摘要：我國基礎教育長期的應試訓練對高等教育的影響正逐步顯現。許多學生平時不學、考前才學的不良學習習慣給當前的高等教育帶來了問題:如何培養學生的科學探究能力和創新能力?如何培養學生正確的科學態度和勇于質疑的科學精神?本文通過一次大學物理探究課的實踐經歷, 嘗試為解決這些問題提供可行的方案。該探究課以磁鐵作為研究對象, 從生活情境——磁鐵斷裂現象引出問題, 組織學生通過自主學習、小組實驗、報告猜想、討論分析、推理總結等環節, 使學生親身體驗科學研究的過程, 在課堂探究過程中自然構建物質的磁性、磁疇、居里點、磁化等重要物理概念, 最終用物理理論解釋了“磁鐵斷裂后, 它們以斷裂面靠近時可能出現的現象”及其產生原因。

關鍵詞：探究; 大學物理; 創新能力; 教學實踐; 科學精神; 科學態度;

　　恢復高考40年來, 從不足5%到超過70%的錄取率顯示了我國高等教育“從精英教育到大眾教育”的轉變。我國高等教育實現了“高等教育覆蓋更多人群”的目標, 但也出現了諸多引發關注的問題。如, 在當前社會環境下, 由于家長、學校多以高校錄取率來衡量中學教師的執教水平, 因此使最容易顯效的應試教育模式成為眾多中學教師的無奈選擇。這最終導致以題海戰術為主的教學方法在我國基礎教育領域不僅沒有逐步消亡, 在某些地區甚至有愈演愈烈之勢。這一趨勢不但使各高等院校難以獨善其身, 而且還因為其所接收的大多是接受了長期應試訓練的學生, 而不得不深陷應試教育的泥潭。

　　以大學物理課程為例, 雖然它是理工科專業的基礎課, 但學生往往認為它不屬于本專業而單純以通過課程考試為學習目的。他們在多年的應試訓練下, 課堂上以聽和看為主, 課后不以抄襲作業為恥, 養成了平時不認真學、考前突擊背作業、重點分析歷年試題的不良學習習慣。這無疑給注重培養學生科學探究能力和創新能力的高等院校提出了現實的問題———如何糾正學生的不良習慣?如何培養學生正確的科學態度和勇于質疑的科學精神?

　　科學研究一般要經歷觀察、提出假設、推理演繹、實驗論證、修正假設等過程, 因此經歷科學研究的全過程是培養研究者科學態度和科學精神的重要途徑。然而在目前高等院校的大學物理理論課上, 教師往往通過講解或演示實驗向學生展示科學研究的過程, 極少有機會讓學生親身體驗。缺乏體驗使不少學生覺得大學物理枯燥乏味, 理論艱深難懂。那么教師改變教學方法, 讓學生獲得應有的體驗, 應該是改善大學物理課堂教學效果的有效策略。

　　實驗探究法[1]作為強調學習過程的一種教學方法, 它充分體現了建構主義理論中“由學習者建構自己的知識經驗”來激發推理、分析、鑒別等高級思維活動的核心思想。實驗探究可以使學生擺脫對知識不加理解、機械記憶的學習方法, 使他們將符號所代表的新知識與已有的概念和知識進行實質的聯系, 從而實現有意義的學習[2]。為此, 我們以磁鐵為對象進行了大學物理課堂的探究式教學實踐。

1 精選教學內容確定研究對象

　　在大學物理的教學內容中, 電磁學部分占比最高[3]。有關鐵磁質的知識在其中屬于B類內容, 但其涵蓋了物質的磁性、磁疇、居里點、磁化等重要物理概念。另外, 鐵磁質在工程等方面有廣泛的應用, 具有很高的實用價值, 它在生產生活中容易被學生接觸到, 所以很適合作為研究的對象。

2 巧設教學環節還原科研過程

　　1) 以自主學習奠定研究基礎

　　自主學習一直是高等教育倡導的學習方式。同伴教學法 (Peer Instruction, 簡稱PI) 被認為是以學生自主學習為基礎, 通過師生互動、生生互動解決物理概念教學難點的有效方法[4]。筆者在4年多的PI實踐教學中, 針對廣西師范大學400多名不同專業的理工科本科生進行了問卷調查。我們發現:超過65%的學生都是按部就班地上課, 課后沒有進行必要的復習和預習, 只有不到25%的學生能堅持課外自學[5,6]。基于此, 為了保證探究教學的有效進行, 我們將學生的部分自學任務調到了課堂上。這保證了學生在探究前有一定的知識儲備, 有利于后續高質量的探究。

　　2) 以情境教學引出科研問題

　　以生活中的真實情境構建物理圖像一直是物理教師常用的教學手段之一。情境教學將來源于生活的真實場景展現給學生, 通過教師的引導, 使學生實現從真實情境到物理圖像的遷移, 有助于學生思維從形象到抽象的轉化。為此, 在本案例中, 教師首先通過一張“冰箱吸鐵石斷裂成兩段”的圖片幫助學生在頭腦中構建真實的情境。以問題:“一塊磁鐵斷裂成兩塊后, 當這兩塊磁鐵以斷裂面相互靠近時會出現什么現象?”直接給出研究的問題。

　　3) 以測試題揭示錯誤思維

　　學習的過程是學習者不斷拋棄或修正錯誤的舊知識、建構新知識的過程。而錯誤的思維方式和固有經驗會妨礙學生構建新知識。因此了解學生錯誤的固有經驗和思維方式, 并就此進行針對性的教學是幫助教師突破教學難點的有效途徑。基于筆者多年的PI教學經驗, 我們將2) 中的研究問題設計為以下測試題, 以便了解學生頭腦中的前概念或錯誤思維:

　　題目:一塊磁鐵斷裂成兩塊后, 當這兩塊磁鐵以斷裂面相互靠近時會出現什么現象? ()

　　A.吸引;B.排斥;

　　C.既不吸引也不排斥;D.以上答案都不對。

　　學生通過回憶以往的生活經驗和所學知識并稍加思考后, 可以就此給出自己的答案。由于他們往往只考慮磁鐵斷裂的一種情況, 因此實踐中發現選擇A和B的人數相當, 比例較高。答案的不統一將引發學生的思維沖突, 激起他們的求知欲。此時, 教師在不公布答案的前提下, 組織學生進行分組實驗將有助于他們帶著問題進行有目的的探究。

　　4) 以分組實驗進行實證探究

　　合作學習近年來備受關注, 來自不同研究小組的實踐研究證實:3~4人的合作小組是提高小組成員學習質量最適合的人數配額。因此, 我們將學生分為了多個3~4人的學習小組, 并通過發放白板吸鐵石、小磁針、小刀、剪刀、磁性門簾吸條等常見物品組織學生在課堂上進行分組探究。學生可以利用小刀、剪刀對白板吸鐵石和門簾吸條實施撬取、剪斷等操作;利用小磁針可以探測磁鐵的磁極方向。