(西北大學 物理實驗教學中心)

基礎(chǔ)物理實驗的探究式教學方法

(西北大學 物理實驗教學中心)

1 主要內(nèi)容

西北大學物理實驗教學中心針對“如何在近代物理實驗教學中開展研究性教學，讓學生在經(jīng)典實驗中體驗研究創(chuàng)新的思想方法，在基礎(chǔ)課程學習階段養(yǎng)成科學研究的習慣和規(guī)范”這一問題，從實驗教學理念、實驗項目層次優(yōu)化、課題引入方式與推進方法及綜合化的考核方式等方面入手，開展了細致的研究性教學實踐探索，總結(jié)出了具有借鑒價值的探究式教學方法.

1.1物理實驗教學理念

實驗教學不是簡單“驗證規(guī)律”的過程，而更應(yīng)是引導學生“體驗”規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程，總結(jié)研究新問題的思路和方法的過程. 在基礎(chǔ)物理實驗教學中，通過課題拓展和討論答辯，加強探究過程的訓練. 把1次教學實驗當作1次科研經(jīng)歷，把1份實驗報告當作1篇科技論文，把1次答辯考核當作1次學術(shù)報告，從一點一滴中培養(yǎng)學生的研究創(chuàng)新能力.

1.2探究式的課題引入方式

從小學到大學，教學過程習慣以演繹法的方式給學生建立“物理概念”， 講授“物理規(guī)律”，進而通過演繹推理，完成練習題目或者考試試題. 這種方式對于培養(yǎng)學生扎實的理論知識功底具有有效作用. 但是事實上，更多具有創(chuàng)新意義的發(fā)現(xiàn)，往往是依靠“歸納法”的邏輯思考獲得. 通過研究，很多經(jīng)典實驗?zāi)軌驈纳铙w驗和應(yīng)用問題入手，幫助學生歸納出“物理問題”，抽象出待測量的物理量，設(shè)計出實驗方案，探究物理規(guī)律，并重新回到生活進行應(yīng)用拓展，完成“從生活和實驗現(xiàn)象走入物理，再從物理走回生活和應(yīng)用的過程”.

1.3遞進設(shè)問的推進方法

通過“問題驅(qū)動”激發(fā)學生的思考. 能否提煉出關(guān)鍵性的問題，是教學設(shè)計成敗的關(guān)鍵. 我們針對每個實驗，總結(jié)出了每個環(huán)節(jié)的核心問題，采用多輪次循環(huán)講解的方式；通過物理情境還原、問題驅(qū)動思考，一步步把學生“逼迫”到可以有效實施的實驗方案上來，讓學生們自然而然地得到物理規(guī)律，親身體驗發(fā)現(xiàn)的過程和應(yīng)用的樂趣. 例如：塞曼效應(yīng)實驗教學過程中，可以設(shè)置如下3個階段的問題：

1)如何將原子能級分裂轉(zhuǎn)化成為宏觀上看得見的實驗現(xiàn)象？在此基礎(chǔ)上，選用什么樣的原子體系進行實驗比較方便？

2)采用什么方法能夠測定微小的波長變化？

3)給出實驗儀器設(shè)備和設(shè)計方案，根據(jù)實驗結(jié)果分析相應(yīng)物理機理.

1.4實驗項目的應(yīng)用拓展

對每個教學實驗項目的內(nèi)容進行了拓展、延伸和組合，開發(fā)和積累出具有研究意義的實驗拓展訓練小課題. 這些拓展小課題提高了實驗內(nèi)容的層次與內(nèi)涵，挖掘了有限設(shè)備資源的潛在價值，更給因材施教、開展個性化培養(yǎng)提供了可能. 同時給學生提供了研究創(chuàng)新的范例和思路. 例如：在完成“空氣中的光速測量”基本實驗后，拓展出以下課題.

1)用光速測量儀測液體或玻璃磚的折射率.

2)將此設(shè)備改成1臺激光測距儀，測量實驗室樓道長度.

3)設(shè)計出基于其他原理測量光速的方案.

1.5實驗考核教學功能的充分發(fā)揮

將開展了十余年的答辯考核逐漸細化成專題學術(shù)會議式的常規(guī)性考核方式，弱化考試的課程結(jié)束性標志，真正把考核變成教學和學習的環(huán)節(jié). 綜合采用了平時考查、筆試考核、操作考試和專題答辯等多種形式的考核方式. 尤其是將部分實驗課程的答辯考核，分散貫穿在日常實驗教學中，每次安排約1個小時的專題學術(shù)會議式的研討答辯. 采用了實驗報告擇優(yōu)積分、優(yōu)秀實驗報告積分免考、優(yōu)秀科技制作和小論文獎勵等多種激勵方式，引導學生提高實驗報告質(zhì)量，積極開展探究實驗，寫作科技論文.

2 創(chuàng)新點

落實“以科研的態(tài)度對待教學實驗，在教學實驗中進行科研訓練”的教學理念. 從生活體驗和物理現(xiàn)象出發(fā)，探究式地引入實驗課題. 通過多輪次循環(huán)設(shè)問推進教學過程. 通過實驗項目的拓展和組合突破既定實驗內(nèi)容，增強教學實驗的研究性. 總結(jié)了多種形式相結(jié)合的物理實驗考核方式，利用日?；瘜W術(shù)會議式的答辯考核激發(fā)學生參與集體討論.

3 主要成效

針對如何在基礎(chǔ)物理實驗教學中開展研究性教學的問題， 從實驗項目設(shè)計、內(nèi)容拓展、教學方法和考核方式等方面入手，提供了良好的解決模式. 通過物理實驗項目組合、科研成果模擬轉(zhuǎn)化、自制實驗儀器等多種途徑，構(gòu)建了能夠開展完整科研訓練的系列化物理實驗?zāi)K. 關(guān)于基礎(chǔ)物理實驗教學模式和實驗室建設(shè)的教學實踐經(jīng)驗，獲得了2項省級教學成果獎勵.

(執(zhí)筆：鄭新亮)

[責任編輯：任德香]

(待續(xù))