教師專業(yè)化視野下高師物理實驗教學(xué)應(yīng)注重研究型學(xué)習(xí)

楊 燕

(文山學(xué)院數(shù)理系,云南文山 663000)

1 研究背景

在物理教師教育專業(yè)化發(fā)展背景下,學(xué)者們依托高師物理實驗教學(xué),從三個層面就如何使師范生成為“研究者”這一課題進(jìn)行了研究。第一是對物理實驗知識結(jié)構(gòu)的研究,目前,實驗知識結(jié)構(gòu)已逐漸形成分層遞進(jìn)模塊式結(jié)構(gòu)模式[1],如圖 1所示。“分層遞進(jìn)模塊式”課程結(jié)構(gòu)既考慮師范生已有的認(rèn)知水平,同時也考慮到師范生學(xué)習(xí)發(fā)展的需要。第二是對物理實驗教學(xué)組織形式的研究,其組織形式已逐漸形成分級開放式模式[2],模式既注重基礎(chǔ)也重視對實驗內(nèi)容的擴(kuò)展。第三是對實驗教學(xué)模式建構(gòu)的研究,其建構(gòu)已逐漸形成多元化教學(xué)模式。

圖1 分層遞進(jìn)模塊式知識結(jié)構(gòu)圖

隨著研究不斷深入,在高師物理實驗教學(xué)滲透研究型學(xué)習(xí)的必要性凸顯出來。首先,在物理實驗教學(xué)滲透研究型學(xué)習(xí)是物理教師教育自身發(fā)展的需要。新課程背景下的基礎(chǔ)物理教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及學(xué)生的學(xué)習(xí)方式都體現(xiàn)出回歸生活、全人發(fā)展的課程理念,把物理實驗課程作為載體進(jìn)行“研究型”學(xué)習(xí)有利于師范生深刻理解現(xiàn)代教育理念、教學(xué)觀、課程觀和學(xué)生觀。其次,在物理實驗中滲透研究型學(xué)習(xí)是師范生獲得研究能力的有效學(xué)習(xí)方式。研究型學(xué)習(xí)貫穿于實驗教學(xué)中,意味著實驗不僅具備對理論進(jìn)行驗證的功能,而且具備讓學(xué)生親身體驗研究物理實驗的功能。所謂體驗過程是一個自我認(rèn)識過程,是指學(xué)生對實驗的反思、對實驗控制變量的選取、對實驗進(jìn)行設(shè)計等一系列認(rèn)識過程。顯然,通過研究型學(xué)習(xí)師范生可獲得實驗方法、技巧最后形成技能。

基于上述觀點,筆者認(rèn)為作為教師職前培訓(xùn)基地的師范物理教育必須以教師專業(yè)化發(fā)展為導(dǎo)向開展研究型學(xué)習(xí)。通過自主研究、互動研究、設(shè)計并自制教具三種有效學(xué)習(xí)方式,使高師學(xué)生在實驗研究學(xué)習(xí)過程中得到必要的科研訓(xùn)練,提高師范生研究能力,使師范生向著“研究者”的目標(biāo)發(fā)展。

2 自主研究型學(xué)習(xí)

自主研究型學(xué)習(xí)是實現(xiàn)師范生成為 “研究者”的有效學(xué)習(xí)方式之一。在自主研究型學(xué)習(xí)中,師范生自主設(shè)計實驗方案和搭建實驗設(shè)備,自主探究物理實驗過程并對實驗進(jìn)行反復(fù)調(diào)整,自主完成對實驗測試中出現(xiàn)的問題的分析,最后自主完善實驗方案?？梢?從師范生自主研究型學(xué)習(xí)的特征來看,自主研究型學(xué)習(xí)其本質(zhì)是研究型學(xué)習(xí),從自主研究型學(xué)習(xí)的過程來看,自主研究型學(xué)習(xí)離不開研究型實驗教學(xué)這一特定環(huán)境。

研究型物理實驗教學(xué)對師范生而言是一個獲得較高層次科學(xué)研究方法的特定平臺。借助這一平臺,學(xué)生通過對物理實驗方法、裝置、實驗設(shè)計方案、實驗過程、實驗結(jié)果的分析和研究,學(xué)生的實驗研究能力將得到專門訓(xùn)練。從研究型物理實驗教學(xué)的要求來看其本質(zhì)上是一種創(chuàng)新型實驗教學(xué),與傳統(tǒng)的測量性或者是驗證性實驗相比較,研究型實驗教學(xué)更有利于學(xué)生進(jìn)行研究型學(xué)習(xí),發(fā)揮創(chuàng)造性思維能力,培養(yǎng)學(xué)生獨立從事實驗研究工作的能力,有利于學(xué)生學(xué)以致用,用所學(xué)的物理知識和實驗技能,自行設(shè)計實驗方案,自選實驗儀器,自擬實驗操作程序。

以實驗“測物體的密度”[3]為例。在組織學(xué)生進(jìn)行自主研究型學(xué)習(xí)時,對學(xué)生而言,要求學(xué)生提前進(jìn)實驗室,擬定預(yù)期所要達(dá)到的實驗?zāi)繕?biāo)。然后,每人提交一份詳細(xì)的“測物體密度”的實驗設(shè)計方案 (注:課程共提供四種測量方案,學(xué)生可以在其中選擇,也可以自行設(shè)計實驗方案)。對教師而言,教師要認(rèn)真閱讀學(xué)生提交的實驗方案,適當(dāng)?shù)臅r候可以對學(xué)生的實驗方案作一些方法上的指導(dǎo),作好實驗教學(xué)的準(zhǔn)備工作。在研究過程中,學(xué)生自主完成實驗研究任務(wù),教師原則上只提供學(xué)生所需要的實驗器材。

把自主研究型學(xué)習(xí)評價這一環(huán)節(jié)作為展開研究型實驗教學(xué)的載體是培養(yǎng)學(xué)生研究實驗?zāi)芰Φ挠行緩健ψ灾餮芯啃蛯W(xué)習(xí)評價是分段進(jìn)行的,每一階段的評價就相當(dāng)于一個小型的研討會。階段一是學(xué)生對自己的實驗全過程進(jìn)行自我評價,以口頭報告的形式進(jìn)行,報告內(nèi)容主要是實驗設(shè)計思想,誤差分析、如何進(jìn)一步優(yōu)化實驗和實驗結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)的差異性。階段二是教師參與學(xué)生的自我評價,從兩個層面上進(jìn)行分析,縱向?qū)用嬷饕治鰧嶒炘O(shè)計方案,學(xué)生實驗結(jié)果與實驗教學(xué)的目標(biāo),比較差異性;橫向?qū)用嫔现饕龑?dǎo)學(xué)生欣賞其他小組的實驗方案。階段三是學(xué)生對實驗的反思,表現(xiàn)在根據(jù)實驗誤差,對實驗方案進(jìn)行調(diào)整,完成實驗報告并提出更優(yōu)化的實驗方案一系列的反思活動中。學(xué)生自評能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,促進(jìn)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)進(jìn)行反思,有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的獨立性、自主性和認(rèn)知系統(tǒng)的完善。在進(jìn)行研究型實驗教學(xué)中,我們感覺到學(xué)生在自主研究型學(xué)習(xí)的過程中,學(xué)習(xí)的主動性明顯增強(qiáng)。

3 互動研究型學(xué)習(xí)

互動研究型學(xué)習(xí)是在現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論中提倡的“互動學(xué)習(xí)”方式的基礎(chǔ)上延伸出來的一種促進(jìn)師范生研究能力的學(xué)習(xí)方式,是實現(xiàn)師范生成為“研究者”的第二種有效學(xué)習(xí)方式?；友芯渴侵富与p方彼此研究對方,通過互動研究使師范生的情感以及學(xué)習(xí)得到充分交流。學(xué)生在互動研究中一方面會獲得多次交流、多次修改實驗方案的機(jī)會,而每一次機(jī)會的出現(xiàn),就意味著互動雙方的思維得到進(jìn)一步的提升。另一方面互動雙方通過交流相互間取長補(bǔ)短,不斷完善物理實驗方案,從而提高學(xué)生的實驗研究能力。

以實驗“用氣墊導(dǎo)軌測運動物體的加速度”[3]為例。在組織學(xué)生進(jìn)行互動研究型實驗教學(xué)時,最關(guān)鍵的是如何使師生以及學(xué)生間的互動更有效。為此,對學(xué)生而言,要求實驗前每一個小組提交一份詳細(xì)的“用氣墊導(dǎo)軌測運動物體的加速度”的實驗設(shè)計方案。在此基礎(chǔ)上開始第一次互動,各小組對實驗方案進(jìn)行交流討論,此時的互動有時會因為觀點不同而發(fā)生爭論,各小組通過交流后對各自的實驗方案進(jìn)行修改,確定實驗方案。對教師而言,教師認(rèn)真閱讀學(xué)生提交的實驗方案,適當(dāng)?shù)臅r候可以對學(xué)生的實驗方案作一些方法上的指導(dǎo),這就是第二次互動。第三次互動是教師將實驗方案返回給學(xué)生,學(xué)生對實驗方案進(jìn)行最后的修改。

互動研究型學(xué)習(xí)還體現(xiàn)在實驗評價的過程中。對互動研究型實驗學(xué)習(xí)的評價是在兩個層面上進(jìn)行,首先在小組自我評價層面上,自我評價的主要內(nèi)容有幾個方面,一是實驗設(shè)計思想,實驗中的誤差評析;二是提出進(jìn)一步優(yōu)化實驗方案的方法;三是對實驗結(jié)果與實驗預(yù)期目標(biāo)的差異性等等。這種評價往往伴隨著思維的反思,不同層次的學(xué)生在反思中不斷欣賞其他小組的實驗方案,這是一種潛意識取長補(bǔ)短的互評,學(xué)生在研究中互評,在互評中研究,從而調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,促進(jìn)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)進(jìn)行反思?；ピu有助于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的獨立性、自主性和認(rèn)知系統(tǒng)的完善。其次在師生間的評價層面上,評價從縱橫兩個維度上進(jìn)行,在縱向維度上主要評價學(xué)生設(shè)計的實驗方案的科學(xué)性,學(xué)生實驗結(jié)果的可靠性;在橫向維度上主要評價各小組所設(shè)計的實驗方案的優(yōu)化程度,從而引導(dǎo)學(xué)生反思實驗方案,找出方案的不足之處,提出更優(yōu)化的實驗方案,最后通過互評形成一個完整的實驗報告。研究型實驗教學(xué)的實施除了能夠培養(yǎng)師范生的研究實驗的能力外,還給我們帶來了意外的收獲,那就是互動雙方為了證明自主設(shè)計的實驗方案及實驗結(jié)果的科學(xué)性和可靠性,都會反復(fù)實驗,不斷修改實驗方案,尋找更好的實驗方法,由此,互動雙方的責(zé)任心在研究學(xué)習(xí)中明顯增強(qiáng)。

4 研究、設(shè)計并自制中學(xué)物理教具研究型學(xué)習(xí)

師范生研究、設(shè)計并自制中學(xué)物理教具是基礎(chǔ)物理教學(xué)改革及教師教育專業(yè)化發(fā)展的需要,是實現(xiàn)師范生成為“研究者”的第三種有效學(xué)習(xí)方式。因此,研究中學(xué)物理實驗教學(xué)或?qū)χ袑W(xué)物理實驗教具進(jìn)行研究,成為教師職前教育的必修課程。從宏觀上分析物理概念本質(zhì)屬性是設(shè)計教具的出發(fā)點,因此,要設(shè)計教具必須從研究物理概念本質(zhì)開始,只有找到本質(zhì)的東西,教具的設(shè)計方向才明確。從微觀上分析在制作教具的活動中,師范生既要動手又要動腦的過程是不斷否定自我和超越自我的過程。最后制作的教具要經(jīng)過實驗驗證。從宏觀研究到微觀設(shè)計以及制作一系列自主活動中,師范生充當(dāng)了一個研究實驗的體驗者的角色。顯而易見,師范生的研究實驗?zāi)芰蛣?chuàng)新能力在體驗中得到了顯著提高。

近幾年來,我校物理實驗室為師范生提供了各種有利于進(jìn)行研究型學(xué)習(xí)的實驗教學(xué)條件,如在原有的實驗室基礎(chǔ)之上延伸出“學(xué)生創(chuàng)新制做實驗室”、“加工室”。師范生參加了各類教具制作比賽,取得了較好的成績。師范生自制教具是一種實驗科研能力的訓(xùn)練形式,在訓(xùn)練中師范生的實驗研究能力得到進(jìn)一步的提高。實踐證明,研究型學(xué)習(xí)能力的形成是師范生職后研究中學(xué)物理實驗教學(xué)的基礎(chǔ),教師在職前教育是否獲得研究能力直接影響到職后的教研水平。當(dāng)師范生在職前得到良好的科學(xué)研究的訓(xùn)練,那么,他就能在自己的教學(xué)崗位上創(chuàng)造性地投入到中學(xué)物理實驗研究中,在基礎(chǔ)物理實驗教學(xué)中得心應(yīng)手,取得很好的教學(xué)效果。

5 結(jié)束語

基礎(chǔ)物理教育與高師物理教育是一脈相承的兩個問題,基礎(chǔ)物理教育的重大變革必然會引起高師物理實驗教學(xué)的改革,高師物理教育改革不僅要隨其變革,更應(yīng)該走在基礎(chǔ)物理教育的前面并成為基礎(chǔ)物理教育改革的理論策源地。高師物理實驗教學(xué)應(yīng)研究基礎(chǔ)物理教育的特點、規(guī)律與發(fā)展動向,在研究的基礎(chǔ)上,滲透具有師范特征的研究型學(xué)習(xí)模式。目前,研究型學(xué)習(xí)已成提高師范生動手能力、科學(xué)探究能力以及創(chuàng)新思維能力的重要學(xué)習(xí)方式,也必將成為高師物理實驗課程與教學(xué)的重要理念與策略。

[1] 王培吉.層次模塊化大學(xué)物理實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐[J].華東理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,(S1):179.

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