大学物理课堂研究性教学的探索

单 晶

（辽宁大学 物理学院，沈阳 110036）

0 引 言

教育是一项面向未来的事业，是对学生启智、育德的实践活动。世界科教文组织总干事马约尔说过一句富有哲理的话；“我们留下一个什么样的世界给子孙后代，在很大程度上取决于我们给这个世界留下什么样的子孙。”我们要建设创新型国家，就要求我们我们的高等教育培育善于研究、巧于创新的大学生，才能完成这样的使命。

1 大学物理课堂研究性教学研究的缘起

课堂是学校教育的主阵地，传统的大学课堂重知识灌输，轻学生主动获取知识的教育。这种做法“貌似科学，却没有揭示出教育的根本问题，教育行为和它的实质被忽视、被放弃”。因此发达国家高等教育改革的共同趋势是在教学方法功能上由教给知识到教会学习，在教学方法指导思想上推行研究式。我国要赶超发达国家，首先要在教育上赶超发达国家，为科技发展储存人才后备军。

2 大学物理课堂研究性教学的概念

大学物理课堂研究性教学是指在课堂教学过程中让学生参与部分的研究工作，教学中以问题为载体，创设一种类似于科学研究的情境，让学生通过收集、分析和处理信息来实际体验知识的产生过程，进而学会学习。不难看出，大学研究性教学的实质是将科学领域的研究引入课堂，使学生经过类似科学研究的过程来理解科学概念和科学规律的实质，并培养学生科学研究能力的一种教学方法［1］。

大学研究性教学立足于大学教材，具有明确的教学目标，是为培养学生的研究能力而精心设计的课堂教学活动。研究性教学不是把现成结论告诉学生，而是以大学教材中蕴含的科学方法和科学思想为核心，学生在教师指导下自主研究和发现问题，用研究的方法进行学习，直至得到结论，为日后从事任何工作所需要的研究能力和创新能力的培养奠定基础。

3 大学物理课堂研究性教学的原则

3.1 参与的全体性

在研究性教学中，教师应不做过多讲解，鼓励平常发言少的学生参与到课堂研究中来。大学物理实验教学可让学生习惯利用说明书指导自己做实验，学生掌握了这种自学方法，将使他们终生受益［2］。

3.2 教师的倾听性

教师应注意倾听学生的表述，以了解学生认识上的偏差，洞察他们这些想法的由来。通过鼓励学生间的相互质疑和交流，发现学生知识背景中已经拥有和仍然欠缺的东西，以调整讲课和指导方向。

3.3 学生的体验性

研究性教学要重视让学生在亲历的研究中，既经历成功的喜悦、也经历挫败的磨难，这其中的感受和体验是他们理解科学本质和科学精神的意义与价值的宝贵基础，使学生学到许多有意义的东西。

3.4 小组的合作性

研究性教学需要学生们合作、交流和各种协调一致的尝试，学会准确地与人交流，向别人解释自己想法的由来，倾听别人的意见，善待批评，取长补短，以获得更高质量的学习效果。学生这种客观开放精神的养成并非易事，要靠长期训练才能得到［3］。

3.5 方式的多样性

研究性教学和传授式教学并不是完全对立的两种教学方式，教学中两者应该相辅相成，相得益彰，将过去的单靠教师讲授转变为师生之间的多向互动，让学生做到学、思、疑、问、辩相结合，在获得新知识的同时，掌握到研究的方法，体验到研究的快乐。

4 大学物理课堂研究性教学的设计思路

4.1 启发为指导

学生是学习的主体，没有学生的“心求通”、“口欲言”，就没有学生积极主动地思考，教师的启发也成毫无价值的无效劳动。没有教师启发诱导，学生就不能从“愤悱”状态达到豁然开朗境界。

4.2 学生为主体

课堂研究性教学要充分体现以学生为主体，充分发挥学生群体的互补性，使学生在研讨、争论的环境中，批判性地去思考与接受知识，实验教学中教师仅在学生思维或操作发生障碍时作适当点拨。

4.3 方法为主线

研究性教学中，教师要致力于盘活学生的思维，实现让学生既学习到科学的结论，更主要的是学习科学研究的方法。让学生学习到他们离开学校后，面对陌生的领域能够独立找到答案的方法［4］。

4.4 情感为动力

研究性教学中，教师要充分尊重学生，善于启发学生的学习热情，满足学生的求知需求，鼓励学生“自圆其说”，使学生在进行学习时能够勤于动手，乐于探究，形成融洽、宽松、合作的学习环境。

5 大学物理课堂研究性教学的模式研究

5.1 实验探究模式

5.1.1 实验探究模式的涵义

所谓实验探究模式，是指学生在教师的引导下，运用已有的知识和技能，通过自己设计方案和实验操作，去解决问题和探索结论的一种教学模式［5］。

5.1.2 实验探究模式的优点

实验探究模式以实验为基础，为学生提供了更多参与的机会，让学生能充分展示自己的才华。学生在不断解决问题、不断克服困难中，激发了学生的学习欲望和创新潜能，加深了学生对实验方法和科学精神的理解，使教与学达到和谐的统一［6］。

5.1.3 实验探究模式的基本程序

1）提出问题。实验探究模式的问题主要应由学生提出。例如在学习和研究刚体的定轴转动动能定理时，学生就明显地发现了物体的动能变化并不等于它的势能变化。这时教师启发学生认识到，现在我们的研究对象是刚体，还应该考虑刚体的转动动能［7］。

2）实验探究。有了要解决的问题，学生便跃跃欲试，想通过实验来研究解决问题途径。教学中要让学生充分讨论，教师则帮助修改和选择，以设计出最佳实验方案。学生几人一组实验探究，教师启发、指导［8］。

3）获得结论。实验探究后，教师引导学生对数据和材料进行分析，让他们在互相交流中发表各自的见解，逐步形成统一的正确结论。例如此案例中，大部分小组都能够在教师指导下，用刚体转动研究仪通过测量物块下落的高度和时间，可以间接测得物块对转动刚体所作的功；通过计算刚体的角频率可以得到刚体转动动能的增量。两者相比较，就发现合外力对刚体所作的功等于刚体转动动能的增量这样的刚体定轴转动的动能定理，使学生的感性认识过渡到理性认识［9］。

5.2 溯源法模式

5.2.1 溯源法模式的涵义

溯源法模式指在物理研究性教学中，有意识地让学生查阅物理学发展史上与某一定律的建立过程有关的材料。通过追溯科学家当时的研究过程，从而认识物理规律的产生和发展规律，体会科学家一步一步解决困难和挫折的艰辛，以及隐藏在这些历程后面的科学思考，从而既获得了知识，又获得了物理学研究的方法，受到了情感、态度与价值观的教育［10］。

5.2.2 溯源法模式的优点

溯源法模式使得学生获得了与历史上科学大师相互对话的机会，帮助学生了解了大师们思考问题的方式方法，体验了大师们不畏艰辛探索科学真理的大无畏精神，帮助学生掌握了科学的研究方法，这远比掌握具体的科学知识更有实际意义。

5.2.3 溯源法模式的基本程序

1）创设情境。教师应根据学生的认识经验和能力水平，有意识地提出激发学生“溯源”的问题，使之乐于探索。例如学习德布罗意波过程中，教师提出光具有波粒二象性，其他实物微粒子如原子、电子是否也具有同样的性质呢？课下希望同学们带着这个问题上网或到图书馆查阅德布罗意是如何解释这个问题的，又是如何被实验验证的？

2）溯源研究。溯源研究过程既是学习知识的过程，也是体验科学家艰苦探索科学真理心路历程的过程，尤其是对学生进行科学思维方法训练的过程。让学生在追溯物理知识和发现真理中体会到物理定律是宝贵的，研究物理定律的科学思维和科学方法更是宝贵的。例如学生通过查找资料，发现德布罗意把光学中对波和粒子的描述，应用到对实物粒子的描述上。后来美国科学家戴维孙和革末在他们的实验中，由于对实验现象细致的观察和认真、彻底的追究，竟意外地发现和证实了电子波的存在［11］。

3）知识获得。在学生获得知识的过程中，教师要真正落实学生的主体地位，让学生在探究中学会求知。并通过师生之间、生生之间的交流，产生教与学的协同作用，从而提高教学效率。例如该专题学生根据收集的资料，总结出来物质波的强度与波振幅的平方成正比，与该处粒子出现的几率成正比。

5.3 专题研究模式

5.3.1 专题研究模式的涵义

专题研究指在物理研究性教学中，根据学生的认知水平，选择一个学生能够驾御得了的专题，教师不提供问题的答案，只提供研究的问题和研究条件，由学生自己设计研究方案、设定研究工作方法和研究步骤，自己得到并验证结论，教师只做参谋的一种教学方法。

5.3.2 专题研究模式的优点

专题研究模式中学生可以走出教室，自主开发各种资源，有利于拓宽学生获取信息渠道，使学生可以自行设计方案、亲自探究并自主获得结论。有利于改变学生学习方式，全面提高学生科学素养。

5.3.3 专题研究模式的基本程序

1）专题选择。研究专题的选择应符合学生的认知水平和能力水平，有利于帮助学生理解物理学科基本的科学思维方法，有利于引导学生掌握学习物理的基本方法，又能充分发挥教师的主导作用，使教师能够自如地驾驭研究专题。例如碰撞问题的基本原理就适于学生做专题研究。

2）专题研究。学生在课外时间到学校的图书馆或互联网，查阅与该专题有关的背景知识、已经取得的研究成果以及现在尚存的问题和最新动向。在各小组初步讨论基础上确定研究目标，设计研究方案。例如此案例学生在力学实验室经过实验、探究，就能清楚在碰撞过程中合外力为零，动量守恒。当恢复系数e＝1，无机械能损失，为完全弹性碰撞。当恢复系数e＝0时，此时两球碰撞后不分开，为非完全弹性碰撞。

3）专题讨论。以小组为单位展示研究成果，以班级为单位对研究成果进一步讨论与交流。例如该专题可组织学生讨论完全弹性碰撞中动能是否守恒？大部分学生可能说完全弹性碰撞中动量守恒，机械能守恒，当然动能守恒。然而在教师启发下，学生经过讨论认识到：说一个“物理量守恒”，应指这一物理量自始至终都保持不变。而完全弹性碰撞中的两球压缩阶段，两球的动能逐渐减少，转化为系统的弹性势能；两球分离阶段，系统弹性势能又转化为两球的动能。由于有弹性势能的转化参与其中，因此动能不守恒。正确说法应是“完全弹性碰撞中系统的动量守恒、机械能守恒和碰撞前后动能相等”。

6 结 论

大学课堂实行研究性教学的实质是将科学领域的研究引入课堂，使学生经过类似科学研究的过程来理解科学概念和科学规律的实质，有利于培养学生科学研究能力和创新能力。为此，大学物理课堂研究性教学应该使用实验探究模式、溯源法模式和专题研究模式，从而达到教学中注重学生的体验，突出学生的参与，从而使学生形成善于质疑、乐于探究、勤于动手的学习习惯和人格特征。

［1］刘孝书，刘华.复变函数教学中开展研究性教学的实践与探索［J］.科技信息，2010（3）：4－5.

［2］郑晓光.在物理课堂教学中开展研究性教学的尝试与探讨［J］.白城师范学院学报，2008，22（6）：83－86.

［3］物理工作室.关于高中物理课程改革的几个问题［EB／OL］.［2010－05－09］.http：∥www.phynet.cn／wllw／zhongxuelunwen／1550.html.

［4］周小山，严先元.新课程的教学设计思路与教学模式［M］.成都：四川大学出版社，2010.

［5］钱宏达.谈研究性学习教学模式的构建［J］.教育发展研究，2001（2）：48－49.

［6］张思寒.如何实施探究性教学将探究性学习引入课堂［D］.武汉：华中师范大学，2004.

［7］曾志旺.探究性学习在中学物理教学中的应用［J］.学科教育，2001（9）：22－25.

［8］薛彬，吕斌.新课程理念下中学探究式教学实施初探［J］.吉林教育，2008（18）：210－211.

［9］赵文文.探究性教学模式在物理课堂教学中的实践与体会［J］.科教文汇，2009（6）：174－175.

［10］刘茂军.研究性教学模式一例：溯源法模式［J］.沈阳师范大学学报：自然科学版，2005，23（4）：421－424.

［11］薛小丽.浅议探究学习在高中物理教学中的应用［J］.快乐阅读，2011（21）：97－98.