“问题教学法”在物理实验教学中的研究与实践
邱彩虹
[摘 要]“问题教学法”是指在教师的指导下，由学生发现问题，提出问题，分析、解决问题，并形成“问题意识”，然后通过实验分析、讨论和验证，最终解决这些问题，从而完成实验教学任务。在教学实践中，“问题教学法”分两个阶段进行：以教师为主角的阶段和以学生为主角的阶段。后者又包括实验准备；实验操作；分析讨论；解决问题，实验检验；教师点评，完成实验五个小阶段。“问题教学法”的教学效果可从学生学习兴趣、动手能力和学习成绩等方面进行评估。
[关键词]“问题教学法”；大学物理实验教学；实践；教学效果的评估
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）05-0014-03
大学物理实验教学的目的“在于引导学生通过实验教学过程主动获取新知识，发现新问题，培养分析和解决问题的能力”。[1]教学目的需要通过一定的教学方法才能达到。为了达到上述教学目的，我校承担大学物理实验教学的教师们经过多年的艰苦劳动，探索出一种“问题教学法”，并运用于教学实践中，取得了较为显著的教学效果。本文对这一实践做总体介绍。
一、什么是“问题教学法”
所谓“问题”是指在物理实验教学中发现、探讨并加以解决的矛盾和疑难。[2]这里的“矛盾”是指主观认识与客观情况不一致的地方，而“疑难”是指有疑问而难于判断或者处理的地方。所谓“问题教学法”是指在教师以“问题”为主线组织整个实验教学活动，引导学生发现问题，提出问题的活动贯穿于实验教学活动的始终，通过实验来分析、讨论和验证，并最终解决这些问题，从而完成实验教学任务。
与传统教学方法相比，“问题教学法”以学生为主体，充分调动学生发现、提出问题，分析、讨论问题和解决问题的积极性与主动性。它既可适用于低年级的基础性实验，又可适用于高年级的综合性实验和设计性实验。
二、“问题教学法”在大学物理实验教学中的实践探索
从教学过程来看，“问题教学法”在大学物理实验教学中分为两大阶段：以教师为主角的阶段和以学生为主角的阶段。
（一）以教师为主角的阶段
这一阶段的主要任务是为开展实验做准备。为此，教师应做好如下工作：一是分好做实验的学生人数，一般以自然班（约35人）为单位，人数如太多则难以进行实验。二是教会学生正确掌握实验操作方法，正确掌握各种仪器和设备的使用方法，以确保实验的安全。必要时进行实验演示。三是在教师进行实验演示过程中，要求学生注意观察，学会观察，把发现的问题记录下来。因为“任何复杂多变的事物，它的本质是通过各种现象表现出来的，人们通过长期耐心细致的观察，才能对各种事物取得规律性的认识，不会观察就不会科学实验”。[3]四是布置正式实验的教学内容，要求学生课后抓紧时间预习，在正式实验时对实验内容做到胸有成竹。
（二）以学生为主角的阶段
从运用过程来看，“问题教学法”主要有五个阶段：预习实验内容—实验操作—对重要或者较难问题展开讨论—解决问题，实验检验—教师点评，完成实验。
1.预习实验内容
这一阶段的主要任务是熟悉实验内容，继续学习、掌握实验操作的正确方法，掌握各种仪器和设备的正确使用方法。要求每个学生至少要发现一个以上的“问题”，同时，教会学生发现、提出问题的方法。质疑法、比较法、归纳法、综合法和观察法等都是一些非常有用的方法。例如，1879年美国物理学家霍尔就是通过这些方法发现问题进而解决问题的，如此反反复复，最终提出“霍尔效应”原理。又如，牛顿就是仔细观察了习以为常的“苹果落地”这一自然现象，然后通过思考，最终发现了万有引力定律的。
2.实验操作
在此阶段的主要任务是要求每个学生正确掌握各种实验仪器和设备的使用方法，按照实验要求和正确方法亲自操作，把实验准备阶段的实验内容用实验的方式体现出来。目的是利用实验使学生掌握做好实验的方法和技巧。这个阶段应该注意如下几点：一是安全问题。必须强调每个学生都要正确使用实验仪器和设备，运用正确方法进行实验，树立安全第一的意识，确保实验安全。二是要求每个学生要注意观察在实验过程中可能出现的问题，一些较易或者一般性问题由学生自己加以解决。比如，在做光纤通信实验过程中，如果发现示波器波形弯曲畸变，检查示波器、信号发生器和光学器件后又没有发现问题，那么，这是什么原因造成的？教师不要急于告诉原因，而应要求学生自己观察分析，查找原因。这样的要求无形中培养了学生的观察问题的能力。三是要把在实验过程中新发现的问题记录下来。如果新发现的问题能在本次实验中加以解决，就应当由学生本人当场解决。如果自己通过做实验也解决不了，而且这一问题具有典型性或者重要性，也可以报告给实验指导老师，要求在课堂上进行分析讨论。学生应该积极寻求解决问题的方法，或者等到下次实验来解决。
3.分析讨论
此阶段的主要任务是对学生发现的重要或者疑难问题进行分析讨论，加深对这些重要或者疑难问题的理解和认识，目的在于教会学生掌握分析问题的方法。这个阶段应该注意如下几点：一是用来分析讨论的重要或者疑难问题应当具有典型性。这种典型性主要体现在：能突出本次实验的重点内容，或者能抓住本次實验的关键，或者问题的解决方法具有普遍意义等。比如，在“霍尔效应”的实验中，24岁的霍尔在分析比较中如何认识“磁场和感应电压之间的关系”？“霍尔效应”在工业上的应用是如何的？目前物理学家对“霍尔效应”有什么新发展？这些问题都非常典型，并具有方法论意义。二是分析讨论的问题不宜过多，一般有两三个就够了。如果问题过多，分析就不透彻，只是蜻蜓点水，不痛不痒。要集中精力把问题弄得透彻明白，使所有学生都能理解和掌握。三是时间安排方面，可以是一边做实验一边分析讨论，也可以放下实验集中讨论，时间可多可少，灵活掌握。四是讨论组织形式方面，一般以自然班为单位。一个自然班人数一般为35人，要求每个学生都要参与其中，并积极提出自己的看法或者观点。
4.解决问题，实验验证
此阶段的主要任务是发动所有学生对分析讨论的问题提出各自的解决方法，并当场通过实验加以检验，目的是教会学生掌握解决问题的方法。这个阶段應该注意如下几点：一是要求每个学生对所分析讨论问题提出自己的解决办法，并要求学生自己动手通过做实验加以检验修正。如在RLC串联谐振的实验中，如何修正电路品质因数Q的实验测量值与理论计算值之间的偏差问题。可要求学生在电磁学理论指导下，分析LC的总损耗电阻对电路品质因数Q的测定值有何影响。[4]二是要求学生在自己动手做实验过程中，如果发现新问题解决不了的，就应该主动请教实验指导教师，直至自己弄明白能解决为止。三是在实验过程中，指导教师要密切关注学生做实验的动态，发现问题要及时指出，并根据自己的教学经验加以指导。
5.教师点评，完成实验
此阶段的主要任务是指导教师根据学生动手做实验以解决问题的表现进行点评，尤其对具有创新性的闪光点要多加表扬鼓励，目的在于调动学生进行创新的积极性和主动性。这个阶段应该注意如下几点：一是指导教师要对本次实验进行一个总体评价，辩证分析其优缺点。二是要充分肯定学生具有创新性的闪光点。号召其他同学向具有创新性闪光点的同学学习，还可以在学期总评成绩中对这些具有创新性闪光点的同学给予加分奖励。三是在实验结束时，教师也可以根据自己的教学经验，对学生提出一些问题，比如，此次实验与以往同类实验有何不同？通过实验进行下面的比较：迈克尔逊干涉和牛顿环等厚干涉，拉伸法测量金属丝的杨氏模量与拉脱法测液体的表面张力，拉伸法测量金属丝的杨氏模量与金属线胀系数，它们之间有何不同？如何测定？[5]要求学生自己总结，写成实验报告交给指导教师，作为评定平时成绩的依据之一。
三、“问题教学法”教学效果的评估
任何教学方法都会涉及教学效果的评估问题，“问题教学法”也不例外。那么，如何评估“问题教学法”的教学效果？
（一）从学生上课表现出来的兴趣来评估
兴趣，有时也叫“热爱”。它是一种带倾向性的心理特征，是人的一种积极探索某一事物或活动的心理倾向。它又是带有情绪色彩的意向活动。当一个人对某事物感兴趣时，他总会觉得称心如意，甚至废寝忘食；反之，则心灰意冷，会持“无所谓”的态度。兴趣有三种类型：一是直观兴趣。它是由直观感觉所引起的，特点是缺乏延展性，不能持久。二是自觉兴趣。它是受家庭或社会的影响，经由情感和联想，记忆和想象等一系列思维活动而引起的，其特点是延展性强，往往时过境迁，还能令人回味。例如，某位老师精彩的讲课曾经引起了你个人的自觉兴趣。若干年后，对该教师的音容笑貌，你还能记忆犹新。三是潜在兴趣。它是由情感、想象，特别是由个人意志所引起的，是一种层次很高的兴趣。它绝不仅仅是由直观或某人联想所引起的，而是潜在于一个人的思想之中。这种潜在兴趣的特点是方向性、自觉性强，积极性高，稳定性持久。例如，牛顿、爱迪生、爱因斯坦等伟人，在潜在兴趣的支配下，表现出顽强的意志，为从事自己热爱的事业而战斗到生命的最后一息。我们在实验教学过程中，应注意培养学生上述三种兴趣，尤其要注意培养直观兴趣。如何判断学生的兴趣程度呢？笔者认为，这可以从平时上课学生参与实验教学活动的热烈程度，课堂讨论、发言的气氛是否活跃等来判断。
（二）从学生上课的动手能力来评估
应开放物理废旧实验室和物理演示实验教学基地，让学生亲自动手操作仪器，仔细观察物理现象并进行思考，使其加深对物理世界的感性认识，强化对物理概念、物理规律的理解，体会到实验思想的严谨、实验设计的巧妙，培养其理性思维方式，提高其创新能力和科学观察能力。[6]
（三）从学生课后学习成绩来评估
这里所讲的“课后学习成绩”不能理解为仅仅指学期的总评成绩，而应该也包括平时实验设计、实验报告、期末实验操作测试、参加各种比赛等方面的成绩。尽管影响学习成绩的因素有很多，有些因素可能还具有偶然性，但是，总体而言，学生个人努力状况和实验技能总是决定性因素。因此，学生课后的学习成绩大体上能反映出“问题教学法”教学效果的优劣，应是评估的基本依据之一。成绩比较好，说明“问题教学法”教学效果好；反之，教学效果就差。
四、结论
“问题教学法”是在教师指导下，要求学生树立发现问题，提出问题，分析解决问题的“问题意识”，以发现或者提出的问题为起点，通过实验来分析、讨论和验证，并最终解决这些问题，从而完成实验教学任务的一种教学方法。从教学实践来看，“问题教学法”的教学过程分为以教师为主角和以学生为主角两个阶段。其中，以学生为主角这一阶段非常重要，它经过如下环节：预习实验内容—实验操作—对重要或者较难问题展开讨论—解决问题，实验检验—教师点评，完成实验。可从学生学习兴趣、动手能力和期末成绩等方面评估“问题教学法”的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 熊永红，任忠明，张炯，等.以“问题”为主线的多元化教学方法和模式的研究[J].物理实验，2009（4）：27.
[2] 中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典[M].北京：商务印书馆，2005：1431.
[3] 季诚响，赵莉丽，杨小静，等.在物理实验教学中培养学生创新能力的探讨[J].大学物理实验，2010（5）：94.
[4] 陈健，李兴毅.大学物理实验教学中培养学生创新能力策略与方法[J].河南科技学院学报，2010（2）：120.
[5] 李国峰，夺剑生，陈华，等.大学物理实验教学中培养学生创新能力的探索与研究[J].高校实验室工作研究，2009（1）：15.
[6] 李青.培养学生创新能力 深化大学物理实验教学改革[J].高等财经教育研究，2014（1）：47.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]“问题教学法”是指在教师的指导下，由学生发现问题，提出问题，分析、解决问题，并形成“问题意识”，然后通过实验分析、讨论和验证，最终解决这些问题，从而完成实验教学任务。在教学实践中，“问题教学法”分两个阶段进行：以教师为主角的阶段和以学生为主角的阶段。后者又包括实验准备；实验操作；分析讨论；解决问题，实验检验；教师点评，完成实验五个小阶段。“问题教学法”的教学效果可从学生学习兴趣、动手能力和学习成绩等方面进行评估。
[关键词]“问题教学法”；大学物理实验教学；实践；教学效果的评估
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）05-0014-03
大学物理实验教学的目的“在于引导学生通过实验教学过程主动获取新知识，发现新问题，培养分析和解决问题的能力”。[1]教学目的需要通过一定的教学方法才能达到。为了达到上述教学目的，我校承担大学物理实验教学的教师们经过多年的艰苦劳动，探索出一种“问题教学法”，并运用于教学实践中，取得了较为显著的教学效果。本文对这一实践做总体介绍。
一、什么是“问题教学法”
所谓“问题”是指在物理实验教学中发现、探讨并加以解决的矛盾和疑难。[2]这里的“矛盾”是指主观认识与客观情况不一致的地方，而“疑难”是指有疑问而难于判断或者处理的地方。所谓“问题教学法”是指在教师以“问题”为主线组织整个实验教学活动，引导学生发现问题，提出问题的活动贯穿于实验教学活动的始终，通过实验来分析、讨论和验证，并最终解决这些问题，从而完成实验教学任务。
与传统教学方法相比，“问题教学法”以学生为主体，充分调动学生发现、提出问题，分析、讨论问题和解决问题的积极性与主动性。它既可适用于低年级的基础性实验，又可适用于高年级的综合性实验和设计性实验。
二、“问题教学法”在大学物理实验教学中的实践探索
从教学过程来看，“问题教学法”在大学物理实验教学中分为两大阶段：以教师为主角的阶段和以学生为主角的阶段。
（一）以教师为主角的阶段
这一阶段的主要任务是为开展实验做准备。为此，教师应做好如下工作：一是分好做实验的学生人数，一般以自然班（约35人）为单位，人数如太多则难以进行实验。二是教会学生正确掌握实验操作方法，正确掌握各种仪器和设备的使用方法，以确保实验的安全。必要时进行实验演示。三是在教师进行实验演示过程中，要求学生注意观察，学会观察，把发现的问题记录下来。因为“任何复杂多变的事物，它的本质是通过各种现象表现出来的，人们通过长期耐心细致的观察，才能对各种事物取得规律性的认识，不会观察就不会科学实验”。[3]四是布置正式实验的教学内容，要求学生课后抓紧时间预习，在正式实验时对实验内容做到胸有成竹。
（二）以学生为主角的阶段
从运用过程来看，“问题教学法”主要有五个阶段：预习实验内容—实验操作—对重要或者较难问题展开讨论—解决问题，实验检验—教师点评，完成实验。
1.预习实验内容
这一阶段的主要任务是熟悉实验内容，继续学习、掌握实验操作的正确方法，掌握各种仪器和设备的正确使用方法。要求每个学生至少要发现一个以上的“问题”，同时，教会学生发现、提出问题的方法。质疑法、比较法、归纳法、综合法和观察法等都是一些非常有用的方法。例如，1879年美国物理学家霍尔就是通过这些方法发现问题进而解决问题的，如此反反复复，最终提出“霍尔效应”原理。又如，牛顿就是仔细观察了习以为常的“苹果落地”这一自然现象，然后通过思考，最终发现了万有引力定律的。
2.实验操作
在此阶段的主要任务是要求每个学生正确掌握各种实验仪器和设备的使用方法，按照实验要求和正确方法亲自操作，把实验准备阶段的实验内容用实验的方式体现出来。目的是利用实验使学生掌握做好实验的方法和技巧。这个阶段应该注意如下几点：一是安全问题。必须强调每个学生都要正确使用实验仪器和设备，运用正确方法进行实验，树立安全第一的意识，确保实验安全。二是要求每个学生要注意观察在实验过程中可能出现的问题，一些较易或者一般性问题由学生自己加以解决。比如，在做光纤通信实验过程中，如果发现示波器波形弯曲畸变，检查示波器、信号发生器和光学器件后又没有发现问题，那么，这是什么原因造成的？教师不要急于告诉原因，而应要求学生自己观察分析，查找原因。这样的要求无形中培养了学生的观察问题的能力。三是要把在实验过程中新发现的问题记录下来。如果新发现的问题能在本次实验中加以解决，就应当由学生本人当场解决。如果自己通过做实验也解决不了，而且这一问题具有典型性或者重要性，也可以报告给实验指导老师，要求在课堂上进行分析讨论。学生应该积极寻求解决问题的方法，或者等到下次实验来解决。
3.分析讨论
此阶段的主要任务是对学生发现的重要或者疑难问题进行分析讨论，加深对这些重要或者疑难问题的理解和认识，目的在于教会学生掌握分析问题的方法。这个阶段应该注意如下几点：一是用来分析讨论的重要或者疑难问题应当具有典型性。这种典型性主要体现在：能突出本次实验的重点内容，或者能抓住本次實验的关键，或者问题的解决方法具有普遍意义等。比如，在“霍尔效应”的实验中，24岁的霍尔在分析比较中如何认识“磁场和感应电压之间的关系”？“霍尔效应”在工业上的应用是如何的？目前物理学家对“霍尔效应”有什么新发展？这些问题都非常典型，并具有方法论意义。二是分析讨论的问题不宜过多，一般有两三个就够了。如果问题过多，分析就不透彻，只是蜻蜓点水，不痛不痒。要集中精力把问题弄得透彻明白，使所有学生都能理解和掌握。三是时间安排方面，可以是一边做实验一边分析讨论，也可以放下实验集中讨论，时间可多可少，灵活掌握。四是讨论组织形式方面，一般以自然班为单位。一个自然班人数一般为35人，要求每个学生都要参与其中，并积极提出自己的看法或者观点。
4.解决问题，实验验证
此阶段的主要任务是发动所有学生对分析讨论的问题提出各自的解决方法，并当场通过实验加以检验，目的是教会学生掌握解决问题的方法。这个阶段應该注意如下几点：一是要求每个学生对所分析讨论问题提出自己的解决办法，并要求学生自己动手通过做实验加以检验修正。如在RLC串联谐振的实验中，如何修正电路品质因数Q的实验测量值与理论计算值之间的偏差问题。可要求学生在电磁学理论指导下，分析LC的总损耗电阻对电路品质因数Q的测定值有何影响。[4]二是要求学生在自己动手做实验过程中，如果发现新问题解决不了的，就应该主动请教实验指导教师，直至自己弄明白能解决为止。三是在实验过程中，指导教师要密切关注学生做实验的动态，发现问题要及时指出，并根据自己的教学经验加以指导。
5.教师点评，完成实验
此阶段的主要任务是指导教师根据学生动手做实验以解决问题的表现进行点评，尤其对具有创新性的闪光点要多加表扬鼓励，目的在于调动学生进行创新的积极性和主动性。这个阶段应该注意如下几点：一是指导教师要对本次实验进行一个总体评价，辩证分析其优缺点。二是要充分肯定学生具有创新性的闪光点。号召其他同学向具有创新性闪光点的同学学习，还可以在学期总评成绩中对这些具有创新性闪光点的同学给予加分奖励。三是在实验结束时，教师也可以根据自己的教学经验，对学生提出一些问题，比如，此次实验与以往同类实验有何不同？通过实验进行下面的比较：迈克尔逊干涉和牛顿环等厚干涉，拉伸法测量金属丝的杨氏模量与拉脱法测液体的表面张力，拉伸法测量金属丝的杨氏模量与金属线胀系数，它们之间有何不同？如何测定？[5]要求学生自己总结，写成实验报告交给指导教师，作为评定平时成绩的依据之一。
三、“问题教学法”教学效果的评估
任何教学方法都会涉及教学效果的评估问题，“问题教学法”也不例外。那么，如何评估“问题教学法”的教学效果？
（一）从学生上课表现出来的兴趣来评估
兴趣，有时也叫“热爱”。它是一种带倾向性的心理特征，是人的一种积极探索某一事物或活动的心理倾向。它又是带有情绪色彩的意向活动。当一个人对某事物感兴趣时，他总会觉得称心如意，甚至废寝忘食；反之，则心灰意冷，会持“无所谓”的态度。兴趣有三种类型：一是直观兴趣。它是由直观感觉所引起的，特点是缺乏延展性，不能持久。二是自觉兴趣。它是受家庭或社会的影响，经由情感和联想，记忆和想象等一系列思维活动而引起的，其特点是延展性强，往往时过境迁，还能令人回味。例如，某位老师精彩的讲课曾经引起了你个人的自觉兴趣。若干年后，对该教师的音容笑貌，你还能记忆犹新。三是潜在兴趣。它是由情感、想象，特别是由个人意志所引起的，是一种层次很高的兴趣。它绝不仅仅是由直观或某人联想所引起的，而是潜在于一个人的思想之中。这种潜在兴趣的特点是方向性、自觉性强，积极性高，稳定性持久。例如，牛顿、爱迪生、爱因斯坦等伟人，在潜在兴趣的支配下，表现出顽强的意志，为从事自己热爱的事业而战斗到生命的最后一息。我们在实验教学过程中，应注意培养学生上述三种兴趣，尤其要注意培养直观兴趣。如何判断学生的兴趣程度呢？笔者认为，这可以从平时上课学生参与实验教学活动的热烈程度，课堂讨论、发言的气氛是否活跃等来判断。
（二）从学生上课的动手能力来评估
应开放物理废旧实验室和物理演示实验教学基地，让学生亲自动手操作仪器，仔细观察物理现象并进行思考，使其加深对物理世界的感性认识，强化对物理概念、物理规律的理解，体会到实验思想的严谨、实验设计的巧妙，培养其理性思维方式，提高其创新能力和科学观察能力。[6]
（三）从学生课后学习成绩来评估
这里所讲的“课后学习成绩”不能理解为仅仅指学期的总评成绩，而应该也包括平时实验设计、实验报告、期末实验操作测试、参加各种比赛等方面的成绩。尽管影响学习成绩的因素有很多，有些因素可能还具有偶然性，但是，总体而言，学生个人努力状况和实验技能总是决定性因素。因此，学生课后的学习成绩大体上能反映出“问题教学法”教学效果的优劣，应是评估的基本依据之一。成绩比较好，说明“问题教学法”教学效果好；反之，教学效果就差。
四、结论
“问题教学法”是在教师指导下，要求学生树立发现问题，提出问题，分析解决问题的“问题意识”，以发现或者提出的问题为起点，通过实验来分析、讨论和验证，并最终解决这些问题，从而完成实验教学任务的一种教学方法。从教学实践来看，“问题教学法”的教学过程分为以教师为主角和以学生为主角两个阶段。其中，以学生为主角这一阶段非常重要，它经过如下环节：预习实验内容—实验操作—对重要或者较难问题展开讨论—解决问题，实验检验—教师点评，完成实验。可从学生学习兴趣、动手能力和期末成绩等方面评估“问题教学法”的教学效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 熊永红，任忠明，张炯，等.以“问题”为主线的多元化教学方法和模式的研究[J].物理实验，2009（4）：27.
[2] 中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典[M].北京：商务印书馆，2005：1431.
[3] 季诚响，赵莉丽，杨小静，等.在物理实验教学中培养学生创新能力的探讨[J].大学物理实验，2010（5）：94.
[4] 陈健，李兴毅.大学物理实验教学中培养学生创新能力策略与方法[J].河南科技学院学报，2010（2）：120.
[5] 李国峰，夺剑生，陈华，等.大学物理实验教学中培养学生创新能力的探索与研究[J].高校实验室工作研究，2009（1）：15.
[6] 李青.培养学生创新能力 深化大学物理实验教学改革[J].高等财经教育研究，2014（1）：47.
[责任编辑：钟 岚]
