問題教學法在物理實驗課教學中的探索與實踐

張金鳳 邱成鋒 尹霖

摘? 要：基于大學物理實驗課的目前發(fā)展形勢，根據(jù)問題教學法的特點，分析探討了大學物理實驗課流程中預習、課堂、課后各環(huán)節(jié)實施問題教學法的探索過程，在此基礎上分析了把問題教學法應用于研討式物理實驗課教學的嘗試，實踐表明，在物理實驗課教學中實施問題教學法是可行的，提高了物理實驗課授課水平，培養(yǎng)了學員的問題意識和自主學習能力。

關鍵詞：問題教學法? 物理? 實驗課教學? 研討

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（a）-0204-03

Abstract： Based on the current development situation of college physics experiment course and the characteristics of problem teaching， this paper analyzes and probes into the exploration process of implementing problem teaching method in the process of preview， classroom and after class in college physics experiment course. On this basis， it analyzes the application of problem teaching method in the teaching of research physics experiment course. The practice shows that the implementation of problem teaching in physics experiment course is feasible， which improves the teaching level of the physical experiment course and cultivates the students' problem consciousness and independent learning ability.

Key Words： Problem teaching method; Physics; Experiment teaching; Discuss

隨著社會和科技的迅速發(fā)展，物理實驗已不再隸屬于理論課程，各高校逐漸確立了物理實驗的課程地位，物理實驗課程的任務由原來的以理論驗證為主、為理論教學服務逐漸發(fā)展到注重發(fā)展學生的綜合能力、創(chuàng)新能力。長期以來，由于對實驗教學重要性缺乏足夠的認識，導致有的實驗教學往往流于形式，不利于學生實踐能力的培養(yǎng)[1]。隨著現(xiàn)代教育技術的發(fā)展，物理實驗課教學由板書教學逐漸過渡到多媒體教學，授課時間也由簡單介紹幾分鐘到授課30min左右，實驗課授課內(nèi)容逐漸規(guī)范，信息量增大，但同時，信息量的增大也易使學生抓不住重點，聽完不會做實驗，或者做完實驗卻沒搞懂實驗。鑒于這種情況，在物理實驗課教學中貫穿問題教學法理念，無疑是一種不錯的嘗試。

1? 問題教學法

問題教學法（problem based learning，PBL）在國外研究較早，古希臘時期蘇格拉底的“產(chǎn)婆術”是指在教學過程中善于運用追問的方式，使得學生陷入自相矛盾之中，意識到自己的錯誤，從而獲得新知的過程，它是問題教學法的起源[2]。問題教學法又稱以問題為導向的教學法，由美國神經(jīng)病學教授Barrows在加拿大 McMaster大學針對臨床案例率先使用[3]。問題教學法的運用就是師生之間積極互動，在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的過程中實現(xiàn)已定的學習目的的過程[4]。關于問題教學法的研究相對來說比較多，但主要都是理論研究和在各學科教學中的應用研究，在實驗教學中的研究相對較少。

問題教學法具有如下特點：創(chuàng)設問題情景，激活學生思維;講究留白，啟發(fā)思維;以培養(yǎng)學生自主意識和創(chuàng)新精神為目的。通過設置問題場景，引導學生經(jīng)歷陌生問題解決的完整過程，教會學生學會處理復雜問題的基本程序和步驟，可以有效地促進學生學習方式的轉(zhuǎn)變，最終引導學生學會學習[5]。

2? 問題教學法應用于大學物理實驗課的探索

2.1 適度設置預習思考題

大學物理實驗課與理論課有很大的區(qū)別，需要學生在規(guī)定的時間內(nèi)，在教師的輔導下獨立動手操作，完成規(guī)定的實驗任務，因而實驗預習就顯得尤為重要。大學物理實驗的預習環(huán)節(jié)要求學生通過對實驗的預習完成實驗預習報告的撰寫。有些學生認為寫預習報告就是抄幾行字，認為寫預習報告就是走個形式，這種做法造成實驗預習效果較差。為了不使實驗預習流于形式，可適度設置一定數(shù)量的預習思考題，預習思考題主要用來設置實驗當中的要點、關鍵，要求學生帶著問題預習實驗。

例如“用密立根油滴儀測基本電荷”實驗，可設置以下預習思考題：（1）什么是靜態(tài)平衡法、動態(tài)非平衡法？如何確定靜態(tài)平衡狀態(tài)？（2）靜態(tài)平衡法是如何確定油滴電量的（公式推導）？（3）通過油滴電量用什么方法確定電子電量？第（1）題從實驗方法、實驗實現(xiàn)的角度引導學生把握住實驗知識點;第（2）題、第（3）題從實驗數(shù)據(jù)處理的角度引導學生思考問題。

設置預習思考題可以引導學生有目的地進行實驗預習，不僅加深了學生對理論知識的理解，而且能使學生做到實驗前對整個實驗有一定的了解，能夠做到心中有數(shù)，減輕了學生聽課的壓力，解決了學生在預習中碰到的學習疑難，激發(fā)了學生強烈的求知欲，提高了學生學習物理實驗課的積極性和興趣，鍛煉了學生的自主學習能力，提高了物理實驗課的上課效率。

2.2 合理設計課堂提問

隨著科技的不斷發(fā)展，大學物理實驗課教學已由傳統(tǒng)的板書模式過渡到多媒體課件模式，多媒體課件模式打破了板書模式中傳授信息量有限的限制，通過多媒體技術，多媒體課件可把大量文本、圖片、動畫、視頻等多種形式的信息呈現(xiàn)給學生，大大開闊了學生的視野，但把握不好，由于信息量過大也會導致學生抓不住重點，存在聽完課一頭霧水的情況，針對這種情況，在課堂授課中合理設計課堂提問，以問題為牽引使學生的思維活躍起來，不失為一種比較有效的方法。

例如“用氣墊轉(zhuǎn)盤測轉(zhuǎn)動慣量”實驗，轉(zhuǎn)動慣量的相關知識可用提問的方式進行知識回顧;在介紹利用定軸轉(zhuǎn)動定律測轉(zhuǎn)動慣量時提問用了什么測量方法，以形成對實驗講座知識的回應;在實驗操作部分講到逆時針測完實驗數(shù)據(jù)要進行反方向重復測量實驗數(shù)據(jù)時，可引導式提問為何要進行反方向測量？如果有學生回答消除誤差，可追問消除的是哪類誤差？這誤差是如何引起的？等等。問題設置由淺入深，一步步將學生的思維引向深入，這種做法可使學生對實驗誤差產(chǎn)生深刻的認識。

課堂提問可以增進教師和學生之間的交流，活躍課堂氣氛;課堂提問可以激發(fā)學生對實驗學習的興趣，把學生的注意力吸引到課堂上來;亞里士多德曾提出：思維自驚奇和疑問開始，課堂提問使學生的大腦動起來，啟迪了學生的思維。課堂提問是學生和教師之間進行思維交流對話的過程，有效的提問，源自善于揣摩學生難以領會的問題，思維能力的發(fā)展是有效課堂提問的核心和宗旨。在課堂提問中，要注意提問用語簡單明了，不能使學生摸不著頭腦，理解上不能比較模糊和隨意;提問要存在一定的層次，可根據(jù)學生的層次特點，因材施教，設置問題的深淺，不能太難，讓絕大多數(shù)學生無法回答，也不能太容易，起不到思考的效果，思維得不到鍛煉。

2.3 巧妙布置課后思考題

大學物理實驗課在學生完成實驗后，要求書寫實驗報告，實驗報告的內(nèi)容一般包含課后思考題。實驗之后布置的思考題是實驗之后的回顧、反思、總結(jié)和拓展知識的過程，是實驗的升華。

例如“用氣墊轉(zhuǎn)盤測轉(zhuǎn)動慣量”實驗，可在實驗課講授的最后給學生留下以下思考題：（1）一個給定物體的質(zhì)量一定，它的轉(zhuǎn)動慣量是否一定？為什么？（2）為什么必須在兩個托盤內(nèi)加等量砝碼？（3）求力矩最大時由于忽略加速度造成的誤差。第（1）題加深學生對轉(zhuǎn)動慣量概念的理解;第（2）題從實驗操作的角度檢驗學生對實驗的掌握程度;第（3）題從實驗誤差分析的角度檢驗學生對實驗的理解深度。

物理實驗課后思考題的設置，既能反映學生掌握實驗的情況，又能培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，更重要的是培養(yǎng)學生敢于思考，敢于創(chuàng)新的勇氣和能力。因此從培養(yǎng)學生思維意識和素質(zhì)的角度來說，實驗課后思考題也是實驗報告較重要的一部分。

2.4 開展自主研討式教學

大學物理實驗項目分為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性或研究創(chuàng)新性實驗等，基礎性實驗一般涉及知識點單一，綜合性實驗是知識點的綜合交叉，設計性或研究創(chuàng)新性實驗是實驗學習的高層次內(nèi)容。對于基礎性、綜合性實驗一般要求學生1人1組進行實驗，施行教師講解+教師輔導、學生實驗的模式;對于設計性或研究創(chuàng)新性實驗一般要求學生2人以上合作完成，對于設計性或研究創(chuàng)新性實驗適合以開展自主研討式教學為主的模式。自主研討式教學注重互動性，以學生為主體。研討式教學的步驟一般包括提出問題、啟發(fā)思考、科學探究、研討總結(jié)、應用創(chuàng)新等。因此在研討式教學中提出問題、分析解決問題是其中的關鍵。

例如“非平衡電橋的應用”實驗，以設計一個溫度計為實驗設計主題，設計幾個關鍵問題讓學生自主研討。比如，（1）熱敏電阻溫度特性是什么？（2）非平衡電橋的原理是什么？（3）如何使非平衡電橋的輸出電壓與溫度線性化？第（1）題讓學生掌握設計溫度計的依據(jù)熱敏電阻特性;第（2）題讓學生掌握設計溫度計的電路特性;第（3）題是實驗的關鍵問題，經(jīng)過對問題的分析及研討，形成溫度計的設計思路。

開展自主研討式實驗教學是培養(yǎng)學生自主學習能力的關鍵一環(huán)。學生經(jīng)過對問題的研討過程，對實驗會有更加深刻的理解，同時提高了學生查閱資料、自學和思考的能力。研討式實驗教學也是提高教師授課水平的重要途經(jīng)，教師與學生的討論互動，使得課堂教學多樣化、開放化[6]。

3? 結(jié)語

實踐表明，問題教學法在大學物理實驗課教學中起到了良好的教學效果，問題教學法是值得推薦的教學方法，教師只要在物理實驗課教學中精心設置問題，注意培養(yǎng)學生的問題意識，創(chuàng)設良好的對話氛圍，不僅能夠提高物理實驗課教學效果，而且能夠增進師生交流，思想得以碰撞和升華，真正做到教學相長。

參考文獻

[1] 李秀娟，張志輝，鄒猛，等.實驗課適應教學改革的必然性分析[J].大學教育，2019（11）：51-53.

[2] 戴雅文.問題教學法在高中生物實驗教學中的應用研究[D].哈爾濱：哈爾濱師范大學，2017.

[3] 鄭湘娟，李鳳麗，遲寶珠，等.基于網(wǎng)絡教學平臺的PBL教學模式在物理化學實驗教學中的實踐[J].化學教育（中英文），2017，38（14）：40-44.

[4] 吳長林.高中物理課堂問題教學的實踐研究[D].濟南：山東師范大學，2017.

[5] 王強.利用原始物理問題促進學生學習方式轉(zhuǎn)變的研究[D].成都：四川師范大學，2017.

[6] 陸慧，張孟，羅鍛斌，等.以學生為中心的物理基礎課程教學改革[J].大學物理，2019，38（1）：43-46，57.