大学物理研究性教学模式的实践研究

于秀玲

(吉林农业大学信息技术学院 吉林 长春 130118)

研究性教学模式是一种新的教学理念和模式，目的是培养学生逐步形成一种现代学习观.这种教学模式强调学习者的主动探究和亲身体验，同时，教师的角色也发生了改变，其主要职能是依据教学大纲设计学习情境和学习途径.简言之，研究性教学指的是在教师的指导下，学生用类似科学研究的方式，主动的获取知识、应用知识、解决问题的一种教学模式.

1 大学物理研究性教学模式的特点

1.1 渗透着整体研究性

在研究性教学模式中渗透着整体研究的精神，用科学研究的素养和要求去设计教学.课堂教学主要教授学生物理的基本规律、概念和定律等.研究性教学不是简单的传授基本知识，而是在整个教学过程中贯穿探究的思想和方法，让学生充分地想象，去挖掘知识的来源，在探究的过程中掌握知识.教师通过提出问题、设立课题，引导学生提出不同问题，鼓励学生通过查资料、做实验、开展讨论来验证基本知识，解决现实问题，得出不同结论.尽管这种研究并不一定具备科学研究的严谨性和规范性，而且探究的结果也多是对科学研究成果的“再发现”，但是学生在这种探究活动中，得到了一定的能力发挥，也使知识得到了灵活运用，提高了学习兴趣.

1.2 体现师生互动性特点

由于研究性教学是问题解决式的教学，学生面临的往往是复杂的综合性问题，这就需要多数学生智慧的碰撞或者分工合作、互相学习，通过共享信息资源并最大程度的占有资料；同时相互争论、相互启发，进一步取得“突破性”的知识成果.

教师在整个教学过程中担当组织者的角色.在各个阶段给予学生指导和帮助，鼓励学生在课堂上提问、质疑、讨论，并设计不同的学习方案，促使学生的超常发挥.对于在互动过程中出现的问题及时更正、解决，并与学生一起进行研究，不断反思和评价.这种关系促使师生产生相互感知、相互理解、相互信任和相互吸引的互动效应，并在这种互动中逐渐获得成长和发展.

1.3 呈现资源开放性

传统的教学强调以教师、教材、课堂为中心；教学范围大多局限在教师之内，这在无形中束缚了学生创造性思维的发展.研究性教学突破教室和教材的限制，将外部世界作为教学的场所和内容，教学资源呈现出开放性的特点.对于大学物理课程，让学生多阅读原始文献，使学生从中获得知识.网络资源是最重要的获取知识的渠道.网络世界对于师生是平等的.面对众多的网络资源，只要在某个专题上认真探索，学生就会了解到更多的知识，甚至多于教师.

1.4 表现学生自主性

强化教学过程的自主性.它主要体现在学生积极主动地参与大学研究性教学的过程，学生能够独立地探讨问题.大学物理研究性教学就是要使学生参与到教学的各个环节，并将教与学紧密地结合起来.学生只有参与教学，对问题的理解才会深刻，对知识的掌握才会牢固，学习也才会成为他们的自觉活动.也正因为注重学生的参与性，才使得教师的教学设计更有针对性和适应性，学生的学习效果更具有效性；同时，学生的学习能力、表达能力、交往能力也会得到相应地发展和提高.

2 研究性教学模式中教师具备的条件

在大学研究性教学中，教师要担当“课程的组织者、情感的支持者、学习的参与者、信息的咨询者”等角色，需要达到多方面的要求.

2.1 亲自参与研究将研究经验引入教学

研究性教学必须进行科学研究.如何将科研引入教学，将二者有机融合？卢德馨教授认为，在研究性教学中，教师要尽可能展示研究工作的思路、语言和方法.比如在研究工作中如何获取和处理信息，处理好物理和数学的关系，不断调整研究步骤，深入理解结果的意义，扩大成果等，而这些正是初学者很难接触到的.还认为，可以在教学内容中建构模拟的科研过程，展示有典型意义的科学发现的典型事件，展示有基础意义的当前科学研究进展，甚至有所前瞻[1].如果教师将科研作为教学过程的先导，就会使教学质量的提高充满后劲，而且教学改革就能得以突破，就容易深入下去，就能在教学中不断发现问题，不断更新教学内容，不断引导学生去探索新知的发生过程，使教学活动沿着科学化的轨道进行[2].亲自参与科研的教师，可以有源源不断的学术思想和研究经验，学生会从中不断汲取营养，获得持续发展.

2.2 能够适当调整教学内容和教学方法

研究性教学要求教师的教学内容不限于课堂、书本；教师的备课、讲授不限于教材，应根据教学的需要及时调整内容和结构.教师需要花大量时间和精力设计课堂教学，特别是深刻地把握教学内容.内容的选择应注意相关学科的兼容性，有较为宽厚的横向与纵向背景.教师在教学中不能被教材所束缚，要增加知识含量，介绍学术界的研究动态，鼓励学生积极研究思考，把基础性与创造性相结合，条理性与灵活性统一起来.

研究性教学的教学方法应多样化.应由传统的单向灌输转变为启发建构，突出认知主体的作用.教师应帮助学生构建自己的信息体系，充当促进者的角色，教师的职能将由“教”转变为“导”，促使学生不断地去开拓创新，发展自己.

2.3 具备促成学生的成功体验的方法和手段

这一条件是高质量探究的着力点.高质量探究是通过学生的成功体验来有效激发学生内在动机的.而促成成功体验是一个调动学生积极性的好方法.教师创造条件，让学生从被动到互动、从依赖到自主、从接受性到创造性地体验成功，发展、享受和利用正确的认知和积极的情感.例如，在习题课教学中，学生通过对题目质疑，可以学会独立思考和批判思维，“不唯书，不唯上”，与教师处于平等位置.体验这些来自于知识本身的真正魅力，无疑会深深打动学生的内心，产生巨大的学习热情和探究欲望.

3 大学物理研究性教学模式的设计

大学物理是一门概念性、逻辑性和系统性都很强的基础课程，它既有一整套完善的理论体系，又与工程实践和生活实际紧密联系.教师教好大学物理，学生学好大学物理，教与学的双方都应既有良好的逻辑思维能力，又要有一定的形象思维能力.从认知过程来看，在传统的课堂教学模式中，学生主要通过教师的语言、动作以及板书等途径获取知识，对于比较抽象的物理问题，传统课堂教学手段的表现力度显然不够.而研究性教学模式多种多样，每一种方法都有其独特的优点和使用条件，我们根据教学内容和学生特点，运用现代教育技术和信息资源创造性地进行教学设计.具体教学过程如下.

3.1 集中课堂教学

(1)概念和公式推演的感性认识

大学物理课程内容多，涵盖面广.为了使学生对物理知识牢固掌握和理解，利用现代多媒体教学节省了画图、公式推演的时间，教师可对物理知识集中讲解；在教学过程中，穿插一些与教学内容有关录像，例如涡流在材料加工中的作用、静电除尘、电子显微镜等，使学生知道学好物理学的重要性，又开阔了视野，拓宽了知识面，有利于全面提高学生的素质[3].

对于物理概念比较深奥抽象的内容，学生对这些概念又缺乏感性认识，可以制成动画片，让学生观看，增加感性认识，例如位移电流、机械波、电磁波和光在传播过程中的相位跃变等.这样学生有一种身临其境的感觉，变抽象思维为形象思维，有利于学生建立物理模型，理解物理概念.

(2)集成案例教学

有些教学内容可以把知识点组合成案例，以表达在教学中学生不容易接触或体会到的思想.而知识点可以分为独立的和可集成的类型.例如，整个振动可以构成一个案例，把事物最本质的方面找出来：简谐振动是基本的，在一定的初始条件下必定要求出解；耦合振动中最本质的是简正频率，而不是具体的对应不同初始条件的无数解.因此在案例教学中，用思想来选择、调度知识点是案例教学的根本，也是研究性教学的特色之一.

3.2 小组讨论习题

习题环节是教学的有机组成部分，帮助学生理解正文内容、培养能力.在教学中安排学生分组讨论.教师让学生了解到：题设条件可能是误导的；题目本身可能过于简化、抽象；有些问题不是唯一的解，可以有多种结果.还让学生学会行使“解题者的权利”：质疑题目的正确性、科学性；讨论成果的扩大或变化可能；鼓励学生自己判断解答的是非和意义.

习题：如图1所示，一方块处在旋转漏斗内壁.求不飞出也不滑下的条件.

图1 旋转漏斗内壁放一方块物体

这道题相当经典，不少教材都采用.求出旋转速度的上、下限也不困难.如果在此基础上再充实一些内容，结果可以色彩缤纷.让学生自己联想，小组讨论，就会联系到在课上已经讲过临界角的概念.可以设想如果漏斗顶角是可变的，那么漏斗壁与方块之间的摩擦系数决定了临界角.实际上本题还有飞出的倾向问题，因此内容比单纯的临界角讨论还要丰富.在这样的考虑之后，可以得到如下的结果：以静摩擦系数μ和半顶角的余角θ作为坐标轴，μ-θ平面可划分成4个区域(图2).而原来的标准答案只是近乎三角区域中的一个点.

图2 μ-θ平面划分的4个区域

除此之外，纵轴的值以课中提到过的最大值为限(铸铁-铸铁1.10)[4].而横轴取了负值，这相当于漏斗变成了雨伞.这样的结果会受到普遍的欢迎.更有甚者学生会提出方块置于“伞“内壁的方案和三维作图的可能.

通过这一例子向学生展示了如何拓宽思路，对于长期习惯于追求数量和“标准答案“的学生来说无疑是闻所未闻的；这也许可以作为他们全新的追求起点[5].

3.3 课程论文环节

课程论文是研究性教学中非常重要的部分.学生根据自己的实际需求和水平自主选择课题或参考教师课题.从这个过程中，学生可以体验专题研究、论文写作的全过程，在这个环节中要求教师发挥主导作用和学生发挥能动作用.具体过程为：

(1)确定课题.教师在课堂讲授中对教学内容有所保留，结合教学内容提供思路.对于简化、抽象的过程，恰好是课题研究的建模过程，是研究性教学的最好实例.例如单摆的教学，在讲授过程中先给出定义，然后进行“回到现实世界”的反过程，形成了显示对象：物理摆、弹性摆、沙漏摆、非线性摆等.这样就有了更多的模型和研究课题[5].

(2)展开研究.教师讲解文献查找方法，提供论文写作指导.在研究中学生结合自己的爱好研究问题，在课堂教学的基础上进行查阅资料及相关信息，并利用课余时间收集资料.在占有大量资料基础上，对研究的问题形成初步构想，再互相讨论，展开论证.课题的研究形式可以是制作多媒体课件或动画、视频，进行案例分析，或教学中某一问题的探讨等.教师根据实际情况进行指导，最后形成研究结果.学生通过这一环节掌握了研究的基础：知识准备、创新意识、技能训练等.

(3)总结评价.教师对学生论文作出总结评价，以此为依据作出学生的平实成绩.由于学生的学习经验、水平、理解能力等有限，对某些问题的认识可能会出现不全面或理解错误等情况，教师要进行总结性的纠正、补充、阐发、归纳等工作，帮助学生形成明确、系统、深刻的认识，从而确立合理的教育观念.

研究性教学的实施，可以引导学生运用所学理论分析物理问题，使学生更加关注实际生活，更加对周围的事物进行探索研究.学生通过畅所欲言，发表自己的见解，锻炼了发散思维能力、语言表达能力、逻辑思维能力和应变能力，培养了敏锐的思考与观察能力，提高了学生学习大学物理课程的兴趣，解决了理论教学与实践应用脱节的问题，完成了学以致用的转化.

总之，通过研究性教学，学生获得的不仅仅是知识，更是一种学习品质、能力，为他们终身学习、长远发展奠定坚实的基础.

参考文献

1 贺定修.高校实施研究型教学的思考.教育探索，2004(6)

2 卢德馨.关于提高教学质量的思考.中国大学教学，2003(10)

3 刘扬正,王铁平,石金贵.大学物理教学模式的比较研究.南京工程学院学报(社会科学版)，2004(3)

4 Dexin Lu.University Physics Znd edition.Higher Education Press Beijing 2003.4

5 卢德馨.大学物理学研究性教学 .物理与工程，2004(1)

6 王红玲.“研究性”教学模式的探索与应用.科技咨询导报，2007(14)

7 彭玉琨.教育学课程研究性教学模式探索.吉林工程技术师范学院学报(社会科学版)，2007(4)