基于“分组同伴互助”教学法的近代物理实验教学研究

刘竹琴

(延安大学 物理与电子信息学院, 陕西 延安 716000)

近代物理实验是物理专业的一门重要的实验课程，是为大学高年级学生开设的专业基础课，该课程所涉及的物理知识面较广，具有较强的综合性和实践性[1-4]。通过近代物理实验课程的学习，学生能够较好地丰富他们的物理思想，激发起他们的物理思维，进而达到培养学生对物理现象的观察能力和分析能力的目的。同时通过这门实验课程，可以使学生全面、客观地了解实验在物理学发展过程中的地位和作用，并通过学习近代物理中一些常用的实验方法和现代物理测试技术，使学生初步掌握物理实验仪器设备的操作和使用。通过这一系列的培养，使学生能够形成良好的科学实验素养和科学作风，并获得一定的采用实验方法和技术研究物理现象和规律的工作能力。近几年来,参考其他院校的做法[5-7],在传统的物理实验教学中,融入了“分组同伴互助”教学法,这样既能激发学生的学习兴趣,又能提高学生分析问题、解决问题的能力,从而提高了教学效果。

1 采用“分组同伴互助”教学法

“分组同伴互助”教学法就是将全班学生分为几个实验小组,每组选出一名组长,随时与教师联络,每个实验项目需进行三个教学环节。

1.1 实验前的预习

第一环节是实验前的预习。学生主要是利用校园网络资源,预习教师所确定的实验内容。这样使学生能够对课上的实验内容先有一个初步的了解,同时也能回顾理论知识,将所学的物理基本知识应用于实验,通过初步的预习,学生弄清了实验命题的目标、实验的物理思想、所用公式、需直接测量的物理量和记录数据的表格等。学生初步预习之后,教师利用网络随时向学生提出一系列与本实验相关的思考题,让学生进一步了解所预习的实验内容,发现预习中没有理解的难点。此外,对教师而言,也能更准确地了解学生的预习情况,预计学生做实验的困难及问题所在,能更合理、更科学、高效地组织教学。具体来说,教师让学生预习相关实验内容,并完成相应的预习报告,学生在课前通过网络提交课前实验预习报告,教师通过查看学生的预习报告,了解学生的预习程度，并发现学生可能遇到的实验难点及问题。通过选择学生反馈的疑难问题,教师及时修改课堂的教学内容,以便更有效地利用课内的教学时间,更好地组织实验教学。

1.2 课堂操作实验

第二环节是操作实验。课堂上,学生根据分组进行讨论、自由辩论、操作实验等活动,在这些实验活动过程中,教师在一定的程度上摆脱了传统实验教师的角色，而成为了实验活动的组织者和引导者；学生的角色也发生了变化，从被动做实验转变为主动做实验。由于教师是按照学生的具体情况而设计实验内容的，具有较强的针对性，所以学生要想完成好相关的实验项目，必须积极主动地投入到实验活动中。此外，学生课前做了比较充分的预习，并带着具体问题进入实验，所以学生做实验时更加专注，参与实验活动的热情比传统教学方式更高、学习兴趣更浓、实验效果更好。

在课堂上,有的学生主动站起来给同组学生耐心讲解、动手示范,讲者很有劲、听者很专心,有的学生为了一个问题争执不息,请教师来裁决,学生的学习完全是主动的,教师教学的内容完全是以学生为出发点的。对同一物理量的测量,学生提出了不同的实验方案,学生边操作边记录原始数据,数据记录是实验中获得的物理信息的最重要、最珍贵的资料,每个学生必须准备实验数据原始记录纸,实验前设计好记录表格,严肃认真地记录一切现象和数据,不能涂改或撕掉,只有通过对数据的分析才能确定是否需要对实验仪器或实验操作进行改进。课堂结束后,学生要将实验数据、原始记录拿给教师检查,如果测量数据符合要求,教师要签字; 如果测量数据不符合要求,学生就需要重新补做,直至符合要求,达到教学效果为止。

1.3 课后书写实验报告

第三环节是书写实验报告。实验报告的内容通常包括:实验题目、实验仪器、实验原理、实验步骤、数据记录、数据处理、表达结果、误差分析、对结果进行讨论以及提出新的方案等。学生首先根据自己的实验数据书写报告,然后与同组学生对比结果进行讨论,分析各种测量方案的优缺点,最后由组长负责提交实验项目总结报告。学生的实验总结报告要求按照学术论文的格式撰写。为此，在实验课上，教师向学生讲解必要的科技论文写作方法。教师主要介绍了以下3个方面的写作知识：(1)实验型科技论文的要点：这包括论文要具有新的思想、新的观点、新的实验手段、新的发现、新的结论等；(2) 实验型科技论文的结构格式：一篇完整的科技论文应具有题目、署名、摘要、关键词、引言、本论、结论、参考文献等；(3)实验型科技论文的写作步骤,首先是收集资料,资料的来源有两个方面,其一是通过实验测量所得的直接资料,其二是通过查阅文献所得的间接资料,对这些资料进行整理和分析; 之后是拟定题目,写作成文。

此外,需向学生讲明论文中的图表、符号、单位、公式等的规范表达方式。通过讲述学生能够根据自己的设计内容,选定测量仪器,完成各物理量的测量,获取有关的数据资料,查阅相关的参考文献,完成实验型论文。教师根据学生提交的实验报告或论文习作,了解到学生对知识的掌握程度,以便进一步组织教学[8-10]。

2 “分组同伴互助”教学法总结

2.1 提高了学生自主学习能力

随着大学实验人数的不断增加,教师与学生一对一沟通已经很难实现,“分组同伴互助”教学法能够帮助解决了这一难题。由于这种教学方法完全以学生为主,设置了一系列互助学习环节,因而可以更大程度地发挥学生的主动性,同组学生互相积极主动地获得知识和实验技能,这种教学方法有助于建立相互帮助、相互信任的学习氛围,在完成一系列实验项目的过程中达成共同的目标,提高了学生沟通的能力和参与的热情,从而提高了学生自主学习的能力。

2.2 培养了学生团结协作能力

团结协作应该说是当前大学生自身素质比较薄弱的一个方面，造成这一情况的原因是多方面的，其中包括家庭、学校及社会。但在“分组同伴互助”实验教学的环境下，学生能够通过互相帮助、集体讨论、共同探讨和解决实验中遇到的问题，逐步培养起学生的团结协作精神。“分组同伴互助”教学法的实质是让学生通过学习学会相互合作。这一教学的方式是鼓励学生积极参与到实验教学中，通过主动的参与能够锻炼学生的相互协作能力，以及相互学习的能力。

2.3 提高了教学效果

传统的实验课教学主要是教师先讲，讲授的内容包括实验原理、实验方法、实验步骤、实验注意事项等。之后，根据教师的讲解以及教师的具体要求，学生进行实验操作。这种传统的实验教学模式通常是以教师为主、学生为辅。在这种实验学习模式下，学生是处在一种比较被动学习的状态下，学习积极性受到一定的抑制，不利于培养学生的创新能力。

而“分组同伴互助”教学法为学生提供了更大的自主学习空间,从课前的预习、课堂操作、课后书写实验报告等每个环节都是自主的。2018年,对物理学15级学生的近代物理实验课进行了课堂教学改革,采用了“分组同伴互助”教学法,并对这种教学法的教学效果进行了研究。从调查与课堂考勤可以看出,这种教学方法提高了学生的学习兴趣、提高了教学质量。研究还发现,这种教学方法可以帮助学生从同伴身上获得更多信息、更多实验技巧、更多创造性思维等。

3 结语

经过教学实践表明在近代物理实验课教学中采用“分组同伴互助”教学法,改变了传统物理实验课的单向教学模式,增强了教师的责任感,增强了学生学习的主动性,促进了学生课内外互助学习,提高了学生自主学习能力,培养了学生团结协作能力,培养了学生的科学创新思维和创新能力,提高了学生分析问题、解决问题的能力,从而提高了实验课的教学质量。