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教學(xué)模式是教學(xué)思想、理論轉(zhuǎn)化為具體教學(xué)行為的中介,是在一定教學(xué)思想、理論指導(dǎo)下,為完成特定的教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)而建立起來的較為穩(wěn)定的教學(xué)程序和方法策略。有了教學(xué)模式,就清楚在課堂教學(xué)中先做什么、后做什么(程序、環(huán)節(jié)、步驟),具體怎樣做(方法策略)。因此,教學(xué)模式是課堂教學(xué)的行動指南,是科學(xué)地進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的重要工具。課改以來,青島市初中物理學(xué)科運用“整分合”原理對“凱洛夫五環(huán)節(jié)”教學(xué)過程進(jìn)行了改進(jìn),形成了“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)教學(xué)模式”,對物理課堂教學(xué)起到了十分積極的作用。
1.1“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)教學(xué)模式”:
(1)程式:整-分-合-補(bǔ)-測
(2)說明:一節(jié)完整的課由如下五個環(huán)節(jié)組成:
①整:總體介紹本節(jié)課的內(nèi)容,找到切入點引入教學(xué)過程。
②分:將本節(jié)教學(xué)內(nèi)容劃分為幾個問題,逐次分別學(xué)習(xí)(探究、解題、復(fù)習(xí)、講評……)。這是一節(jié)課的“主環(huán)節(jié)”。
③合:小結(jié)本課,使幾個問題形成完整體系,提煉方法。
④補(bǔ):給學(xué)生一段自由時間,找知識缺漏,教師進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。
⑤測:進(jìn)行本節(jié)課的檢測,檢查學(xué)習(xí)效果。
1.2發(fā)現(xiàn)的問題和解決問題的設(shè)想:
“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)模式”是一種整體模式,它可以幫助我們把一節(jié)課劃分為幾個部分,并粗略說明每一部分的做法。但是,一節(jié)完整的課的設(shè)計和教學(xué),僅僅靠整體模式遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完成,例如:一節(jié)課的反饋過程如何進(jìn)行?具體某個知識點如何探究?……這些都需要各種不同的教學(xué)模式來完成。所以,一節(jié)課的教學(xué),必須靠諸多不同層次、不同作用的各種教學(xué)模式組成的群體和系統(tǒng)——教學(xué)模式體系才能完成。
針對上述問題,經(jīng)過長期研究,我們將多年建構(gòu)的各類教學(xué)模式(包括整體模式、反饋模式、探究模式、復(fù)習(xí)模式、師生交流模式等),運用惠威爾的“支流-江河”科學(xué)進(jìn)化發(fā)展模式進(jìn)行了有機(jī)整合,以“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)模式”為骨架,輔助以各種不同功能的教學(xué)模式,將其整合、進(jìn)化成“四層次五環(huán)節(jié)教學(xué)模式體系”,從而解決了這一問題。
2 四層次五環(huán)節(jié)教學(xué)模式體系
2.1結(jié)構(gòu)圖示:
2.2 結(jié)構(gòu)圖示說明:
2.2.1第一層:“課前-課堂模式”。把原本一節(jié)45分鐘的課,拓展到包括課前、課堂兩個部分和階段,將課前學(xué)習(xí)作為一節(jié)課的有機(jī)組成部分,提高課堂效率。
(1)程式:課前-課堂
(2)說明:
①課前:布置自習(xí)、預(yù)習(xí)或復(fù)習(xí)任務(wù),學(xué)生在家中自己學(xué)習(xí)。
②課堂:課堂45分鐘的過程,也即整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)的教學(xué)過程。
2.2.2第二層:“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)模式”(前述)。整體上將一節(jié)課規(guī)劃為五個環(huán)節(jié)。
2.2.3第三層:“各環(huán)節(jié)操作模式”。即“整”、“分”、“合”、“補(bǔ)”、“測”每個環(huán)節(jié)的操作模式。各環(huán)節(jié)均有多種不同的操作模式,舉例如下:
(1)“整環(huán)節(jié)模式”。舉例如下:
①情境-引入模式(適合新授課):
程式:提問-情境-思考-引入
說明:提問課前預(yù)習(xí)情況,設(shè)置實驗情境,引起學(xué)生思考,引入本節(jié)課題。
②檢測-目標(biāo)模式(適合復(fù)習(xí)課):
程式:問題-檢測-矯正-目標(biāo)
說明:檢測預(yù)習(xí)題,訂正矯正,出示復(fù)習(xí)目標(biāo)。
(2)“分環(huán)節(jié)模式”。由兩個子層次組成:
1)第一子層:“小循環(huán)多反饋模式”。通過它將“分”環(huán)節(jié)規(guī)劃成幾個小循環(huán)反饋結(jié)構(gòu):
①程式:將學(xué)習(xí)(探究、復(fù)習(xí)……)與反饋練習(xí)有機(jī)結(jié)合。以一節(jié)課學(xué)習(xí)三個問題為例,程式如圖。
②說明:在學(xué)習(xí)一節(jié)課的幾個問題時,逐次進(jìn)行。學(xué)習(xí)完一個問題后,立即針對該問題進(jìn)行練習(xí)反饋,構(gòu)成一個小循環(huán)單元,這樣整個過程就形成多次學(xué)習(xí)、多次反饋、多次循環(huán)的過程。通過學(xué)習(xí)和反饋的交替和結(jié)合,分解問題、各個擊破,解決問題。
2)第二子層:“各小循環(huán)操作模式”。對應(yīng)不同的課型(四種基本課型:新授課、習(xí)題課、復(fù)習(xí)課、考試講評課),各有多種不同的模式:
①新授課小循環(huán)操作模式——諸“探究模式”,舉例如下:
a.實驗-歸納模式:
程式:問題-實驗-歸納-結(jié)論
說明:提出研究問題,進(jìn)行實驗,歸納實驗現(xiàn)象數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
b.經(jīng)驗-假說模式:
程式:問題-經(jīng)驗-假說-檢驗-結(jié)論
說明:提出研究問題,根據(jù)經(jīng)驗形成假說,設(shè)計實驗檢驗假說,得出結(jié)論。
c.資料-歸納模式:
程式:問題-資料-歸納-結(jié)論
說明:提出研究問題,收集資料,歸納資料,得出結(jié)論。
d.漸進(jìn)實驗-理想化推理模式:
程式:問題-漸進(jìn)實驗-理想化推理-結(jié)論
說明:提出研究問題,設(shè)計漸進(jìn)實驗并進(jìn)行實驗,通過理想化推理得出結(jié)論。
②習(xí)題課小循環(huán)操作模式——諸“解題模式”,舉例如下:
范例-方法模式:
程式:問題-范例-方法-練習(xí)
說明:介紹習(xí)題類型,進(jìn)行例題教學(xué),提煉方法,運用方法解決同類題目。
③復(fù)習(xí)課小循環(huán)操作模式——諸“復(fù)習(xí)模式”,舉例如下:
a.結(jié)構(gòu)-要點模式:
程式:問題-結(jié)構(gòu)-要點-練習(xí)
說明:引出復(fù)習(xí)內(nèi)容,建構(gòu)知識樹,在樹中提煉要點,運用要點進(jìn)行練習(xí)。
b.結(jié)構(gòu)-范例模式:
程式:問題-結(jié)構(gòu)-范例-練習(xí)
說明:引出復(fù)習(xí)內(nèi)容,建構(gòu)知識樹,提煉要點,針對要點進(jìn)行例題教學(xué),再進(jìn)行練習(xí)。
c.結(jié)構(gòu)-分解模式:
程式:問題-結(jié)構(gòu)-分解-練習(xí)
說明:引出復(fù)習(xí)內(nèi)容,建構(gòu)知識樹。對多個要點分別復(fù)習(xí),包括例題教學(xué)、練習(xí)等。
④考試講評課小循環(huán)操作模式——諸“矯正模式”,舉例如下:
缺點-矯正模式:
程式:問題-缺點-矯正-練習(xí)
說明:出示卷面錯誤問題,學(xué)生缺點列舉、挑毛病,對錯誤矯 正并提煉方法,運用方法進(jìn)行同類練習(xí)和再矯正。
(3)“合環(huán)節(jié)模式”。舉例如下:
①小結(jié)-方法模式:
程式:回顧-小結(jié)-提煉-方法
說明:回顧本節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容,小結(jié)要點,提煉有關(guān)內(nèi)容,總結(jié)形成方法。
②網(wǎng)絡(luò)-濃縮模式:
程式:橫向-縱向-網(wǎng)絡(luò)-濃縮
說明:將復(fù)習(xí)過程中的各個知識樹分支綜合成完整知識樹,對各個分支進(jìn)行縱向比較形成網(wǎng)絡(luò),提煉要點作為本單元的濃縮和綱要。
(4)“補(bǔ)環(huán)節(jié)模式”。舉例如下:
個別-全班模式:
程式:問題-自查-個別-全班
說明:給學(xué)生一段時間自查缺漏,教師巡視解決個別問題,對共性問題全班一起解決。
(5)“測環(huán)節(jié)模式”。舉例如下:
①獨立-矯正模式:
程式:問題-獨立-訂正-矯正
說明:出示本節(jié)檢測題,學(xué)生獨立完成,訂正,根據(jù)錯誤出示平行題目矯正。
②獨立-反思模式:
程式:問題-獨立-反思-矯正
說明:出示本節(jié)檢測題,學(xué)生獨立完成,根據(jù)答案自我訂正,反思并整理錯誤。
2.2.4第四層:“透鏡式模式”。將整節(jié)課化為一系列小問題組成的“問題串”。
(1)程式:小問題1-小問題2-……-小問題n
(2)說明:教師充當(dāng)可以在凸透鏡與凹透鏡之間不斷變換的“透鏡”,學(xué)生的思維比作“光線”(如圖)。在此理念下,將一節(jié)課各環(huán)節(jié)、各問題化為一系列首尾相連的“小問題串”,每個小問題先讓學(xué)生討論思考,再收回總結(jié),形成一個個思維“發(fā)散-會聚”的微小循環(huán)。這樣通過教師的“透鏡”作用和“小問題串教學(xué)”,使學(xué)生的思維呈現(xiàn)“發(fā)散思維”與“會聚思維”的交替狀態(tài),即創(chuàng)造性思維的狀態(tài)。
3 設(shè)計一節(jié)課的方法步驟
運用“四層次五環(huán)節(jié)教學(xué)模式體系”可以迅速地進(jìn)行一節(jié)課的教學(xué)設(shè)計。分為四個步驟:
(1)第一步:用“課前-課堂模式”,將一節(jié)課規(guī)劃為課前、課堂兩大部分。課前布置預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)等任務(wù)。
(2)第二步:用“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)模式”,將課堂劃分為五個環(huán)節(jié)部分。
(3)第三步:用“各環(huán)節(jié)操作模式”規(guī)劃五個環(huán)節(jié):
①用“整環(huán)節(jié)模式”規(guī)劃“整”。
②用“分環(huán)節(jié)模式”規(guī)劃“分”,包括兩個子步驟:
第一子步驟:用“小循環(huán)多反饋模式”,將“分”規(guī)劃為幾個小循環(huán)結(jié)構(gòu);
第二子步驟:針對各小循環(huán)的內(nèi)容,用“各小循環(huán)操作模式”(探究模式、解題模式、復(fù)習(xí)模式、矯正模式)規(guī)劃各小循環(huán)教學(xué)。
③用“合環(huán)節(jié)模式”規(guī)劃“合”。
④用“補(bǔ)環(huán)節(jié)模式”規(guī)劃“補(bǔ)”。
⑤用“測環(huán)節(jié)模式”規(guī)劃“測”。
(4)第四步:用“透鏡式模式”將整個教學(xué)過程規(guī)劃成一系列小問題組成的問題串,這就是學(xué)生一節(jié)課的具體學(xué)習(xí)內(nèi)容。
通過上述四步,就將一節(jié)課完整、科學(xué)地設(shè)計好了。
4 應(yīng)用案例
下面運用“四層次五環(huán)節(jié)教學(xué)模式體系”進(jìn)行新授課、復(fù)習(xí)課教學(xué)設(shè)計(教材版本:人教版):
4.1新授課案例——第二章第1節(jié)《聲音的產(chǎn)生和傳播》:
4.1.1第一步:用“課前-課堂模式”,將本課規(guī)劃為兩大部分。課前學(xué)生收集發(fā)聲實例。
4.1.2第二步:用“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)模式”,將課堂劃分為五個環(huán)節(jié)。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)將“分”環(huán)節(jié)分為三個探究問題:聲音的產(chǎn)生,聲音的傳播,介質(zhì)中的聲速。
4.1.3第三步:用“各環(huán)節(jié)操作模式”規(guī)劃五個環(huán)節(jié):
(1)用“情境-引入模式”規(guī)劃“整”環(huán)節(jié):總體介紹聲現(xiàn)象,提問預(yù)習(xí)情況,做敲鑼等實驗,由此提問發(fā)聲原因,引起學(xué)生思考,引入本節(jié)課題。
(2)課堂主環(huán)節(jié)——“分”環(huán)節(jié)的規(guī)劃:
1)第一子步驟:用“小循環(huán)多反饋模式”,將三個探究問題規(guī)劃為三個反饋小循環(huán):
①第一小循環(huán):探究聲音的產(chǎn)生;練習(xí)一。
②第二小循環(huán):探究聲音的傳播,由此派生出探究真空能否傳聲;練。
③第三小循環(huán):探究介質(zhì)中的聲速;練習(xí)三。
2)第二子步驟:用各種“探究模式”規(guī)劃各小循環(huán)的探究過程:
①用“實驗-歸納模式”探究“聲音的產(chǎn)生”:
聲音如何形成?設(shè)計進(jìn)行各種發(fā)聲實驗,分析實驗現(xiàn)象,歸結(jié)為同一原因——振動,得出振動發(fā)聲的結(jié)論。
②用“經(jīng)驗-假說模式”探究“聲音的傳播”:
根據(jù)問題,將收集的各種傳聲事例歸為三類,形成假說——聲音可以在固、液、氣體中傳播。設(shè)計進(jìn)行實驗,檢驗假說,得出結(jié)論。
③用“漸進(jìn)實驗-理想化推理模式”探究“真空能否傳聲”:
聲能否在真空中傳播?看法不統(tǒng)一。由于不能得到真空,因此設(shè)計逐漸逼近實驗——真空鈴實驗。通過實驗聽到鈴聲越來越小,進(jìn)行理想化推理,得出真空不能傳聲的結(jié)論。
④用“資料-歸納模式”探究“介質(zhì)中的聲速”:
閱讀聲速表,從介質(zhì)、快慢等角度對不同聲速值分類比較,得出聲音在固、液體中比在氣體中傳播得快的結(jié)論。
(3)用“小結(jié)-方法模式”規(guī)劃“合”環(huán)節(jié):出示本節(jié)知識樹,點出要點,提煉出分類法、比較法、逐漸逼近法等方法。
(4)用“個別-全班模式”規(guī)劃“補(bǔ)”環(huán)節(jié):學(xué)生自查、教師巡視解答,然后可以在全班介紹“聲波”概念。
(5)用“獨立-矯正模式”規(guī)劃“測”環(huán)節(jié):出示檢測題(概念、現(xiàn)象、實驗題各一道),學(xué)生獨立答題,訂正,平行矯正。
4.1.4第四步:用“透鏡式模式”,將教學(xué)全過程規(guī)劃為首尾相連的“小問題 串”:
問題1(日常聲現(xiàn)象引入)-問題2(發(fā)聲實驗)-問題3(歸納原因)-問題4(練習(xí)一)-問題5(收集傳聲實例)-問題6(介質(zhì)假說)-問題7(實驗檢驗)-問題8(真空傳聲猜想)-問題9(漸進(jìn)實驗)-問題10(理想化推理)-問題11(練)-問題12(聲速表分類比較)-問題13(練習(xí)三)-問題14(小結(jié))-問題15(補(bǔ)漏)-問題16(檢測)。
4.2復(fù)習(xí)課案例——第三章《物態(tài)變化》復(fù)習(xí)課:
4.2.1第一步:用“課前-課堂模式”,將本課規(guī)劃為兩大部分。課前讓學(xué)生復(fù)習(xí)本章概念:包括六種物態(tài)變化的定義、吸放熱過程、常見實例等。
4.2.2第二步:用“整-分-合-補(bǔ)-測五環(huán)節(jié)模式”,將課堂分為五個環(huán)節(jié)。根據(jù)本章知識體系,將“分”環(huán)節(jié)分為四個分支:溫度及測量、熔化和凝固、汽化和液化、升華和凝華。
4.2.3第三步:用“各環(huán)節(jié)操作模式”規(guī)劃五個環(huán)節(jié):
(1)用“檢測-目標(biāo)模式”規(guī)劃“整”環(huán)節(jié):檢測課前任務(wù)并矯正,出示復(fù)習(xí)目標(biāo)。
(2)課堂主環(huán)節(jié)——“分”環(huán)節(jié)的規(guī)劃:
1)第一子步驟:用“小循環(huán)多反饋模式”,將四個分支規(guī)劃為四個反饋小循環(huán):
①第一小循環(huán):復(fù)習(xí)分支一:溫度及測量;練習(xí)一。
②第二小循環(huán):復(fù)習(xí)分支二:熔化和凝固;練。
③第三小循環(huán):復(fù)習(xí)分支三:汽化和液化;練習(xí)三。
④第四小循環(huán):復(fù)習(xí)分支四:升華和凝華;練習(xí)四。
2)第二子步驟:用各種“復(fù)習(xí)模式”規(guī)劃四個分支:
①用“結(jié)構(gòu)-要點模式”規(guī)劃“分支一:溫度及測量”:
提出復(fù)習(xí)問題,建構(gòu)分支知識樹(如圖),點出溫度計使用方法等要點,出示測溫實驗題進(jìn)行訓(xùn)練,訂正。對疑難較多點(如,測溫方法改錯),出示平行題目矯正。
②用“結(jié)構(gòu)-范例模式”規(guī)劃“分支二:熔化和凝固”:
針對復(fù)習(xí)內(nèi)容,用分類法(晶體、非晶體)、逆向思考法(熔化、凝固互逆)和比較法建構(gòu)知識樹,點出熔點等要點。對于用晶體熔化規(guī)律解釋現(xiàn)象這一重點,出示例題提煉條件、方法,再進(jìn)行問答題練習(xí),訂正并平行矯正。
③用“結(jié)構(gòu)-分解模式”規(guī)劃“分支三:汽化和液化”:
針對復(fù)習(xí)問題,建構(gòu)知識樹并點出重點問題(水沸騰規(guī)律、蒸發(fā)快慢因素),然后分別從實驗、問答角度分別復(fù)習(xí)。首先,通過“探究水沸騰”實驗報告,提煉實驗方法、要點,進(jìn)行實驗題練習(xí)并矯正。然后,將分支二問答題方法遷移到本分支中,用在“水沸騰規(guī)律”、“蒸發(fā)快慢因素”解釋現(xiàn)象上,強(qiáng)調(diào)知識與現(xiàn)象的對應(yīng),進(jìn)行練習(xí)并訂正和矯正。
④用“結(jié)構(gòu)-要點模式”規(guī)劃“分支四:升華和凝華”:
根據(jù)復(fù)習(xí)問題,建構(gòu)知識樹并點出要點(如概念中“直接”兩字意義),出示升華、凝華概念和現(xiàn)象判斷選擇題,練習(xí)并訂正和矯正。
(3)用“網(wǎng)絡(luò)-濃縮模式”規(guī)劃“合”環(huán)節(jié):
將“分”中四個分支知識樹組合成本章完整知識樹,找到各分支聯(lián)系點,如六種物態(tài)變化之間的比較等,從而形成“結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)”。將本章知識濃縮為:4個方法(轉(zhuǎn)換法、比較法、分類法、逆向思考法)、3個規(guī)律、2個表格、5個圖像、3個點……
(4)用“個別-全班模式”規(guī)劃“補(bǔ)”環(huán)節(jié):學(xué)生自查,教師巡視解答。對于畫圖像等共性問題,在全班一起強(qiáng)調(diào)方法并練習(xí)。
(5)用“獨立-反思模式”規(guī)劃“測”環(huán)節(jié):出示檢測題(概念、現(xiàn)象、實驗、問答各一題),學(xué)生獨立答卷。出示答案,學(xué)生對照批改,自己整理錯誤并紀(jì)錄。
4.2.4第四步:用“透鏡式模式”,將教學(xué)全過程規(guī)劃為首尾相連的“小問題串”:
問題1(檢測課前任務(wù))-問題2(出示復(fù)習(xí)目標(biāo))-問題3(分支一知識樹、要點)-問題4(分支一練習(xí))-問題5(分支二知識樹、要點)-問題6(熔化問答題范例)-問題7(分支二練習(xí))-問題8(分支三知識樹、要點)-問題9(沸騰實驗題范例)-問題10(沸騰實驗題練習(xí))-問題11(分支三問答題范例)-問題12(問答題練習(xí))-問題13(分支四知識樹、要點)-問題14(分支四練習(xí))-問題15(小結(jié))-問題16(補(bǔ)漏)-問題17(檢測)。
5 建構(gòu)教學(xué)模式體系的意義
運用諸多教學(xué)模式組成的“四層次五環(huán)節(jié)教學(xué)模式體系”,能夠極大地提高教學(xué)設(shè)計效率,從而使課堂教學(xué)從無模狀態(tài)變成有模狀態(tài),從無序到有序。在此基礎(chǔ)上,對該模式體系進(jìn)行靈活運用,就又可以使課堂教學(xué)重現(xiàn)一種新的無模狀態(tài),但這不是無序的無模狀態(tài),而是一種表面無模而心中有模的狀態(tài),是一種高度有序的狀態(tài),是一種庖丁解牛、游刃有余的境界,這就是教學(xué)中的“道”。
參考文獻(xiàn):
高考改革后,很多省份高考是自主命題,高考的模式也不盡相同,于是就出現(xiàn)了同樣是理工科的學(xué)生,他們在高中選修測試的科目也可以不同,即使是同一個專業(yè)學(xué)生,選修測試科目也不盡相同。對大學(xué)物理實驗課程而言,把物理作為選修測試科目的學(xué)生一般均能將物理理論與實驗知識結(jié)合起來,具有一定的實驗基礎(chǔ)技能,以及分析和處理數(shù)據(jù)的能力;而其他學(xué)生物理理論和實驗基礎(chǔ)相對薄弱。這種差異隨著應(yīng)用型本科院校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大而愈發(fā)明顯。因此,大學(xué)物理實驗課程的教學(xué),必須要考慮學(xué)生實驗基礎(chǔ)的差異,進(jìn)行分層次、模塊化教學(xué)。即實驗內(nèi)容打破傳統(tǒng)的按力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理等順序編排的方式,按照由淺入深、循序漸進(jìn)的原則,考慮到不同學(xué)生的物理基礎(chǔ)和各專業(yè)物理實驗的需求,把實驗內(nèi)容分成預(yù)備性、基礎(chǔ)性、綜合性、設(shè)計或研究性實驗等四個教學(xué)模塊,其中基礎(chǔ)性和綜合性實驗?zāi)K為必修,而預(yù)備性、設(shè)計或研究性實驗?zāi)K為選修[2-4]。預(yù)備性實驗?zāi)K又可稱為“前導(dǎo)性實驗?zāi)K”,主要面向?qū)嶒灮A(chǔ)較差的學(xué)生,給他們提供一個前期的實驗訓(xùn)練平臺,盡快的適應(yīng)大學(xué)物理實驗課程內(nèi)容,比如:單擺實驗、測量物體的密度,測定重力加速度,測量薄透鏡的焦距,測定冰的熔化熱、測定非線性元件的伏安特性等?;A(chǔ)性實驗?zāi)K設(shè)置的主要目的是讓學(xué)生學(xué)會測量一些基本的物理量,操作一些基本的實驗儀器,掌握基本的測量方法、實驗技能以及分析和處理數(shù)據(jù)的能力等,范圍可包括力、熱、電、光、近代物理等領(lǐng)域的內(nèi)容[2-3]。比如:金屬線脹系數(shù)的測量,轉(zhuǎn)動法測定剛體的轉(zhuǎn)動慣量、液體比熱容的測量,示波器的使用,直流電橋測量電阻,霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用、邁克爾遜干涉儀、分光計測量棱鏡的折射率,光柵衍射等。綜合性實驗?zāi)K可在一個實驗中包含力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理等多個領(lǐng)域的知識,綜合應(yīng)用各種實驗方法和技術(shù)。這類實驗設(shè)置的目的是為了讓學(xué)生鞏固在前一階段基礎(chǔ)性實驗?zāi)K的學(xué)習(xí)成果,進(jìn)一步拓寬學(xué)生眼界和思路,從而提高學(xué)生綜合運用物理實驗方法和技術(shù)的能力,比如:共振法測量彈性模量,密立根油滴實驗,音頻信號光纖傳輸技術(shù)試驗,聲速的測定,夫蘭克-赫茲試驗等。設(shè)計或研究性實驗?zāi)K,主要面向?qū)W有余力、對物理實驗饒有興趣的學(xué)生。第一種方案是根據(jù)教師設(shè)計的實驗題目,給定的實驗要求及條件,讓學(xué)生自行設(shè)計方案,并獨立操作完成實驗的全過程,記錄相關(guān)數(shù)據(jù),并做出獨立的判斷和思考。第二種方案是沿著基礎(chǔ)物理實驗的應(yīng)用性教學(xué)目標(biāo)的方向,組成小組,讓學(xué)生以團(tuán)隊的形式自行選題、操作和撰寫研究報告,完成整個實驗流程。教師只要擔(dān)負(fù)指導(dǎo)工作。通過以上兩種方案,充分激發(fā)他們的創(chuàng)新意識、團(tuán)隊合作精神以及分析和解決問題的能力,使之具備基本的科學(xué)實驗素養(yǎng),比如自組顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡,萬用表的組裝與調(diào)試,電子溫度計的組裝與調(diào)試,非線性電阻的研究,非平衡電橋研究,音叉聲場研究等。
二、開放式實驗教學(xué)
大學(xué)物理實驗主要是基礎(chǔ)教學(xué),主要的目標(biāo)便是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)造精神。開放式實驗教學(xué)則給予了學(xué)生充分自由發(fā)揮的空間,學(xué)生活躍的靈感和充沛的創(chuàng)造力都可以藉由這個實驗平臺得到展示,讓物理實驗真正成為培養(yǎng)未來科學(xué)家的搖籃。同時,開放式實驗教學(xué)可以相應(yīng)提高實驗室儀器設(shè)備的使用率,充分發(fā)揮其投資效益與使用價值,使應(yīng)用型本科院校真正做到“成本最小化與效益最大化”[3-4]。因此,各高校應(yīng)積極創(chuàng)造條件,盡可能進(jìn)行開放式物理實驗教學(xué)的嘗試,更新教學(xué)觀念,在教學(xué)內(nèi)容、方法和考核等多個環(huán)節(jié)做出改革。結(jié)合分層次、模塊化教學(xué),筆者認(rèn)為預(yù)備性實驗?zāi)K、設(shè)計或研究性實驗?zāi)K應(yīng)向?qū)W生完全開放。物理實驗基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生可選修預(yù)備性實驗進(jìn)行補(bǔ)差訓(xùn)練,學(xué)業(yè)優(yōu)秀的、可獨立完成課題的學(xué)生可在教師指導(dǎo)下進(jìn)行專題實驗研究,在時間、內(nèi)容上靈活掌控,為培養(yǎng)優(yōu)秀學(xué)生創(chuàng)造條件。但是,開放式實驗教學(xué)也有一定的不足,比如,加大了教師的工作量,課題的選擇良莠不齊,考核的標(biāo)準(zhǔn)難以掌控等等。所以,必須培養(yǎng)與建設(shè)一支愛崗敬業(yè),同時又敢于革新、樂于革新的物理實驗教師隊伍。
三、建立網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室
虛擬實驗是利用計算機(jī)及仿真軟件來模擬實驗的環(huán)境及過程,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,虛擬實驗教學(xué)已經(jīng)成為加強(qiáng)實踐教學(xué)、實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的又一重要手段。與昂貴的實驗設(shè)備相比,只要很少的投入,便可有效緩解很多應(yīng)用型本科院校在經(jīng)費、場地、儀器等方面普遍面臨的重重困難和壓力,在大學(xué)物理實驗教學(xué)中適當(dāng)?shù)匾胩摂M實驗,無疑非常地具有吸引力。而且開展網(wǎng)上虛擬實驗教學(xué),學(xué)生在課余時間可進(jìn)行實驗前的預(yù)習(xí)和實驗后的復(fù)習(xí),有助于提高大學(xué)物理實驗教學(xué)的效率,能夠突破傳統(tǒng)實驗對“時、空”的限制。對于一些實驗儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計精密且價格昂貴的實驗[3],學(xué)生無法進(jìn)行實際操作,要彌補(bǔ)這些不足,可以通過仿真軟件來模擬操作,在虛擬的環(huán)境中,學(xué)生一樣可以接觸現(xiàn)代化設(shè)備和科學(xué)實驗方法。然而,虛擬實驗替代不了真實的實驗操作,而是作為傳統(tǒng)實驗的有效補(bǔ)充,因此,應(yīng)該把傳統(tǒng)實驗和虛擬實驗這兩種教學(xué)模式有機(jī)地結(jié)合起來,揚(yáng)長避短,才是更好的選擇。
四、以學(xué)生為教學(xué)主體,綜合運用多種教學(xué)方法
傳統(tǒng)實驗教學(xué)的流程往往是教師調(diào)整好實驗儀器,課堂上先詳細(xì)講解實驗原理、操作步驟和注意事項,然后做一個實驗演示,接下來學(xué)生機(jī)械地按照實驗既定步驟和要求重復(fù)操作,最后提交個大同小異的實驗報告應(yīng)付了事,甚至有的不做實驗也能編造個大致的實驗結(jié)果[4]。這種傳統(tǒng)“灌輸式”教學(xué)方法容易導(dǎo)致大學(xué)物理實驗流于形式,不僅談不上對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng),而且在一定程度上還限制和扼殺了學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力,難以激發(fā)他們對物理實驗課的興趣,更是偏離了應(yīng)用型本科院校對人才培養(yǎng)的目標(biāo)和要求。因此,我們必須確立學(xué)生的主體地位,靈活運用啟發(fā)式、引導(dǎo)式、交互式等多種課堂教學(xué)方法,充分調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性[4]。
(一)啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)
在大學(xué)物理實驗教學(xué)中,教師應(yīng)該大膽摒棄傳統(tǒng)教學(xué)思維,把課堂還給學(xué)生,專注于對學(xué)生能力的培養(yǎng),善于啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行獨立思考。教師在實驗中恰當(dāng)?shù)卦O(shè)問,并給予基本理論的指導(dǎo),由學(xué)生來自行探索、分析和解決問題。但是,啟發(fā)式教學(xué)也有很多的難點,所有實驗環(huán)節(jié)的設(shè)定,教師必須能夠掌控實驗的進(jìn)程,具備深厚的理論素養(yǎng)和豐富的實踐經(jīng)驗方可進(jìn)行指導(dǎo),不僅不意味著教學(xué)工作的輕松,反而對教師的職業(yè)素養(yǎng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)課堂的機(jī)械灌輸工作量少了,但是實驗過程環(huán)節(jié)的前期準(zhǔn)備和過程指導(dǎo)多了,環(huán)節(jié)設(shè)置必須更加的巧妙和科學(xué),教師自身進(jìn)行過多次嘗試后,確保實驗的大方向不出錯,試驗方法相對成熟,才能更加有效地啟發(fā)學(xué)生獨立去完成實驗,進(jìn)行更多的嘗試和探索。否則,這種名為啟發(fā),實則是放任自流的教學(xué),不僅學(xué)生的創(chuàng)新精神得不到培養(yǎng),教師也沒有起到真正的指導(dǎo)作用,這將比傳統(tǒng)的教學(xué)方法更加失敗。此外,結(jié)合大學(xué)物理實驗的特點,教師要引導(dǎo)學(xué)生運用多學(xué)科的知識從多角度來審視、分析和解決問題[4]。如測量半導(dǎo)體P-N結(jié)的物理特性實驗,教師要引導(dǎo)學(xué)生綜合運用材料學(xué)、固體物理學(xué)、電子學(xué)等多方面的知識來完成實驗;引入激光全息照相、核磁共振等實驗,使學(xué)生了解現(xiàn)代科技發(fā)展的前沿動態(tài)。全新知識點的引入同時也將極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,領(lǐng)略到物理實驗與現(xiàn)代科學(xué)的魅力。
(二)交互式教學(xué)