论文《大学物理设计性实验项目教学模式分析》-仁创编译转载

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　　摘要：结合实践课程的设计思想，在大学物理设计性实验中构建了“项目-反思”式教学模式.学生通过“计划、探究、表达”的活动环节进行协作学习，教师仅以项目管理者的身份介入.教师通过确立评价标准、项目工作单的引导和网络日志的撰写，指导学生进行反思，确保高效率且高质量地完成设计性实验.

　　关键词：设计性实验;“项目-反思”式教学模式;自主学习

　　设计性物理实验是介于基本教学实验和科学研究之间的、较高层次的、类科研的物理实验训练，要求学生在教师的指导下，针对某一实验题目或实验要求，查阅有关资料，提出实验原理，根据科学设计的原则确定最优实验方案，包括确定测量条件、制定实验方法和步骤、观察实验现象和记录数据，研究实验过程中发现的问题，并着重对实验结果进行分析和研究，直至完成实验[1].对于学生而言，做了1～2个学期的基础性实验后，转入设计性实验会非常兴奋和投入.设计性实验能够满足学生旺盛的求知欲和强烈的好奇心，但是对于学生的自主学习能力要求较高，相对于基础性实验，设计性实验中的问题解决更为复杂.设计性实验因给予了学生较大的学习空间，充分体现学生的自主设计、自主实施、自主分析和总结的能力，学生通过解决实验过程中不断出现的新情况和新问题，提升自身的动手能力，激发自身的创造力.在实际教学中发现，设计性物理实验难以掌控和管理，如果没有做好设计性实验的教学指导与管理工作，学生实验中常常出现虎头蛇尾的情况.

　　1“项目-反思”式教学模式的构建

　　“项目”来源于管理学科，指在一定的约束条件下(主要是限定时间、限定资源)，具有明确目标的一次任务，项目侧重于过程[2].设计性实验项目，其过程应由学生独立自主完成，学生是项目的成员，教师对项目实施管理、指导、监控与评价.“项目-反思”式教学模式主张将项目管理的思想运用于设计性实验中.设计性实验一般从实验的设计到完成历时较长，具有挑战性，项目管理思想的运用可以确保实验的顺利开展，保证实验历程的完整性.在设计性实验中强调反思，主要是因为设计性实验的学习是高元认知能力的学习[3].反思是指个体积极监控、评价和修正自身思维的过程[4].设计性实验的反思，是学生对自我和设计及实施过程以及结果进行监控、判断和改善的思维活动.为了能够达到实验设计与实施的最优化，学生需要考虑实验仪器的选择是否合适，判断实验方案的制定是否合理，监控自己的实验操作，调控自己的注意力，调整自己的心态，评价实验策略，改变实验方案，调节实验进程，对实验结果进行评价，这些都需要学生进行自我反思.自我反思有效地促进了设计性实验成功的进程，两者相互联系、密不可分.将大学物理设计性实验看成项目来实施，充分体现了实验作为实践型课程的设计思想.实践类课程一般由“计划”(Plan)、“探究”(Explore)和“表达”(Express)的PEE活动构成[5].结合这一课程设计思想，考虑到学生自主学习的特点，构建大学物理设计性实验“项目-反思”式教学模式.图1是大学物理设计性实验“项目-反思”式教学模式的框架图.学生依托开放式的实验环境，进行实验项目，完成实验的计划、探究和表达.教师依托交流/管理平台对实验项目进行管理指导，在实验前提出评价标准，在实验设计后进行可行性评估，在实验实施时进行质量把关，实验后组织交流并对学生评价.教师依据项目的流程以及学生需要思考之处编制出反思工具，使学生对实验进程进行反思监控，进而做出调整.

　　2“项目-反思”式教学模式的环节

　　2.1学生项目进行的3个环节

　　将实践类课程的“计划”、“探究”和“表达”的PEE活动构成作为“项目-反思”式教学模式的3个主要环节.环节1：计划，包括明确研究问题、设计实验和形成具体计划.明确研究问题主要是对实验的目的进行分析;设计实验即对实验方法进行最优化设计及可行性分析、选择实验仪器和设计实验记录表格.具体的计划即将项目分成几个可执行的任务，并设计出实验的实施步骤，预测实验中可能存在的问题，制定实验进度计划表，考虑人员的分配及相互之间的沟通方式.环节2：探究，是指深入探讨，反复研究.从最原始的含义上讲，探究就是寻找所需的信息，寻找目标物体，寻找对某一现象或对某一疑问的解释，寻找解决问题的答案，寻求符合要求的设计[6].探究的实施阶段，是对计划的具体执行，即通过观察与实验，获取事实与证据或形成具体的成果，包括对突发问题的解决、误差(风险、成本)的控制和实验数据的记录，分析论证，得出结论.环节3：表达，通过表达展示学生的实验过程，并使学生的思维可视化，同时形成对实验的自我评估与总结.设计性实验教学必不可少的环节是实验汇报和撰写相应的实验论文，通过这一环节满足了学生自我表现和自我实现的需要，也促进学生对实验整体的评价、反思与改进.

　　2.2教师教学指导的4个环节

　　设计性实验应该给予学生充分的自主权，以及较大的自由度，为了防止较大的自由度使学生变得盲目、松散和缺乏自我监管，在项目管理的基础之上，教师针对实验的进程进行适度地介入是非常必要的.环节1：实验设计前的介入，组织探究，明确评价标准.教师在与学生确定设计性实验项目后，需要给出明确的项目要求以及评价标准.全面科学的评价指标可以使学生明确设计性实验的具体要求，从而在实验过程中进行有效地反思和改进.如向学生提出“设计的创新性、研究的全面性、结果的精确性、装置的性价比”等评价指标及权重，学生实验时不盲目行动.由于评价指标很重要，实验中最好以纸质形式发放，以免学生遗忘.明确的要求和评价标准也有助于学生在进行实验项目需求分析时做到有的放矢.环节2：实验设计后的介入，探究计划的可行性评估.实验的可行性受到多种因素的影响，实验的可行性需对理论的可行性、实验方法的可行性和实验条件的可行性进行评估.教师此时的把关是非常重要的，可以防止学生盲目地进行实验.环节3：实验实施中的介入，研究质量的把关.基于项目的实验实施其中一个理念是将实验计划进行分解，小组制定好项目计划，并且具体到某一时间段要完成某一项任务.在这段任务实施的前半段，教师先不过多地介入指导，也许实施之初最难，却是学生自主学习的最佳时期，小组成员间的思维碰撞也是最激烈的，当学生遇到问题能够尝试自行成功解决时，他们获得的成就感也就越强烈，在后面的学习中就更有动力去自己克服种种困难.教师过早地介入帮学生解决了太多的问题，学生的依赖性就会增加.教师可以在任务实施的后半段开始介入，按任务要求了解学生完成情况，如果进度过慢，应加以督促;了解学生在实验中遇到的问题及解决情况，如果解决难度过第6期吴肖，等：大学物理设计性实验“项目-反思”式教学模式的构建31大，可以和学生一起讨论解决.环节4：实验实施后的介入，组织汇报交流和评价.在开展设计性实验时发现，学生对实验的过程非常重视，但是一旦完成实验，获得结果后很少对实验进行自我评价.通过汇报交流进行自我评价和互相评价，将优点和缺点呈现在教师和学生的分析中，并且可以学习同伴的经验和长处，通过评价促进更深入地思考与学习.

　　3“项目-反思”式教学模式的实践

　　利用反思工具促进学生积极反思是“项目-反思”式教学模式的最大特点.通过促进学生积极反思，从而提高学生自主学习能力中的元认知监控能力，以及积极的自主学习态度.反思工具是指支持学生实施反思过程的思维辅助手段、方式或方法[7].反思工具可以起到2方面的作用：一是帮助学生实现自己与自己的交流，将学生的内隐知识和思维显性化;二是可以作为引导学生进行实验设计与实施的思维操作的辅助手段，通过恰当的提示或引导，可以帮助学生实现设计与实施过程中思维的集中性、连续性和完整性.因此，反思工具对于学生设计实验来说，是一种有益的支架.除此之外，反思工具也可以成为教师对学生表现性评价的依据[8].为了促进学生反思，采用了多种反思记录工具，例如：1)基于问题的工作单式的结构化反思记录工具[8].在实验进行的不同阶段，通过一些问题引导学生思考，可以有效地促进学生对元认知策略的掌握，帮助学生内化到关于设计性实验项目中的4个主要问题：实验目标是什么?现在进展如何?接下来该如何进行?完成得怎么样?著名教育评估专家Earl这样写道：学生，当其成为积极的、主动参与的、具有批判性思维的评价者时，他就可以理解信息，将其与先前所学联系起来，并掌握其中的技巧，这是元认知的调节过程.其实很多时候学生只要意识到问题的关键所在，就会去想办法转变和解决问题.2)基于微信企业号的网络日志式的反思记录工具[9].学生通过自我记录的形式(如文本、录音、录像等)记录实验的进程和完成项目的经历，记录对实验的所思所想和感受.反思记录工具(图2)为学生提供展示自己、解剖自己的机会.教师即时通过手机进行评价并与学生交流，即时帮助学生改进学习方法，提高自主学习能力.图2基于微信企业号的反通过以上反思工具的使用发现，反思工具可以有效地促进学生对自我的正确评价，促进学生与学生以及教师之间经常性的协作学习，反思促进交流.

　　4结束语

　　依据实践课程的设计思想，在大学物理设计性实验中构建了“项目-反思”式教学模式，形成了设计性实验的“计划、探究、表达”的PEE活动环节，教师在实验项目教学过程中分阶段适度地介入，赋予学生充分的自主学习责任感而又不至于盲目行动.针对设计性实验对元认知能力要求较高，利用反思记录工具促进学生对自我的正确评价，通过开放式、协作式的学习促进学生开展自主学习.

　　作者：吴肖 吴福根 朱道云 单位：广东工业大学实验教学部

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