。具體指創(chuàng)設(shè)出立德樹人的環(huán)境場，發(fā)揮文化潛移默化育人的作用。利用人(教師和優(yōu)秀學(xué)生)的行為春風(fēng)化雨，利用網(wǎng)絡(luò)、板報(bào)、櫥窗、走廊、墻壁等進(jìn)行文化建設(shè)，展示教育理念、發(fā)展愿景、科學(xué)家情懷與成就等等，營造有利于學(xué)生修德立身的良好氛圍。讓學(xué)生無論何種途徑，只要與課程發(fā)生鏈接，就置身于這樣的氛圍中，置身于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程立德樹人的課堂生態(tài)中，不自覺地受其影響。

3.3 強(qiáng)化課堂觀察與互動(dòng)，讓思政育人與教學(xué)有機(jī)鏈接

既往的課堂觀察，容易滿足于學(xué)生是否順利完成實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)是否正確。既往的互動(dòng)，過于關(guān)注學(xué)生是否正確理解及正確操作。這些觀察與互動(dòng)基本上是以順利完成教學(xué)任務(wù)為目標(biāo)，過于僵化呆板流于淺表，遠(yuǎn)不能達(dá)成育人宗旨。

有效的教學(xué)變革得發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，強(qiáng)化課堂觀察與互動(dòng)，讓思政育人與教學(xué)有機(jī)鏈接。當(dāng)教師用心觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，看到數(shù)據(jù)背后的“學(xué)習(xí)隱情”，才可能巧妙利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為切入點(diǎn)，推動(dòng)學(xué)生反思，教學(xué)過程才自然而成育人過程，“小”數(shù)據(jù)也才有可能催生出“大”教育。

譬如，數(shù)據(jù)檢查時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)個(gè)別學(xué)生，為謀求高分，篡改數(shù)據(jù)。此時(shí)正是誠信教育的介入時(shí)機(jī)，這種情形一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須立即介入糾偏，通過對話交流等手段讓學(xué)生反省更正。而由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及狀態(tài)觀察到的C類學(xué)生，如果是因?yàn)榇髮W(xué)成長階段身心自我發(fā)展帶來的各類身心問題，心不在實(shí)驗(yàn)室，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)，教師可以略略安撫，對話疏導(dǎo)，并策略地讓其加入同學(xué)小組互動(dòng)中，將其注意力轉(zhuǎn)回課程本身。而如果是實(shí)驗(yàn)態(tài)度問題或者治學(xué)做事已形成不嚴(yán)謹(jǐn)粗心大意不良習(xí)慣，未按照要求來做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，則要通過對話教育，曉之以理，促其反思，介入糾偏。

針對觀察到的A類學(xué)生及B類學(xué)生，同樣可以以不同的方式和策略，讓他們在課程中得到針對性的發(fā)展。根據(jù)學(xué)習(xí)成效金字塔模型，“學(xué)習(xí)保留率”與“學(xué)習(xí)方式”的關(guān)系形成三角金字塔形狀。其中使用討論、實(shí)踐、教授他人等主動(dòng)學(xué)習(xí)方法，兩周后知識的保留率分別是50%、75%、90%[7]。故而對A類學(xué)生的策略，就是激發(fā)培養(yǎng)其領(lǐng)導(dǎo)力，激勵(lì)他們完成自己實(shí)驗(yàn)同時(shí)，要主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)可能存在的問題并主導(dǎo)小組的討論和實(shí)踐，必要時(shí)可以教授他人。而對B類學(xué)生，更傾向激勵(lì)其主動(dòng)實(shí)踐，積極參與討論。

教師以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為突破口，以教學(xué)內(nèi)容為載體，找到合適的思政點(diǎn)后，策略性地引導(dǎo)與介入。教師主導(dǎo)著與學(xué)生的互動(dòng)同時(shí)，輔之以鼓勵(lì)強(qiáng)化A類學(xué)生在小組內(nèi)部及小組間的領(lǐng)導(dǎo)性互動(dòng)作用。讓互動(dòng)在師生間，組與組之間，內(nèi)部組員之間以求助、引領(lǐng)、討論、辯論或競爭或合作等形式出現(xiàn)在課堂。如是，不僅課堂會(huì)充滿活力，在隨時(shí)發(fā)生著的師生間、生生間的“言傳身教”中，思政育人與教學(xué)也會(huì)自然發(fā)生鏈接。

3.4 完善成績評價(jià)方式，并有效發(fā)揮其導(dǎo)引作用

既有的成績評價(jià)方式，雖然也關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程和態(tài)度，但更容易傾向于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)好壞及實(shí)驗(yàn)時(shí)間長短。這種評價(jià)有時(shí)會(huì)把學(xué)生導(dǎo)向?qū)?shù)據(jù)結(jié)果的過分關(guān)注，甚至于誘發(fā)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不好的個(gè)別學(xué)生發(fā)生篡改數(shù)據(jù)的不道德行為。檢查學(xué)生異常數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)：大部分學(xué)生是聽話型學(xué)生。中學(xué)教育訓(xùn)練的經(jīng)驗(yàn)告訴他們，按照老師要求做，是獲取學(xué)業(yè)高分的最便捷途徑。然而大學(xué)生已成人，需要走出既往舒適區(qū)，需要精神引領(lǐng)，需要合理“增負(fù)”，需要不良結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)問題挑戰(zhàn)來逼迫成長。而實(shí)驗(yàn)過程如果伴隨著技能、思想方法的學(xué)習(xí)，同時(shí)還需要發(fā)現(xiàn)個(gè)體實(shí)驗(yàn)的具體問題并尋找解決方案的話，實(shí)驗(yàn)時(shí)間會(huì)因人而異不會(huì)較短，并且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也未必都很好。有時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)問題，思考出內(nèi)在的原因，并調(diào)整實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的判斷可能對學(xué)生發(fā)展意義更大[2]。

改革并完善實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)方式，讓其有合理公平公正內(nèi)核同時(shí)，要能對學(xué)生行為有效導(dǎo)引?？芍苯訉⑺颊繕?biāo)(培養(yǎng)社會(huì)主義核心價(jià)值觀引導(dǎo)下的敢于接受挑戰(zhàn)、求實(shí)創(chuàng)新、勇于實(shí)踐，具有良好科學(xué)素養(yǎng)和協(xié)作精神的愛國敬業(yè)誠信友善的新時(shí)代人才)的內(nèi)核嵌入成績評價(jià)中。既跟學(xué)生明示，成績評價(jià)鼓勵(lì)同學(xué)們“接受挑戰(zhàn)、求實(shí)創(chuàng)新、勇于實(shí)踐”，鼓勵(lì)“協(xié)作探索，誠信友善”；也明確指出成績評價(jià)會(huì)打擊弄虛作假篡改數(shù)據(jù)這類行為。譬如教學(xué)可以故意設(shè)置一些實(shí)驗(yàn)陷阱，保留幾臺問題儀器，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)面對現(xiàn)實(shí)缺陷，鍛煉發(fā)展學(xué)生的質(zhì)疑精神及發(fā)現(xiàn)問題解決問題能力。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對自己要求高的學(xué)生會(huì)去追問實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)潛藏問題，深入探究，發(fā)現(xiàn)了儀器問題，并來跟老師討論。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，個(gè)別同學(xué)會(huì)直接弄虛作假，教師檢查數(shù)據(jù)時(shí)就正好順勢面聊介入，給以糾偏。

4 結(jié) 語

從人本視角反思大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程價(jià)值，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可提供物理實(shí)驗(yàn)課堂思政教育的新契機(jī)。于是以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為突破口，教學(xué)內(nèi)容為載體，將教學(xué)升華到教育本真。回歸初心，探尋到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中的思政教育契機(jī)，展開大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂的教學(xué)變革。讓課程成為教育人的課程。課程教學(xué)過程，真正成為教育的實(shí)施過程。這種教學(xué)變革必將在一線教學(xué)實(shí)踐中不斷被深化和完善。