大学物理实验教学的理念抉择与渗透

吴华

[摘 要]科学的教育理念是引领教学改革方向、提升教学效果的重要因素。文章结合物理实验课程的特点，试图探索出一种与之吻合的教学理念，并对如何在物理实验教学中渗透该理念进行深入地研究，以达到最大限度发挥物理实验课程教育功能的目的。

[关键词]物理实验 STS教育 信息技术

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）06-0030-02

一、物理实验教学的理念抉择

随着科学技术和教育技术的不断发展，国内各高校针对大学物理实验课程的改革取得了丰硕的成果，无论在教学方法、教学内容，还是在教学手段上都有了全新的突破。分层教学体系的设计、基于信息技术的实验教学系统等各类教学改革已付诸实践，但纵观各高校的教学改革，其主要是针对教学方法、手段、模式、内容的改革，而对改革的中心问题——教育理念有所忽视。事实上，科学的教学理念对教学改革的成功与否起着至关重要的作用，它引领教改的方向、决定教改的效果，任何一项教学改革都必须以科学的教学理念为基础。本文结合物理实验的课程性质和STS教育理念的内涵进行分析。

笔者认为，STS教育理念是最符合物理实验课程的教学目标，最能体现该课程的教学特点，也能最大限度地发挥课程的教育教学功能。

STS教育理念重视科学知识在生产生活中的应用，强调基本科学理论的实用性和社会价值，注重教学内容与高新技术、现代社会的联系，注重学生从实际问题出发进行学习和研究，认识科学技术给人们带来的两面性。[1]由于物理实验的学科特性，无论从教学内容，还是教学功能看，物理实验课程本身就与科学、技术、社会紧密相连，实验项目的设计开发不仅要围绕理论物理课程来进行，以加强学生对理论知识的理解和掌握，更重要的是要结合与物理学科紧密相关的新科学、新技术，以各种实验现象向学生展示其包含的物理知识，激发学生思考物理学在科学、技术、社会三方面发展过程中所起的作用，并正确认识科学、技术、社会三者的辩证关系，树立科学技术与社会可持续发展的新型人生观、价值观和世界观。[2]因此，以STS教育理念作为物理实验教学改革的基本理念，能正确地引导教学改革向真正培养具备良好科学素养的学生的方向前行，使学习者更好地掌握科学知识和技能，最终服务于社会。

二、STS教育理念的渗透探析

作为一种具有相对稳定性、延续性和指向性的教育认识、理想的观念体系，[3]教育理念应该贯穿于课程的设置、实施、评价等所有过程。因此，在物理实验项目的设计开发之初，就应该以STS理念为指导，从科学、技术与社会三个维度，在基础实验、综合应用性实验、设计性实验三个课程模块中，设置能最大限度发挥STS教育功能、实现STS教育理念的实验项目。

在课程的实施过程中，实验老师应该首先深入挖掘实验项目的STS因子，并将其充分运用到实验目的、原理、步骤的讲解，对学生操作的指导和实验结果评价等各个环节。以《光电效应及普朗克常量的测定》为例，目前，大多数教材对该实验的目的都从以下三个方面描述：（1）通过实验了解光电效应的规律和光的量子性；（2）验证爱因斯坦方程；（3）测定普朗克常量。[4]这仅是就实验本身谈目的，还应注重实验包含的理论知识。如果教师缺乏STS理念，不去引导学生深入认识光的量子性、光电效应方程、普朗克常数对后来物理学界的变革，以致对现在相关科学技术、社会的重要影响，那么，学生在做完该实验后，收获的只是对理论知识的验证。相反，如果教师能首先从STS角度出发，向学生阐述实验目的背后更多的与科学、技术、社会相关的知识，不仅能激发学生的实验兴趣，更能引发学生的思考和共鸣，最终充分发挥该实验的教育功能提升学生该方面的科学素养。表1是实验项目与STS理念的整合（以光电效应实验为例）。

在实验教学时，教师可以根据此表完成与项目有关的STS教学表，并结合与之适用的教学法，有针对性地选择几个元素进行重点教学。[5]

三、利用信息技术，构建STS教育网络平台

目前，很多高校已经开发了基于网络的实验教学系统，内容包括网络课件、实验仿真、实验演示、预约选课、网上答疑等。同样，要在实验课程中践行STS教育理念，除了课堂上老师的教学引导外，还需要充分利用网络资源，构建物理实验STS教育网络平台，为学生提供全方位的STS学习情境。为此，需要在已有的网络教学系统基础上，建立STS教育专栏。主要构建思路分为技术和内容两方面。

在技术方面，主要采用.NET平台技术和SQLServer数据库技术，快捷有效地进行系统部署，支持大量并发访问和数据处理。在内容方面，主要开设以下几个模块：项目与STS、物理前沿、科普乐园、教学互动与测评等。其中，项目与STS模块主要是结合开设的物理实验，向学生介绍实验当中包含的STS元素。这个模块与教学系统中的网络课件、实验演示、预约选课专栏搭建在一起，形成学生预习—选课的流程。学生要选择一门实验，必须首先完成对该实验包括目的、原理、内容和相关STS元素的预习之后才能进行。物理前沿和科普乐园主要是通过图片、文字、视频等多种形式向学生展示相关物理知识的发展历史、物理学领域的最新进展及对技术、社会的影响。教学互动与测评模块主要是提供学生与教师交流研讨的空间，并提供测评工具，检验学生对实验的掌握程度，帮助学生提升STS素养。

四、STS实验教学的评价机制

有效地对学生的学习效果进行评价是保证教学质量、提高教学效果的必要手段。那么，如何建立评价机制来检验STS教育理念与实验教学的整合程度，如何判断学生是否通过实验的学习与操作掌握了必要的STS知识呢？仅凭实验报告和期末的考试很难达到这样的评价目的，而借助网络教学系统的测评模块进行评价是一种有效的评价方式。

在测评模块中，应设计两类评价方式：教师评价、测试评价。教师评价包括两部分：教师在课堂上通过提问、观察的方式随堂打分；在完成一类实验项目后，学生通过教学系统提交论文，教师对其进行评价打分。比如，在完成热敏电阻实验、AD590温度传感器实验、计算机测温等实验以后，要求学生以传感器来命题，围绕传感器相关科学知识、技术手段以及社会影响等STS元素来阐述观点。第二类测试评价则是在“教学互动与测评”模块，设计出试题库。为了便于操作，试题一般为客观题，学生随机抽选题目作答，系统自动打分，并将成绩计入该学生的平时成绩。

五、总结

围绕STS理念与实验开发、STS教学表与实验项目教学、基于信息技术的STS模块、教师测评与学生自测的STS测评机制四个方面，通过信息技术手段，将所有教学模块实现有机整合，共同搭建起一个完整的物理实验STS教育系统，是有效提升STS教育理念与物理实验教学渗透程度、促进实验教学改革，最大限度发挥课程教育教学功能和提高学生科学素养的有效途径。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 朱鈜雄.物理教育展望[M].上海：华东师范大学出版社，2002：290-291+318.

[2] 王鑫，肖化，张军朋.大学物理实验教学应渗透STS教育.物理实验[J].2006，24（1）：23-26

[3] 韩延明.教育理念及大学理念探析[J].教育研究，2003，（9）：50-55.

[4] 郝邦元.大学物理实验[M].西南交通大学出版社，2010，（2）.

[5] 黄淑梅，曹小雪.浅议大学物理实验教学[J].大学教育，2012，（4）.

[责任编辑：雷 艳]