吳 肖，吳福根，朱道云

(廣東工業(yè)大學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，廣東 廣州 510006)

設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)是介于基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究之間的、較高層次的、類科研的物理實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練,要求學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，針對(duì)某一實(shí)驗(yàn)題目或?qū)嶒?yàn)要求，查閱有關(guān)資料，提出實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)科學(xué)設(shè)計(jì)的原則確定最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案，包括確定測(cè)量條件、制定實(shí)驗(yàn)方法和步驟、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和記錄數(shù)據(jù),研究實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題，并著重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和研究，直至完成實(shí)驗(yàn)[1]. 對(duì)于學(xué)生而言，做了1～2個(gè)學(xué)期的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)后，轉(zhuǎn)入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)會(huì)非常興奮和投入. 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼_保學(xué)生旺盛的求知欲和強(qiáng)烈的好奇心，但對(duì)于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力要求較高，相對(duì)于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中的問題解決更為復(fù)雜. 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)因給予了學(xué)生較大的學(xué)習(xí)空間，充分體現(xiàn)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)施、自主分析和總結(jié)的能力，學(xué)生通過解決實(shí)驗(yàn)過程中不斷出現(xiàn)的新情況和新問題，提升自身的動(dòng)手能力和激發(fā)自身的創(chuàng)造力. 在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)性物理實(shí)驗(yàn)難以掌控和管理，如果沒有做好設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)指導(dǎo)與管理工作，學(xué)生實(shí)驗(yàn)中常常出現(xiàn)虎頭蛇尾的情況.

1 “項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式的構(gòu)建

“項(xiàng)目”一詞，本身來源于管理學(xué)科，指在一定的約束條件下(主要是限定時(shí)間、限定資源)，具有明確目標(biāo)的一次任務(wù)，項(xiàng)目側(cè)重于過程[2]. 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其過程應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立自主完成，學(xué)生是項(xiàng)目里的成員;作為教師，其教學(xué)實(shí)際上是對(duì)項(xiàng)目的管理、指導(dǎo)、監(jiān)控與評(píng)價(jià). “項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式主張將項(xiàng)目管理的思想運(yùn)用于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中. 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一般從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)到完成歷時(shí)較長(zhǎng)，具有較大的挑戰(zhàn)性，項(xiàng)目管理思想的運(yùn)用可以確保實(shí)驗(yàn)的順利開展，保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)歷程的完整性.

在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)反思，主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)是高元認(rèn)知能力的學(xué)習(xí)[3]. 反思是指?jìng)€(gè)體積極監(jiān)控、評(píng)價(jià)和修正自身思維的過程[4]. 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的反思，是學(xué)生對(duì)自我和設(shè)計(jì)及實(shí)施過程以及結(jié)果進(jìn)行監(jiān)控、判斷和改善的思維活動(dòng). 為了能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施的最優(yōu)化，學(xué)生需要考慮實(shí)驗(yàn)儀器的選擇是否合適，判斷實(shí)驗(yàn)方案的制定是否合理，監(jiān)控自己的實(shí)驗(yàn)操作，調(diào)控自己的注意力，調(diào)整自己的心態(tài)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)策略，改變實(shí)驗(yàn)方案，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，這些都需要學(xué)生進(jìn)行自我反思. 自我反思有效地促進(jìn)了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)成功的進(jìn)程，兩者相互聯(lián)系、密不可分.

將大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)看成項(xiàng)目來實(shí)施，充分體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)作為實(shí)踐型課程的課程設(shè)計(jì)思想. 實(shí)踐類課程一般以“計(jì)劃”(Plan)、“探究”(Explore)、“表達(dá)”(Express)的PEE活動(dòng)構(gòu)成[5]. 結(jié)合這一課程設(shè)計(jì)思想，考慮到學(xué)生自主學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，提出了大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式.

圖1是大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)“項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式的框架圖，學(xué)生依托開放式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成實(shí)驗(yàn)的探究、表達(dá)與交流；教師依托交流/管理平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行管理指導(dǎo)，在實(shí)驗(yàn)前提出評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后進(jìn)行可行性評(píng)估，在實(shí)驗(yàn)實(shí)施時(shí)進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)，實(shí)驗(yàn)后組織交流并對(duì)學(xué)生評(píng)價(jià). 教師依據(jù)項(xiàng)目的流程以及學(xué)生需要思考之處編制出反思工具，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程進(jìn)行反思監(jiān)控，進(jìn)而做出調(diào)整.

圖1 “項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式框圖

2 “項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式的環(huán)節(jié)

2.1 學(xué)生項(xiàng)目進(jìn)行的3個(gè)環(huán)節(jié)

將實(shí)踐類課程的“計(jì)劃”、“探究”和“表達(dá)”的PEE活動(dòng)構(gòu)成作為“項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式的3個(gè)主要環(huán)節(jié).

環(huán)節(jié)1：計(jì)劃，包括明確研究問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和形成具體計(jì)劃. 明確研究問題主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的進(jìn)行分析；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)即對(duì)實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)及可行性分析、選擇實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格. 具體的計(jì)劃即將項(xiàng)目分成幾個(gè)可執(zhí)行的任務(wù)，并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)的實(shí)施步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)中可能存在的問題，制定實(shí)驗(yàn)進(jìn)度計(jì)劃表，考慮人員的分配及相互之間的溝通方式.

環(huán)節(jié)2：探究，是指深入探討，反復(fù)研究. 從最原始的含義上講，探究就是尋找所需的信息，尋找目標(biāo)物體，尋找對(duì)某種現(xiàn)象或?qū)δ骋灰蓡柕慕忉專瑢ふ医鉀Q問題的答案，尋求符合要求的設(shè)計(jì)[6]. 探究的實(shí)施階段，是對(duì)計(jì)劃的具體執(zhí)行，即通過觀察與實(shí)驗(yàn)，獲取事實(shí)與證據(jù)或形成具體的成果，包括對(duì)突發(fā)問題的解決、誤差(風(fēng)險(xiǎn)、成本)的控制、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄，分析論證、得出結(jié)論.

環(huán)節(jié)3：表達(dá)，通過表達(dá)，展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程，并使學(xué)生的思維可視化，同時(shí)形成對(duì)實(shí)驗(yàn)的自我評(píng)估與總結(jié). 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少的環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)匯報(bào)和撰寫相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)論文，通過這一環(huán)節(jié)滿足了學(xué)生自我表現(xiàn)和自我實(shí)現(xiàn)的需要，也促進(jìn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)整體的評(píng)價(jià)、反思與改進(jìn).

2.2 教師教學(xué)指導(dǎo)的4個(gè)環(huán)節(jié)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)應(yīng)該給予學(xué)生充分的自主權(quán)，以及較大的自由度，為了防止較大的自由度使學(xué)生變得盲目、松散和缺乏自我監(jiān)管，在項(xiàng)目管理的基礎(chǔ)之上，教師針對(duì)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程進(jìn)行適度地介入是非常必要的.

環(huán)節(jié)1：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前的介入，組織探究，明確評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn). 教師在與學(xué)生確定設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，需要給出明確的項(xiàng)目要求以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn). 全面科學(xué)的評(píng)價(jià)指標(biāo)可以使學(xué)生明確設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的具體要求，從而在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行有效地反思和改進(jìn). 如向?qū)W生提出“設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性、研究的全面性、結(jié)果的精確性、裝置的性價(jià)比”等評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重，學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)不盲目. 由于評(píng)價(jià)指標(biāo)很重要，實(shí)驗(yàn)中最好以紙質(zhì)形式發(fā)放，以免學(xué)生遺忘. 明確的要求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也有助于學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需求分析時(shí)做到有的放矢.

環(huán)節(jié)2：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后的介入，探究計(jì)劃的可行性評(píng)估. 實(shí)驗(yàn)的可行性受到多種因素的影響，實(shí)驗(yàn)的可行性需對(duì)理論的可行性、實(shí)驗(yàn)方法的可行性和實(shí)驗(yàn)條件的可行性進(jìn)行評(píng)估. 教師此時(shí)的把關(guān)是非常重要的，可以防止學(xué)生盲目地進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

環(huán)節(jié)3：實(shí)驗(yàn)實(shí)施中的介入，研究質(zhì)量的把關(guān). 基于項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)實(shí)施其中一個(gè)理念是將實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行分解，小組制定好項(xiàng)目計(jì)劃，并且具體到某一時(shí)間段要完成某一項(xiàng)任務(wù). 在這段任務(wù)實(shí)施的前半段，教師先不過多地介入指導(dǎo)，也許實(shí)施之初最難，卻是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的最佳時(shí)期，小組成員間的思維碰撞也是最激烈的，當(dāng)學(xué)生遇到問題能夠嘗試自行成功解決時(shí)，他們獲得的成就感也就越強(qiáng)烈，在后面的學(xué)習(xí)中就更有動(dòng)力去自己克服種種困難. 教師過早地介入幫學(xué)生解決了太多的問題，學(xué)生的依賴就會(huì)增加. 教師可以在任務(wù)實(shí)施的后半段開始介入，按任務(wù)要求了解學(xué)生完成情況，如果進(jìn)度過慢，應(yīng)加以督促；了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的問題及解決情況，如果解決難度過大，可以和學(xué)生一起討論解決.

環(huán)節(jié)4：實(shí)驗(yàn)實(shí)施后的介入，組織匯報(bào)交流和評(píng)價(jià). 在開展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的過程非常重視，但是一旦完成實(shí)驗(yàn)，獲得結(jié)果后很少對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，通過匯報(bào)交流進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和互相評(píng)價(jià)，將好處、不好之處呈現(xiàn)在教師和學(xué)生的分析之下，并且可以學(xué)習(xí)同伴的經(jīng)驗(yàn)和長(zhǎng)處，通過評(píng)價(jià)促進(jìn)更深入地思考與學(xué)習(xí).

3 “項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式的實(shí)踐

利用反思工具促進(jìn)學(xué)生積極的反思是“項(xiàng)目-反思”式教學(xué)模式的最大特點(diǎn). 通過促進(jìn)學(xué)生積極的反思，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力中的元認(rèn)知監(jiān)控能力，以及積極的自主學(xué)習(xí)態(tài)度. 所謂反思工具，是指支持學(xué)生實(shí)施反思過程的思維輔助手段、方式或方法[7]. 反思工具可以起到2方面的作用：一是作為幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自己與自己的交流，將學(xué)生的內(nèi)隱知識(shí)和思維顯性化；二是可以作為引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施的思維操作的輔助手段，通過恰當(dāng)?shù)奶崾净蛞龑?dǎo)，可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中思維的集中性、連續(xù)性和完整性. 因此，反思工具對(duì)于學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來說，是一種有益的支架. 除此之外，反思工具也可以成為教師對(duì)學(xué)生表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的依據(jù)[8].

為了促進(jìn)學(xué)生反思，采用了多種反思記錄工具，例如：

1)基于問題的工作單式的結(jié)構(gòu)化反思記錄工具[8]. 在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的不同階段，通過一些問題讓學(xué)生進(jìn)行思考，可以有效地促進(jìn)學(xué)生對(duì)元認(rèn)知策略的掌握，幫助學(xué)生內(nèi)化到關(guān)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中的4個(gè)主要問題：實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是什么？現(xiàn)在進(jìn)展如何？接下來該如何進(jìn)行？完成得怎么樣？著名教育評(píng)估專家Earl這樣寫道:學(xué)生，當(dāng)其成為積極的、主動(dòng)參與的、具有批判性思維的評(píng)價(jià)者時(shí)，他就可以理解信息，將其與先前所學(xué)聯(lián)系起來，并掌握其中的技巧，這是元認(rèn)知的調(diào)節(jié)過程. 其實(shí)很多時(shí)候?qū)W生只要意識(shí)到問題的關(guān)鍵所在，就會(huì)去想辦法轉(zhuǎn)變和解決.

2)基于微信企業(yè)號(hào)的網(wǎng)絡(luò)日志式的反思記錄工具[9]，學(xué)生通過自我記錄的形式，如文本、錄音、錄像等形式記錄實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程和完成項(xiàng)目的經(jīng)歷，記錄對(duì)實(shí)驗(yàn)的所思所想和一些感受. 反思記錄工具(圖2)為學(xué)生提供展示自己、解剖自己的機(jī)會(huì). 教師即時(shí)通過手機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)并與之交流，即時(shí)幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)方法和態(tài)度，提高自主學(xué)習(xí)能力.

圖2 基于微信企業(yè)號(hào)的反思記錄工具

通過以上反思工具的使用發(fā)現(xiàn)，反思工具可以有效地促進(jìn)學(xué)生對(duì)自我的正確評(píng)價(jià)，促進(jìn)學(xué)生與學(xué)生以及教師之間經(jīng)常性的協(xié)作學(xué)習(xí)，反思促進(jìn)交流，學(xué)生的進(jìn)步與成長(zhǎng)是巨大的.

4 結(jié)束語

依據(jù)實(shí)踐課程的設(shè)計(jì)思想，在大學(xué)物理設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中提出了“項(xiàng)目-反思”式學(xué)習(xí)模式，形成了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的“計(jì)劃、探究、表達(dá)”的PEE活動(dòng)環(huán)節(jié)，教師在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)上分階段適度地介入，賦予學(xué)生充分的自主學(xué)習(xí)責(zé)任感而又不至于盲目行動(dòng). 針對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)元認(rèn)知能力要求較高，提出利用反思記錄工具促進(jìn)學(xué)生對(duì)自我的正確評(píng)價(jià)的方式，通過開放式、協(xié)作式的學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí).