高中新课程背景下大学物理实验课程内容构建的思考

2014-04-10李建设

实验技术与管理 2014年11期

李建设

（合肥工业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥 230009）

“中等教育是决定大学发展前景和质量的基本因素，要建立高水准的大学，就必须与中等教育达成一致，注意两者的衔接。”（弗莱克斯纳）［1］。而课程衔接是决定高中与大学是否顺利衔接的核心要素之一。多年来，美国一直致力于高中与大学课程衔接的研究，并已取得丰硕的成果，如形成了AP课程、IB课程和双学分课程［2］为主的高中-大学课程衔接模式。衔接途径有教师相互兼职、高中学生进入大学实验室学习等［3］。作为实验课程体系的一部分，大学物理实验课程的改革必须要了解中学物理实验教学内容和实施现状，关注其改革动向，密切联系大学生的中学物理实验基础，把大学物理实验课程内容的选择、组织和实施更好地建立在高中物理实验内容的平台之上。然而，由于高中与大学之间缺乏有效的沟通与交流，我国多数高校教师对于当前的高中课程理念、课程内容、实施与评价等方面不甚了解，导致学生在进入大学后很难适应大学物理实验内容的学习，甚至怀疑当前的大学物理实验课程对于个人实验能力的培养和发展是否起到促进作用等。学生一旦具有这样的想法，就会对后面的实验学习产生不良影响。因此探讨高中与大学物理实验之间如何保持良好衔接，具有重要的现实意义。

1 大学物理实验课程编制存在的问题

1.1 没有考虑大学与中学二者之间的衔接

当前大学物理实验课程内容的构建往往是根据社会发展、物理学理论体系以及后续实验课程的学习需求而进行的，很少考虑高中实验内容设置和编排，特别是忽略了高中物理课程改革所带来的影响和冲击。我们从教学方式、实验知识内容的难度、技术手段的差异性、仪器的复杂性等方面进行了调查，近70%的学生认为高中与大学物理实验在上述几个方面存在较大的差异性，高中与大学物理实验部分内容的实验方法、实验内容具有相似性，内容深度没有显著性差异，比如验证牛顿第二定律（大学实验项目为气垫导轨的使用）、电表的改装、电桥法测电阻等，而教学实施和评价方式却落后于高中阶段，比如高中阶段实施探究性学习，学生普遍适应和理解探究性学习理念，但是在进入高校后发现大学教学实施模式仍然采用传统的教学方式，与高中阶段的教学实施方式和评价模式没有衔接起来［4-5］，这样会严重挫伤学生学习的兴趣和积极性，学生非但没有掌握与物理实验有关的实验知识、提高实验技能，反而更加远离物理实验。

1.2 实验课程内容和目标侧重于以能力发展为取向

“使学生身心得到健康发展、促进科学技术的进步以及服务社会”始终构成高等学校生存的基础［6-7］，三者之间不是相互孤立的，学生身心发展是首要的，它是其他两项发展的根基和前提。

现在的大学物理实验课程目标侧重于学生实验认知水平的培养，忽视实验学习过程与方法，忽视对学生实验态度与价值观的培养。调查发现：学生中有30.1%认为实验能力培养目标没有具体化（事实上，现有的课程目标对于实验能力的培养提出了具体要求，出现此种现象，说明现有的能力培养目标与具体实验项目培养功能之间存在差距或问题），有31.25%认为缺少情感态度与价值观方面的目标，有22.4%认为缺失过程与方法目标。后两项虽然在大纲基本要求中涉及过，但在现行高校的实验课程编制中并未得到真正落实，仍以掌握实验知识、发展能力为主。高中阶段强调科学探究是物理实验学习的核心内容和重要的学习方式，注重让学生积极主动地参与实验内容的学习过程，注重培养学生的实验素养，但大学课程并未对过程与方法、情感态度与价值观方面的发展提出目标要求，没有保持实验课程目标的连续性、发展性。

1.3 微观内容设计所体现的教学理念差异很大

目前大学物理实验讲义基本上是按照传统编排方式进行，将实验步骤详详细细地罗列出来，内容呈现方式比较单一，无法调动学生的主动性、积极性。

高中物理实验项目的编排是按照科学探究的模式进行的，比如教材中设置了实验活动陈述式、实验情境创设式、激疑质疑式、引导探究式、总结提炼式等探究模式，教材结合具体实验内容，介绍了科学探究的呈现情况［8］。二者之间存在很大的差异性，所体现的教学理念相差很大。虽然大部分学生对于目前大学物理实验内容的编排方式比较认同，但无法提高学生的实验积极性。大学物理实验内容的微观编排设置过于详细，没有给学生留出思考的空间，学生在完成实验的过程中只能是机械地重复教材中的实验步骤，根本没有选择的余地，从事思维活动的空间很小，主要倾向于知识的传授，没有注重对科学思想的强调，没有突出科学实验研究方法的设计，缺少过程性和开放性等微观内容的设计。

2 大学物理实验课程内容构建的基本思路

2.1 以目标统领内容建立实验课程目标体系

高校教师在编制单门课程时首先考虑的问题是把选择内容放在首位，而不是像理论家所希望的那样先设定明确的目标［9］。工科院校课程的培养目标是为社会培养出能胜任当代工程实践工作的工程师，培养工科毕业生具有以解决工程实际问题为目的、以设计为核心的解决工业实际问题的能力。大学物理实验课程作为公共基础课应当着重培养人的素质，不是培养学生做事的能力，因此，新时期大学物理实验的课程目标应注重以“实验素养”的提高为主线，要从最初的基础知识、基础技能和实验能力培养，逐渐培养学生具有实验式思考问题的意识和能力，核心是培养学生实验逻辑推理、实验反思和探究的基本素养。

例如，我们可以依据“实验素养”内涵，结合物理实验的特点，确立包括知识理解型的实验、理论应用型实验、基于理论的技术开发型实验、技术应用型实验等学习领域目标体系，每一个学习领域都有具体的规定。知识理解型实验的目标，规定学生应用实验加深对物理知识的理解，同时获得实验基础知识和基本实验技能，以及进行课外实践活动的基本技能；理论应用型实验的目标，规定应用物理理论知识解决现实中的一些问题，或测量某一物理量，基于理论的技术开发型实验的目标为，学生应知道实验仪器和技术形成的物理理论基础和开发过程，了解实验问题解决过程中的一般方法，认识物理理论和实验技术之间的关系，培养学生根据相关知识开发相关实验技术的基本能力和意识；实验技术应用实验的目标为，学生应具有相关实验技术方面的知识，理解实验技术的思想，并能运用相关实验技术解决实际生活问题和工程领域问题。

2.2 精选实验项目，实现课程目标

实验项目是实现课程目标的“抓手”，否则课程目标的实现显得空洞，无法得到具体落实。高中和大学物理实验课程作为实验课程内容体系的不同组成部分，它们对学生的培养目标各有侧重。大学物理实验内容的选择应在实现课程目标的前提下，加强与高中实验内容的联系，从而使高中与大学物理实验内容有效衔接。实验课程内容的选择，要确定哪些学习领域目标明确规定要掌握何种实验知识和实验仪器知识、实验技术，即通过实验知识、实验仪器、实验技能的掌握，直接实现学习领域目标，哪些是通过实验课程学习形成意识、能力，即通过不同的教学组织形式、教学方法间接实现学习领域目标，只有这样才能从知识和技能2方面挑选课程内容。由于实现同一目标可供选择的课程内容很多，特别是有关实验技能、实验技术等方面的目标，因此应从能实现目标的所有内容中精选、优选。选择时应遵循以下原则［10］：

（1）典型性。选择的实验项目在实现目标的所有内容中具有代表性。

（2）基础性。实验内容的选择要以学生的现实基础和高中所开设的实验内容为前提，选择合适的实验项目，并且通过这个阶段实验内容的学习能为以后的实验学习、发展奠定一定的素质技能基础。

（3）传统性与时代性相结合。汲取物理发展史一些著名的实验思想和技术，将具有时代特色的课程内容引入实验课程，体现实验内容的时代性、发展性。

（4）科学性与实用性相结合。为使学生适应社会发展的需要，顺利进行专业课程内容的学习，物理实验内容应与学科发展相适应，反映物理学的新进展、新成果，同时从不同的专业需求、学生实际状况和学校实验设备等实际出发，注重课程内容实施的效果。

2.3 不同阶段课程内容的内在逻辑性和阶梯性

大学与高中物理实验教学的侧重点不同，相关课程内容的构建应考虑纵向内容体系的阶梯性和内在逻辑性。课程内容的阶梯性是指在安排实验教材内容的学习时应遵循由易到难的顺序，根据学生在不同年龄段的认知水平和特点，设置与年龄相应的课程教材内容。然而，物理量测量之间的关系也不存在明显的阶梯性，不能说非得先学电学物理量的实验后再学有关光学物理量的实验，它们之间没有谁先谁后的问题。因此，对于物理量测量为特征的实验教材内容体系，一般是从中学到大学，物理量的测量数目呈金字塔式逐级递减，相同物理量的测量应遵循内在逻辑性。

在同一物理量测量的实验项目中，主要涉及某一类型知识和原理，应按同一物理现象（原理）观测（验证）的多种方法和同一物理方法多种应用的一组实验组成功能模块［11］，根据由易到难的原则，遵循“基本实验兴趣的培养、基本实验技能的形成、实验技能的全面发展、专项实验技能的发展、综合实验能力的形成”来构建实验内容体系。以电学实验内容一体化为例：高中阶段，主要选择有关电学物理量的基本技术（电阻、电压和电流等测量方法）、不同的测量技术对测量结果的影响分析等作为教材内容；大学阶段，不仅强调电学物理量测量技术的应用，还强调非技术要素对工程问题解决的重要性，将设计、团队合作和人际交流等工程实践所需的技能纳入其中。

2.4 教学理念的设计要注重连续性和发展性

新课程高中物理实验对于实验微观内容呈现的设置是：实验步骤只给学生简要的提示，让学生自己写出实验具体方案和实验操作步骤，其呈现方式突出基础课程改革的新理念，即内容的设计突出科学探究理念，内容的微观呈现编排注重科学方法的渗透，并在教材设计中体现出来，如，可以把比较简单的、局部的探究活动和研究性学习的内容安排在前面，对于较复杂的探究活动，教科书可以给出较为详细的指导等，完整的探究活动和深入的研究性学习的比例也逐渐加大［12］。为体现教学理念的连续性和发展性，大学物理实验课程内容的微观设计主要体现：

（1）实验内容的设计要体现实验教学方式的转变。教学方式的转变为教学呈现方式的开发与创新提供了广阔的空间，不同的教学内容呈现对学生发展的价值最终是通过教学活动来实现的。同时，教学内容的呈现、开发与实施水平也制约着教学方式的运用。

（2）深入了解中学物理课程，强化对相似内容主题处理的针对性，依据“最近发展区”理论进行教学内容的设计，这样有助于实验知识与技能学习的连续性，能较好地实现高中与大学之间的知识与技能的衔接。

（3）物理实验内容的呈现要渗透科学方法以及增加开放性等内容。比如实验方案中所确定的方法，其原理是否科学、是否有利于实验证据的收集、探究设计方案中所选择的实验器材是否有利于减小误差、整个实验数据的合理性如何、是否存在着个别异常实验数据、实验数据是否能有力地支持所获得的实验结论等，特别是对于高中与大学相似内容的处理，更应该注意这方面的设计。对于没有相关高中基础的实验原理、实验方法以及相关的仪器予以重点叙述，而具体操作以提示和诱导为主；在实验内容上，逐渐增强设计能力，最终实现独立设计实验过程、组织实验仪器和独立完成实验，逐步增强学生的自主学习能力。

3 结论与建议

（1）高中与大学课程编写者较少考虑二者实验课程内容的衔接，大学物理实验课程并未对过程与方法、情感态度与价值观方面的发展提出目标要求，与高中阶段的实验教学目标缺乏连续性、发展性，高中实验内容体现探究教学理念，大学实验内容的编排仍按传统方式进行设计。

（2）实验内容一体化构建的基本思路应是：首先，构建实验教学目标体系以目标统领内容，从整体上建设物理实验内容体系；其次，遵循典型性、基础性、传统与时代性相结合、科学性与实用性相结合等原则，精选实验项目来实现课程目标；再次，各阶段衔接时应考虑课程内容的阶梯性和内在逻辑性；最后，课程内容编排要注重探究教学理念的渗透，以体现教学理念的连续性和发展性。

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［1］弗莱克斯纳.现代大学论：美英德大学研究［M］.徐辉，陈晓菲，译.杭州：浙江教育出版社，2001.

［2］张奂奂，丁邦平.美国高中与大学衔接的双学分课程：形成、发展与展望［J］.外国教育研究，2009（11）：57-60.

［3］许茵，雷庆.中美K-12工程教育及其与高等工程教育衔接的比较研究［J］.高等工程教育研究，2007（5）：16-20.

［4］周仕德.课程衔接：亟待研究的课程领域［J］.教育理论与实践，2010（9）：57-60.

［5］唐俊，易其顺.对大学物理实验教学与中学物理实验教学内容衔接的设想［J］.教育探索，2012（2）：53-54.

［6］周海涛.大学课程目标与内容调查报告［J］.教育研究，2004（1）：65-71.

［7］王伟廉.从课程视角找寻普通教育与专门教育的最佳结合［J］.教育发展研究，2003（7）：24-27.

［8］王良继，何润伟.沪科教版高中物理新课标教材中的“科学探究”［J］.物理教师，2005（9）：19-22.

［9］王伟廉.高等学校本科课程编制的层次问题［J］.高等教育研究，2002（5）：64-68.

［10］吕斯骅.基础物理实验选题问题［J］.大学物理，2006（5）：1-3.