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新型大学物理实验教学模式

 论文栏目:大学物理论文     更新时间:2019/7/19 9:49:34   

摘要:针对传统大学物理实验教学模式对自主探究精神和创造力培养的欠缺,引用了一种先进的能够激发学生自主探究精神和有利于创造力培养的PBL教学模式,并具体探索了如何将PBL与大学物理实验教学的现实条件相结合的具体改革方法。

关键词:问题导向教学法(PBL);大学物理实验教学模式;创造力培养;自主探究精神

早在1995年,江泽民同志就曾说过:创造力是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。实施创新驱动发展战略,推动以科技创新为核心的全面创新,让创新成为推动发展的第一动力,是适应和引领我国经济发展新常态的现实需要。而提升创造力从根本上应从教育抓起。树立创新意识,培养创造力是青少年成人成才的关键,所以应该是新时代教育的重中之重。而自主探究的学习精神始终是适应新时期科技迅猛发展形势学习者的灵魂所在。在科技是第一生产力的当下,高等教育体系中大学物理学作为理工专业学生的必修课在培养学生创造力和自主探究精神的责任上应该是首当其冲的[1]。大学物理学这门课分为理论课和实验课两部分。其中,理论课部分由于知识的系统性和连贯性要求以及教学课时的限制,主要采用教师主导的填鸭式教学方式,很难兼顾创造力的培养更难以激发学生的自主探究精神。而针对性的相关改革仅局限在内容的创新,主要由教师设计引导和发起,并不适合在教学模式方面进行全面的的改革。而实验课部分则对于知识的系统性和连贯性要求很低,甚至选题的内容都根据培养目的的不同有很大的选择自由度。又由于实验科学本身对探究精神和创新能力的要求,就必然要承担起对创造力培养以及主动探究学习精神培养的主要责任。大学物理实验课的传统教学模式是:课前,写好预习报告。课上,任课教师向学生介绍该实验所配置仪器的使用方法。在这种模式下,学生预习纯粹靠抄书,理解效果不佳,更没有自己独立的设计思考,这样的实验课除了模仿,其实很难真正地锻炼学生的创造力也没有调动起学生的探究热情,学生对实验的细节设计的原理和原因理解也不深刻。总之,传统的大学物理实验的教学模式已经不适应培养有创造力和自主探究学习精神的新时代人才,这就要求高校物理教育工作者积极努力探索新的实验教学模式来应变。

1全新教学模式———PBL针对传统的教学模式对与学生创造力和主动

学习精神培养上的欠缺,最先在1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学提出了以问题为导向的教学方法(problem-basedlearning,PBL)[2]。这种教学模式是基于现实世界的以学生为中心的教育方式,把传统的学生被动接受式学习转变为主动探究式学习的过程。此方法一经提出,立刻引起了全球教育界的轰动,在很多世界顶级著名高校的各学科、专业中流行起来,比如荷兰顶级大学马斯特里赫特大学。以问题为导向的教学方法(PBL),是基于现实世界的以学生为中心的教育方式。PBL有五大特征:(1)从一个需要解决的问题开始学习,这个问题被称为驱动问题。(2)学生在一个真实的情境中对驱动问题展开探究,解决问题的过程类似学科专家的研究过程。学生在探究过程中学习及应用学科思想。(3)教师、学生、社区成员参加协作性的活动,一同寻找问题解决的方法,与专家解决问题时所处的社会情境类似。(4)学习技术给学生提供了脚手架,帮助学生在活动的参与过程中提升能力。(5)学生要创制出一套能解决问题的可行产品,是课堂学习的成果,是可以公开分享[3]。

2新型FBL式大学物理实验模式设计

基于FBL理念的大学物理实验全新教学模式分为以下几步:2.1课前(1)题目准备教师将实验题目分为三类,一类为验证性实验,一类为设计性实验,一类为仪器使用训练性实验,取消所有封闭式仪器,即仅通过开关旋钮即可测量数据的实验项目。(2)教师准备上述三类实验对学生的考察能力有区别,教师应针对培养需求和实验室条件做准备:(a)验证性实验,应该是已学过的定理定律的验证,这样的实验需要实验者思考利用旧知选择需测量的物理量,并设计合理的证明过程。方法并不唯一,工具也不唯一。这就要求教师对可能想到的方法都了解甚至熟知,对于可能出现的问题进行预想准备。对于没有统一答案的测量数据应有大致的判断评估。(b)设计性实验,由于设计性实验的开放性较大,教师可以根据实验室现有条件对该实验的方法做必要的限定和引导。在条件允许的情况下,可以尽可能多地提供各种方法所需的实验仪器和备品。(c)仪器使用训练性实验,这类实验往往要求学生熟练掌握仪器,那么老师可以给学生设置多个难度不同、考察点不同的待测量问题,对于仪器操作方面需要注意到的问题应专门设置对应考题,以达到让学生全面深刻掌握仪器操控技巧的目的。(3)实验室准备依照各种预想来准备器材和备品,并且由于同种实验学生们可能想到相同的方法,那就需要备齐足够数量的器材备品。在备品摆放时也应该按其属类统一摆放,避免按实验题目分区摆放,这样会将学生思维限定住。(4)学生准备由于问题式教学法相较于旧的教学模式对学生分析问题解决问题的能力要求大大提高,需要将学生按人数和分工恰当分组,每组人数应不超过4人,以3人为宜,避免大帮哄。在课前,由老师提出实验题目,并介绍其实验类别和注意事项,对实验的难点和考察重点予以提示,以便学生在课下分工后借助网络和书籍等手段作好对旧知的复习和总结,以及新知的搜索,经过讨论恰当决定实验方法:对验证性实验准备好实验数据表格;对设计性实验应提前了解实验室的设备和备品名目,写出相关理论并列出实验步骤;对仪器训练实验也应写出仪器相关理论,并对内部构造了解且预估其操作难点,并设想应对之法。学生小组成员应分工明确,但责任共担,完成各自预习工作后,应互相介绍自己负责的部分后,确保每个成员都对实验有整体认识,然后分别提出设想,经分析讨论各种设想的利弊后决定最终试验方案。2.2课上学生按课前准备以组为单位先对老师作简要汇报,教师应对伤害实验仪器及违背实验原则的重大问题予以纠正,而对于细节性问题不作肯定与否定的回答、不作主观评判,但对于学生的认知误区加以纠正和提醒。在操作阶段,留心观察学生举动,对其遇到的困难做到心中有数,但不作过多干涉,而对于学生的求助,在超出其能力范围的问题可以适时予以恰到好处的帮助,注意不要急着处理问题,应给遇到困难的学生留有时间独立思考。在实验结束后,应预留一段时间,由学生总结问题和不足,也可由老师提出问题,同学以组为单位来回答,回答不足之处再由其他同学或教师进行补充,最后教师对本节重点和学生回答模糊的问题作出小结。2.3课后学生应根据课前与课上的不足进行总结,若数据结果不理想,应分析原因,并给出完整的实验报告,实验报告组员应该人手一份,且原则上要求自己独立完成。教师根据实验的三种不同类型,根据设计是否具有独创性、证明方法是否合理、操作是否规范熟练、数据是否准确,实验报告的数据处理过程是否完善、失误原因分析正确与否等多个维度去评判实验得分。对此实验成绩,应制定详尽细致的标准,并在课前准备时就告知学生。

3新型FBL式大学物理实验模式的优势

新型PBL实验教学模式在多个方面都具有明显的优势:(1)可以促进学生不断地思考,学生为解决问题需要查阅课外资料,归纳、整理所学的知识与技能,改变了“我讲你听,我做你看”、“预习-听课-复习-考试”四段式教学方法,让呆板孤立的知识片化作整体知识链,触类旁通,突出了“课堂是灵魂,学生是主体,教师是关键”的教学理念,有利培养学生的自主学习精神。(2)将PBL教学过程应用于大学物理实验中,验证性和设计性实验的方法和具体步骤并不再由教材规定好,而需要学生运用旧知结合自己搜索的新知,自己设计实验方法和过程,这个过程对于学生创造力的培养是至关重要的。(3)它为学生们营造了一个轻松、主动的学习氛围,使其能够自主地、积极地畅所欲言,充分表达自己的观点,同时也可以十分容易地获得来自其他同学和老师的信息。(4)可使有关课程的问题尽可能多地当场暴露,在讨论中可以加深对正确理论的理解,还可以不断发现和解答新问题,使学习过程缩短,印象更加深刻。(5)它不仅对理论学习大有益处,还可锻炼学生们多方面的能力,如文献检索、查阅资料的能力,归纳总结、综合理解的能力,逻辑推理、口头表达的能力,主导学习、终身学习的能力等。

4新型PBL大学物理实验教学模式对教师和学生的要求

4.1对教师的要求

PBL作为一种开放式的教学模式,对教师要求分为以下几方面:(1)自身的素质和教学技巧。要求教师不但对本专业、本课程内容熟练掌握,还应当扎实掌握相关学科知识,并要具备提出问题解决问题的能力、灵活运用知识的能力、严密的逻辑思维能力。(2)良好的组织管理能力。要善于调动学生积极性、寓教于乐、控制课堂节奏等技巧。(3)选题备课准备充分。先要了解教学大纲还要掌握学生的能力情况,这样才能规划好学习的重点、难点,制定有针对性的讨论提纲,选择出适当的实验题目和对应问题,为做好PBL教学的基本前提。(4)清晰的自我定位。教师在课堂上应逐渐“隐退”,注意观察,仅在关键时刻起到点拨、支架与教练的作用,教师不再是唯一的知识库,而是知识建构的促进者、学科专家、信息的咨询者。

4.2对学生的要求

新型PBL物理实验教学的成功开展,需要学生的主动配合,从准备资料开始,就要结合提纲去查阅大量的文献资料,并积极与其它同学交流沟通,大家同心协力得出最佳结论。这样的学习,花在前期准备工作上的时间精力大大多于普通的课堂学习,因此需要学生们有主动学习的自觉性,否则很难达到预期的教学效果和目标。因此,学生也应从自身出发,完成角色转换,从被动的学习者转变为学习的主人。

5可能出现的问题

(1)由于对传统学习模式的依赖和习惯,部分学生有可能只满足于获取好的“分数”,所以对PBL教学改革形式会觉得太“花费”时间,可能会敷衍。(2)个别学生惰性较强且具有侥幸心理参与较少。这是传统教育模式下形成的不良习惯,需要我们从根本思想上对其进行教育,帮助其逐步适应这种学习模式的转换。6结语长期以来,中国的学生长期接受“填鸭式”教育和“应试”教育,对传统教育模式形成一定依赖性,缺乏主动发现和解决问题的自主探究精神。在这样传统学习模式下,不但不能主动探究问题的精神和学习习惯,更不能形成创造力。而创造力才是一个民族进步和兴旺的不竭动力。所以,我们有必要大力推行整个教育系统的教育模式的改革,完成新时期教育行业的转型。根据大学物理实验的特点及其对创造力和探究精神的需求,我们提出了以问题为导向的新型PBL式大学物理实验教学模式。该模式将摒弃传统教学模式对创造力和探究精神培养的缺失,全面提升学生的创造力、探究精神、文献检索、查阅资料的能力,归纳总结、综合理解的能力,逻辑推理、口头表达的能力、团队协作精神等等以适应未来科技日新月异的新形势。最近,国内开始流行各种大学物理实验竞赛,其竞赛模式与我们所谓的新型PBL式教学模式如初一辙,都是从情境式问题出发以小组为单位共同解决物理实验问题,结果表明,这种方法对培养学生有着重要意义和良好效果,应该广泛推广的我们的日常教学中。虽然新型FBL式大学物理实验教学模式的实现将是漫长而艰难的一条改革之路,但是身处创新是推动发展的第一动力的时代,改革势在必行,作为高等教育工作者,我们责无旁贷。

参考文献:

[1]殷开达.大学生创造性品格研究[D].浙江大学,2014.

[2]沈建新,王海燕,王海江.PBL:一种新型的教学模式[J].国外医学(医学教育分册),2001(2):36-38.

[3]陈杰,黄鑫,叶太兵.PBL在大学物理综合设计性实验教学中的运用[J].大学物理实验,2017(30):114-116.

[4]苏春燕,高谭华,叶靖莹,等.新建本科院校工科专业基础实验教学模式改革———以大学物理实验为例[J].大学物理实验,2016,29(1):137-139.

作者:华硕 张天懿 单位:吉林化工学院理学院 中石油吉林石化有机合成厂

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