合作学习环境下大学物理实验教学模式的构建策略研究

[摘 要]目前，在高等教育领域，合作学习已经成为一种受到广泛关注的教学模式。作为一门实践性强的学科，大学物理实验教学也需要适应合作学习的发展趋势，构建一个合作学习环境下的教学模式。合作学习环境能够促进学生之间的互动和协作，在共同解决问题的过程中增强学生的学习兴趣与合作意识，提高学生的学习效果。基于此，本文探究构建合作学习环境下的大学物理实验教学模式。

[关键词]合作学习；大学物理；實验教学

合作学习是一种积极参与、相互交流的教学模式，在大学物理实验教学中具有重要的意义。传统的实验教学往往以教师为中心，学生被动接受知识，难以激发学生的学习兴趣和主动性。而构建合作学习环境下的大学物理实验教学模式，可以促进学生之间的互动合作和思想碰撞，培养学生的创新意识和团队合作能力。本文在对合作学习理论和方法进行简要概述的基础上，分析了大学物理实验教学现状，重点探讨了合作学习环境下大学物理实验教学模式的构建策略。

一、合作学习理论和方法

（一）合作学习理论

合作学习是一种基于合作和互助的学习理念，强调个体之间的合作、交流和共享知识。它的核心思想是通过合作与他人互动，促进知识的建构和意义的共建。合作学习理论的主要支持者有德威特·约翰森和罗杰·蒂什曼，他们提出了合作学习的五个基本原则，即互相依赖、面对面互动、个体责任、平等机会和社交技能[1]。

1.互相依赖

合作学习注重个体之间的相互依赖关系。学习者在团队中共同完成任务，相互支持和帮助，每个人的成功与失败都会影响整个团队的成果。这种互相依赖的关系能够促进学习者的积极参与和团队合作意识的培养。

2.面对面互动

合作学习鼓励面对面的互动交流。学习者可以通过讨论、辩论、合作解决问题等方式，与他人分享自己的观点和理解，从而促进思维的碰撞和知识的交流。这种互动能够加深对知识的理解和应用，提高学习效果。

3.个体责任

合作学习要求每个学习者对自己的学习负责。每个人都有明确的角色和任务，需要承担相应的责任和义务。通过合作学习，学习者可以培养自律、自主学习和自我评价的能力，提高学习的主动性和主观能动性。

4.平等机会

合作学习强调学习者之间的平等性。每个人都有发表观点、提出问题和参与决策的机会，没有人会被排斥或忽视。这种平等机会的存在能够激发学习者的积极性和创造性，培养学习者的合作意识和团队精神。

5.社交技能

合作学习注重培养学习者的社交技能。学习者通过与他人的交往和合作，学会倾听、沟通、协商、合作等社交技能。这些社交技能在现实生活中同样重要，能够帮助学习者更好地适应社会环境和与他人合作。

（二）合作学习方法

在合作学习中，有许多不同的方法和策略可以帮助学习者实现合作学习的目标。下面是常见的合作学习方法：

1.小组讨论

学习者分成小组，在指导教师的引导下，通过讨论解决问题、分享观点、交流理解等方式，促进知识的建构和共享。小组讨论可以激发学习者的思维活动，增强合作意识和团队协作能力[2]。

2.互助学习

学习者在小组中相互扶持和互助。可以通过互相教授知识、提供反馈意见、共同完成任务等方式，相互促进学习效果的提高。互助学习能够培养学习者的合作精神和团队协作能力。

3.角色扮演

学习者分别扮演不同的角色，在模拟场景中，通过互动交流来解决问题。角色扮演可以帮助学习者更好地理解和应用知识，培养学习者的合作意识和解决问题的能力。

4.项目式学习

学习者在小组中共同完成一个项目，从问题定义到解决方案的实施，每个人都有明确的任务和责任。通过项目式学习，学习者可以培养解决复杂问题的能力，提高团队合作和协调能力。

5.合作评价

学习者在小组中相互评价和反馈。通过对他人的学习成果和表现进行评价，可以帮助学习者认识到自己的不足和改进的方向，促进学习者的自我发展和提高。

二、大学物理实验教学现状

（一）大学物理实验教学现状

大学物理实验教学是物理学专业课程中的重要组成部分，通过实验教学可以帮助学生巩固理论知识，培养实验操作能力和科学研究方法。目前，大学物理实验教学现状：

1.教学内容丰富多样

大学物理实验教学内容覆盖了经典力学、电磁学、光学、热学等物理学的各个领域，包括基础实验、综合实验和创新实验等多个层次和类型的实验项目。这样的设计可以满足学生不同层次和需求的学习。

2.装备设施逐渐改进

随着科技的发展，大学物理实验室的装备设施得到了不断改进和更新。现代化的实验设备和仪器能够更好地满足实验教学的需求，提供更准确、精密和高效的实验条件[3]。

3.实验教学方法多样化

传统的大学物理实验教学主要以教师为主导，学生被动接受实验指导和操作指导。但现在，越来越多的实验教学方法注重培养学生的实验技能和科学精神，如探究式实验、综合性实验和团队合作实验等。这些方法强调学生的参与和主动探索，提高学习者的学习兴趣和实验操作能力。

4.实验安全意识增强

实验安全是大学物理实验教学中非常重要的一个方面。近年来，实验室更加重视安全管理，实验室规章制度、实验操作指导和安全教育培训等方面的工作得到了加强，学生对实验安全的意识和重视程度也有所提高。

（二）大学物理实验教学存在的问题

尽管大学物理实验教学已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题：

1.实验内容和实际应用的联系较弱

部分大学物理实验内容与实际应用之间的联系较弱，学生难以看到实验知识与日常生活的关联，导致实验的意义和动力不足。

2.实验装备更新困难

物理实验设备的更新换代较为缓慢，成本较高，导致一些实验室设备相对陈旧。这可能限制了学生接触到最新技术和实验手段的机会。

3.实验教师培训水平不一

一些实验教师的实验操作技能和教学经验有限，缺乏与时俱进的实验教学理念和方法，影响了实验教学质量。

4.实验课程评价体系待完善

当前大学物理实验教学中的评价体系相对薄弱，评价方法单一、标准不统一。缺乏科学、全面、客观的评价体系，使得学生在实验课程中的学习过程和成果无法得到充分的评价和反馈。

三、合作学习环境下大学物理实验教学模式的构建策略

（一）教学目标设定

1.确定知识与技能目标

大学物理实验教学的第一步是明确学生需要达到的知识和技能目标。这包括掌握实验仪器的使用方法、熟悉物理实验的常规流程、培养实验设计和数据处理能力等。在设定目标时，要考虑到学科知识的深度和广度，既要注重理论知识的掌握，也要注重实践能力和创新思维的培养[4]。

2.设定团队合作目标

在大学物理实验中，团队合作非常重要。除了个人的知识和技能目标外，还需要设定团队合作目标。这些目标可以是通过互相合作、分享、讨论等方式，共同完成实验任务，并且获得优秀的实验报告和成果。团队合作能够促进学生之间的交流与合作，提高实验效率和质量。

3.强调实验思维和科学方法

合作学习环境下的大学物理实验教学应注重培养学生的实验思维和科学方法。教学目标可以包括观察、实验记录、数据分析、问题解决等方面。学生需要主动思考和探究实验现象，培养他们的科学思维和实验能力。通过实践中的观察、实验设计、数据采集和分析，学生能够更好地理解物理原理，并培养解决实际问题的能力。

4.提供合作学习环境和工具

为了支持合作学习环境下的大学物理实验教学，学校可以提供相应的学习环境和工具。这包括配备先进的实验仪器设备，建立学生合作学习的空间和平台，提供学习资源和资料等。学校可以引入合适的合作学习平台和工具，如在线协作平台、虚拟实验室、数据分析软件等，以便学生在实验过程中进行交流与合作[5]。

（二）学生组队与角色分配

1.多样性与协作性

在组队时，应尽可能保证多样性，将不同专业、不同学习能力的学生组合在一起。这样可以促进交流和合作，每个人都有机会贡献自己的特长和观点，达到协作学习的效果。多样性的组队可以带来不同的视角和思维方式，有利于解决问题时的创新和多元化思考。同时，多样性也可以增加学生之间的互相学习和理解，培养跨学科交叉思维的能力。

2.角色分配和任务明确

在组队前，应明确每个小组成员的角色和任务分配。组长负责协调组内工作，包括任务分配、进度安排等；实验记录员负责记录实验过程和数据，确保实验结果可靠；分析员负责数据处理和结果分析，提供科学的结论和建议等。角色分配要根据学生的特长和兴趣进行合理分配，使每个人都能发挥最大的作用。明确的角色和任务分配可以提高团队工作效率，减少沟通成本，使实验工作更有序、更高效。

3.轮换角色和反思总结

在实验过程中，可以考虑轮换小组成员的角色。通过轮换角色，每个学生都有机会体验和学习不同的角色，增强团队合作意识和能力。轮换角色还可以培养学生的全面发展，让他们在实践中探索自己不同的潜力和能力。同时，在实验结束后，鼓励学生进行反思总结，分享各自的心得和体会。通过反思总结，可以总结实验中存在的问题和改进的机会，提高团队协作和个人成长。

（三）教师角色和指導策略

在合作学习环境下的大学物理实验教学中，教师发挥着重要的引导和促进作用。以下是相关策略：

1.设计任务和组织活动

教师在设计任务和组织活动时，需要深入了解学生的学习需求和兴趣，以提供有针对性的学习机会。任务的设计应具备一定的挑战性和可行性，既能够激发学生的学习兴趣，又能够适应他们的学习能力和水平。任务可以包括探究性学习、项目学习、实践活动等多种形式，通过鼓励学生的主动性和合作性来培养他们的自主学习能力。此外，教师还应合理安排任务的难度和时间，确保学生在完成任务中能够充分展示和发展自己的技能和能力。

2.提供支持和资源

教师在提供支持和资源方面起到至关重要的作用。教师应该为学生提供必要的物质和技术资源，如实验器材、文献资料、计算机等，以保障学生能够开展有效的学习和实践活动。此外，教师还可以使用多种教学方法和教学工具，如多媒体课件、网络教学平台等，以丰富学生的学习体验和促进他们的学习效果。

3.角色转变和辅助引导

在合作学习环境中，教师的角色需要从传统的知识传授者转变为辅助者和引导者。教师不仅要关注学生的学习成绩，更要关注他们的学习过程和学习能力的提升。教师应当及时发现学生在学习中遇到的问题和困难，给予必要的辅助和指导。教师可以通过个别指导、小组讨论、错题分析等方式，帮助学生解决问题，并引导他们思考和探索解决问题的方法。

（四）教学资源和技术支持

在合作学习环境下的大学物理实验教学中，教学资源和技术支持是必不可少的。以下是相关策略：

1.实验器材和设备

教师在实验教学中应确保实验室配备充足的实验器材和设备，以满足学生的实验需求。这些器材和设备应包括实验所需的基础设备（如显微镜、天平、试管架等）和专业设备（如分光光度计、高压电子显微镜等）。教师应及时检查和维护这些器材和设备，确保其正常运行。此外，教师还应制定安全操作规程，加强实验室的安全管理，确保学生能够在安全的环境中进行实验操作。

2.学习资料和参考文献

教师可以提供学生相关的学习资料和参考文献，以帮助他们深入理解实验内容和背景知识。这些资料可以是教材、期刊论文、实验指导书等，既可以是电子资源，如在线教学平台、学术数据库等，也可以是实体资料，如图书馆藏书和期刊杂志。教师可以根据学生的学习需求，提供相应的学习资料和参考文献，引导学生进行独立的学习和研究。

3.技术支持和网络环境

合作学习环境需要良好的技术支持和网络环境。学校应提供稳定的网络连接，以方便学生进行信息检索、数据处理和在线交流。同时，学校还应提供相应的技术支持，包括实验器材的维护和修理、软件的安装与更新等，确保实验教学的顺利进行。教师可以通过技术培训和指导，帮助学生掌握实验所需的技术操作和数据处理方法。

4.合作学习平台和工具

学校可以引入合适的合作学习平台和工具，以支持学生的合作学习活动。这些平台和工具可以提供实验任务的发布和管理、团队协作的支持、信息共享和讨论的功能等。例如，可以使用在线协作平台，如GoogleDocs或微信群，方便学生在实验过程中进行团队协作和信息共享；可以使用虚拟实验室，模拟实验环境，提供学生进行虚拟实验的机会；同时，还可以使用数据分析软件，如Excel或SPSS，帮助学生进行实验数据的处理和分析。

结束语

总之，合作学习能够有效提高学生的学习兴趣和学习效果，并培养学生的合作能力和解决问题的能力。同时，教师的指导策略和创设良好的合作学习环境也是构建成功的教学模式的关键要素。本文为大学物理实验教学提供了一种创新的方式，让学生在合作中相互学习和协作，深入理解物理知识，并能更好地应用于实践。这样的教学模式能够培养出更多具备科学素养和创新思维的人才，为未来的科学发展做出贡献。

参考文献

[1]张薇薇.实验教学中同伴教学法对学生能力培养的作用[J].中国教育技术装备，2021（12）：116-118.

[2]吕秀品，李林，池凌飞，等.大学物理实验课程问卷调查及改革实践[J].物理通报，2021（2）：21-25.

[3]杨方源，杨占金，严超，等.基于混合式教学模式下的大学物理实验教学实践与研究[J].山西青年，2021（17）：39-40.

[4]楊勇.分析如何提高大学物理实验课的教学水平[J].智库时代，2019（39）：78，83.

[5]张克生.应用型高校物理实验教学改革与实践探索[J].湖北开放职业学院学报，2022，35（20）：153-154，157.

作者简介：王印磊（1972— ），男，汉族，山东泰安人，山东科技大学公共课教学部，实验师，硕士。

研究方向：大学物理实验教学。