李鸿英，韩 飞，孟令岩

(长春师范大学物理学院，吉林 长春 130032)

近年来，师范类专业资格认证是各师范院校迫切需要推进的工作。认证的基本思想是坚持以学生为中心，构建完善的人才培养体系。以学生为中心，即持续关注学生的发展、学生的学习和学生的学习效率。在教学方面，强调学生在教学过程中的主观参与和以学生为本、以学定教的教学体验，以此发展学生的综合能力。而成功的教学研究需要建立一个以“学”为中心的教学学习环境，让师生根据不同情况进行课程开发和设计，这与师范认证的理念是一致的。

探究式教学没有固定的教学模式，其模式取决于教学对象、教学内容、教学条件和教师本身。物理探究式教学的目的是培养学生的科学素养，教师需要充分利用课程资源，引导学生参与学习过程。而学生参与式教学是一种符合时代要求的高等师范院校探究式教学方式，以辩证唯物主义实践认知理论为指导，兼顾学生心理特征和大学物理实验课程特点。此实验教学法重在培养学生的团队协作意识、学习的主动性、实践创新能力等，重视学生在教学过程中的交流与合作，提高学生主动探究的能力。而这些能力的培养都应以实践为途径，以提升学生的科学素养为目标。

1 大学物理实验教学方法现状

1.1 传统实验教学模式

我国许多高等师范院校长期以来一直沿用传统的大学物理实验教学模式，实验题目以经典的验证性实验为主，实验成绩由平时成绩和期末实验考核两部分组成，通过权重设置综合评定。将实验报告、出勤和实验过程中的表现作为平时成绩评定的依据。期末实验考核成绩通常有两种评价方式：一是实验理论笔试;二是实验操作考试(由教师根据学生已学实验题目确定考试内容，学生独立完成)。尽管传统教学模式下的实验教学内容比较陈旧，方法也比较单一，但这些实验有助于学生掌握一些基本实验仪器的操作方法，了解物理量的测量方法，进而更好地理解物理理论知识。这种模式最大的不足是将教师作为教学的中心，限制了学生科学探究的积极性，不利于学生的创造性和自身能力的提高。这种教学模式更关注结果，而忽视了学生在学习过程中的经历和体会[1]。

1.2 网络虚拟学习模式与计算机支持

大学物理实验教学中辅助完成教学环节的实验教学模式有：使用计算机和互联网资源，使用仿真技术、虚拟VR技术等。这种模式是利用网络建立相关实验的选课系统，其项目包括实验题目、实验简介、授课教师、开课时间、实验室房间号、单次实验同时可容纳的最多人数等。同时建立师生可共同使用管理的配套系统，教师可实时监控学生的出席、实验进展、实验成绩整理等情况，学生可查询自己的实验结果、成绩等。该系统结合互联网技术，具有预约功能，缓解了实验室容纳量小的压力，同时允许学生进入系统进行实验的预习、自学、讨论，甚至可以直接进行仿真虚拟实验。这既提高了大学物理实验教学的有效性，又提高了学生的学习效率[2-3]。

1.3 开放式实验教学模式

开放式实验教学是目前一种新型的大学物理实验教学模式，以教师为主导，以学生为学习主体，并以学生的自主探究实验活动为基础。从形式上来讲,开放式是指进行实验的时间、地点和使用仪器的开放。从更深层的意义上说，开放式意味着从实验题目、实施方案的选择上给学生留有足够的选择空间。开放的实验一般包括必做和选做两部分内容。必做的部分是一些基础性比较强的实验内容，而选做的部分是学生在完成必做实验内容的基础上，根据自身的能力和兴趣，选择高层次的实验内容进行自主探究。开放式实验教学模式不仅在时间、地点、实验设备等方面做到开放，更重要的是进行因材施教，既培养学生的自主意识和自身能力的个性化，又激发学生对物理实验的探究积极性。但这种实验模式也存在一些不足，比如教师的工作量加大、负担更重，实验设备耗损速度加剧等。因此，在开展开放式实验教学时，既要考虑教师个人所能承受的工作总量，还要考虑学生的自身能力是否能促使其按照预想方案进行自主探究。要想使开放式实验教学模式更优化，就要对开放式实验教学模式进行科学化管理，制定一系列保证其顺利实施的有利措施，进而提高学生学习的有效性[4]。

1.4 分层次开放型实验教学模式

分层次、阶梯式大学物理实验教学是一种打破传统的教学模式而独立发展而成的教学模式，依据由浅到深、由已知到未知、由易到难的原则，对传统的大学物理实验内容进行合理整合与层次的划分。一般划分为基础实验、综合提高性实验、研究性与设计性实验，但只有极少数高等师范院校开设研究性实验内容。分层次开放型实验教学可分为两个层次：第一层次为必做实验，内容涉及力、热、电和光的相关基本物理量的测量、基本实验仪器的操作、基本测量方法的运用、基本数据处理与误差的分析，还包括实验技能的训练，是基础类实验。实际教学中，主要由教师讲解实验原理、演示操作过程，指导学生在了解整个实验的基本思路基础上进行模仿操作，在模仿中完成对学生基本实验技能的培养，使学生掌握科学测量方法，养成科学实验态度。第二层次的实验增加了知识的深度、广度与难度，主要是一些具有综合性、提高性以及与现代科技接轨的实验，其目的是巩固基础性实验阶段性学习成果，放手让学生独立设计实验，开阔学生的思路与眼界，提高学生的实验综合设计能力[5]。

2 学生参与式探究实验教学的重要作用

一个有意义的教学过程应是教师和学生共同建构知识体系的过程，那么教师必须改变其传统意义上的传道、授业、解惑的角色定位，将学生从传统接受模式中解放出来，由知识学习的被动接受者转变成为学习活动的积极建构者、参与者、探究者和合作者。在共同建构知识的过程中，教师由知识的代言人、权威者转变成为对话者、交流者，更成为学生探究活动的引导者和促进者。因此，大学物理实验教学过程中，学生参与式探究实验教学具有非常重要的作用[6]。

2.1 贯彻三维教学理念

探究式教学设计强调师生间的有效互动，注重调动教学体系各要素的积极作用，以确保整个体系有效运转，提高教学有效性。而学生参与式探究实验教学是让学生参与每个实验的设计、实验设备的选取与摆放、实验原理的讲解、操作步骤的演示。在注重双基培养的同时，更重视对学生学习方法、科研能力的培养，以适应中学物理教学的需要。因此，学生参与式探究实验教学的实施不仅可以在教学中贯彻三维教学理念(学生、教学方法、教师)，还可以利用物理实验课程的教学优势，展现物理课程的特色。这对开展丰富而有效的物理实验教学、提升物理实验教学的活力具有非常重要而实际的意义。

2.2 提高学生学习的主动性和积极性

学生参与式探究实验教学突破了传统的教学理念，改变了传统的实验课程授课方式(教师讲解实验原理、操作演示，学生在教师的指导下按照实验步骤完成实验)，学生参与所有实验的教学组织与管理。具体实施措施：先从每个实验的轮流组中推选出一名组长提前学习每个实验的相关内容，然后由组长组织本组成员预习并讨论实验(包括实验目的、实验原理、改进方法、误差分析等)。课上指导成员完成实验，要求当堂完成该实验的实验报告，并进行下一轮实验的预习工作。在整个实验教学过程中，教师要密切关注学生的学习过程，必要时对学生给予一定的指导，而对能提出有创意的问题且积极尝试、主动设计实验的学生，要给予及时的肯定和相应的加分鼓励。这种教学方式不仅能够激发学生学习的主动性和积极性，也能更好地缓解学生进行实验时的畏难情绪。

2.3 培养学生的创新能力

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。培养大学生的创新实践能力，是高等学校教育的重要内涵，是学生自身发展和社会经济发展的要求。创新应用人才培养作为一个课题，有着深刻的现实背景。当今市场环境更加开放，竞争更加激烈，迫切需要专业技术人员及时补充、更新、拓展知识，迫切需要实现劳动密集型向技能密集型的转变[7]。

学生参与式探究实验教学不仅可以提高教师的教学效率，活跃教学气氛，还可以帮助学生提高物理学习的兴趣，拓宽获得知识的渠道，更能将枯燥的物理知识具象化，便于学生理解和掌握，从而提高学生的探究实践能力，最终实现培养学生创新能力的教学目的。

2.4 提高学生的职业技能，树立现代教育理念

拥有扎实过硬的专业知识基础，是培养创新实践人才的基本前提。强化学生在实验、实践过程中解决实际问题的能力，并在此基础上进一步深化学生在专业设计、科学实践等方面的专业知识，拓展学生的专业素质，提高学生的创新能力是实验教学的基本目标[8]。学生参与式探究实验教学要坚持以人为本，强化学生科学素养的培养，强调学生的专业发展和自我实现，重视学生专业知识、职业技能和道德情感的全面协调发展，树立现代教育理念。

3 学生参与式探究实验教学设计内容

3.1 分析实验，确立目标

有效实施实验教学及客观评价学生的重要保障是制定科学系统、具体可行的实验教学目标。大学物理实验的教学目标涵盖认知领域和操作技能领域两部分，具有突出的外显性、具体的可操作性、明确的可评价性，且必须根据大学物理实验及其教学特点制定。因此，教师应在实验教学之前对整个实验教学内容和各个实验的详细分析，确定本次实验教学要达到的目标[9]。

3.2 分组实验，培训“技术骨干”

实验设备数量和教学资源的有限使所有实验必须按轮分组进行。在第一轮实验教学前，先由每个实验小组推选一名学生担任本组的组长，再由教师培训各组长进行实验时所需的物理知识、操作技能等，使之成为该组的技术骨干，在实验教学过程中组织本组成员完成各项实验教学任务。其具体工作包括：检验本组成员的预习情况，组织讨论本组的实验方案，协调本组成员间的分工、协作关系，关注本组成员的实验进展情况，汇总本组内较集中的问题，分析实验数据的合理性，客观评价本组的实验情况，最后还应做好对下轮实验组长的培训工作。

实行组长轮换制。为了起到示范作用，达到良好的教学效果，第一轮组长要具备扎实的物理理论基础知识，认真负责，态度积极，善于沟通和写作。随着实验教学持续开展，小组成员轮流担任组长，承担不同实验的教学组织工作。在学生参与式探究实验教学中，每个学生都能得到锻炼，成为技术骨干。他们的成功与否关系着整个实验教学的成败，因此，教师需要对每轮实验的技术骨干进行指导、监督和评价。

3.3 课前预习，设计方案

在实验课前，组长组织本组成员进行初步预习，了解所要做的实验及应达到的目标，并讨论形成实验方案，完成预习报告。对于无法解决的问题，学生可以相互讨论，也可以寻求教师的帮助。这样的教学方式使大学物理实验教学变得丰富多样，不仅为学生的发展提供了广阔的空间，还培养了学生的创新能力，激发了学生学习的主动性，提高了实验教学的效率。

3.4 选取仪器，主动实验

实验时，学生根据已设计的方案进行实验仪器的选取、摆放、检查、调试。合适的仪器会达到事半功倍的效果，使测量物理量的工作变得简单易行，并且会减小实验误差，使数据更加合理。仪器的合理摆放便于实验操作，更便于调试、检查，排除故障。

作为实验教学主体环节的实验操作过程，直接影响整个实验教学效果。教师要充分发挥学生的主体作用，鼓励学生积极主动地获取相关数据，并进行合理分析，对不合理的内容要能提出问题，给出解决方案，并大胆尝试加以验证；还要帮助学生将目前正在学习的知识内容纳入已知的知识体系，建立某种关联，完成对知识的有意义建构。

3.5 协作学习，综合探究

协作学习是以个人自主实验学习为基础而进行的小组讨论、协作，进一步完善和深化对知识的理解、对主题内容的建构。协作学习由技术骨干主持，教师参与讨论并做好引导工作。研讨的问题包括：(1)组内有争议的集中问题；(2)可以促使讨论或实验持续、深入进行的关键问题。合作学习过程中，一切以学生为中心。教师要以更高的角度进行指导，适时恰当评价学生在学习、讨论过程中的表现，但不可干预甚至替代学生的工作。

3.6 即时汇报，评价反馈

在学生参与式探究实验教学中，学生不仅需要在课上完成实验内容与实验原始数据的记录、实验数据处理与误差分析、实验结论的总结，还要进行汇报。每个学生利用10分钟的时间介绍自己的实验设计思路、数据采集方法、实验结果以及实验中未解决的问题，大家就此展开讨论并给予评价。这种实验教学模式不仅为学生提供锻炼的机会，还可以提高学生的教学技能。

3.7 采取多种评价方式

评价包括教师对学生的评价、组长对本组成员的评价、学生的自我评价，实验数据的准确性、完整性不再是唯一标准。评价直接影响学生的学习积极性和主动性，是实验教学的重要环节之一，主要围绕自主学习能力(达到实验预习、实验准备和实验过程等相关要求的程度)、自我表现(合作学习过程中的作用)、是否达到了知识建构的要求(掌握实验知识、技能的程度)三个方面展开。

3.8 改革考试方式

学生参与式探究实验教学以研究性学习为主，以多种考核方式代替单一试卷考试。通过实验设计、实验汇报和实验报告对学生的学习成绩进行评价。

《大学物理实验课程教学基本要求》指出：鼓励采用反映学生科学实验能力的各种评价方法。学生参与式探究实验教学可以采用动态评价法，动态评价不是对原有实验评价方法的颠覆，而是对原有实验评价方法的补充。例如，在“平时成绩+期末成绩”的评价下，平时成绩包括出勤率、预习报告、课堂表现和实验报告，期末考试包括理论考试和操作考试。动态评价涉及每个实验，记录每个实验组的指标得分、自我评价得分和交换实验组得分。动态评价和初始评价方法的结合将大大提高成绩与学生实际能力之间的相关性。此外，动态评价的内容包括学生的基本知识、操作技能、合作态度和人际协调能力等。动态评价包括教师评价、学生自我评价和群体相互评价，符合大学物理实验评价主体的多元化取向。从每个实验的微观角度来看，学生的能力发展阶段是不同的，使用的评价干预措施是不同的，评价结果也是不同的，这与大学物理实验评价方式的多元化是一致的[10]。

4 结语

学生参与式探究实验教学是学生在原有知识的基础上，选择合适的题目，独立完成整个实验过程的教学方式。主要过程为“查阅资料—设计实验方案—实施实验过程—得出实验结果—分析总结”。在这个过程中，学生不仅获得新的知识，而且学会运用所学知识，真正做到“学以致用”。学生参与式探究实验教学更加重视学生的主体性发展，强调新知识的获得过程。同时，教师作为课堂教学的指导者，应摆正自己的位置，真正做到以学生为中心。学生参与式探究实验教学模式能够提高学生的团队协作意识，培养学习的主动性、创新性，注重交流与合作，从而提高学生再学习的研究能力。