物理教学论实验课开放式教学的改革与实践*

郭 颖

(陕西理工学院 物理与电信工程学院, 陕西 汉中 723000)

2012年3月,教育部颁布了《关于全面提高高等教育质量的若干意见》(下文简称《意见》).《意见》第八条指出强化实践育人环节,要求结合专业特点和人才培养需求,制定加强高校实践育人工作的办法,分类制订实践教学标准.这对促进高等教育面向社会需求培养人才,全面提高各类专业人才的培养质量具有十分重要的引导作用[1],特别是对于地方院校服务地方经济具有重要的指导意义.

物理教学论实验课是物理学专业的一门必修课,在训练学生实验技能、提高学生专业素质等方面发挥着重要作用,是培养具有地方特色的合格中学物理教师的必要环节.文献中报道的实验课开放式教学是一种有序的、灵活的、具有完整的教学过程和考核体系的实验教学模式[2-6].结合中学物理新课程标准的要求,笔者对物理教学论实验课程的教学内容和考核方式进行了相应的改革与实践探索,目标是体现学生的主体地位,培养学生的创新能力,提出了新的实验课开放式教学模式,建立了新的评价和考核体系.

1 突出学生主体地位,激发学生创新能力

上世纪80年代,物理教学论实验课定位为“(培养学生)中学物理实验的基本技能……主要使学生对中学物理实验中必备的基本实验技术进行训练和对一些重要的、难度较大的演示实验和学生实验进行研究”[7].但是物理教学论实验课主要教学目的和任务是：使学生巩固中学物理实验的基本操作技能,培养学生的实验分析能力、设计能力与创新能力,为学生以后的工作打下坚实的基础；同时具有建设中学物理实验室,设计简单实验和自制教具的能力[8].其中培养学生的创新能力是本门课程最核心的任务.传统的实验课教学模式是以教师为中心,是一种被动的学习方法.学生按照教师的要求和讲解结合教材现有内容按部就班的完成实验,很难确定学生的学习主体地位和调动学生的学习主动性[9].采用这种教学方法养成了学生对教师的盲目依赖,在某种程度上限制了学生的自主学习能力和创新能力.

实验课开放式教学的特点是学生自主性学习,教师仅仅只是学生学习知识和能力培养的组织者和指导者,主要是体现学生的主体地位和教师的主导作用[10].在物理教学论实验课开放式教学过程中,学生具有很大的主动性和探索性,能加强学生的学习兴趣和积极性,更能充分体现学生是学习的主体[11]，主要表现在：

第一，从学生学习内容上讲，学生的实验预习报告、实验报告、实验讨论、实验日志等各个环节,因为没有教师的具体演示和讲解,课本中也没有详细的内容,所以都要求学生和小组中的成员相互讨论、相互协作,最后自己独立完成；教师仅仅只是提纲挈领式的指导,学生在这些具体的学习过程中必须主动的进行学习,成为名副其实的学习主体,从“被动的盲目的学习状态”转变为“主动的自主的学习状态”.

第二，从学生学习形式上讲，在实验课开放式教学模式下,学生可以根据自身的学习习惯、兴趣爱好、能力和志向,结合相关的专业知识在实验小组内自主选择实验内容、实验方式和实验时间；而实验指导教师则根据每个学生的不同需求和特点对其进行不同的指导,对学生和教师来说,效果上起到了因人而异、因材施教的作用[12].

第三，从教学的形式上讲，采取小组讨论式教学模式,每次实验课教师负责指导的学生不超过16名,分成4组,组长分工负责制.实验课之前学生先预习准备相关材料,课堂上教师简单指导,学生先分组讨论、然后小组代表再做详细讲解.教学模式变成学生讲解为主,教师讲解为辅的形式；每组的同学都是带着自己在预习实验和查阅资料时的问题进入实验,在实验中讨论问题和解决问题.通过这种形式希望能够培养学生养成良好的实验习惯和独立的学习与思考的思维形式,并逐步建立以学生为主的实验教学形式.

第四，从授课时间上讲，采取实验室多时间段开放,学生主动联系的教学模式.结合实验课程的具体内容和实验项目的需要,实验室每周开放多个时间段.学生根据自己的时间选择时段,然后联系实验指导教师,方便学生自主安排实验时间.每个开放时段都有教师值班,进行实验指导.

物理教学论实验课开放式教学不仅在形式上,而且在实质上体现了学生的主体地位,提高了学生的学习兴趣,进而能激发学生的创新能力.

2 改革教学内容,提高学生专业素质

中学物理新课程标准中针对传统中学物理教学大纲实验内容繁、难、偏、旧等现象,增加了许多新的实验内容[8].基于这种情况,物理教学论实验课开放式教学改革内容分三大部分.

第一，应采用“必做实验任务型”的教学内容.教师给出必做实验的课题、实验的目的和要求,简单介绍相关背景知识,对于实验的完成只做提示和引导.这样学生就必须自己去思考、分析、讨论和查阅资料,提出实验预习报告,实验步骤设计,然后进行实验,最后得出实验结果,写出实验报告.实验课的这种教学内容使得学生的独立分析与解决问题能力、收集信息和分析信息能力、实验动手能力和创造力都得到了一定的提高.

第二，自制实验设备,充实实验教学内容.实验室设备的数量和先进性是影响实验教学质量的主要原因之一,除了实验内容要不断的更新外,实验设备也应常作相应的更新和补充,有必要自制一部分教学设备,这样既充实了实验教学设备,又促进了学生的动手能力.开放性实验教学为学生提供开放的实验室,为学生提供了研究实验的场所,鼓励学生积极参加实验兴趣小组活动,利用废旧物品和实验室报废的设备,制作简单的实验教具和设备，进一步提高学生在实验中的动手操作能力.这种实验教学内容培养学生观察、思考、分析问题的能力,进一步提高了教学质量.

第三，将仿真物理实验和计算机辅助物理实验教学系统引进实验室,充实实验教学内容与形式.把HPCI实验辅助教学系统引进实验室,该系统包含了50多个实验项目,涵盖了物理学的力学、热学、光学、电磁学等各个部分的实验项目.软件包含有实验目的、实验原理、操作步骤、数据处理系统,学生完全可以通过自学掌握这部分的内容.实验辅助教学系统在物理教学论实验中的应用,可以使实验操作水平、实验测试技术、实验数据结论的准确性、实验效率和实验效果得到较大的提高和改进.

改革后的教学内容更充实,形式更多样,紧扣中学新课程标准改革的具体实施办法,更能提高学生的实验操作水平和学习的积极性,也能够提高学生的专业素质.

3 改革考核方式,提升教学质量

加强教学考核是端正学生学习态度、提高教学质量的重要办法[13].经过多年的教学实践,实行物理教学论实验课开放式教学全面考核办法,彻底改变了以前仅凭实验报告的实验成绩考核办法.

在开放式实验教学中,笔者要求学生撰写实验日志.实验日志记录实验过程中的每一个环节,包括：小组分工、小组讨论、查阅文献和实验进展情况.教师通过检查各个小组的实验日志,来督促、检查每个小组中同学的实验进度,从而保证实验教学质量.

在具体的教学过程中,教师要检查学生的实验预习报告、要和学生进行实验讨论、要听小组汇报、要查看学生的实验操作等几个方面的实践工作.这些都能够反映出学生在每个阶段的工作特点,最后反映到实验成绩中去.因为每一个实践环节中每个同学的任务和分工不同,所以小组成员也会彼此监督和督促.这既调动了学生的实验积极性和主动性,又在实验过程中培养了学生的团队合作精神和实践能力,使学生具有在科研项目和科研系统层次上的分析问题和解决问题的能力.

最后每组学生要上交一份实验报告,内容包括：实验的可行性、实验的操作、实验的结果和数据处理、实验的讨论、附件五部分.其中附件包括实验日志和实验所查阅的资料；实验报告中的数据处理,提倡学生使用计算机软件,例如Excel、Matlab和Origin等；实验的讨论内容可以是预习实验过程中遇到的有价值的资料,实验过程的心得体会,对实验现象的分析和对实验结论的解释,或者影响实验结果因素的讨论等几个方面的内容.

通过以上三个方面的全方位考核,能够考核出学生在实验过程中的自主学习能力、分析问题能力、实验操作能力、研究问题的态度、整理资料和撰写报告的能力、语言表达能力和数据处理能力等.改革后的实验考核方法可以有效反映学生的专业素质,能够提高学生的专业业务能力和师范生技能.

4 改革成效

经过3年的改革与教学实践,物理教学论实验开放性教学增强了学生对学习的兴趣和积极性,学生能够自主学习,学习效果显著提升.另外学生还踊跃参加各类大学生创新实验研究、参加教师的科研课题、参与综合性设计性实验的研究.

通过修订教学大纲、结合中学物理新课程标准要求改革大纲中实验项目和内容,提高了学生的实验技能和自主学习的能力.在实验开放性教学的过程中学生得到的能力训练具体表现在以下方面.

①通过查阅专业文献、设计实验方案培养学生获取、筛选信息、独立思考和勇于探索的能力；③通过选择合理的实验方法和合适的实验仪器培养学生比较、分析、归纳、总结的思维能力；③通过仪器的安装、调试和具体的实验操作培养学生的实际动手能力；④通过实验课的分组合作与讨论培养学生的分工协作的科研精神和语言表达能力；⑤通过对实验现象的观察和分析,培养学生的综合研究能力、分析问题和解决问题的能力及勇于创新的实践能力；⑥通过实验课开放式教学还能够训练的学生的团队合作精神和最基本的科研能力,能够拓宽思维、激发学生灵感、对提高师范生的专业素质具有特殊的作用.

这几个方面的能力培养互相渗透,贯穿于整个实验开放性教学过程中,明显提高了学生的学习主动性和理论联系实际的能力,有助于学生创新意识的培养和创新能力的提高,为学生以后进入到工作中的实验技能和建设中学物理实验室打下了坚实的基础.

5 结束语

实验课开放式教学已被公认为是一种培养学生创新性思维的教学方法,是衡量高校实验教学质量的一个重要指标[14].物理教学论实验课开放式教学改革的目的是把学生都培养成能够满足中学物理新课程标准要求的、具有地方特色的应用型创新人才,能够担当起中学物理实验室建设的重任,能够把物理的思维理念和思维方式传授给中学生的新型师范生.为实现这个目标,如何极大限度地发挥已有的实验教学资源的功能和利用率,对实验室的建设者和管理提出了更高的要求.