探究式教学在大学物理实验中的应用研究
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摘要：文章针对大学物理实验的教学现状，提出将探究式教学应用于物理实验课堂，以着力提高教学质量，提升学员的综合实验能力和素质。
关键词：大学物理实验;教学现状;探究式教学;能力和素质
中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）49-0139-02
一、前言
大学物理实验是学员进入大学后的第一门实验课程，它不仅承载着培养学员“三基”，即基本实验知识、基本实验方法和基本实验技能的重任，更是培养学员创新思维、科学探究能力和团队合作精神的重要手段[1-3]。长期以来，大学物理实验教学遵循了较为固定的教学模式，即教员讲授+学员操作的传统模式。这种教学模式有利于学员按部就班完成既定的实验操作，对于传授基本的实验知识无疑是一条捷径。
二、探究式教学及其特征
探究式教学中，教员在教学中设定合适的研究主题，在类似于科学研究的情境中，学员通过独立自主地运用实驗操作、调查研究、信息搜集与处理等方法手段，通过交互的表达与交流等活动，获得知识、技能、情感与态度等多方面的提高，尤其是有助于探究精神和创新能力的提高[4]。美国国家研究理事会在2000年组织编写出版了一本科学探究专著，其中将探究式教学的基本特征概括为五个方面的内容：
学习者围绕问题展开探究活动;
学习者取得解释或评价问题的相关事实依据;
学习者根据得到的依据来解释回答问题;
学习者通过对比其他可能的解释与观点，特别是那些体现出科学性理解的解释来对自己的解释进行评价;
学习者表达并交流个人所提出的解释[5-7]。
综上所述，探究的五个基本特征包括了从提出问题、搜集证据、解释问题到自我评价以及讨论交流。而我国在国家课标中提出科学探究主要包括提出问题、做出假设、制订计划、搜集证据、处理信息、得出结论、表达交流、反思评价这八个要素。两者在核心思想上其实是不谋而合的，只不过国家课标中给出的要更为详尽一些。以上基本特征和要素都可以视基本教学情况做出适当调整。
三、探究式教学注意事项
探究式教学的具体实施要注意以下几个方面的问题：
1.注意教师在教学中引导的“度”的问题。在探究式教学中老师提供的“脚手架”至关重要，学员需要多少指导是老师们要面对的挑战。指导太多就成了灌输，指导太少学员会感到挫败。度是关键。
2.探究式教学的适用范围问题。动手实验不一定就是探究，探究中的动手是基于对信息的处理和思考，所以探究的适用范围不仅仅是实验教学，做出决定、提出问题、形成方案、思考替代方案、进行批判性思考都属探究之列。
3.探究式教学的目标明确问题。探究式教学中对学员的行为有明确的期望，教师能最大限度地观察学员的行为，给予学员更多的关注，并在需要时提供必要的帮助，这就使得学员在精神上和行为上更加投入课堂，有利于提高学员学习兴趣和能力提升。
4.探究式教学的对象范围问题。探究式教学的对象是面向所有学员的。作为教员要做的就是需要寻找适合学员的发展环境，让内容在学员的最近发展区，合理控制难度，使得学员“够一够”就能“摸得着”、“抓得住”，从而使得所有学员通过探究活动都能获得自我提高和必要的成就感。
5.探究式教学的课堂评价标准问题。在探究式教学中，每个学员的目标是不一样的，所以探究式教学的课堂评价标准应该更加注重个体的发展，它不是以有多少学员达到既定的同一教学目标为评价标准的，而是以每个学员在原有基础上的进步为判断依据。
6.探究式教学是贯彻素质教育的一种有效方法。探究式教学中，学员有了更多的体验与思考，并积极去探寻这些体验背后的原理，当他们能够用更多的方式去了解他们所知道的东西时，就能更深入地理解和运用这些内容。
四、大学物理实验中探究式教学过程设计
本文以“用光电效应测定普朗克常数”实验为例，给出了在大学物理实验中应用探究式教学的总体设计思路。
1.教员提出问题，创设探究情境。托尔斯泰说过：成功的教学所需要的不是强制，而是激发学员的欲望。如果教员不是想方设法地去激发学员学习兴趣，而是先急于传播知识，那么这种知识的传播过程只会使人产生冷漠的态度。没有欢欣鼓舞的心情，学习就会逐渐成为学员的负担。为此，教学中一定是努力营造良好的探究氛围，使学员置身于一种探究问题的情境中，激发学员自主学习，乐于学习，这样问题情境的创设就显得非常重要。一个好的问题情境不仅要考虑教学目标、问题本身的科学性、逐步深入，还得遵从“最近发展区”原则，充分考虑学员本身的实际情况，切忌为了问题而问题。
以“用光电效应测定普朗克常数”实验为例，教员通过分析教学目标，将教学过程分解为以下几个问题：
（1）实验目的是什么？
（2）光电效应方程是什么？
（3）测量的基本原理是什么？
（4）截止电压如何测量？
通过这样的几个提纲挈领的问题，逐层深入、步步紧逼，使得学员处于一种不断地自主探究、解答问题的氛围之中。学员需要不断地解疑释惑，才能拨开云雾见天日，保证实验按步进行，同时学员在不断的探究过程中，获得了解疑释惑的满足感和成就感，为下一步继续探究奠定了情感基础和知识基础。
2.学员探究问题，组内交流协作。探究性教学由于采用“自主、探究、合作”的学习方式，所以在教学过程中特别强调学员的自主学习和自主探究，以及在此基础上实施的小组合作学习活动。一节课的教学目标通常要靠学员的自主探究加上学习小组的合作学习活动来完成，因此，本环节成了探究式教学的中心和关键环节。 以“用光电效应测定普朗克常数”实验为例，围绕着教员提出的环环相扣、逐层递进的问题，学员就可以充分调动之前的知识和经验，对探究的问题进行思维加工和意义分析，在知识结构中进行意义构建。经过认真的自主思考和探究，就可以进入到小组交流协作阶段，在组内进行知识的交流，并最终达成组内共识。
3.教员引疑导学，引领探究方向。在学员的探究活动中，不管是思维思路上的，还是具体实验操作上的，教员的适时启发引领作用显得非常重要。一方面，教员是整个实验课堂活动的组织者，他起着引领学员探究活动方向，朝着预定的教学目标步步前进的作用，同时在这个过程中还要指导、规范学员的探索思路和实践活动;另一方面，经过探究活动以及小组讨论交流，学员在组内达成了共识，得出了小组的结论或是实验结论，不同的组甚至有时一个组内就一个问题还会有不同的看法和结论，这时教员要做的就是引导学员进行进一步的探究求证，直至学员通过理论探究或是实践探究活动寻找到最佳答案。
4.分析归纳总结，拓展提高能力。教員引导学员对问题进行回答，对学员的学习成果进行分析评判，并对知识点进行及时的归纳总结、深化拓展迁移，以提高学员综合实验能力和素质。比如“用光电效应测定普朗克常数”实验中学员以小组的形式协作探究，最终得出小组结论，再由教员进行必要的梳理、补充或是更正，最终形成实验的整体思路。进而学员也就可以以此思路为牵引，认识仪器，设计实验的基本步骤，并自主进行实验了。
五、结语
总之，将探究式教学应用于物理实验教学，既可以充分调动学员学习的主动性，培养学员的探究、协作精神以及创新能力，又是实验课程教学改革的一种有效途径。但同时我们也应该看到，由于探究式教学耗时较长，在课时一定的情况下，如何有效实施探究式教学，将教学效果发挥到最大，是教员要针对不同的实验项目和教学目标不断思考和实践的。
参考文献：
[1]刘晓彬.大学物理设计性实验中探究式教学模式的应用[J].实验室科学，2015，18（6）：124-126.
[2]何光宏，韩忠.大学物理实验探究式教学的思考[J].实验室研究与探索，2011，30（7）：292-294.
[3]吴海英.《大学物理实验》改革的几点建议[J].大学物理实验，2015，28（1）.
[4]王春华.高校教学中采用“探究式教学”模式探析[J].黑龙江高教研究，2004，（3）：114-115.
[5][美]国家研究理事会.美国国家科学教育标准[M].戢守志，译.北京：科学技术文献出版社，1999：30-32.
[6]于进.创新课堂设计[J].教育探索，2010，（4）：55-56.
[7]何光宏，韩忠.大学物理实验探究式教学的思考[J].实验室研究与探索，2011，30（7）：292-294.
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