启发式、研讨式教学模式在大学物理实验教学中的应用
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【摘 要】本文根据大学物理实验课的课程特点，分析了在大学物理实验教学中实施启发式和研讨式教学模式的优势。在大学物理实验课的课程教学中采用启发式和研讨式教学模式有助于培养学生的动手能力、分析和解决问题的能力以及创新能力，为进一步提高大学物理实验课的课堂教学质量奠定基础。
【关键词】启发式;探究式;大学物理实验;教学模式
中图分类号： O4-33 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）19-0117-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.055
0 引言
大学物理实验课是高等学校开设的一门公共基础必修课程，通过大学物理实验课的课程学习，可以不断培养学生的科学素养、实践操作和创新能力。如何开展大学物理实验课的课堂教学，充分发挥实验教学在创新人才培养中的积极作用显得尤为重要，采用怎样的教学模式才能激发学生对大学物理实验课的兴趣已经成为现在大学物理实验课教学改革的重点[1，3]。而启发式和研讨式教学模式是一种非常有效地激发学生学习兴趣的教学模式[3-5]。
目前，大学物理实验课的课堂教学模式一般为：①教师根据实验内容设计实验数据表格，学生根据老师的设计画实验数据表格;②教师讲解实验目的、实验原理、实验仪器的使用方法和注意事项;③教师进行实验演示;④学生根据教师和教材上讲授的实验内容进行实验，测量实验数据;⑤学生按老师的要求对测量好的实验数据进行处理;⑥学生撰写实验报告单。这种传统的大学物理实验课的课堂教学模式明显是以教师为中心的，学生只是在被动地重复实验步骤，学生的主体地位完全被忽视，不利于学生创新能力的培养。由此可见，大学物理实验课的课堂教学模式必需进行改革，而启发式、研讨式的教学模式可以很好地将学生置于一系列的问题情景当中，这对基本物理知识的学习、激发学生的学习兴趣和培养学生的实践创新能力等方面都是非常有用的。
1 加强教师队伍自身建设
启发式、探讨式教学模式的开展需要一批专业技术过硬的教师队伍。高校实验教师队伍的建设是一个长期的持续的过程，教师应不断地学习、探索，加强自身修炼，拓展自身的知识面，增强自身的创新能力，这样才能使学生树立创新意识。具体以从以下几个方面进行：（1）建立有效的激励机制和用人机制。在教师队伍建设过程中，采取正向激励手段，设计和改进分配机制，采取奖励为主、惩罚为辅、激励和约束相结合的方法，从精神上和物质上满足教师的合理需求，调动教师的教改热情和创新积极性。（2）组织部分教师到国内一流高校进行教学观摩与交流，学习新的教育教学理念，充分的发挥每个教师的潜能，进行实验教学改革，营造教学创新团队成长的良好氛围。（3）加强中青年教师队伍的培养。激励青年教师在实干中学习，在实践探索中总结，采取交任务、压担子的办法，培养青年教师一专多能，促使优秀青年教师脱颖而出，成为教学创新团队的生力军。（4）营造教学创新团队成长的良好氛围。在教学团队建设的过程中，创造条件体现每个人的自身价值，在总目标一致的前提下，使每个成员的潜能得到最充分的发挥，从而使创新团队的总体能力达到最大。让教学团队形成积极向上、和谐奋进的文化氛围，将教师的发展和课程的建设以及人才的培养融为一体。
2 研讨式教学模式在大学物理实验教学中的应用
做大学物理实验，需要将理论与实践相结合，这对提高学生的实践创新能力具有重要的意义。在教学过程中采用研讨式的教学模式可以极大地激发学生的学习热情、开拓学生视野、培养学生的科研素养。
研讨式教学模式在教学过程中要强调“知其所有然”。目前大学物理教学采用的基本教学过程为：教师讲解实验原理和仪器的使用步骤;教师演示实验;学生做实验，教师指导;学生处理实验数据和撰写实验报告单。整个过程学生基本上是机械式的进行实验，没有思考我为什么要做这个实验，整个实验过程我需要那些实验数据，要获得这些数据应该采用什么样的方法，该方法是否存在缺陷，是否可以进行改进等。因此，在进行实验讲解时，教学模式要进行调整，让学生从机械式的进行实验转变成自主探索实验，研讨式的教学模式是一种行之有效的教学模式。如进行实验介绍时要与科研调研相似，讲述实验的背景、实验发展过程和研究现状等。实验内容讲授要丰富，并且要结合具体的事例，让学生明确实验所涉及的实验理论与我们日常生活是密切相关的。实验原理的讲解要具有启发性，同一物理量的测量是否可以采用不同的方法，同时要适当讲授一些课本外的知识和与该实验相关的当今热门话题，不断开拓学生的思维，激发学生的学习兴趣。如在不良导体导热系数的测定的实验中，首先应该让学生明白导热系数的含义，知道导热系數是衡量材料热物理性质的重要参数。再结合当前国家强调的节能减排的实际，启发学生探讨如何提高能源利用率，降低热量损耗。其次，导热系数的测定理论上分为稳态法和非稳态法两大类。每种方法都有其具体的理论依据，测量对象不同，采用的测量方法也不一样。该实验我们采用的是稳态平板法，该方法要求把样品要做成平板形状，上下表面都达到稳恒态，然后再根据温度梯度的变化计算物体的导热系数。最后提出问题让学生课后思考，是否可以采用非稳态法进行测量呢？非稳态法一般适用于什么情景呢？
3 启发式教学模式在大学物理实验教学中的应用
大学物理实验课中采用启发式教学模式的实质就是如何将学生置于“困境”之中，让学生亲身感受物理学的巨大魅力，培养学生对物理学和自然科学的兴趣，同时不断增强学生理论联系实际的能力。采用启发式教学模式进行大学物理实验教学的具体步骤如下：（1）设置“问题”困境。在进行每一次实验项目之前，教师可以根据“如何才能做好这个实验”去设置一系列的“问题”困境。教师在提的问题应尽可能详细，让学生带着问题有针对性地去分析讨论，教会学生如何去思考实验的基本内容。如：该实验中哪些是直接测量量，哪些是间接测量量，各直接测量量和间接测量量的之间的关系是什么等。（2）实验方法的确定。大学物理实验数据处理主要包括列表法、作图法、逐差法和最小二乘法。每个实验项目采用的数据处理方法不尽相同，这需要学生根据实验项目的特点进行自主选择。如在“拉伸法测金属丝的弹性模量”、“等厚干涉实验”和“迈克尔逊干涉仪的调节和使用”等实验中都会用到了“逐差法”进行数据处理。这是您可以提问，如果不采用逐差法处理实验数据会产生什么结果呢？逐差法处理实验数据要满足的基本条件是什么？有什么要注意的问题？逐差法处理数据的分组依据是什么等。（3）实验内容的延伸。在学习“用三线摆法测量刚体的转动惯量”的原理和方法时，可以给学生设置这样的问题困境。如何利用三线摆法测量自行车轮子和形状不规则、质量分布不均匀刚体的转动惯量呢？（4）开拓学生思路，拓展学生思维。开拓学生思路，拓展学生思维，是大学物理实验教学中一项重要的开拓学生启发性思维方式的手段。在进行实验教学时，可以采用对比的方法进行启发式教学，如金属弹性模量的测定可以采用哪些方法？各有哪些优势;电阻的测量方法有几种，各有哪些优缺点等。这种启发式教学模式能活跃学生思维，加深学生对知识的理解，拓宽学生的思维和想象空间。
4 结语
启发式和研讨式的教学模式相比较传统教学模式更加灵活，更能激发学生对大学物理实验的学习兴趣，调动学生参与物理实验探究的主动性和积极性。教学过程中可以达到深入浅出的教学效果，常能唤醒学生的思维“动力”、激发学生的想象力、培养学生的实践动手能力、加深学生对知识点的理解。因此，采用启发式和研讨式教学模式进行大学物理实验教学有助于进一步提高课堂教学质量。
【参考文献】
[1]张广斌，李香莲，等.各理工科类高校实施大学物理实验课程教学基本要求（2008年版）的必要性[J].物理与工程， 2010（3）：1-2.
[2]朱献松.大学物理实验[M].天津：天津大学出版社，2007.
[3]毛昕，黄英，等.试析启发式教学及其在工程图学课程中的贯彻[J].工程图学学报，2011（4）：63-69.
[4]周兴国.“启发式”教学的“中外”与“古今”[J].华东师范大学学报：教育科学版，2008，26（2）：10-15.
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