通识教育背景下物理演示实验教学方式探索

杨翠　张大林　马玲玲　刘纳

【摘 要】介绍了通识教育的核心理念及物理演示实验与通识教育的关系，结合教学实践中的具体实际，对物理演示实验的教学方式进行探讨，并结合通识教育阐述了对文科生和艺术生开设大学物理演示实验的重要性。

【关键词】通识教育；物理；演示实验；学生

0 引言

随着国家对高等教育投入力度的进一步加大，全国高校对物理演示实验室建设更加重视，相继研制了一大批结构简单、设计巧妙、演示效果好的实验设备[1]，把探索枯燥的科学理论富于生动有趣的实验当中，达到了用理论指导实验、再用实验结果强化对理论更加深入认识的良性循环。同时，随着教学改革的不断推进，通识教育的理念已经深入人心，通识教育坚持人格养成为第一位，使学生的科学文化素养，思想道德品质，学习、生活习惯都能得到很大的提升[2]。而物理实验是理工科学生的一门主要公共基础课程，它对培养学生观察、分析的思维能力和激发学习物理学的兴趣、提高科学素质均是不可或缺的[3]。物理演示实验属于定性的实验，旨在观察现象、验证理论、激发兴趣。传统意义上的物理实验是根据教学内容，教师在台上做、学生在台下看，这不利于培养学生的动手能力及创新能力的提高。目前，文科学生和艺术生自然科学基础薄弱，对理工教学兴趣不高，理工科的选修课程对他们的教学效果欠佳，怎样对不同学科背景的学生开设物理演示实验是一个问题。本文针对这些问题，结合通识教育的核心理念，对不同学科，尤其是文科和艺术类学生如何开设物理演示实验进行探讨。

1 通识教育与物理演示实验的结合

我校物理演示实验是以通识选修课程的形式向学生开设的，通识教育的核心理念是人格养成。它是以人格为核心，让学生了解人类最基本的知识领域和思维方法，提升学生的人文素养、科学精神和创新能力，促进不同学科间的交叉渗透与综合，引导学生了解学科发展前沿，养成良好的学习习惯和生活习惯，具备良好的思想道德素养，最终提升学生的综合素质[4]。

大学物理和物理实验一般都向理工科同学开放，对于文科学生来说没有机会接触到物理，造成生活中的很多现象都不能用简单的物理知识解释。物理演示实验可以将抽象的物理学概念化为具体的实物，将深奥的物理理论简单化，使模糊的东西变清晰，将枯燥的内容变得生动，并且能将生活中看到的和听到的现象通过实验手段再现出来。因此，物理演示实验适用于对文科和艺术类学生开设，物理演示实验的教学活动是一种特殊的认知和实践活动，教师和学生都是主体，也必须成为主体，学生通过自己的能动作用，履行自己的角色，并且和谐互动[5-7]。物理演示实验除正常的直观演示外，在学习过程中还可以培养学生的实践意识，动手能力，科学审美，了解学科发展前沿等，能够实现知识的传授与能力培養相统一[8]。物理演示实验密切联系生产生活实际，让学生了解物理学在工程技术中的应用，如超导磁悬浮列车装置能够演示磁悬浮列车的工作原理，能够演示太阳能发电工作原理的太阳能发电装置。

2 物理演示实验上课方式

物理演示实验这门课程作为通识类选修课程开放，学生在前一学期进行选择，班级里的八十五个同学来自不同的学院和专业，班级中有学理工科的、文科的、艺术类的，对于这样一个班级进行教学的老师老说，讲授知识的难易度的掌握对老师要求很高。因此，本门课程我们在课堂上采取老师集中讲解演示，学生分组讲解讨论，制作演示实验等方式展开，具体流程如图1所示。

上首次课，由于学生对实验室的仪器充满好奇，但对仪器的注意事项又不是很清楚，因此第一次课由老师集中讲解演示示范，强调注意事项。第二次课课堂交给学生，自己对所有的实验仪器更进一步了解，对不了解得仪器设备标注并课后查找相关资料。老师根据实验项目的难易，按所属类别将八十个实验项目进行分组，第三次课学生根据自身的情况，选择自己要讲的实验项目。一般情况下，要求文科和艺术类的同学挑选原理较为简单易懂的进行讲解，理工科的同学挑选和专业结合的，具有一定难度的做准备。同学们根据自己挑选的项目进行有针对性的更深层次的资料查找和准备。老师根据大家挑选项目的情况将学生进行分组，分组原则是同一组中尽量包括有文、理和艺术的学生，项目有难有易。给同学们留出一定的时间进行准备，包括讲课的课件、需要制作的小型演示实验。这期间由老师在力学、热学、光学、近代物理等领域各挑选几个典型的演示实验给大家进行详细的讲解。学生准备结束之后课堂交给学生，由小组推荐轮流去讲，讲课内容围绕演示实验进行，包括知识背景，实验原理，操作方法及注意事项，知识点及应用前景的扩展等，组内其他成员进行补充，老师组织大家去做小组评价，并给出总结性的评价，讲解完毕由小组派代表演示自制的小型演示实验。实验讲解和演示完成，组间进行打分，最后取平均分作为过程性评价的一部分成绩。期末要求学生上交本学期上课的心得体会。

图1 物理演示实验教学流程

3 上课成果

通过该种上课模式，使得不同专业背景的同学都能参与课堂中，实现了通识教育的核心，让很大一部分文科和艺术类的同学也能很轻松的接受物理知识，期末对上课的学生进行了调查了解，选修《物理演示实验》课程的同学人数为85人，参加调查人数为83人，调查结果如下：

问卷设计了15个客观选择题和1个主观问答题，根据教学设计中的各个环节进行逐一提问，并与传统教学模式进行对比分析。主要分为以下几个方面：（1）教师讲授阶段，包括学生参观阶段教师的讲解，征对每一个仪器的详细介绍，以及对于学生遇到问题的解答等；（2）学生自主学习与组间成员协作学习阶段，自主选择仪器并熟悉仪器的操作，自主查阅资料对所选仪器扩展知识的进一步完善，制作汇报课件，查阅相关资料制作演示实验小制作等过程；（3）学生汇报，学生对知识点的讲解难易程度的把握，语言组织，小制作的展示等；（4）课程评价模式，小组互评及教师评价结合，心得体会等。（5）与传统教学模式相比，学生对新教学模式的接受程度与意见反馈。

对于教师讲授阶段主要以引导式讲解为主，57.8%的学生满意和37.3%的学生非常满意，这个结果说明大家对于教师讲授的方式，难易程度，及内容的选择等方面愿意接受。自主学习与小组成员协作学习阶段，62.7%的同学对教学中设置自主学习和小组合作学习阶段持欢迎态度，认为在这个阶段中不但能锻炼自我监控、自主意识，还能很好的锻炼团队合作能力。另外，通过和不同专业的同学的互助学习，可以了解更多的学科。还有同学认为在大学的课堂中学生之间不太喜欢交流讨论，尤其在通识课程中，其主要原因可能是通识类选修课程学生来自大一、大二、大三不同专业，学生之间并不熟悉，在通识课中采用小组协作学习可以增进同学之间的了解。51.8%的同学希望在其他课程的学习中也能设置小组合作学习模式。学生汇报阶段，73.5%的同学认为让学生讲解的方式在物理演示实验这门课程中很适用。其中有36.1%的人觉得物理演示实验本身理论知识学生自己通过查找资料完全可以看懂，30.1%的人认为通过学生讲课可以让他们各方面的能力更快的提升，如动手能力，计算机应用能力，语言表达能力等。在课业评价方面，85.5%的同学赞同小组互评和教师评价相结合的评价方式。在与传统的教师讲授式的教学模式相比较中发现，有80.7%认同这种新的教学模式，认为这种教学方式让文科和艺术类的学生也能接受，这种方式避免了课堂上老师单向灌输，难易程度让各学科背景的学生都能很好的掌握，而且学生参与课堂的程度更高，比传统教学方式更锻炼学生各方面的能力，符合通识教育的基本理念。

4 总结

通识教育旨在培养学生完整的人格，在教学中不仅要注重理论知识的灌输，更多的应该注意学生自主能力的培養，人际交往和口头表达等能力的训练，物理演示实验作为通识课程，侧重点要放在让不同学科背景的学生可以接受，利用上述的教学方式能培养更有能力，能适应社会的人。通过对上课学生进行调查，发现大部分同学对这种教学方式赞同，认为这种方式可以在物理演示实验课程中使用，也可以考虑推广到其他通识课程的教学中。但是，在教学过程中还存在一些问题需要进一步完善，比如一开始学生选课的引导，根据学生特点、演示实验特点进一步制定最佳的教学设计方案，受场地、设施等条件限制，学生所做的演示小实验大部分水平集中在初高中阶段，整体水平有待提高。希望通过不断的完善，这种新的教学模式能够在通识课程中得到更好地应用。

【参考文献】

[1]李文娜.谈物理演示实验的设计和演示实验室的建设[J].实验室科学，2007（3）：125-127.

[2]王泽丰.高校通识教育质量提升的显示深思与路径选择[J].河北经济学院学报，1（14，2017）：107-108.

[3]张凤琴，林晓珑，王逍.创新人才培养下的大学物理实验教学改革研究[J].大学物理，3（36）2017：36-39.

[4]王展.我国高校通识教育发展困境之反思[J].三峡大学学报，2013（6）：154-155.

[5]耿爱丛，赵慈，黄英群.浅谈大学物理演示实验的作用及改进措施[J].实践实验教学，2006（6）：97-98.

[6]吉成元，吴永熙.试论大学普通物理演示实验的多种教学形式[J].高等物理教育，2004（6），2007：92-94.

[7]代伟，陈太红.如何做好大学物理演示实验教学[J].物理与工程，4（18）：29-32.

[8]贾辉，石璐珊，等.大学物理课堂引入演示实验的思考[J].高师理科学刊，2（37），2017：80-83.

[责任编辑：朱丽娜]