研究型演示实验教学的探讨

刘辉兰

（德州学院物理与电子信息学院，山东德州253023）

研究型演示实验教学的探讨

刘辉兰

（德州学院物理与电子信息学院，山东德州253023）

研究型教学是对高校教学的本位回归.大学生已经具备一定的知识储备，不应该只是接受知识，而应该丰富其知识，培养其发现问题解决问题的综合能力和创新性思维，所以高校教学应该是研究型的教学，而不应该是灌输型的.文章分析了研究型演示实验教学的意义和目标，并以角动量的综合演示为例论述了在演示实验教学中如何有效地进行研究型教学.

演示实验；教学

党的十八大明确提出“教育是民族振兴和社会进步的基石，要坚持教育优先发展”.高校是人才培养的摇篮，承担着为建设人力资源强国，为增强我国国际竞争力和实现中华民族伟大复兴而培养高素质专门人才和创新型人才的重要使命.为了更好的完成这一使命必须深化教学改革，实现高等教育的创新.高等教育的创新关键在教学方法和教学模式的创新，而研究型教学是一种有利于学生实践能力和创新能力培养的最为有效的方法.研究性教学是对高校教学的本位回归.大学生已经具备一定的知识储备，不应该只是接受知识，而应该丰富其知识，培养其发现问题解决问题的能力，所以高校教学应该是研究型的教学，而不应该是灌输型的.

1 演示实验教学中研究型教学的意义

物理学是一门实验学科，实验是物理学的基础,是检验物理理论的标准，所以物理教学离不开实验教学.而演示实验是物理教学中重要的教学手段和有效的教学形式，在大学物理教学中具有独特的、其他教学手段无法替代的作用.演示实验可以明确直观地表达物理学的思想和方法，揭示和展现抽象的物理过程,使学生透过现象体会理论,从形象理解抽象.而研究型的演示实验教学能更好的发挥演示实验的教学作用，培养学生的实践能力和创新性思维.

1.1 研究型教学有利于学生综合能力的培养

传统的演示实验教学是教师的“灌输式演示教学”和学生的“接受式学习”，存在诸多弊端.传统的演示实验教学的目的在于演示物理过程，强调操作演示的流程和实验现象的观察.因此，课堂上学生只知死记操作流程，按照老师要求木然的观察实验现象，缺乏探究的意识以及批判性质疑和创新，严重影响并制约了学生创新思维和实践能力的培养.而研究型演示实验教学的目的在于培养学生的研究意识和探究能力，激发科研兴趣，培养实践能力和创新性思维.研究型演示实验教学把教师引导和学生实践有机结合，注重培养学生发现问题和创造性地分析解决问题的能力；注重根据教学内容和学生的认知水平进行因材施教，强调发动学生主动参与教学过程，积极启发学生主动进行思考，引导学生密切结合自己掌握的理论知识去积极探索未知世界，既授学生以“鱼”，更授学生以“渔”.研究型教学作为一种教学模式或教学理念，在“教”和“学”的全过程都贯穿着研究型的特征.

1.2 研究型教学有利于学生的个性发展和创新精神培养

21世纪大学教育人才观和质量观的核心是培养和造就有创新精神的高素质人才.个性发展是全面发展的核心，也是创新精神的重要基础.研究型演示实验教学重视大学生个性、和兴趣爱好的发展.在教学过程中，教师在尊重学生不同个性差异的基础上，根据学生的个性特点，结合专业知识，进行个性化演示实验教学，进一步发展学生的某些特长，塑造其独立人格.通过这种因材施教的教育，学生培养了独立分析问题和解决问题的能力，进一步提高了自己的科学批判精神和对知识的探索发现能力，并最终形成创新精神.

2 研究型演示实验教学的主要目标

结合研究型教学的特征和演示实验教学在物理教学中的作用和重要性，本人认为研究型演示实验教学的主要目标为：一是改变传统的“灌输式教学”和学生的“接受式学习”，通过对实验内容和实验过程的研究培养学生的研究意识和探究能力，激发科研兴趣.强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程.二是加强实验内容与学生生活及现代社会科技发展的联系，改变学生机械模仿、死学课本的现状，倡导学生主动参与、乐于探索、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力.

3 有效地进行研究型演示实验教学

研究型演示实验教学要重视问题式学习和主动式学习，做到整个教学过程是一个全员参与的过程，体现出主体性、合作性、研究性、开放性和创新性的特征.

3.1 对实验内容进行研究

在实验过程中不能盲目地进行研究型教学，教师应当首先对实验内容进行研究、甄别、判断、提升，然后引导学生通过实验进行探究，得到结论，获取知识.例如，角动量是描述物体转动状态的一个物理量，也是一个比较难理解的物理量，为了帮助学生理解该物理量，利用角动量多功能演示仪演示定轴转动过程中影响角动量大小的因素，以及与角动量有关的规律，实验仪器如图1所示.对该实验，作者是这样设计的：首先提出让学生通过实验探究的问题：（1）飞机定轴转动时，施加在飞机上的力什么情况下对轴的力矩为零？（2）角动量和力矩的关系？（3）飞机尾翼的作用？（4）角动量守恒的条件？（5）芭蕾舞演员旋转动作中的物理理论？然后提醒学生实验操作中应注意的问题，以免损坏仪器，最后引导学生自己动手演示实验，通过实验回答以上问题，并鼓励学生发现、提出新的问题.

图1 角动量多功能演示仪

3.2 实验过程中充分发挥学生的主观能动性

采用研究型教学方法必须研究教学本身的规律和特点以及学生的认知规律，把握好教学过程.仍然以上述实验为例，本实验的教学在于提供感性材料，形成概念，导出规律，这一类演示实验的层次一定要分明，条理必须清楚.对于问题（1），根据力矩是改变转动状态的原因，引导学生沿不同方向对直升飞机施加力的作用，总结出在什么情况下施加的力不能改变直升飞机的转动状态，则在该种情况下力对轴没有力矩（如图a）；对于问题（2），在问题（1）的基础上，当力可以改变直升飞机的转动状态时，说明力对轴有力矩，因为转动状态用角动量描述，转动状态变化意味着角动量变化，从而总结出力矩和角动量的关系，通过调节飞机尾翼的转速进一步演示力矩和角动量的关系，总结出角动量定理；对于问题（3），实际中机身的旋转隐藏着不安全因素，为了防止机身旋转，根据问题（2）中得到的结论，调节飞机尾翼转速，空气对飞机尾翼的反作用力产生的力矩阻止机身旋转，使其保持平衡；改变尾翼转速，机身将会改变方向，通过实验让学生总结出直升飞机尾翼的作用；问题（4），在前面总结出的角动量定理的基础上，让学生回答角动量守恒的条件，然后分析通过调节旋钮使螺旋桨由静止到旋转过程中角动量是否守恒，如果守恒将会出现什么现象，然后演示这一过程，判断是否和分析一致；对于问题（5），引导学生分析芭蕾舞演员的旋转过程（包括启动、增大转速、减小转速，停止），提出问题：没有外力矩，演员是如何改变转速的？然后让学生用双轮组件实验（如图b），实验前，提醒学生注意观察在提起、放下轮子的过程中系统转速的变化，分析引起转速变化的原因以及影响角动量大小的因素，总结出芭蕾舞演员旋转过程中蕴含的物理知识，进而回答问题（5）.

大学课程涉及面广，知识点多，基本原理、定理、原则甚至有一些纯粹的假说很难被学生接受，如果单纯地被动学习，这些知识点一定会在学生的头脑中无法形成完整的知识体系，最后导致拌糨糊.而以上演示实验的研究型教学过程，让学生能够带着某些问题去研究、学习，便会在头脑中形成完整的知识体系，完成从点到线再到面的学习过程.

3.3 恰当总结、提升理论

实验完成后，恰当的总结有利于知识理论的提升.首先，口头回答老师在实验前提出的问题，对提出问题还不能完全解决的，再进行个别指导.其次，对每个学生实验中发现的问题和产生的疑问进行书面汇总，通过师生讨论或实验解决这些问题，从而提升理论.再次，对每个同学的新收获进行共享.最后联系生活实际，让学生列举生活中与角动量和力矩有关的现象，并用实验中得到的结论分析解释，从而培养学生解决实际问题的能力.

总之，研究型的演示实验教学方法，不仅激发了学生的实验兴趣，而且真正做到了从实验中来到实验中去，即培养了学生观察问题、解决问题的能力；同时也培养了学生的创新思维能力.这种实验教学方法便于学生对所学知识进行整体构架，做到了事半功倍.

〔1〕杨亚南.加强高校研究型教学的策略初探[J].武汉航海职业技术学院学报,2007(01).

〔2〕赵杰.大学基础物理实验[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.191-192.

〔3〕董泽芳.推进研究型教学提高本科教学质量[J].武汉生物工程学院学报,2009(01).

G642.423

A

1673-260X（2013）09-0173-02