师范生物理教法实验课程改革与实践

2013-04-10郭保忠韩礼刚

实验室研究与探索 2013年6期

郭保忠，韩礼刚

(洛阳师范学院物理与电子信息学院，河南洛阳471022)

0 引言

物理教学法实验课(以下简称“教法实验”)是四年制本科物理学(师范)专业中学物理教学法课程的重要组成部分，其上升为一门独立课程后我们在教法上曾经有所改进［1］。之后在我校本科教育培养方案向培养应用型人才转型的背景下，教法实验课程中我们又尝试将实验与实训整合起来，试行了“自学—实验—展示—研究”教学模式，即“四步实验教学法”，且在教学过程中始终渗透“实验”、“教学”、“研究”的元素，课程名称确定为“物理实验教学研究”。

1 物理教法实验课程教学改革的目的

物理教法实验课程教学改革的基本目的是完成教法实验教学目标的同时兼顾师范生教师职业技能的训练，使我校实施多年的“全程教育实习法”［2］向学科教学过程中渗透，进一步提高师范生的教师专业素养，更加突出其师范性特点。为此，重点做到如下几点。

(1)提高课程的教学目标定位。物理学(师范)专业的培养目标是培养合格的中学物理教师。作为高师物理学专业的重要专业课，教法实验应该把培养学生的教学素质作为基本任务［3］。因此，教法实验不能仅仅要求学生会做中学物理实验，更重要的是要求学生能够在课堂上高效地进行演示实验教学和指导中学生完成实验，并开展科学探究活动。也就是说，通过“物理实验教学研究”的课程培训，不仅培养学生的实验操作能力，而且培养师范生改进、设计中学物理实验的能力，以培养学生进行演示实验和指导中学生实验的教学能力，以及带领中学生进行科学探究的能力。

(2)引导角色转换，强化教师意识［4］。教师的日常工作以教学工作为主，行为习惯以有计划、准备充分、细致周到、自我完善等为主要特征。因此，通过“物理实验教学研究”的课程培训，不仅要使师范生完善有关中学物理实验教学的知识与技能，更要使学生崇尚教师职业道德，形成严谨的、有计划的工作作风。

(3)创造宽松环境和学术研讨的氛围，培养创新型人才。本世纪初新一轮课程改革的核心理念是培养学生的创新精神和实践能力。显然，为实现新课改的目标，首先要求教师要有创新精神和实践能力。因此，通过“物理实验教学研究”课程的培训，要引导学生采用研究性思维方式，使其在自主的情况下发挥学习上的积极性、主动性和创造性，以致养成师范生科学探究的观念意识、创新精神和实践能力。

2 “物理实验教学研究”的教学程序

具体实施分四步进行:

(1)自学。即预习。要求学生阅读实验教材和中学物理教科书中的相关部分，上网查阅相关教学改革论文，写出突出“中学物理教学中为什么安排这个实验”、“该实验有几种设计方案”、“欲采用实验方案的原理、实验步骤”以及“实验中主要仪器的结构、性能和使用方法”四个要点的“实验预习报告”，在上实验课前交教师批阅。

(2)实验。在实验课上，学生有了充分地预习，可以直接进行分组实验操作。教师巡回辅导，帮助学生解决实验中的疑难问题，在圆满完成常规实验操作后，鼓励学生对实验进行改进，直至取得更满意的效果为止。紧接着，要求每个学生进行模拟试教的准备，考虑在课堂上怎样给中学生演示这个实验或怎样指导中学生完成这个实验，在小组内交流后写出“试教方案”或“说课提纲”(“试教方案”或“说课提纲”是课后要交的书面材料)。

(3)展示。演示实验进行模拟试教，学生分组实验进行说课。学生在完成实验操作与备课后，每组出一人登台展示(试教或说课)，本组同学做好配合甚至补充，教师通过点评方式(以肯定成绩为主)给予及时指导，其他同学也可以参与分析评议，分析评议的重点是该实验方法步骤的合理性和讲解的启发性，把对一个学生试教的评议，搞成对该课题的研讨会。说课的评议内容重点是该实验的特点和说课者的个性特色。

(4)研究。在模拟试教或说课、教师点评和同学评议之后，展示者要接受提问，进行答辩。这一步骤实质上是在教师的引导下把问题引向深入，引导学生逐步学会从习已见惯的过程中发现问题，进而分析问题存在的原因，从而提出解决问题的办法，以培养学生研究问题的思路和习惯。

我们称“物理实验教学研究”课教学的四步过程为“四步实验教学法”。

3 “四步实验教学法”的教学效果和体会

经过几届学生的教学实践，初步显示出“四步实验教学法”的效果和价值。

(1)调动了学生进行物理实验教学研究的积极性、主动性。在实验课上，每个学生都争先动手操作，只看其他同学做而自己不动手或随便操作几下就去干其他事情的现象没有了。许多学生不满足于实验教材和中学物理教科书上给出的实验方案，他们对实验反复进行，积极探索新的实验方案。为什么会有如此巨大的转变，其天机被座谈会上一学生发言一语道破:“过去阅读实验教材或撰写实验报告，第一项就是实验目的，事实上在实验过程中自己对实验目的并不明确，不知道为什么要做实验，更不知道要做到什么程度。现在要求在写“实验预习报告”时第一项就写‘中学物理教学中为什么安排这个实验’，把该实验在中学物理教学中的地位和作用弄明白了，那么实验目的自然就明确了，实验完成的好不好自己也心中有数了，同时也使我有了强烈的教师角色意识［5］。”

(2)激发了学生进行物理实验教学研究的兴趣。对实验改进和模拟试教的良好效果，使学生体会到成功的愉悦。敷衍应付，不到一个钟头就离开实验室的现象没有了。学生在实验室里的活动内容充实，他们对每个实验，每个实验教学环节都精心研究，反复改进，并且获得了满意的效果。许多学生到下课时间仍不愿离去。他们说:“原来做实验只按一种方案做完就可以了，而本课程要求同一实验列出多种方案。既然多种方案都提出了，我们还是想试试。而只有亲手试试才知道到底哪种方案最好。辟如测电流表内阻，可以采用伏安法、半偏法、替代法等，原以为替代法测量误差应该最小，但是实际测量后才知道‘未必’。”［6］“同一实验要求给出多种实验方案使我学会了遇事多想的思维方法，从此将形成做事追求更好的观念。”

(3)使学生体会到仅仅预习实验教材，同一实验课题很难设计出多种实验方案，有必要参考中学物理教材和上网查阅更多资料。“四步实验教学法”的“展示”环节真正实现了师范教育的“三阶梯”目标［7］——“学会、会学、会教”。传统的实验教学目标通常是达到“做会、会做”，而本课程把教学目标提高到了“会教”。显然，“会教”目标对“做会、会做”目标的拉升作用就不言而喻了。所以说，“展示”是提高本课程教学有效性［8］的关键环节。“四步实验教学法”的“研究”是学生在最初的几周里最难适应的环节，甚至有不少学生对这种教学方法和较高要求很有意见。因为在此之前学生的学习方式从来都是接受式、模仿式、体验式，即使近几年学生在中学阶段接受了一些探究式学习方式的训练，但是那往往仅是针对单一知识点进行的。对于实验教学这种对知识要求的综合性，对技能要求的全面性，对效果要求的艺术性等等是始料不及的。所以，需要教师耐心地、逐步地鼓励、引导，最终实现全面提高学生的查阅资料、实验设计、实验操作、实验教学和实验研究能力。

(4)强化了学生在实践能力和创新精神方面的素质拓展。值得一提的有两点——“说课”和“答辩”。说课的模式多种多样，而我们特意选择了“说教学内容—说教学目标—说教学过程—说教学方法—说创新点”的说课模式给学生练习。当学生掌握了这种模式后再告诉学生，我们不仅要学会教书，还要学会做事，通过说课训练最终达到不论做什么事都有清晰的思路:“做什么—做到什么程度—做事的计划安排—为达到目标和完成计划需选择哪些方法—你的方法与别人的方法有什么不同”。本课程中的答辩不同于学术报告中的答辩，而是在肯定学生成绩之后由教师引导下的探究过程(只不过是以提问的方式罢了)。最常问的有3个层次的问题:①类似于“想一想还有哪些不完美的地方”、“还有没有更好的方法”、“下一步将怎样”等，以引导学生去发现问题。如，在水平桌面上用弹簧秤匀速拖动滑块做滑动摩擦实验时，弹簧秤的指针常常颤动，不易精确读数等。②引导学生分析问题存在的原因。如，弹簧秤的指针为什么颤动?③鼓励学生自己提出解决问题的办法。以此三个系列问题培养学生研究问题的思维方法、思路和习惯。另外还问一些细节问题。如，在“用伏安法测电源的电动势和内阻”实验中，被测电池要用旧的，那么旧电池旧到什么程度更好?怎样操作才能使摩擦过的橡胶棒(或有机玻璃棒)让验电器带电更多?等等。有学生风趣地说:“当学生60分以上为及格，80分以上为良好，看来100分才是当教师的及格线。”

不难看出，“四步实验教学法”的每一步骤对实现本课程的教学目标都起着至关重要的作用。然而，要真正取得实实在在的教学效果，还要通过恰当的教学方法来落实。

课程的实施借鉴了“范例教学法”［9］，在众多中学物理演示实验中仅挑选出五个典型的演示实验作为范例。通过这五个演示实验的试教练习，使学生达到物理演示实验的基本要求。通过教师的点评、提问等，重点强化学生(准教师)在做演示实验时的四点意识:展示物理现象和物理过程、指导学生观察、引导学生思维、鼓励学生自己得出结论或提出问题，使训练效果在非真实课堂条件下收到如同在真实课堂上一样理想。

由于本课程的教学目标设定较高，所以在运用“目标教学法”［9］时采用分层次、分阶段实现。①解决科学态度问题。在本课程之前已开设普通物理实验、电子线路实验、电工实验，许多学生对中学物理实验不屑一顾，实验阶段比划两下完事，上台展示也能拿得出让外行人看过去的表现。但是，到了答辩环节，一些基本问题的提问就使敷衍了事者瞠目结舌，两次课下来就使他们脚踏实地地进入本课程设计的程序中了，这为后续课程活动打下了良好基础。②从抓规范操作到提高学生实验素质。在实验阶段，教师巡回辅导，发现问题及时纠正。如万用表读数时没有水平放置、接线时两只手分工不合理、记录数据时仅记录数值漏掉单位忽视记录实验条件和实验现象、描点法作图时不是一笔画成等。又如类似在测金属丝电阻率实验中，提醒学生注意用“内接法”还是用“外接法”测定样品的电阻值?实验电路电源采用分压式还是限流式(我们使用的教材［10］中采用分压式，笔者认为不妥)?促使学生养成“先动脑，再动手”实验习惯。再如类似在晶体的熔化和凝固实验中，及时分析试剂的温度与水温的差异和试剂的温升速度，推测整个实验进程，从而及时调整实验条件，改变实验进程快慢，提高学生的实验控制能力等。③课程的第二阶段在端正态度和提高实验素质的基础上着重引导学生“吃透细节，寻求技巧”。如在“伏安法测电源电动势和内阻”实验中移动滑动变阻器的触头时，在高阻值端一定范围内电表的指针几乎没有变化，在低阻值端一定范围内电表的指针变化特别明显，这一现象意味着什么?弄清楚该现象背后的原因对指导学生实验有什么意义?“伏安法测电阻”实验中标称为5Ω的定值电阻，不论用内接法还是外接法实测值都大于5Ω是怎么回事?等等。又如在自感现象演示实验取得成功情况下怎么做才能使现象更明显?用电磁打点计时器研究匀变速运动实验中要把握哪些关键环节和技巧?在这一阶段取得的最大成就是同学们发现了当前被高中物理教师普遍推崇的试触法(也称试接法或点接法)是伪命题［11］。④在课程的第四阶段着重引导学生追求精彩和完美。如演示实验力求设计新颖、突出重点，学生分组实验说课要说出该实验的特点和自己的特点。加之课程结束前的一次活动课［12］——演示实验擂台赛，使得学生追求精彩和完美的意识得到进一步增强。