基于以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学策略研究

［摘要］以赛促教、赛教融合是一种实践教学模式和学习策略，旨在通过兴趣驱动、实践体验，培养综合素质较高的应用型人才，十分切合大学物理实验教学改革所需。鉴于此，首先基于大学物理实验教学的困境和机遇，提出以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革构想。其次阐述以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革的作用。最后提出以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革策略，所做研究为大学物理实验教学的改革提供新的视角。

［关键词］大学物理；实验教学；以赛促教；赛教融合

［中图分类号］ G642 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 2096-0603（2024）18-0０88-04

一、引言

相关研究表明，动手实验和物理实践活动，能够有效改善学生的学习，有助于学生实践技能的发展。就物理学习过程而言，没有什么可以取代学生的实践经验。通过动手实验，学生成为积极的学习者，并在有意义的背景下获得物理学科的知识和技能。因此，消弭大学物理实验教学和大学生现有实验水平之间的矛盾，是学界研究的重点。对此，现有文献从多个角度进行了阐述。例如，彭东青在新工科背景下探讨大学物理实验教学改革实践，研究显示，动机对应对物理实验教学挑战至关重要，是直接影响大学生积极参与物理实验的关键所在[1]；游晓燕等人基于OBE教学理念分析大学物理实验教学改革，研究显示，与同龄人的竞争有助于激发大学生的学习潜能，推动大学生主动解决物理实验中的问题[2]。其他同类型的研究成果，也纷纷肯定了个体动机和物理竞赛在大学物理实验教学中的有效性。在此背景下，本文基于现有文献和工作经验，提出基于以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学策略，以期为现有研究提供补充，并为大学物理实验教学人员提供参考。

二、大学物理实验教学的困境、机遇和教学改革构想

（一）大学物理实验教学的困境

通过研究产生新知识；通过教学教育下一代；向公众提供信息并与之合作，被称为高等教育的“三个使命”[3]。在高等教育环境中，这三个使命互为补充和支持。例如，以教学主导的研究或以研究为载体的教学形式。然而，受限于多种因素的干扰，高等教育的三个使命往往很难在实际执行中达到平衡。尤其是竞争日益激烈的高等教育环境、对教学技能提高缺乏认识、学生数量增加、学生群体更加多样化以及快节奏的数字化等问题，更进一步加剧了高等教育三个使命之间的冲突。以大学物理实验教学为例，物理是一门理论与实践并重的学科，物理实验更是学生进行物理学习的组成部分，是提高学生物理学科实践能力的重要方面。然而，现实中的大学物理实验教学却面临着一定的困境。一方面，目前的大学物理实验教学受制于传统应试教育思想，普遍存在重实验理论而轻实验操作的现象。在实际教学中，学生的实验主体地位被弱化，只能被动接受教学人员的填鸭式教学方式，目标不是完成实验而是完成实验报告，学生的学习缺乏主动性；另一方面，目前的大学物理实验内容缺乏创新性和表现空间，实验内容普遍停留在验证性教学，即按照已有的实验操作，一步步按照规定完成，不但实验内容单调，而且实验过程中经常停顿以便教学人员讲解，既造成学生疲于应对，又进一步削弱了学生参与实验操作的积极性。

（二）大学物理实验教学的机遇

从组织、教学和技术角度来看，大学物理实验教学的成功，取决于教学人员对实验项目的明智选择以及对参与实验的学生的兴趣的激发，最终在大学物理实验中实现教学的连续性。换句话说，大学物理实验教学的成功，在很大程度上与良好的教学设计、与不同活动相一致的教育目标规范、尊重可用时间和学习节奏等显著相关[4]。同时辅以学生对大学物理实验的深刻理解，特别关注学生的物理实验经验积累和物理实验能力培养。为此，高等院校和教学人员采取了大量的改革措施，例如，转变大学物理实验教学观念、创新大学物理实践教学方法等。然而，囹圄传统应试教育思想和教学内部要素，目前的大学物理实验教学面临多种教学困境。例如，重实验理论而轻实验操作等。值得庆幸的是，社会环境的变化和教学技术的发展，为大学物理实验教学带来了机遇。一方面，在社会环境上，无论是用人单位还是社会大众，对于大学生实践操作能力的要求越来越高，尤其是在校企合作不断加强的情况下，用人单位在提出要求的同时，也为大学实验教学提供了资源上的支持。例如，部分企业向高校开放物理实验室，邀请师生参观甚至参与到企业自主研发的项目中，增加了大学生参与真实的物理实验的机会。另一方面，在教学技术上，人工智能技术、虚拟现实技术和远程在线技术的发展，都为大学物理实验教学提供了高质量发展所需的条件。

（三）大学物理实验教学的改革

大学物理实验教学改革着眼于学生的全面发展，使他们在现实世界背景下对物理学科及物理实验进行独立、批判性的探究。换句话说，大学物理实验教学改革的本质，是为学生提供外向的教育体验并通过教学创造更全面的个人。因此，大学物理实验教学改革最需要解决的一个问题是驱动问题，包括服务于大学物理实验室建设的驱动、服务于大学生参与物理实验动机的驱动、服务于大学生物理实验实践的驱动等[5]。大学生物理竞赛将不同特征的学生聚集在一起，为了完成统一的目标，这些不同特征的学生需要完成包括自我评估和同伴评估在内的实验项目，有利于学生获取知识、获得技能、自我调节和学习进步，确保了大学生物理实验技能的发展，对于提高大学生物理实践技能至关重要。此外，在大学生物理竞赛期间，学生既是评估者又是学习者，以同事工作评论的形式接收个性化反馈。因此，大学生物理竞赛有助于强化学生的合作和交流，对于丰满大学生的个性特质，实现完全的人的培养十分有利。大学生物理实验的开展与推广，为大学物理实验教学的改革提供了一个全新的视角和有效的载体，促进了学生对物理学科的了解，满足了物理学习过程中的反思、互动和同伴支持的要求，并且激发了大学生的批判性思维。

三、以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革的作用

（一）促进大学物理实验体系改革和内容优化

目前，学界普遍认为，学习者在使用认知工具、多种信息来源和其他个人作为资源的情况下，可以通过解决复杂问题产生知识。在这方面，以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学策略，是将教学的责任放在学生身上，让他们自己理解实验内容。然后，他们可以提出问题并由教学人员帮助他们开始澄清、分析他们的实验内容。这种实践性教学通过一个具体的实验项目进行科际整合与团队合作，进而在实验过程中培养学生的技术技能和广阔视野，最终通过对特定项目的深入了解，实现大学生创新精神、团队合作、学科知识和技能应用等方面的培养与提高。由此可见，以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学策略，是生本理念在大学物理实验教学中的有效应用，是让学生完全掌控实验内容，允许学生聚集在一起，并鼓励他们分享信息或合作完成实验任务的教学模式。通过这种教学模式，能够促进学生对物理实验的元认知和理解，进而在实践中使用这些认知与理解解决问题。在此期间，一般的教学体系和教学内容不再适用，因为一般的教学体系和教学内容缺乏特异性和创新性。为此，院校需要为参与竞赛的学生提供更具针对性的教学体系和教学内容，而这些教学体系和教学内容同样可以应用于此。以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革，首要作用是作用于大学物理实验教学的体系和内容，通过教学改革促进大学物理实验体系和内容优化。

（二）提升大学物理实验教学人员的综合素质

大部分情况下，教学效果与学生的个人属性、教学人员与学生的关系、促进学习成功以及学术和专业发展的教学体系相关。为实现更好的教学效果，教学人员需要同时具备“硬”“软”两种知识和技能[6]。其中，“硬”知识和技能包括所教学科的专业知识和教学技能，例如，深思熟虑的评估和评价方法、持续的教学反思实践、适当的课程设计、精心准备和组织的教学、及时有效的作业反馈等；“软”知识和技能包括清晰沟通、营造积极氛围和提供支持的知识和技能，例如，能够激发学生的兴趣和思维、促进学生自主学习、对持续专业发展的承诺等。换句话说，对于教学人员综合素质的要求，实际上是要高于对学生的要求。优秀的教学人员应具备较高的综合素质，才能满足现代化教学的要求。表现在大学物理实验教学改革中，虽然以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学为大学生的跨学科学习和物理实验技能的培养与提升提供了一个良好的机会，但是如果没有密切和良好计划的指导和教学，这是不可能实现的。这种情况下，无论是院校相关机构还是教学人员自身，为了匹配大学生物理实验竞赛，满足学生参与物理实验竞赛的要求，都需要强调大学物理实验教学队伍的建设工作。因此，以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革，另一作用是作用于大学物理实验教学人员，通过教学改革提升大学物理实验教学人员的综合素质。

（三）提高大学生的物理实验技能和应用水平

大学物理实验教学是通过让学生参与物理实验的设计与实施过程进行的实践性教学。在大学生物理竞赛中，学生需要在领队和指导教师的帮助下，自行设计大量的物理实验和解决方案。在参赛期间，学生会根据要开展的实验进行自我评估并确定团队和个人的工作进度，以实现每项任务目标；为了确保每个学生能够在竞赛期间独立完成任务，还需要考虑小组学习场景，例如缺乏一致性、干扰较多、网络质量等。为了避免这些因素并保证竞赛的成功，学生应遵循既定的正确轨道，以时间规划、充分参与和自我决定为特色，不断丰富物理实验和相关技能，例如，使用共享资源（文件或链接）跟踪小组内的交流、评论和研究，这促进了大学生之间的同伴交互和分享意识。上述这些作用均可以视为教学的绩效杠杆。这种创新的体验式学习，使学生在比赛中能够利用技术和团队合作，创造性地表达自己，鼓励学生更好地获得物理概念和实践技能，实现了综合素质的提升。同时，参与全国大学生物理实验竞赛的过程，加强了大学生强者帮助弱者的团队合作精神，并且减少了大学生进行物理实验失败时的个人挫折风险。因此，以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革，最后一个作用是作用于大学生个体，通过教学改革提高大学生的物理实验技能和应用水平。

四、以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革策略

（一）完善大学物理实验竞赛管理机制

通过参与全国大学生物理实验竞赛，每个学生参与与物理学科相关的复杂实验操作，使每个学生都找到了自己在物理实验流程中的位置。因此，参与全国大学生物理实验竞赛，即使竞赛目标没有达到，也会有积极的教学结果。但是，区别于一般教学策略与方案的实施，以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学，并非是在单一的校园教学环境中完成，而是在某个时间段内，借助全国大学生物理实验竞赛等平台，在不同的小组竞争中弥补知识不足。因此，以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学，本质上需要本校师生与其他院校的师生和相关单位的工作人员一起合作完成。如果缺乏得当的管理机制，会使竞赛期间学生的日程安排混乱，降低学生参与竞赛的积极性并阻碍彼此的学习。只有依托一套健全且完善的管理机制，才能保障以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学的有效性。

具体来说，院校相关机构要在内部教学管理中形成一套针对以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学的运行程序，从而确保对以赛促教、赛教融合的大学物理实验教学改革的一致性干预和结果。为此，建议院校实施基于大学生物理竞赛的“三级遴选”机制，包括明确学生或教学人员申报竞赛的要求和条件；院校内部公开选拔参赛人员的方法和标准；提供赛前专业培训和专项指导的服务与资源支持；组织赛后经验总结等。这一管理机制涵盖赛前、赛中和赛后的全部环节，做到了“不打无准备之仗”。在其基础上，基于大学生物理实验竞赛过程和赛后经验的总结，重新思考大学物理实验课程，扩大学生的物理知识建构和学习共同体的作用。可以说，大学物理实验竞赛管理机制越完善，竞赛过程中给予学生的项目工作就越多，物理实验教学的效果就越好。