教师专业化视野下高师物理实验教学应注重研究型学习

杨 燕

(文山学院数理系,云南文山 663000)

1 研究背景

在物理教师教育专业化发展背景下,学者们依托高师物理实验教学,从三个层面就如何使师范生成为“研究者”这一课题进行了研究。第一是对物理实验知识结构的研究,目前,实验知识结构已逐渐形成分层递进模块式结构模式[1],如图 1所示。“分层递进模块式”课程结构既考虑师范生已有的认知水平,同时也考虑到师范生学习发展的需要。第二是对物理实验教学组织形式的研究,其组织形式已逐渐形成分级开放式模式[2],模式既注重基础也重视对实验内容的扩展。第三是对实验教学模式建构的研究,其建构已逐渐形成多元化教学模式。

图1 分层递进模块式知识结构图

随着研究不断深入,在高师物理实验教学渗透研究型学习的必要性凸显出来。首先,在物理实验教学渗透研究型学习是物理教师教育自身发展的需要。新课程背景下的基础物理教学内容、教学方式以及学生的学习方式都体现出回归生活、全人发展的课程理念,把物理实验课程作为载体进行“研究型”学习有利于师范生深刻理解现代教育理念、教学观、课程观和学生观。其次,在物理实验中渗透研究型学习是师范生获得研究能力的有效学习方式。研究型学习贯穿于实验教学中,意味着实验不仅具备对理论进行验证的功能,而且具备让学生亲身体验研究物理实验的功能。所谓体验过程是一个自我认识过程,是指学生对实验的反思、对实验控制变量的选取、对实验进行设计等一系列认识过程。显然,通过研究型学习师范生可获得实验方法、技巧最后形成技能。

基于上述观点,笔者认为作为教师职前培训基地的师范物理教育必须以教师专业化发展为导向开展研究型学习。通过自主研究、互动研究、设计并自制教具三种有效学习方式,使高师学生在实验研究学习过程中得到必要的科研训练,提高师范生研究能力,使师范生向着“研究者”的目标发展。

2 自主研究型学习

自主研究型学习是实现师范生成为 “研究者”的有效学习方式之一。在自主研究型学习中,师范生自主设计实验方案和搭建实验设备,自主探究物理实验过程并对实验进行反复调整,自主完成对实验测试中出现的问题的分析,最后自主完善实验方案。可见,从师范生自主研究型学习的特征来看,自主研究型学习其本质是研究型学习,从自主研究型学习的过程来看,自主研究型学习离不开研究型实验教学这一特定环境。

研究型物理实验教学对师范生而言是一个获得较高层次科学研究方法的特定平台。借助这一平台,学生通过对物理实验方法、装置、实验设计方案、实验过程、实验结果的分析和研究,学生的实验研究能力将得到专门训练。从研究型物理实验教学的要求来看其本质上是一种创新型实验教学,与传统的测量性或者是验证性实验相比较,研究型实验教学更有利于学生进行研究型学习,发挥创造性思维能力,培养学生独立从事实验研究工作的能力,有利于学生学以致用,用所学的物理知识和实验技能,自行设计实验方案,自选实验仪器,自拟实验操作程序。

以实验“测物体的密度”[3]为例。在组织学生进行自主研究型学习时,对学生而言,要求学生提前进实验室,拟定预期所要达到的实验目标。然后,每人提交一份详细的“测物体密度”的实验设计方案 (注:课程共提供四种测量方案,学生可以在其中选择,也可以自行设计实验方案)。对教师而言,教师要认真阅读学生提交的实验方案,适当的时候可以对学生的实验方案作一些方法上的指导,作好实验教学的准备工作。在研究过程中,学生自主完成实验研究任务,教师原则上只提供学生所需要的实验器材。

把自主研究型学习评价这一环节作为展开研究型实验教学的载体是培养学生研究实验能力的有效途径。对自主研究型学习评价是分段进行的,每一阶段的评价就相当于一个小型的研讨会。阶段一是学生对自己的实验全过程进行自我评价,以口头报告的形式进行,报告内容主要是实验设计思想,误差分析、如何进一步优化实验和实验结果与预期目标的差异性。阶段二是教师参与学生的自我评价,从两个层面上进行分析,纵向层面主要分析实验设计方案,学生实验结果与实验教学的目标,比较差异性;横向层面上主要引导学生欣赏其他小组的实验方案。阶段三是学生对实验的反思,表现在根据实验误差,对实验方案进行调整,完成实验报告并提出更优化的实验方案一系列的反思活动中。学生自评能提高学生学习的积极性和主动性,促进学生对自己的学习进行反思,有助于培养学生学习的独立性、自主性和认知系统的完善。在进行研究型实验教学中,我们感觉到学生在自主研究型学习的过程中,学习的主动性明显增强。

3 互动研究型学习

互动研究型学习是在现代学习理论中提倡的“互动学习”方式的基础上延伸出来的一种促进师范生研究能力的学习方式,是实现师范生成为“研究者”的第二种有效学习方式。互动研究是指互动双方彼此研究对方,通过互动研究使师范生的情感以及学习得到充分交流。学生在互动研究中一方面会获得多次交流、多次修改实验方案的机会,而每一次机会的出现,就意味着互动双方的思维得到进一步的提升。另一方面互动双方通过交流相互间取长补短,不断完善物理实验方案,从而提高学生的实验研究能力。

以实验“用气垫导轨测运动物体的加速度”[3]为例。在组织学生进行互动研究型实验教学时,最关键的是如何使师生以及学生间的互动更有效。为此,对学生而言,要求实验前每一个小组提交一份详细的“用气垫导轨测运动物体的加速度”的实验设计方案。在此基础上开始第一次互动,各小组对实验方案进行交流讨论,此时的互动有时会因为观点不同而发生争论,各小组通过交流后对各自的实验方案进行修改,确定实验方案。对教师而言,教师认真阅读学生提交的实验方案,适当的时候可以对学生的实验方案作一些方法上的指导,这就是第二次互动。第三次互动是教师将实验方案返回给学生,学生对实验方案进行最后的修改。

互动研究型学习还体现在实验评价的过程中。对互动研究型实验学习的评价是在两个层面上进行,首先在小组自我评价层面上,自我评价的主要内容有几个方面,一是实验设计思想,实验中的误差评析;二是提出进一步优化实验方案的方法;三是对实验结果与实验预期目标的差异性等等。这种评价往往伴随着思维的反思,不同层次的学生在反思中不断欣赏其他小组的实验方案,这是一种潜意识取长补短的互评,学生在研究中互评,在互评中研究,从而调动了学生学习的积极性和主动性,促进学生对自己的学习进行反思。互评有助于培养学生学习的独立性、自主性和认知系统的完善。其次在师生间的评价层面上,评价从纵横两个维度上进行,在纵向维度上主要评价学生设计的实验方案的科学性,学生实验结果的可靠性;在横向维度上主要评价各小组所设计的实验方案的优化程度,从而引导学生反思实验方案,找出方案的不足之处,提出更优化的实验方案,最后通过互评形成一个完整的实验报告。研究型实验教学的实施除了能够培养师范生的研究实验的能力外,还给我们带来了意外的收获,那就是互动双方为了证明自主设计的实验方案及实验结果的科学性和可靠性,都会反复实验,不断修改实验方案,寻找更好的实验方法,由此,互动双方的责任心在研究学习中明显增强。

4 研究、设计并自制中学物理教具研究型学习

师范生研究、设计并自制中学物理教具是基础物理教学改革及教师教育专业化发展的需要,是实现师范生成为“研究者”的第三种有效学习方式。因此,研究中学物理实验教学或对中学物理实验教具进行研究,成为教师职前教育的必修课程。从宏观上分析物理概念本质属性是设计教具的出发点,因此,要设计教具必须从研究物理概念本质开始,只有找到本质的东西,教具的设计方向才明确。从微观上分析在制作教具的活动中,师范生既要动手又要动脑的过程是不断否定自我和超越自我的过程。最后制作的教具要经过实验验证。从宏观研究到微观设计以及制作一系列自主活动中,师范生充当了一个研究实验的体验者的角色。显而易见,师范生的研究实验能力和创新能力在体验中得到了显著提高。

近几年来,我校物理实验室为师范生提供了各种有利于进行研究型学习的实验教学条件,如在原有的实验室基础之上延伸出“学生创新制做实验室”、“加工室”。师范生参加了各类教具制作比赛,取得了较好的成绩。师范生自制教具是一种实验科研能力的训练形式,在训练中师范生的实验研究能力得到进一步的提高。实践证明,研究型学习能力的形成是师范生职后研究中学物理实验教学的基础,教师在职前教育是否获得研究能力直接影响到职后的教研水平。当师范生在职前得到良好的科学研究的训练,那么,他就能在自己的教学岗位上创造性地投入到中学物理实验研究中,在基础物理实验教学中得心应手,取得很好的教学效果。

5 结束语

基础物理教育与高师物理教育是一脉相承的两个问题,基础物理教育的重大变革必然会引起高师物理实验教学的改革,高师物理教育改革不仅要随其变革,更应该走在基础物理教育的前面并成为基础物理教育改革的理论策源地。高师物理实验教学应研究基础物理教育的特点、规律与发展动向,在研究的基础上,渗透具有师范特征的研究型学习模式。目前,研究型学习已成提高师范生动手能力、科学探究能力以及创新思维能力的重要学习方式,也必将成为高师物理实验课程与教学的重要理念与策略。

[1] 王培吉.层次模块化大学物理实验教学体系的构建与实践[J].华东理工大学学报:自然科学版,2008,(S1):179.

[2] 任才贵,艾剑锋.大学物理实验分级开放教学改革与实践[J].大学物理,2007,(12):36-40.

[3] 杨述武,等.普通物理实验—力学及热学部分 [M].北京:高等教育出版社,2000.79-106.

[4] 卢德馨.研究型教学 20年 [M].北京:清华大学出版社,2008.60-156.

[5] 钟志贤.大学教学模式革新:教学设计视域 [M].北京:教育科学出版社,2008.209-297.