以问题为牵引 构建探究性物理实验课堂

张丽 周娴 潘华锦 赵建君

摘 要 实验课堂中开展探究式教学，有利于培养学员自主学习能力、创新能力、团队合作意识和能力。针对大学物理实验教学现状，在大学物理实验教学中以问题为牵引，构建探究性实验课堂，以着力提升学员综合实验能力和素质，提高实验课堂教学质量。

关键词 大学物理实验；探究性教学；问题；自主学习

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）08-0112-03

Constructing Inquiry Physics Experiment Classroom with Pro-blems as Traction//ZHANG Li， ZHOU Xian， PAN Huajin， ZHAO Jianjun

Abstract Carrying out inquiry-based teaching in the experimental class is beneficial to train the students ability of independent study， innovation， sense and ability of teamwork. According to the present situation of college physics experiment teaching， in the teaching of

college physics experiment， the construction of inquiry-based expe-riment classroom with the questions as the traction can enhance the comprehensive experimental ability and quality of the students and improve the experimental teaching quality.

Key words university physics experiment； inquiry-based teaching； problems； independent study

1 前言

大学物理实验是学员进入大学后的第一门实验课程，是培养学员科学素养、实验能力、创新能力等的重要手段，在高等院校体系中占有重要地位。作为科学实验基础训练的一门重要课程，大学物理实验课程不仅承担了培养学员“三基”（即基本实验知识、基本实验方法和基本实验技能）的重要任务，更是培养学员创新思维和科学探究能力、培养学员团结合作精神的有效载体[1-3]。在大学物理实验教学中引入探究式教学，有利于培养学员自主学习和探究能力，有利于培养学员团队合作意识和能力，对提升学员综合实验能力和素质，提高实验课堂教学质量，具有十分重要的意义。而大学物理实验课堂中，以高度凝练、提取的相关问题作为线索，“穿针引线”地贯穿学习目标和知识内容，对于构建探究性实验课堂无疑是一条有效途径。

2 以问题为牵引的探究性大学物理实验教学过程

问题是思维的起点，也是思考的动力。“疑”生“惑”，“惑”促“解”，只有学员心中有疑惑，其心理上才会产生一种强烈的解惑内驱力。以教学内容和目标为主线，创设恰当的问题情境，以问题为牵引，穿针引线、组织学员的探究活动，构建探究性实验教学课堂，让学员围绕一个中心任务或问题开展探究性学习活动，以启发学员积极思考，主动学习探究，进而提高实验课堂学习效率和质量。

探究性实验教学过程既包括个人分析问题、搜集查阅相关资料，又包括团队讨论、协商解决方案；既包括理论推理，又包括实验验证，不断发挥个人和集体的力量修正完善方案，最终解决问题。在此过程中，学员既可以通过自主学习或是团队合作获得相关的知识，掌握解决问题的方法，培养锻炼探究意识、思维能力，又可以培养团队协调、协作意识等人文素质[4-8]。以问题为牵引的探究性实验教学过程主要包括以下几个教学环节。

创设问题情境，激发学员自主探究 教员通过分析教学目标，结合学员学情将整个教学目标和内容分解为若干个具有内在逻辑关系并层层深入的小问题。通过这些问题引导学员进入具体目标知识点的学习和探究，并层层深入，最终使学员形成探究、创新的心理愿望和性格特征。现代心理学研究认为，当人们遇到问题而又没有现成的办法解决时，思维就会启动。一个好的问题情境的创设不仅要考虑教学目标、问题本身的科学性，还要逐步深入，遵从“最近发展区”原则，充分考虑学员本身的实际情况，切忌为了問题而问题，这也是需要教员精心考虑、反复斟酌并不断锤炼的一种能力。

学员自主探究，组内交流协作 探究性实验教学模式因为采取“自主、探究、合作”的学习方式，所以在教学过程中特别强调学员的自主学习和自主探究，以及在此基础上实施的小组合作学习活动。一节课的教学目标通常要靠单个学员的自主探究再加上学习小组的合作探究学习活动来完成。因此，本环节成为探究性教学模式的中心和关键环节。不管是单个学员的自主学习和探究，还是以学习小组为单位进行的合作探究学习活动，学员都需要充分调动以前的知识和经验，对所探究的问题进行思维加工，进行意义分析，从而将自己之前的知识和经验进行关联和整合，在知识结构中进行意义建构。教员则需激励学员探究，引导学员进行知识的意义建构；学员经过认真的自主探究、积极思考后，就可以进入小组协作交流阶段，教员在这个过程中要起到组织、协调和引导的作用。

教员适时启发，引导学员探究 在学员的实验探究活动中，教员的适时启发指导必不可少。一方面，教员作为学员探究学习活动的组织者和引导者，引导学员朝着预定的教学内容和目标步步前进，同时指导、规范学员的探索实践过程；另一方面，经过探究，学员将自己的实验过程或是查阅的资料进行总结梳理，得出自己的结论或解释，不同的学员或是团队之间就有可能就同一个问题提出不同的看法，教员就需要引导学员进行进一步的探究求证，直至共同寻找出最佳答案。

分析归纳知识，总结提高能力 教员要引导学员对问题进行回答，对学员的学习成果进行分析评断，并对知识点进行及时归纳总结、深化迁移，以提高学员综合实验能力和素质。

3 以问题为牵引，探究性实验教学课堂的构建

为提高学员在实验课堂中学习的自主性和主体地位，培养学员的主动探究意识和能力，进而提高学员综合实验能力和素质，针对军械工程学院大学物理实验教学现状，在教学实践中积极尝试并实践，以问题为牵引，构建探究性实验教学课堂，收效良好。

以“用光电效应测定普朗克常数”这个实验为例，教员通过分析教学目标和教学内容，分析学员知识结构和现状，将教学目标和过程分解为以下几个问题。

1）本实验的主要实验目的是什么？

2）光电效应方程是什么？

3）测量依据的基本原理式是什么？

4）截止电压应该如何测量？

课前预习环节 教员对教学内容和教学目标进行分析，对学员现有知识结构进行分析，将整节课总结归纳为上述几个问题，并在课前由课代表下发给每个学员；学员在课前针对教员提出的这几个问题进行有针对性的预习和思考，并形成自己的初步见解。

课上实验环节 以上述几个基本问题为牵引，将学员要掌握的基本知识点和内容用这几个问题穿针引线地穿插起来，并适时在学员探究的关键环节给予帮助和引导；学员以组为单位，自主探究、组内交流协作形成统一意见，并推选代表进行表述；教员对学员的表述进行系统分析，并给出合理评价。

如对于本次课，以简单的问题作为开篇：本实验的主要目的是什么？由于问题比较简单，学员回答起来难度也不大，可以随便找一组学员由学员代表回答。实验的主要目的有两个：验证光电效应方程的正确性；测定普朗克常

数，在实验过程中加深对于光的量子性的理解。

针对学员的回答情况，教员可以请其他学员进行补充，并就此提出下一个问题：既然实验目的之一是要验证爱因斯坦的光电效应方程，那么光电效应的基本形式是什么样的呢？它所蕴含的物理含义是什么？就此开启接下来内容的探究和学习。学员进行简单的准备工作之后，由一组学员在黑板上写出方程的基本形式，同组其他学员进行补充和更正，并阐述此物理方程所蕴含的物理含义。在学员阐述和补充过程中，教员根据情况进行补充、归纳和总结。

教员在此基础上提出第三个问题：既然实验目的之一是要验证这个方程，那么怎样去验证？所依据的基本原理是什么？接下来就可以继续以小组形式进行组内的探究、讨论、归纳、总结，并由学员代表写出具体的测量原理式，进行原理阐述。

教员对学员代表的阐述进行总结、点评，并引导学员分析总结：“此测量原理式是基于光电效应方程推导出来

的，是关于截止电压和入射光频率之间的一个关系式。具体来说，也就是入射光频率和截止电压是线性关系，而现在要验证光电效应方程，就不妨去验证由这个方程推导出来的二者之间的这种线性关系。所以就可以通过实验实际作图，做出截止电压和入射光频率之间的关系曲线，如果确实是一条直线，则光电效应方程就得到了验证，由直线的斜率也就可以得出普朗克常数了。”

与此同时，将本实验的最后一个关键问题抛出：测量截止电压和入射光频率之间的关系曲线。截止电压的测量是关键，那么什么是截止电压？如何测定截止电压呢？针对这个问题，学员以小组形式探究、协作、讨论，最终得出小组结论。由教员进行必要的更正和补充，最终形成实验的整体思路，并以该思路为牵引，引导学员认识仪器和理清实验的基本步骤，进而就可以由学员来自主进行实验。

实验结束 针对实验中的具体问题，教员可以引导学员进一步思考、质疑，为课下进行进一步的深入探究埋下伏笔。如本实验中寻找截止电压的方法问题，教员就完全可以作为一个专题，由学员课下搜集材料，进行深入探究，撰写成实验小论文。

4 结语

在高等院校教学中，大学物理实验作为一门基础学科，其创新教育的功能和载体作用早已为人们所共识，对培养学员综合实验和能力的作用也是显而易见的。在大学物理实验教学中，着力培养学员的创新精神和实践能力，关键是要改变传统的教员的教学方式和学员的学习方式。以问题为牵引，构建探究性实验课堂，既可以将整个实验内容和教学目标化零为整，又可以有效提升学员学习的积极性、主动性，培养学员的探究、协作意識以及创新能力。实践证明，该教学方式不失为实验课程课堂教学改革的一种有效途径。

参考文献

[1]刘晓彬.大学物理设计性实验中探究式教学模式的应用[J].实验室科学，2015，18（6）：124-126.

[2]何光宏，韩忠.大学物理实验探究式教学的思考[J].实验室研究与探索，2011（7）：292-294.

[3]吴海英.《大学物理实验》改革的几点建议[J].大学物理实验，2015，28（1）：101-103.

[4]吴淑花，王武廷，朱俊敬.“探究式”实验教学的实践与研究：以“半偏法测电流表内阻”为例[J].石家庄学院学报，2008，10（3）：115-117.

[5]钱成新.“合作”、“探究”式学习方法的实施[J].现代物理知识，2009，21（4）：47-49.

[6]李晓芬.物理实验的探究式教学浅析[J].实验教学与仪器，2007（9）：15-16.

[7]徐旭玲，李科敏，王海婴.传统大学物理实验的探究式教学[J].物理实验，2006，26（1）：24-26.

[8]张艳亮.大学物理实验实施探究式教学的探索[J].大学物理实验，2009，22（3）：104-107.