互联网时代大学物理探究式教学设计与实践

刘扬正+崔云康

[摘 要]利用互聯网提供的交流平台和在线功能，以课题研究为教学内容组织和实施大学物理探究式教学，达到理论联系实际、学以致用的教学目标；以学习小组自主开展课题研究为教学模式，实现培养学生创新精神和提升学生研究能力的目的；以课题研究的全过程和学生自评、学生互评、教师评价构建多元教学评价体系，使得评价结果更加科学、客观和合理。

[关键词]互联网；探究式教学；课题研究；协助学习

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）11-0001-04

人类进入互联网时代，人们的思维方式、生活方式、工作方式、学习方式都发生了巨大的变化，随着互联网的发展和普及，“互联网+”正成为这个时代的主题，促使人类社会的各种关系和结构发生改变。李克强总理在《政府工作报告》中八次提及互联网并提出“互联网+”这个概念，使得“互联网+”在中国迅猛发展，同时给每个人带来了机遇、希望和挑战。那么，在中国的高等教育领域，“互联网+”的深远影响和重要作用体现在哪些方面？主要体现在教育内容的持续更新、教育模式的不断变化和教育评价日益多元。总之，中国的高等教育正在经历着互联网时代的洗礼。[1]

大学物理作为高等学校普遍开设的公共基础课程，对学生知识体系的构建和思维能力的训练都有着不可替代的地位，对培养学生的创新精神和解决实际问题的能力起着至关重要的作用[2]。那么，大学物理课程在教学内容、教学模式和教学评价方面如何适应互联网时代的变化并迎接挑战？大学物理探究式教学充分利用互联网为教学提供优越的环境和有力的保障，实现将教学内容设计为以解决工程应用实际问题为主的个性化探究性课题[3]，达到物理知识学了能用、学了知用、学了会用、学了敢用的教学目标；将教学模式设计为以学生小组协助学习为主体，教师全程指导为主导，以解决探究性课题中的问题为切入口[4]，从开题报告、中期检查报告到结题报告全过程训练，培养学生的创新精神和探究意识，提高学生应用物理知识解决实际问题的能力；将教学评价设计为全过程跟踪考察，学生自评、学生互评和教师评价三结合[5]，实现教学评价从关注结果向关注过程转变，从教师一言堂向多元化转变。大学物理探究式教学体系设计如图1所示。

一、教学网站的建设与利用

为了开展大学物理课程探究式教学，构建课程探究式教学体系，架设教师与学生、学生与学生、学生与社会之间沟通交流的平台，建设大学物理探究式教学网站，申请到二级域名的网址即http：//phylee.njit.edu.cn， 如图2。教学网站要具备满足学生获取进行探究式学习的知识、获得探究式研究课题、提交探究式课题研究报告和教师及时指导学生在探究式学习过程中出现的各种问题四大功能，学生学习小组的个性化研究和师生的在线交流与指导是教学网站的特色。

学生以学习小组为单位，学习小组由5位学生组成，推选组长1名，负责全组同学在课题研究中的任务分工，确定探究式研究课题，落实各阶段的研究任务和研究进度。学生之间既有明确的任务分工，更有学生之间的协助学习[6]，为共同完成学习目标团结一致，克服各种困难。每个学习小组根据成员的学习兴趣和知识结构，确定拟开展的研究课题。研究课题必须是独立的和唯一的，保证每个学习小组的课题都不相同。研究课题必须满足两个方面的要求：一是要有明确的物理思想，是某一物理理论或物理原理的具体应用。二是要解决工程实际或日程生活中的具体问题，有明确的可操作性，包括使用的实验仪器，具体的实验步骤，实验数据记录和分析，实验结果表述和讨论。

学习小组利用网站获取研究课题并分析其可行性，撰写开题报告。开题报告要明确研究课题的名称，研究涉及的物理知识或基本原理，研究要达到的目标和解决的实际问题，实施研究步骤和使用到的物理仪器，以及明确小组成员的具体分工和开展研究的时间表。研究时间控制在一个学期中间的6周，其中开题报告用时1周，研究过程用时4周，结题报告和成果交流展示用时1周。学习小组在网站上提交开题报告供指导教师评阅，指导教师及时和学习小组成员交流沟通，修改完善开题报告。

课题研究过程中，学生遇到难以解决的问题，可以通过网站向指导教师提出，指导教师给出参考的解决方案，启发和帮助学生。其间学习小组根据研究进展和存在的问题，通过网站提交中期检查报告，指导教师根据中期检查报告中的问题，督促和指导学生按计划完成课题研究任务。

课题研究基本完成，学习小组要将解决实际问题时所做的实验和获取的数据，得到的结果或结论，进行讨论和总结，撰写成结题报告，通过网站提交，供指导教师及同班同学浏览和评阅。学习小组的每个成员都要在结题报告中对自己的研究工作做出自我评价，写研究工作的心得体会。班级的学生通过网站浏览其他学习小组的结题报告，为学习小组之间的相互评价做准备。指导教师组织学生召开课题研究总结交流会，每个学习小组制作课件，展示研究成果，并对研究成果进行评价。

二、探究式课题研究与题库建设

探究式课题的确立是有效实施大学物理探究式教学的关键，大学物理探究式教学的核心内容也正是围绕探究式研究课题展开。经过应试教育进入高等学校学习的学生，要独立地找到探究式研究课题的确有点强人所难，因此探究式研究课题的题库建设必不可少。题库设计和精选了30道物理原理在工程实际中应用的探究式课题，其中有8道例题，22道习题，涉及力学、光学、电磁学和综合物理知识的应用。题库中部分探究式研究课题的标题如表1所示。

表1所列出的研究课题指向性非常明确，可操作性很强，都是常见的工业日用品，探究其中包含的物理知识及其应用，学生看得到摸得着，容易接受，也容易受到启发。探究式研究课题的题库作用有两个：一是为学习小组提供开展探究式学习的模板，向学生展示什么样的课题具有探究性。二是当学习小组找不到合适的探究式课题时，可在题库中选择研究课题进行研究。探究式研究课题的选择是一个非常有意义的学习过程，要求学习小组的研究课题必须是物理原理在工程实际中的应用，还要有实验操作过程和实验数据，其实际意义在于：一是物理知识在解决实际问题中具有极其重要的应用价值，达到学以致用的目的。二是物理理论和物理实验是紧密结合的，构成了物理学的二元结构。三是结论的达成要以实验数据为基础，才具有说服力。endprint

学习小组经历开题报告、中期检查报告、结题报告的过程训练，大致了解了做科学研究的流程。通过探究式研究课题，学习小组对发现问题、分析问题，进而用所学的物理知识去解决问题有了基本的理解。特别是发现问题，对科学研究来说是起点，也是学习小组成员的弱点，通过学习和指导，学习小组找到的探究式研究课题列表如表2。其中大部分都是学习小组通过网络学习和讨论得到的研究课题。

从表2所列的研究课题来看，有的还略显稚嫩，但学习小组的探究式课题研究是对科学研究的仿真与模拟，过程训练的价值大于研究结果。因此对学习小组研究过程的规范是指导教师关注的重点，科学性和真实性是学习小组进行课题研究必须始终遵循的基本原则。

在探究式课题研究的过程中，学习小组的协助学习非常重要也极其有益，学习小组中的学生互相讨论，互相帮助，向组员展示自己的特长，于是，善于理论分析的学生做研究课题的理论部分，善于实验操作的学生做课题研究的实验部分，善于文字表达的学生撰写报告，善于数据处理的学生做数据分析，善于语言表达的学生做交流报告，团结协作、共同提高是学习小组协助学习的主题。

三、教师全过程指导与多元评价[5][6]

大学物理探究式教学模式，以学生学习小组自主学习为主体，指导教师全过程指导为主导。学习小组的组成，研究课题的选择，课题研究的进度，研究报告的写作都由学生自主完成，对于习惯于教师包办和安排学习任务的学生来说，开始有些不适应甚至感到茫然而不知所措，这个完全可以理解。此时，学习小组的协助学习作用就体现出来了：有较强独立学习能力和较好学习自觉性的学生起到了带头作用，带领学习小组一步步往前走，慢慢适应自主学习的教学模式，顺利完成课题研究任务。对于刚进入高等学校学习的学生来说，也得到一次学会学习的锻炼机会。

当然，在强调学习小组自主协助学习的同时，指导教师的全过程跟踪指导必不可少。指导教师要注意转换角色，从知识的传播者转变为研究的参与者，在学习小组感到茫然而失去方向时，指导教师是指引者：在学习小组遇到困难而灰心丧气时，指导教师是激励者；在学习小组工作顺利而信心满满时，指导教师是陪伴者；在学习小组为取得成果而欢欣鼓舞时，指导教师是欣赏者。在学习小组的整个研究过程中，指导教师始终是监督者，对学习小组研究问题的科学性、实验设计和数据采集的真实性进行全程监督。教学网站的在线功能，为指导教师和学习小组的沟通交流提供了平台和保障。

教学评价规则是教与学的指挥棒，大学物理探究式课题研究教学评价主要从知识、能力和情感三个维度对学习小组的研究结果进行测评，重点关注研究过程。课题研究后期，指导教师要组织召开班级大学物理探究式课题研究交流总结会，每个学习小组派两位代表发言，以课件的形式展示和介绍研究成果，发言时间控制在20分钟左右。小组代表发言结束后，其他学习小组和指导教师就课题研究的内容提问，一般提出问题的数量控制在3个以内，学习小组在思考和商量后回答。课题研究流程见图3。

根据学习小组提交的开题报告、中期检查报告、结题报告，以及在交流总结会上通过制作的课件展示研究成果，班级的其他学习小组对其做出评价，填写“大学物理探究式教学课题研究评价表（学生用）”，指导教师也要对学习小组的研究成果做出评价并填写“大学物理探究式教学课题研究评价表（教师用）”，加上学习小组在结题报告中对自己研究成果的自我评价，形成自评加互评加师评的多元评价结果。

四、结语

利用互联网提供的交流平台和在线功能，以研究课题为核心内容组织和实施大学物理探究式教学，用物理知识解决工程实际中的具体问题，达到理论联系实际、学以致用的教學目的。以学习小组自主开展课题研究的协助学习模式，加上指导教师的全过程指导与监控，通过对科学研究的整个过程进行仿真和模拟训练，实现了对学生创新精神的培养和研究能力的提升，同时锻炼了学生的意志品质。以知识、能力和情感为考核对象构建的三维评价体系，从学习小组自身、学习小组之间和指导教师多角度对研究过程和研究成果进行评价，使得大学物理探究式教学评价更关注教学过程的各个环节，教学评价结果更加科学、客观和合理。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 张大良.着力推动高校加快现代教育技术与教育教学深度融合[J].中国大学教学，2016（7）：6-11.

[2] 李宏荣，王小力，田蓬勃，等.以创新人才培养为目标的大学物理教学改革[J].中国大学教学，2013 （8）：19-21.

[3] 潘长宁，何军，周昕.新形势下大学物理探究式教学的有效性探讨[J].大学教育，2016（8）：130-131.

[4] 冯露，亢一澜，王志勇，等.基于问题学习的探究式教学改革实践[J].高等工程教育研究，2013（4）：176-180.

[5] 卞宝安，吴亚敏，王义翔，等.探究式教学在大学物理教学中的应用研究[J].大学教育，2015（5）：102-103.

[6] 张萍，涂清云，齐薇，等.基于同伴教学法的多元化评价模式研究——以大学物理课程为例[J].中国大学教学，2013（9）：60-62.

[责任编辑：庞丹丹]endprint