基础物理实验的探究式教学方法

(西北大学 物理实验教学中心)

基础物理实验的探究式教学方法

(西北大学 物理实验教学中心)

1 主要内容

西北大学物理实验教学中心针对“如何在近代物理实验教学中开展研究性教学，让学生在经典实验中体验研究创新的思想方法，在基础课程学习阶段养成科学研究的习惯和规范”这一问题，从实验教学理念、实验项目层次优化、课题引入方式与推进方法及综合化的考核方式等方面入手，开展了细致的研究性教学实践探索，总结出了具有借鉴价值的探究式教学方法.

1.1物理实验教学理念

实验教学不是简单“验证规律”的过程，而更应是引导学生“体验”规律发现的过程，总结研究新问题的思路和方法的过程. 在基础物理实验教学中，通过课题拓展和讨论答辩，加强探究过程的训练. 把1次教学实验当作1次科研经历，把1份实验报告当作1篇科技论文，把1次答辩考核当作1次学术报告，从一点一滴中培养学生的研究创新能力.

1.2探究式的课题引入方式

从小学到大学，教学过程习惯以演绎法的方式给学生建立“物理概念”， 讲授“物理规律”，进而通过演绎推理，完成练习题目或者考试试题. 这种方式对于培养学生扎实的理论知识功底具有有效作用. 但是事实上，更多具有创新意义的发现，往往是依靠“归纳法”的逻辑思考获得. 通过研究，很多经典实验能够从生活体验和应用问题入手，帮助学生归纳出“物理问题”，抽象出待测量的物理量，设计出实验方案，探究物理规律，并重新回到生活进行应用拓展，完成“从生活和实验现象走入物理，再从物理走回生活和应用的过程”.

1.3递进设问的推进方法

通过“问题驱动”激发学生的思考. 能否提炼出关键性的问题，是教学设计成败的关键. 我们针对每个实验，总结出了每个环节的核心问题，采用多轮次循环讲解的方式；通过物理情境还原、问题驱动思考，一步步把学生“逼迫”到可以有效实施的实验方案上来，让学生们自然而然地得到物理规律，亲身体验发现的过程和应用的乐趣. 例如：塞曼效应实验教学过程中，可以设置如下3个阶段的问题：

1)如何将原子能级分裂转化成为宏观上看得见的实验现象？在此基础上，选用什么样的原子体系进行实验比较方便？

2)采用什么方法能够测定微小的波长变化？

3)给出实验仪器设备和设计方案，根据实验结果分析相应物理机理.

1.4实验项目的应用拓展

对每个教学实验项目的内容进行了拓展、延伸和组合，开发和积累出具有研究意义的实验拓展训练小课题. 这些拓展小课题提高了实验内容的层次与内涵，挖掘了有限设备资源的潜在价值，更给因材施教、开展个性化培养提供了可能. 同时给学生提供了研究创新的范例和思路. 例如：在完成“空气中的光速测量”基本实验后，拓展出以下课题.

1)用光速测量仪测液体或玻璃砖的折射率.

2)将此设备改成1台激光测距仪，测量实验室楼道长度.

3)设计出基于其他原理测量光速的方案.

1.5实验考核教学功能的充分发挥

将开展了十余年的答辩考核逐渐细化成专题学术会议式的常规性考核方式，弱化考试的课程结束性标志，真正把考核变成教学和学习的环节. 综合采用了平时考查、笔试考核、操作考试和专题答辩等多种形式的考核方式. 尤其是将部分实验课程的答辩考核，分散贯穿在日常实验教学中，每次安排约1个小时的专题学术会议式的研讨答辩. 采用了实验报告择优积分、优秀实验报告积分免考、优秀科技制作和小论文奖励等多种激励方式，引导学生提高实验报告质量，积极开展探究实验，写作科技论文.

2 创新点

落实“以科研的态度对待教学实验，在教学实验中进行科研训练”的教学理念. 从生活体验和物理现象出发，探究式地引入实验课题. 通过多轮次循环设问推进教学过程. 通过实验项目的拓展和组合突破既定实验内容，增强教学实验的研究性. 总结了多种形式相结合的物理实验考核方式，利用日常化学术会议式的答辩考核激发学生参与集体讨论.

3 主要成效

针对如何在基础物理实验教学中开展研究性教学的问题， 从实验项目设计、内容拓展、教学方法和考核方式等方面入手，提供了良好的解决模式. 通过物理实验项目组合、科研成果模拟转化、自制实验仪器等多种途径，构建了能够开展完整科研训练的系列化物理实验模块. 关于基础物理实验教学模式和实验室建设的教学实践经验，获得了2项省级教学成果奖励.

(执笔：郑新亮)

[责任编辑：任德香]

(待续)