“问题教学法”及其在大学物理实验教学中的运用

邱彩虹

摘要：“问题教学法”是指在教师指导下，首先要求学生树立发现问题、提出问题以及分析、解决问题的“问题意识”，然后以发现或者提出的问题为起点，通过实验来分析、讨论和验证，并最终解决这些问题，从而完成实验教学任务。“问题教学法”是一种培养和发展学生创新思维能力的实验教学方法。它在大学物理实验教学中的具体运用包括实验准备；实验操作；分析讨论；解决问题，实验检验；教师点评，完成实验5个阶段。

关键词：问题教学法；大学物理实验教学；创新思维能力；具体运用

大学物理实验的教学目的在于“引导学生通过实验教学过程主动获取新知识、发现新问题，培养分析和解决问题的能力”。我们多年物理实验教学实践表明，“问题教学法”是能够达到上述教学目的的教学方法。本文在阐述“问题教学法”的含义、特点和运用价值的基础上，论述了“问题教学法”是一种培养和发展学生创新能力的实验教学方法，探讨了在大学物理实验教学中如何具体运用“问题教学法”的问题。

一、“问题教学法”的含义和运用价值

首先，有必要了解什么是“问题”。据《现代汉语词典》解释，“问题”有四种含义：一是要求回答或者解释的题目；二是须要研究讨论并加以解决的矛盾、疑难；三是关键、重要之点；四是事故或者麻烦。本文所说的“问题”取其第二种含义，即在物理实验教学中发现、探讨并加以解决的矛盾和疑难。这里的“矛盾”是指主观认识与客观情况不一致的地方，而“疑难”是指有疑问而难于判断或者处理的地方。在物理实验教学中，“问题教学法”就是一种这样的教学法：在教师的指导下，首先要求学生树立发现问题、提出问题，分析、解决问题的“问题意识”，然后以发现或者提出的问题为起点，通过实验来分析、讨论和验证，并最终解决这些问题，从而完成实验教学任务，以培养学生创新思维能力。

“问题教学法”的运用价值在于充分调动学生主动性、积极性和创造性，进而培养其创新思维能力。首先要求学生自己发现问题、提出问题和分析讨论问题，从而给学生一定压力。在这种压力背景下，学生就会积极主动地发现问题、分析讨论问题，并在教师和同学们的帮助下最终解决问题。这样，通过实验教学教会学生发现问题、提出问题，分析和解决问题的方法，以达到培养创新人才的目的。

二、“问题教学法”是培养和发展学生创新思维能力的实验教学方法

大学物理实验教学目的之一是培养、提高大学生的创新能力，为其今后的发展打好基础。然而，由于各种原因，在很多时候，大学物理实验教学并没有很好地起到上述作用。例如，学生多、课时紧、教学任务繁重，为在有限时间内完成教学任务，教师往往先讲，甚至先示范给学生，然后由学生按部就班完成实验即可。它导致的致命后果是把学生的探索过程给省略了，学生不用动手，也不用发现、提出问题，更不用分析问题和解决问题。长此以往，极容易使学生认为实验教学的目的就是按照教师示范的步骤操作，依样画葫芦，旋转按钮，记录数据，不用思考就能完成实验内容，并很快得到预期的实验结果。

德国、法国、英国、美国等国家在大学物理实验创新性教学研究方面，都有较为成熟的体系和方法。如，美国开设物理实验课的目的不仅限于训练学生掌握各种仪器和设备的使用，学会实验方法和手段，而且还引导学生在物理实验教学中通过自己发现问题、分析问题并自行解决问题，通过实验教学激发学生学习兴趣，培养学生的创新能力。而后者又是最主要的教学目的。“问题教学法”能够把学生所掌握的知识和理论转化为解决实际问题的能力。久而久之，这种能力就会发生质的飞跃，就会发展成为创新思维能力。

三、“问题教学法”在大学物理实验教学中的具体运用

“问题教学法”在大学物理实验教学中的具体运用过程是：实验准备（发现问题）—实验操作（解决一般或者较易问题）—对重要或者较难问题展开讨论—解决问题，实验检验—教师点评，完成实验。

（一）实验准备

这一阶段的主要任务是熟悉实验内容，掌握实验操作方法，掌握各种仪器和设备的使用方法，为实验操作做好准备，目的是教会学生发现、提出问题的方法。待学生掌握了上述方法后，主要任务就是预习实验内容，并在此基础上发现和提出问题。如何发现和提出问题？其中最主要的是掌握发现和提出问题的方法。质疑法、比较法、归纳法和综合法等都是一些好方法。例如，1879年美国物理学家霍尔就是通过这些方法发现问题进而解决问题的，如此反反复复，最终提出“霍尔效应”原理。年轻的霍尔对磁场与电流等物理现象，尤其对在磁场作用下电流通过金属时的现象表现出浓厚的兴趣。通过阅读当时物理学家对这一现象的论述，发现了问题，如物理学家麦克斯韦教授指出：推动载流导体切割磁力线的力不是作用在电流上……电流的本身完全不受磁铁接近或其他电流的影響。而瑞典物理学家爱德朗教授却指出：磁铁作用在固态导体中的电流上，恰如作用在自由运动的导体上一样。通过比较发现，二位物理学家的说法不一样。那么，谁的说法是对的？应该如何检验？这样一来，“问题”就出来了。

（二）实验操作

在此阶段的主要任务是要求每个学生正确掌握各种实验仪器和设备的使用方法，按照实验要求和正确方法亲自操作，把实验准备阶段的实验内容用实验的方式体现出来。目的是教会学生掌握做好实验的方法和技巧。要注意以下几点：一是安全问题。必须强调每个学生都要正确使用实验仪器和设备，运用正确方法进行实验，确保实验安全。二是强调每个学生要带着“问题”来做实验，并通过实验，对一些较易或者一般性问题由自己加以解决。比如，霍尔效应的真实情况如何？学生可以通过实验由自己加以验证，从而使学生原来的间接知识转化为自己的直接知识。三是要把在实验过程中新发现的问题记录下来。如果新发现的问题能在本次实验中加以解决，就应当由学生本人当场解决。如果自己通过做实验也解决不了，但是，这一问题具有典型性或者重要性，也可以报告实验指导老师，要求在课堂上进行分析讨论。

（三）分析讨论

此阶段的主要任务是对学生发现的重要或者疑难问题进行分析讨论，加深对这些重要或者疑难问题的理解和认识，目的在于教会学生分析问题的方法。要注意以下下几点：一是用来分析讨论的重要或者疑难问题应当具有典型性。这种典型性主要体现在：能突出本次实验的重点内容，或者能抓住本次实验的关键，或者问题的解决方法具有普遍意义等。比如，在霍尔效应的实验中，24岁的霍尔在分析比较中如何认识“磁场和感应电压之间的关系”？“霍尔效应”在工业上的应用如何？目前物理学家对霍尔效应有什么新发现？这些问题都非常典型，并具有方法论意义。二是分析讨论的问题不宜过多，一般有两三个就够了。要集中精力把问题弄得透彻明白，使所有同学都能理解和掌握。三是时间安排方面，可以是一边做实验一边分析讨论，也可以放下实验集中讨论，时间可多可少，灵活掌握。四是讨论组织形式方面，一般以自然班为单位。要求每个学生都要参与其中，并积极提出自己的看法或者观点。

（四）解决问题，实验验证

此阶段的主要任务是发动所有学生对分析讨论的问题提出各自的解决方法，并当场通过实验加以检验，目的是教会学生掌握解决问题的方法。要注意如下几点：一是要求每个学生对所分析讨论问题提出自己的解决办法，并要求学生自己动手通过做实验加以檢验修正。如在RLC串联谐振的实验中，如何修正电路品质因数Q的实验测量值与理论计算值之间的偏差问题。可要求学生在电磁学理论指导下，分析LC的总损耗电阻对电路品质因数Q的测定值有何影响。二是要求学生在自己动手做实验过程中，如果发现解决不了的新问题，就应该主动请教实验指导教师，直至自己弄明白、能解决为止。三是指导教师要密切关注学生做实验的动态，发现问题要及时指出，并根据自己的教学经验加以指导。

（五）教师点评，完成实验

此阶段的主要任务是指导教师根据学生动手做实验以及解决问题的表现进行点评，目的在于调动学生的积极性和主动性。要注意以下几点：一是指导教师要对本次实验进行一个总体评价，辩证分析其优缺点。二是要充分肯定学生具有创新性的闪光点。号召其他同学向能提出闪光点的同学学习，还可以在学期总评成绩中对这些提出闪光点的同学给予加分奖励。三是在实验结束时，教师也可以根据自己的教学经验，对学生提出一些问题，比如，此次实验与以往同类实验有何不同等。

参考文献：

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