合作學習環(huán)境下大學物理實驗教學模式的構建策略研究

[摘 要]目前，在高等教育領域，合作學習已經成為一種受到廣泛關注的教學模式。作為一門實踐性強的學科，大學物理實驗教學也需要適應合作學習的發(fā)展趨勢，構建一個合作學習環(huán)境下的教學模式。合作學習環(huán)境能夠促進學生之間的互動和協(xié)作，在共同解決問題的過程中增強學生的學習興趣與合作意識，提高學生的學習效果?；诖耍疚奶骄繕嫿ê献鲗W習環(huán)境下的大學物理實驗教學模式。

[關鍵詞]合作學習；大學物理；實驗教學

合作學習是一種積極參與、相互交流的教學模式，在大學物理實驗教學中具有重要的意義。傳統(tǒng)的實驗教學往往以教師為中心，學生被動接受知識，難以激發(fā)學生的學習興趣和主動性。而構建合作學習環(huán)境下的大學物理實驗教學模式，可以促進學生之間的互動合作和思想碰撞，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和團隊合作能力。本文在對合作學習理論和方法進行簡要概述的基礎上，分析了大學物理實驗教學現狀，重點探討了合作學習環(huán)境下大學物理實驗教學模式的構建策略。

一、合作學習理論和方法

（一）合作學習理論

合作學習是一種基于合作和互助的學習理念，強調個體之間的合作、交流和共享知識。它的核心思想是通過合作與他人互動，促進知識的建構和意義的共建。合作學習理論的主要支持者有德威特·約翰森和羅杰·蒂什曼，他們提出了合作學習的五個基本原則，即互相依賴、面對面互動、個體責任、平等機會和社交技能[1]。

1.互相依賴

合作學習注重個體之間的相互依賴關系。學習者在團隊中共同完成任務，相互支持和幫助，每個人的成功與失敗都會影響整個團隊的成果。這種互相依賴的關系能夠促進學習者的積極參與和團隊合作意識的培養(yǎng)。

2.面對面互動

合作學習鼓勵面對面的互動交流。學習者可以通過討論、辯論、合作解決問題等方式，與他人分享自己的觀點和理解，從而促進思維的碰撞和知識的交流。這種互動能夠加深對知識的理解和應用，提高學習效果。

3.個體責任

合作學習要求每個學習者對自己的學習負責。每個人都有明確的角色和任務，需要承擔相應的責任和義務。通過合作學習，學習者可以培養(yǎng)自律、自主學習和自我評價的能力，提高學習的主動性和主觀能動性。

4.平等機會

合作學習強調學習者之間的平等性。每個人都有發(fā)表觀點、提出問題和參與決策的機會，沒有人會被排斥或忽視。這種平等機會的存在能夠激發(fā)學習者的積極性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學習者的合作意識和團隊精神。

5.社交技能

合作學習注重培養(yǎng)學習者的社交技能。學習者通過與他人的交往和合作，學會傾聽、溝通、協(xié)商、合作等社交技能。這些社交技能在現實生活中同樣重要，能夠幫助學習者更好地適應社會環(huán)境和與他人合作。

（二）合作學習方法

在合作學習中，有許多不同的方法和策略可以幫助學習者實現合作學習的目標。下面是常見的合作學習方法：

1.小組討論

學習者分成小組，在指導教師的引導下，通過討論解決問題、分享觀點、交流理解等方式，促進知識的建構和共享。小組討論可以激發(fā)學習者的思維活動，增強合作意識和團隊協(xié)作能力[2]。

2.互助學習

學習者在小組中相互扶持和互助?？梢酝ㄟ^互相教授知識、提供反饋意見、共同完成任務等方式，相互促進學習效果的提高。互助學習能夠培養(yǎng)學習者的合作精神和團隊協(xié)作能力。

3.角色扮演

學習者分別扮演不同的角色，在模擬場景中，通過互動交流來解決問題。角色扮演可以幫助學習者更好地理解和應用知識，培養(yǎng)學習者的合作意識和解決問題的能力。

4.項目式學習

學習者在小組中共同完成一個項目，從問題定義到解決方案的實施，每個人都有明確的任務和責任。通過項目式學習，學習者可以培養(yǎng)解決復雜問題的能力，提高團隊合作和協(xié)調能力。

5.合作評價

學習者在小組中相互評價和反饋。通過對他人的學習成果和表現進行評價，可以幫助學習者認識到自己的不足和改進的方向，促進學習者的自我發(fā)展和提高。

二、大學物理實驗教學現狀

（一）大學物理實驗教學現狀

大學物理實驗教學是物理學專業(yè)課程中的重要組成部分，通過實驗教學可以幫助學生鞏固理論知識，培養(yǎng)實驗操作能力和科學研究方法。目前，大學物理實驗教學現狀：

1.教學內容豐富多樣

大學物理實驗教學內容覆蓋了經典力學、電磁學、光學、熱學等物理學的各個領域，包括基礎實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗等多個層次和類型的實驗項目。這樣的設計可以滿足學生不同層次和需求的學習。

2.裝備設施逐漸改進

隨著科技的發(fā)展，大學物理實驗室的裝備設施得到了不斷改進和更新?，F代化的實驗設備和儀器能夠更好地滿足實驗教學的需求，提供更準確、精密和高效的實驗條件[3]。

3.實驗教學方法多樣化

傳統(tǒng)的大學物理實驗教學主要以教師為主導，學生被動接受實驗指導和操作指導。但現在，越來越多的實驗教學方法注重培養(yǎng)學生的實驗技能和科學精神，如探究式實驗、綜合性實驗和團隊合作實驗等。這些方法強調學生的參與和主動探索，提高學習者的學習興趣和實驗操作能力。

4.實驗安全意識增強

實驗安全是大學物理實驗教學中非常重要的一個方面。近年來，實驗室更加重視安全管理，實驗室規(guī)章制度、實驗操作指導和安全教育培訓等方面的工作得到了加強，學生對實驗安全的意識和重視程度也有所提高。

（二）大學物理實驗教學存在的問題

盡管大學物理實驗教學已經取得了一定的進展，但仍存在一些問題：

1.實驗內容和實際應用的聯(lián)系較弱

部分大學物理實驗內容與實際應用之間的聯(lián)系較弱，學生難以看到實驗知識與日常生活的關聯(lián)，導致實驗的意義和動力不足。

2.實驗裝備更新困難

物理實驗設備的更新?lián)Q代較為緩慢，成本較高，導致一些實驗室設備相對陳舊。這可能限制了學生接觸到最新技術和實驗手段的機會。

3.實驗教師培訓水平不一

一些實驗教師的實驗操作技能和教學經驗有限，缺乏與時俱進的實驗教學理念和方法，影響了實驗教學質量。

4.實驗課程評價體系待完善

當前大學物理實驗教學中的評價體系相對薄弱，評價方法單一、標準不統(tǒng)一。缺乏科學、全面、客觀的評價體系，使得學生在實驗課程中的學習過程和成果無法得到充分的評價和反饋。

三、合作學習環(huán)境下大學物理實驗教學模式的構建策略

（一）教學目標設定

1.確定知識與技能目標

大學物理實驗教學的第一步是明確學生需要達到的知識和技能目標。這包括掌握實驗儀器的使用方法、熟悉物理實驗的常規(guī)流程、培養(yǎng)實驗設計和數據處理能力等。在設定目標時，要考慮到學科知識的深度和廣度，既要注重理論知識的掌握，也要注重實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)[4]。

2.設定團隊合作目標

在大學物理實驗中，團隊合作非常重要。除了個人的知識和技能目標外，還需要設定團隊合作目標。這些目標可以是通過互相合作、分享、討論等方式，共同完成實驗任務，并且獲得優(yōu)秀的實驗報告和成果。團隊合作能夠促進學生之間的交流與合作，提高實驗效率和質量。

3.強調實驗思維和科學方法

合作學習環(huán)境下的大學物理實驗教學應注重培養(yǎng)學生的實驗思維和科學方法。教學目標可以包括觀察、實驗記錄、數據分析、問題解決等方面。學生需要主動思考和探究實驗現象，培養(yǎng)他們的科學思維和實驗能力。通過實踐中的觀察、實驗設計、數據采集和分析，學生能夠更好地理解物理原理，并培養(yǎng)解決實際問題的能力。

4.提供合作學習環(huán)境和工具

為了支持合作學習環(huán)境下的大學物理實驗教學，學校可以提供相應的學習環(huán)境和工具。這包括配備先進的實驗儀器設備，建立學生合作學習的空間和平臺，提供學習資源和資料等。學校可以引入合適的合作學習平臺和工具，如在線協(xié)作平臺、虛擬實驗室、數據分析軟件等，以便學生在實驗過程中進行交流與合作[5]。

（二）學生組隊與角色分配

1.多樣性與協(xié)作性

在組隊時，應盡可能保證多樣性，將不同專業(yè)、不同學習能力的學生組合在一起。這樣可以促進交流和合作，每個人都有機會貢獻自己的特長和觀點，達到協(xié)作學習的效果。多樣性的組隊可以帶來不同的視角和思維方式，有利于解決問題時的創(chuàng)新和多元化思考。同時，多樣性也可以增加學生之間的互相學習和理解，培養(yǎng)跨學科交叉思維的能力。

2.角色分配和任務明確

在組隊前，應明確每個小組成員的角色和任務分配。組長負責協(xié)調組內工作，包括任務分配、進度安排等；實驗記錄員負責記錄實驗過程和數據，確保實驗結果可靠；分析員負責數據處理和結果分析，提供科學的結論和建議等。角色分配要根據學生的特長和興趣進行合理分配，使每個人都能發(fā)揮最大的作用。明確的角色和任務分配可以提高團隊工作效率，減少溝通成本，使實驗工作更有序、更高效。

3.輪換角色和反思總結

在實驗過程中，可以考慮輪換小組成員的角色。通過輪換角色，每個學生都有機會體驗和學習不同的角色，增強團隊合作意識和能力。輪換角色還可以培養(yǎng)學生的全面發(fā)展，讓他們在實踐中探索自己不同的潛力和能力。同時，在實驗結束后，鼓勵學生進行反思總結，分享各自的心得和體會。通過反思總結，可以總結實驗中存在的問題和改進的機會，提高團隊協(xié)作和個人成長。

（三）教師角色和指導策略

在合作學習環(huán)境下的大學物理實驗教學中，教師發(fā)揮著重要的引導和促進作用。以下是相關策略：

1.設計任務和組織活動

教師在設計任務和組織活動時，需要深入了解學生的學習需求和興趣，以提供有針對性的學習機會。任務的設計應具備一定的挑戰(zhàn)性和可行性，既能夠激發(fā)學生的學習興趣，又能夠適應他們的學習能力和水平。任務可以包括探究性學習、項目學習、實踐活動等多種形式，通過鼓勵學生的主動性和合作性來培養(yǎng)他們的自主學習能力。此外，教師還應合理安排任務的難度和時間，確保學生在完成任務中能夠充分展示和發(fā)展自己的技能和能力。

2.提供支持和資源

教師在提供支持和資源方面起到至關重要的作用。教師應該為學生提供必要的物質和技術資源，如實驗器材、文獻資料、計算機等，以保障學生能夠開展有效的學習和實踐活動。此外，教師還可以使用多種教學方法和教學工具，如多媒體課件、網絡教學平臺等，以豐富學生的學習體驗和促進他們的學習效果。

3.角色轉變和輔助引導

在合作學習環(huán)境中，教師的角色需要從傳統(tǒng)的知識傳授者轉變?yōu)檩o助者和引導者。教師不僅要關注學生的學習成績，更要關注他們的學習過程和學習能力的提升。教師應當及時發(fā)現學生在學習中遇到的問題和困難，給予必要的輔助和指導。教師可以通過個別指導、小組討論、錯題分析等方式，幫助學生解決問題，并引導他們思考和探索解決問題的方法。

（四）教學資源和技術支持

在合作學習環(huán)境下的大學物理實驗教學中，教學資源和技術支持是必不可少的。以下是相關策略：

1.實驗器材和設備

教師在實驗教學中應確保實驗室配備充足的實驗器材和設備，以滿足學生的實驗需求。這些器材和設備應包括實驗所需的基礎設備（如顯微鏡、天平、試管架等）和專業(yè)設備（如分光光度計、高壓電子顯微鏡等）。教師應及時檢查和維護這些器材和設備，確保其正常運行。此外，教師還應制定安全操作規(guī)程，加強實驗室的安全管理，確保學生能夠在安全的環(huán)境中進行實驗操作。

2.學習資料和參考文獻

教師可以提供學生相關的學習資料和參考文獻，以幫助他們深入理解實驗內容和背景知識。這些資料可以是教材、期刊論文、實驗指導書等，既可以是電子資源，如在線教學平臺、學術數據庫等，也可以是實體資料，如圖書館藏書和期刊雜志。教師可以根據學生的學習需求，提供相應的學習資料和參考文獻，引導學生進行獨立的學習和研究。

3.技術支持和網絡環(huán)境

合作學習環(huán)境需要良好的技術支持和網絡環(huán)境。學校應提供穩(wěn)定的網絡連接，以方便學生進行信息檢索、數據處理和在線交流。同時，學校還應提供相應的技術支持，包括實驗器材的維護和修理、軟件的安裝與更新等，確保實驗教學的順利進行。教師可以通過技術培訓和指導，幫助學生掌握實驗所需的技術操作和數據處理方法。

4.合作學習平臺和工具

學?？梢砸牒线m的合作學習平臺和工具，以支持學生的合作學習活動。這些平臺和工具可以提供實驗任務的發(fā)布和管理、團隊協(xié)作的支持、信息共享和討論的功能等。例如，可以使用在線協(xié)作平臺，如GoogleDocs或微信群，方便學生在實驗過程中進行團隊協(xié)作和信息共享；可以使用虛擬實驗室，模擬實驗環(huán)境，提供學生進行虛擬實驗的機會；同時，還可以使用數據分析軟件，如Excel或SPSS，幫助學生進行實驗數據的處理和分析。

結束語

總之，合作學習能夠有效提高學生的學習興趣和學習效果，并培養(yǎng)學生的合作能力和解決問題的能力。同時，教師的指導策略和創(chuàng)設良好的合作學習環(huán)境也是構建成功的教學模式的關鍵要素。本文為大學物理實驗教學提供了一種創(chuàng)新的方式，讓學生在合作中相互學習和協(xié)作，深入理解物理知識，并能更好地應用于實踐。這樣的教學模式能夠培養(yǎng)出更多具備科學素養(yǎng)和創(chuàng)新思維的人才，為未來的科學發(fā)展做出貢獻。

參考文獻

[1]張薇薇.實驗教學中同伴教學法對學生能力培養(yǎng)的作用[J].中國教育技術裝備，2021（12）：116-118.

[2]呂秀品，李林，池凌飛，等.大學物理實驗課程問卷調查及改革實踐[J].物理通報，2021（2）：21-25.

[3]楊方源，楊占金，嚴超，等.基于混合式教學模式下的大學物理實驗教學實踐與研究[J].山西青年，2021（17）：39-40.

[4]楊勇.分析如何提高大學物理實驗課的教學水平[J].智庫時代，2019（39）：78，83.

[5]張克生.應用型高校物理實驗教學改革與實踐探索[J].湖北開放職業(yè)學院學報，2022，35（20）：153-154，157.

作者簡介：王印磊（1972— ），男，漢族，山東泰安人，山東科技大學公共課教學部，實驗師，碩士。

研究方向：大學物理實驗教學。