问题教学法在物理实验课教学中的探索与实践

张金凤 邱成锋 尹霖

摘  要：基于大学物理实验课的目前发展形势，根据问题教学法的特点，分析探讨了大学物理实验课流程中预习、课堂、课后各环节实施问题教学法的探索过程，在此基础上分析了把问题教学法应用于研讨式物理实验课教学的尝试，实践表明，在物理实验课教学中实施问题教学法是可行的，提高了物理实验课授课水平，培养了学员的问题意识和自主学习能力。

关键词：问题教学法  物理  实验课教学  研讨

中图分类号：G642                             文献标识码：A                    文章編号：1674-098X（2020）10（a）-0204-03

Abstract： Based on the current development situation of college physics experiment course and the characteristics of problem teaching， this paper analyzes and probes into the exploration process of implementing problem teaching method in the process of preview， classroom and after class in college physics experiment course. On this basis， it analyzes the application of problem teaching method in the teaching of research physics experiment course. The practice shows that the implementation of problem teaching in physics experiment course is feasible， which improves the teaching level of the physical experiment course and cultivates the students' problem consciousness and independent learning ability.

Key Words： Problem teaching method; Physics; Experiment teaching; Discuss

随着社会和科技的迅速发展，物理实验已不再隶属于理论课程，各高校逐渐确立了物理实验的课程地位，物理实验课程的任务由原来的以理论验证为主、为理论教学服务逐渐发展到注重发展学生的综合能力、创新能力。长期以来，由于对实验教学重要性缺乏足够的认识，导致有的实验教学往往流于形式，不利于学生实践能力的培养[1]。随着现代教育技术的发展，物理实验课教学由板书教学逐渐过渡到多媒体教学，授课时间也由简单介绍几分钟到授课30min左右，实验课授课内容逐渐规范，信息量增大，但同时，信息量的增大也易使学生抓不住重点，听完不会做实验，或者做完实验却没搞懂实验。鉴于这种情况，在物理实验课教学中贯穿问题教学法理念，无疑是一种不错的尝试。

1  问题教学法

问题教学法（problem based learning，PBL）在国外研究较早，古希腊时期苏格拉底的“产婆术”是指在教学过程中善于运用追问的方式，使得学生陷入自相矛盾之中，意识到自己的错误，从而获得新知的过程，它是问题教学法的起源[2]。问题教学法又称以问题为导向的教学法，由美国神经病学教授Barrows在加拿大 McMaster大学针对临床案例率先使用[3]。问题教学法的运用就是师生之间积极互动，在发现问题、分析问题以及解决问题的过程中实现已定的学习目的的过程[4]。关于问题教学法的研究相对来说比较多，但主要都是理论研究和在各学科教学中的应用研究，在实验教学中的研究相对较少。

问题教学法具有如下特点：创设问题情景，激活学生思维;讲究留白，启发思维;以培养学生自主意识和创新精神为目的。通过设置问题场景，引导学生经历陌生问题解决的完整过程，教会学生学会处理复杂问题的基本程序和步骤，可以有效地促进学生学习方式的转变，最终引导学生学会学习[5]。

2  问题教学法应用于大学物理实验课的探索

2.1 适度设置预习思考题

大学物理实验课与理论课有很大的区别，需要学生在规定的时间内，在教师的辅导下独立动手操作，完成规定的实验任务，因而实验预习就显得尤为重要。大学物理实验的预习环节要求学生通过对实验的预习完成实验预习报告的撰写。有些学生认为写预习报告就是抄几行字，认为写预习报告就是走个形式，这种做法造成实验预习效果较差。为了不使实验预习流于形式，可适度设置一定数量的预习思考题，预习思考题主要用来设置实验当中的要点、关键，要求学生带着问题预习实验。

例如“用密立根油滴仪测基本电荷”实验，可设置以下预习思考题：（1）什么是静态平衡法、动态非平衡法？如何确定静态平衡状态？（2）静态平衡法是如何确定油滴电量的（公式推导）？（3）通过油滴电量用什么方法确定电子电量？第（1）题从实验方法、实验实现的角度引导学生把握住实验知识点;第（2）题、第（3）题从实验数据处理的角度引导学生思考问题。

设置预习思考题可以引导学生有目的地进行实验预习，不仅加深了学生对理论知识的理解，而且能使学生做到实验前对整个实验有一定的了解，能够做到心中有数，减轻了学生听课的压力，解决了学生在预习中碰到的学习疑难，激发了学生强烈的求知欲，提高了学生学习物理实验课的积极性和兴趣，锻炼了学生的自主学习能力，提高了物理实验课的上课效率。

2.2 合理设计课堂提问

随着科技的不断发展，大学物理实验课教学已由传统的板书模式过渡到多媒体课件模式，多媒体课件模式打破了板书模式中传授信息量有限的限制，通过多媒体技术，多媒体课件可把大量文本、图片、动画、视频等多种形式的信息呈现给学生，大大开阔了学生的视野，但把握不好，由于信息量过大也会导致学生抓不住重点，存在听完课一头雾水的情况，针对这种情况，在课堂授课中合理设计课堂提问，以问题为牵引使学生的思维活跃起来，不失为一种比较有效的方法。

例如“用气垫转盘测转动惯量”实验，转动惯量的相关知识可用提问的方式进行知识回顾;在介绍利用定轴转动定律测转动惯量时提问用了什么测量方法，以形成对实验讲座知识的回应;在实验操作部分讲到逆时针测完实验数据要进行反方向重复测量实验数据时，可引导式提问为何要进行反方向测量？如果有學生回答消除误差，可追问消除的是哪类误差？这误差是如何引起的？等等。问题设置由浅入深，一步步将学生的思维引向深入，这种做法可使学生对实验误差产生深刻的认识。

课堂提问可以增进教师和学生之间的交流，活跃课堂气氛;课堂提问可以激发学生对实验学习的兴趣，把学生的注意力吸引到课堂上来;亚里士多德曾提出：思维自惊奇和疑问开始，课堂提问使学生的大脑动起来，启迪了学生的思维。课堂提问是学生和教师之间进行思维交流对话的过程，有效的提问，源自善于揣摩学生难以领会的问题，思维能力的发展是有效课堂提问的核心和宗旨。在课堂提问中，要注意提问用语简单明了，不能使学生摸不着头脑，理解上不能比较模糊和随意;提问要存在一定的层次，可根据学生的层次特点，因材施教，设置问题的深浅，不能太难，让绝大多数学生无法回答，也不能太容易，起不到思考的效果，思维得不到锻炼。

2.3 巧妙布置课后思考题

大学物理实验课在学生完成实验后，要求书写实验报告，实验报告的内容一般包含课后思考题。实验之后布置的思考题是实验之后的回顾、反思、总结和拓展知识的过程，是实验的升华。

例如“用气垫转盘测转动惯量”实验，可在实验课讲授的最后给学生留下以下思考题：（1）一个给定物体的质量一定，它的转动惯量是否一定？为什么？（2）为什么必须在两个托盘内加等量砝码？（3）求力矩最大时由于忽略加速度造成的误差。第（1）题加深学生对转动惯量概念的理解;第（2）题从实验操作的角度检验学生对实验的掌握程度;第（3）题从实验误差分析的角度检验学生对实验的理解深度。

物理实验课后思考题的设置，既能反映学生掌握实验的情况，又能培养学生分析问题和解决问题的能力，更重要的是培养学生敢于思考，敢于创新的勇气和能力。因此从培养学生思维意识和素质的角度来说，实验课后思考题也是实验报告较重要的一部分。

2.4 开展自主研讨式教学

大学物理实验项目分为基础性实验、综合性实验、设计性或研究创新性实验等，基础性实验一般涉及知识点单一，综合性实验是知识点的综合交叉，设计性或研究创新性实验是实验学习的高层次内容。对于基础性、综合性实验一般要求学生1人1组进行实验，施行教师讲解+教师辅导、学生实验的模式;对于设计性或研究创新性实验一般要求学生2人以上合作完成，对于设计性或研究创新性实验适合以开展自主研讨式教学为主的模式。自主研讨式教学注重互动性，以学生为主体。研讨式教学的步骤一般包括提出问题、启发思考、科学探究、研讨总结、应用创新等。因此在研讨式教学中提出问题、分析解决问题是其中的关键。

例如“非平衡电桥的应用”实验，以设计一个温度计为实验设计主题，设计几个关键问题让学生自主研讨。比如，（1）热敏电阻温度特性是什么？（2）非平衡电桥的原理是什么？（3）如何使非平衡电桥的输出电压与温度线性化？第（1）题让学生掌握设计温度计的依据热敏电阻特性;第（2）题让学生掌握设计温度计的电路特性;第（3）题是实验的关键问题，经过对问题的分析及研讨，形成温度计的设计思路。

开展自主研讨式实验教学是培养学生自主学习能力的关键一环。学生经过对问题的研讨过程，对实验会有更加深刻的理解，同时提高了学生查阅资料、自学和思考的能力。研讨式实验教学也是提高教师授课水平的重要途经，教师与学生的讨论互动，使得课堂教学多样化、开放化[6]。

3  结语

实践表明，问题教学法在大学物理实验课教学中起到了良好的教学效果，问题教学法是值得推荐的教学方法，教师只要在物理实验课教学中精心设置问题，注意培养学生的问题意识，创设良好的对话氛围，不仅能够提高物理实验课教学效果，而且能够增进师生交流，思想得以碰撞和升华，真正做到教学相长。

参考文献

[1] 李秀娟，张志辉，邹猛，等.实验课适应教学改革的必然性分析[J].大学教育，2019（11）：51-53.

[2] 戴雅文.问题教学法在高中生物实验教学中的应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨师范大学，2017.

[3] 郑湘娟，李凤丽，迟宝珠，等.基于网络教学平台的PBL教学模式在物理化学实验教学中的实践[J].化学教育（中英文），2017，38（14）：40-44.

[4] 吴长林.高中物理课堂问题教学的实践研究[D].济南：山东师范大学，2017.

[5] 王强.利用原始物理问题促进学生学习方式转变的研究[D].成都：四川师范大学，2017.

[6] 陆慧，张孟，罗锻斌，等.以学生为中心的物理基础课程教学改革[J].大学物理，2019，38（1）：43-46，57.