研究型教学模式在大学物理实验教学中的应用

崔金刚+李威燃+杨可欣+李帅

摘要：研究型教学模式要求在教学过程中结合具体教学内容把科研方法、科研态度、科研思想等灌输给学生，使学生能知其然并知其所以然，从而激发学生的学习热情，锻炼和培养学生的创新能力。大学物理实验是重要的实践性课程，其课程特点非常适合采用研究型教学模式，在教学过程中采用研究型教学模式有利于提高实验教学质量。

关键词：研究型；教学模式；创新；质量

自1977年恢复高考以来，高考录取率已经由1977年的不到4.8%提高到2015年的75%以上。相应的录取人数也由27万提高到700万以上。随着毕业生人数的增加，社会对学生素质的要求也越来越高。但当前教育模式大多侧重于书本上知识的传授，结合具体实践的内容相对较少。这使得高等学校学生普遍缺乏良好的动手能力与解决实际问题的能力，在工作时难以满足用人单位高标准的要求。在就业压力日益增大的今天，如何提高学生的综合素质是全国各高校面临的一个迫切问题。

为了提高学生的素质，我们要注重加强学生的实践动手能力，增强学生自主解决问题的能力。而大学物理实验是大多数本科学生学习的第一个实践类课程，该课程对学生的后期实践学习具有重要的辅助作用，它可以为学生打下坚实的实践基础，促进学生实践动手能力，提高学生的应变能力，对学生的综合发展有着重要的作用。

大学教育要培养具备良好科学素质的人才，因此大学物理实验教学应该建立一种适合当代科技发展、能够培养具备深厚基础知识的创造性人才的实验教学新体系。实验内容应结合当代教育思想和高科技成果，实验教学方法和教学手段应改变过去的讲解加演示模式，逐步建立针对不同层次学生的开放实验室，以满足不同知识层次学生的需要，提高学生的学习主动性。

一、研究型教学模式的特点及意义

研究型教学模式要求在教学过程中把与教学内容相关的科学进展、科研方法、研究思维等传授给学生。把科学知识、科学研究与实践教学紧密的结合，这是研究型教学和创新性教育的本质要求，也就是说要边学习、边研究、边实践，强调要把实践与研究融入到教学过程中，并在教学过程中通过不断优化调整课程结构建立一种基于研究探索的学习模式。该模式以研究为本，使学生在学习过程中获得一个发现世界、探索世界的宽松教学环境，能够给学生提供自主研究问题的时间和条件，能够激发学生进行创新的欲望。

大学物理实验作为一门实践性课程，要求学生结合理论知识去操作仪器从而获得实验数据，在教学过程中注重学生的实验技能、实验方法、实验态度等方面的培养。当前的实验教学过程多采用教师讲解理论、仪器操作示范、数据计算说明等传统模式。经调查发现，在刚接触实验课时，学生对学习内容有较高的兴趣，这表明学生更愿意学习实践性课程。但上过几轮实验课后，学生的热情下降，喜欢物理实验的学生比例降低。这其中一个原因是学生认为实验学习过程只是机械模仿老师的实验操作，感觉枯燥乏味没有挑战，从而丧失学习热情。而采用研究型教学模式，可以开拓学生思维，使他们思考为什么做、怎么做这个实验，这个实验有什么用处、还能干什么，不断地思考以及结合科学的讲解，能够极大地提高学生的学习热情。

教育部关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见中明确提出“积极推动研究性教学，提高大学生的创新能力”。因此，在教学过程中如何实施研究性教学，推动学生的研究性学习，处理好教与学两者之间的关系，进一步深化实验教学改革，激发学生的创新意识，锻炼和培养学生的创新能力，是高校教育改革的重要课題之一。

二、研究型教学模式在物理实验教学中的应用

做好物理实验，需要理论与实践相结合，对提高学生的实践能力具有重要的意义。在教学过程中采用研究型教学模式可以极大地提高学生的学习热情、开拓学生视野、锻炼科研思维。在实验教学过程中采用研究型教学模式有以下特点。

（一）研究型教学模式在教学过程中要强调“知其然”

在实验教学中，通常每个实验项目都是一个独立的知识点，学生经常困惑于为什么做这个实验，它对我们有什么用处。因此，在实验介绍中要与科研调研相似，讲述实验背景、实验的发展、研究现状等。讲授内容要丰富，要结合具体事例，让学生明确实验所涉及的理论在现实生活中的意义，使学生理解为什么要测量这个参数。如在导热系数实验中，导热系数表示物质导热能力的大小，是衡量材料热物理性质的重要参数。在强调节能减排的今天，提高能源利用率，降低热量损耗具有重要意义。在工业、建筑、军事、生活等领域，选择不同导热性能的材料或采取改善导热性能的手段会起到决定性作用。如现在研究热点的陶瓷发动机就利用了陶瓷导热性能差，可以提高发动机燃烧效率，降低能耗等优点。只有“知其然”学生才能更好地结合生活实际，更容易理解接受实验内容。

（二）研究型教学模式要求明确“知其所以然”

每个实验都利用自己独特的原理，原理明确了实验内容就易于学习。因此实验原理的讲解要有启发性，针对具体测量的目标能通过不同的手段进行测量，要结合科研中的方法进行综合性说明。讲授课本外的知识，可以有效地开拓学生思维。如导热系数的测量主要依据其定义，具体在理论上分为稳态和非稳态两大类。每种方法都有依托的理论依据，而测量对象的不同使得测量方法也不相同，同时测量速度与测量精度也大相径庭。我们在实验中是采用平板稳态法。该方法的样品要制成平板形，其上表面与一个稳定的均匀发热体相接触，下表面与一个均匀散热体相接触，根据温度梯度的变化来进行测量。该方法直接来源于导热系数定义，原理简洁直观，学生非常容易理解。

（三）研究型教学模式的测试样品要“接地气”

学生在本科期间接触科研工作相对较少，对科研工作好奇又有些敬畏心理。因此，我们的教学实验样品要贴近生活，人们能够摸得着看得见，改变学生心目中科研是“高大上”的神秘感觉，让学生知道科研是来源于生活，是结合实际的。如在导热系数实验中，测量样品我们选择生活中常见的板材。以四种不同类型的板材制作成大小相同的样品，分别为实木板、密度板、胶合板、复合地板。因为板材含水率不同对导热系数有较大的影响，所以在测试前，对全部样品进行了12小时的干燥处理。测量之前要对学生说明不同样品之间的区别，预测将会产生什么样的实验结果。

（四）研究型教学模式要求在教学过程不断提出“为什么”

在科学研究中要求我们善于发现问题，并对产生的问题做出正确的解释。我们要把这种“较真”精神投入到教学过程中，我们的教育要有目的地训练学生科学严谨的实验态度，在具体工作中一定要细致，考虑问题要充分。每一个“为什么”就是一个结合实际的问题，如何解决“为什么”是对学生能力的一种锻炼。我们在导热系数实验中要问学生“为什么样品要制作成薄板”“为什么加热温度要恒定”“为什么散热条件要一致”“为什么可以忽略側面散热的影响”“为什么热电偶冷端温度可以不为零”等。解释了这些问题，学生对学习内容就会有一个充分的理解。

（五）研究型教学模式训练学生的实验习惯要“标准”

标准不是呆板，是合乎规定满足要求，是具备科学素质的一种体现。中国每年都有一些关于高校实验室安全事故的报道，而受伤对象绝大多数都是学生。究其原因主要是由于学生在实验过程中操作不规范、安全意识淡薄造成的。因此在教学中教师要以科研的标准严格要求学生，做到仪器操作要规范，实验步骤要准确，注意事项要明确，数据记录要真实。在具体实验过程中，我们从各个环节都对学生提出严格要求，如实验预习要充分清楚自己要做什么怎么做；实验之前要关注实验须知，牢记注意事项；实验操作要严格遵守仪器操作要求，电路连接一定要规范；数据处理要认真，要对测试结果进行不确定度评价等。严格的要求才能形成良好的习惯，实验习惯标准了，对学生日后的学习工作有重要的意义。

三、结束语

研究型教学模式要求在实验教学过程中重视教学、科研、实践相结合。教学上我们要以书本上的理论为基础，讲清楚讲透彻，使学生具备扎实的理论基础；科研上要渗透相关领域的科学思想，注重培养学生的实验技能与发散思维，能够提出问题并自己解决问题；实践上要训练学生学有所用，能用掌握的知识、技能去解决生活中的具体问题。通过与常规教学方法的比较我们发现，采用研究型教学模式进行实验教学有利于提高学生的学习热情，开拓学生视野，锻炼学生思维，培养学生良好的实验习惯，对提高实践教学质量有重要的作用。

参考文献：

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[4]崔金刚等.提高大学物理实验教学质量的几点举措[J].黑龙江教育，2012，5：11-12.

编辑/吕秀妍