大學(xué)物理課堂教學(xué)模式改革創(chuàng)新研究

張?zhí)旖?，?健，王玉生

(華北水利水電大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450046)

大學(xué)物理課堂教學(xué)模式改革創(chuàng)新研究

張?zhí)旖?，?健，王玉生

(華北水利水電大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450046)

現(xiàn)代教育科學(xué)理論不斷發(fā)展，對(duì)大學(xué)物理教學(xué)也產(chǎn)生了深刻影響，要求實(shí)現(xiàn)由單純的知識(shí)傳授向能力與素質(zhì)培養(yǎng)不斷深化。文章首先分析了大學(xué)物理課堂教學(xué)模式改革創(chuàng)新的必然性，結(jié)合對(duì)大學(xué)物理課堂教學(xué)現(xiàn)狀的審視，從教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新、教學(xué)方式創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、考核方式完善方面提出了大學(xué)物理課堂教學(xué)改革創(chuàng)新路徑。

大學(xué)物理；課堂教學(xué)；考核；改革

(SchoolofMathematicsandInformationScience,NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower,ZhengzhouHenan450046)

大學(xué)物理課程作為一門基礎(chǔ)理論課程，注重培養(yǎng)學(xué)生的求實(shí)精神、創(chuàng)新意識(shí)以及科學(xué)美感，其對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，提升學(xué)生創(chuàng)新思維與能力有著重要作用。為更好實(shí)現(xiàn)大學(xué)生能力素質(zhì)鍛煉目標(biāo)，筆者嘗試從課堂教學(xué)模式與考核模式幾個(gè)方面入手，探討大學(xué)物理教學(xué)考核改革實(shí)踐，進(jìn)而努力推動(dòng)大學(xué)物理教育體系的創(chuàng)新發(fā)展。

一、大學(xué)物理課堂教學(xué)模式改革創(chuàng)新的必然性

現(xiàn)代教育科學(xué)理論不斷發(fā)展，已由單純的知識(shí)傳授向能力與素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)化，尤其是創(chuàng)新能力的培養(yǎng)受到了更多重視，對(duì)傳統(tǒng)物理教學(xué)也產(chǎn)生了深刻影響。作為一門重要的應(yīng)用學(xué)科，大學(xué)物理越來越凸顯出教學(xué)改革的緊迫性。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展推進(jìn)使學(xué)科結(jié)合、交叉的特征日益突出，物理學(xué)與化學(xué)、生物學(xué)以及材料科學(xué)等學(xué)科聯(lián)系日趨緊密。從此角度來講，物理學(xué)知識(shí)的掌握可以說是學(xué)好工程技術(shù)科學(xué)、自然科學(xué)的基礎(chǔ)。現(xiàn)行大學(xué)物理教學(xué)體系以基礎(chǔ)物理知識(shí)學(xué)習(xí)為目標(biāo)，教師按照物理概念以及規(guī)律等內(nèi)容邏輯關(guān)系組織教學(xué)，物理教學(xué)對(duì)于提升大學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)揮著不可替代的重要作用。就現(xiàn)狀來看，傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)存在諸多問題，無論是教材內(nèi)容、教學(xué)觀念以及教學(xué)方法等，都已顯露出了不適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)高等教育人才培養(yǎng)需求?，F(xiàn)代教育發(fā)展背景之下，大學(xué)物理教育改革成為了必然選擇，而課堂教學(xué)模式與考核模式的改革則是重中之重。

二、大學(xué)物理課堂教學(xué)現(xiàn)狀審視

(一)教學(xué)內(nèi)容單一

大學(xué)物理涉及熱學(xué)、力學(xué)、波動(dòng)光學(xué)、量子物理基礎(chǔ)等內(nèi)容，整體龐雜而豐富。但由于教學(xué)課時(shí)限制，教學(xué)實(shí)踐中難以面面俱到，內(nèi)容關(guān)聯(lián)度相對(duì)較低，難以形成系統(tǒng)的知識(shí)體系；并且當(dāng)前國(guó)內(nèi)理工科大學(xué)的物理教材同質(zhì)化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，大多注重對(duì)物理基礎(chǔ)理論知識(shí)點(diǎn)的設(shè)置羅列，一定程度上忽視物理學(xué)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)性與知識(shí)結(jié)構(gòu)美感，對(duì)物理知識(shí)背后的哲學(xué)思維以及科學(xué)歷史等知識(shí)不重視，缺乏感性升華。這也使得日常教學(xué)內(nèi)容相對(duì)枯燥乏味。其次也存在課程學(xué)時(shí)較短的問題。當(dāng)前我國(guó)對(duì)于高校物理課程的課時(shí)要求為最少126學(xué)時(shí)，部分理工科標(biāo)準(zhǔn)為144學(xué)時(shí)以上。但教學(xué)實(shí)踐中，由于專業(yè)課程學(xué)時(shí)的增加，物理課程學(xué)時(shí)或多或少受到壓縮，一些高校物理課程已經(jīng)無法達(dá)到最少的126學(xué)時(shí)。

(二)課堂教學(xué)方法陳舊

雖然近年來大學(xué)物理改革呼聲日漸高漲，而學(xué)時(shí)卻仍然呈現(xiàn)出逐年下降的態(tài)勢(shì)。從教學(xué)模式上來看，教師在教學(xué)實(shí)踐中為完成大綱所規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，以講授為主的“灌輸式”教學(xué)為主，教師講，學(xué)生聽，教學(xué)方法、過程較為單一，難有時(shí)間上習(xí)題課，更鮮有機(jī)會(huì)去嘗試新的教學(xué)方法。這一定程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，尤其是對(duì)一些基礎(chǔ)較差的學(xué)生而言，由于課堂信息量較大，與教師的互動(dòng)交流有限，無法跟上教學(xué)節(jié)奏，使得“教”與“學(xué)”互相脫節(jié)，學(xué)生的厭課情緒進(jìn)一步深化。

(三) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)滯后

長(zhǎng)期以來，大學(xué)物理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的課程系數(shù)較低，并且上課時(shí)間多為雙休日以及晚上；再加上院校經(jīng)費(fèi)限制，部分院?，F(xiàn)有教學(xué)設(shè)備只能夠進(jìn)行常規(guī)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更新緩慢。從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來看，當(dāng)前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相對(duì)較少，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中也較少有創(chuàng)新與思考；并且從實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程來看，通常為教師按照教材內(nèi)容向?qū)W生講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟以及相關(guān)注意事項(xiàng)等，多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中被動(dòng)地按照實(shí)驗(yàn)方法“照葫蘆畫瓢”。表面上看學(xué)生雖然完成了實(shí)驗(yàn)，但并沒有真正意義上掌握實(shí)驗(yàn)方法，更無法獨(dú)立處理實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的問題。

(四)考核問題方式不合理

高等教育針對(duì)學(xué)生的考核是極為重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅能夠督促學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)知識(shí)，指引學(xué)生自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)方法，同時(shí)也是衡量教師教學(xué)效果的有效標(biāo)尺。大學(xué)物理課程考核方式主要采取期末考試與平時(shí)成績(jī)結(jié)合的形式，通常其考試卷面成績(jī)占據(jù)總成績(jī)比重為80%，平時(shí)成績(jī)占20%。該模式被許多高校普遍采用，極具廣泛性。長(zhǎng)期以來，單一的期末閉卷考核模式讓高校大學(xué)生叫苦不迭，囿于單一的考核模式，大學(xué)生在物理科目中依然無法擺脫“考試工具”的身份，創(chuàng)新能力培養(yǎng)受到了嚴(yán)重制約。其次，從考試內(nèi)容來看，針對(duì)物理理論知識(shí)的理解與掌握占據(jù)相當(dāng)大的比重，注重對(duì)學(xué)生知識(shí)以及技能的掌握，沒有體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生新理論、新技術(shù)掌握情況的考察，考試對(duì)激勵(lì)學(xué)生科研水平提升，鍛煉學(xué)生綜合能力的效用不強(qiáng)。而就考試結(jié)果來看，大學(xué)物理課程每學(xué)期考試成績(jī)不及格的現(xiàn)象大有存在，教學(xué)難以達(dá)到預(yù)期成果。

三、大學(xué)物理課堂教學(xué)考核模式改革路徑

(一)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新

基礎(chǔ)物理知識(shí)是一個(gè)成熟系統(tǒng)的體系，但并不意味著固定不變。物理學(xué)科不斷發(fā)展，教學(xué)實(shí)踐中也需要教師不斷引導(dǎo)學(xué)生從新的角度去思考基礎(chǔ)性的東西，更要嘗試用新穎的觀點(diǎn)、用科學(xué)前沿知識(shí)去分析與研究基礎(chǔ)內(nèi)容。當(dāng)前隨著科技信息技術(shù)的飛速發(fā)展，知識(shí)更新速度加快，物理學(xué)內(nèi)容也不斷更新豐富。教學(xué)實(shí)踐中，需在確保物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，合理增加近代物理學(xué)知識(shí)內(nèi)容，融入現(xiàn)代科學(xué)以及高技術(shù)物理專題，拓寬內(nèi)容體系，拓展學(xué)生視野；教師需積極利用網(wǎng)絡(luò)資源，關(guān)注物理學(xué)的最新發(fā)展，為教學(xué)課件“增光添彩”。教學(xué)課件的制作非一勞永逸，需要教師結(jié)合對(duì)物理學(xué)的及時(shí)跟進(jìn)，適當(dāng)補(bǔ)充新課件，提升學(xué)生對(duì)物理前沿知識(shí)的了解，進(jìn)而發(fā)展物理科目的學(xué)習(xí)興趣。例如可關(guān)注每年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)情況，將獲獎(jiǎng)物理學(xué)家所作出的貢獻(xiàn)以及研究成果向?qū)W生介紹。其次，需積極利用Matlab等軟件優(yōu)化物理教學(xué)課件，提升課件交互性。Matlab等軟件有著函數(shù)庫(kù)豐富、語言簡(jiǎn)單以及圖形化功能優(yōu)良等特征，將其引入教學(xué)課件，能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)物理內(nèi)容的了解。同時(shí)也可通過此類軟件引導(dǎo)學(xué)生自主動(dòng)手實(shí)踐。例如在講解熱學(xué)部分麥克斯韋速率分布函數(shù)關(guān)系圖，可讓有Mathmatic與Matlab編程基礎(chǔ)的學(xué)生嘗試擬合速率分布函數(shù)關(guān)系圖，將得出的結(jié)果同麥克斯韋總結(jié)公式是否相同，通過學(xué)生自主動(dòng)手實(shí)踐提升學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)加深學(xué)生印象。此外也需要重視學(xué)生專業(yè)特色的展現(xiàn)，例如針對(duì)化學(xué)專業(yè)，可適當(dāng)增添有關(guān)原子力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡等科學(xué)技術(shù)的介紹；針對(duì)生命科學(xué)專業(yè)，可合理增加關(guān)于流體力學(xué)等物理知識(shí)；針對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)，可加入核磁共振檢測(cè)等專題內(nèi)容。

(二)教學(xué)方式創(chuàng)新

針對(duì)課堂教學(xué)問題，應(yīng)始終從“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面進(jìn)行考量，而關(guān)鍵點(diǎn)則在于“教”，學(xué)生是內(nèi)因，教師是外因，教師需喚起學(xué)生物理學(xué)習(xí)的動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)與解決物理問題，帶領(lǐng)學(xué)生走入物理之“門”，基于學(xué)生主體性，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)生動(dòng)、趣味的物理課堂學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生始終是學(xué)習(xí)的主體，大學(xué)教育過程也是學(xué)生自主性、獨(dú)立性以及探索性不斷發(fā)展的過程。大學(xué)物理的課堂教學(xué)也應(yīng)當(dāng)充分尊重學(xué)生主體性，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展。大學(xué)物理教師需換位思考，從學(xué)生的角度出發(fā)，多采用學(xué)生喜聞樂見的教學(xué)方法。例如慕課在大學(xué)物理中的應(yīng)用，慕課作為開放式在線課程模式，其有效打破了傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)間與空間的約束，進(jìn)一步加深學(xué)生間互動(dòng)與師生互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)雙邊教學(xué)。慕課微課程只有10分鐘左右，其內(nèi)容精簡(jiǎn)，能夠集中解決一個(gè)問題點(diǎn)，學(xué)生可在平臺(tái)上學(xué)習(xí)并直接提出問題，例如大學(xué)物理波動(dòng)光學(xué)中的分波陣面干涉教學(xué)，可將其教學(xué)內(nèi)容細(xì)化為三個(gè)微視頻：楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、光程與光程差、洛埃德鏡干涉。其中楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)視頻為10分鐘，其余各5分鐘，通過圖像、動(dòng)畫等演示與清晰精煉的講解，讓學(xué)生循序漸進(jìn)掌握此節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。

再如哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理“圓桌教學(xué)”模式的應(yīng)用，“圓桌教學(xué)”起源于美國(guó)菲利普斯艾克賽特學(xué)校，其教學(xué)方法為學(xué)生圍坐一張桌子，教師通過與學(xué)生交談，利用會(huì)議或者指導(dǎo)方式引導(dǎo)學(xué)生發(fā)言?！皥A桌教學(xué)”代表著自上而下、以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理教學(xué)中，對(duì)圓桌教學(xué)模式的實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用取得了良好效果，學(xué)生在課堂中積極性高漲，思考與討論更為主動(dòng)，學(xué)習(xí)收獲自然也越來越多。哈工大對(duì)于圓桌教學(xué)的應(yīng)用，代表著新的教學(xué)理念與教學(xué)方法的探索，其教學(xué)改革實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)值得我們學(xué)習(xí)與借鑒。

(三)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

物理學(xué)為一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)對(duì)激發(fā)學(xué)生興趣，提升學(xué)生動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新探索精神有著重要作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革是一個(gè)重要方面，通常實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的棄舊迎新依賴于院校實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新。而如果實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法得到及時(shí)更新，可有效利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)施重組搭配，開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如應(yīng)用現(xiàn)有滑線變阻器、電阻箱以及靈敏檢流器扥構(gòu)建“惠斯通電橋搭建和電阻測(cè)量”等新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。同時(shí)需要“量體裁衣”為學(xué)生設(shè)立設(shè)計(jì)性綜合性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目通常由教師結(jié)合學(xué)生所用過的實(shí)驗(yàn)儀器以及所掌握的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行出題，也可讓學(xué)生自行立題；采取開放式教學(xué)模式，基于對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，讓學(xué)生自主搜尋資料，自選儀器，確立實(shí)驗(yàn)方案，擬定實(shí)驗(yàn)步驟，處理實(shí)驗(yàn)并寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

(四)考核評(píng)價(jià)完善

考核方式應(yīng)體現(xiàn)多元化特征，學(xué)生成績(jī)應(yīng)由平時(shí)作業(yè)、課堂討論、創(chuàng)新報(bào)告、小論文以及期末考試及格部分組成，其中小論文、創(chuàng)新報(bào)告等加入學(xué)生考核評(píng)價(jià)體系是教學(xué)改革與創(chuàng)新教育的展現(xiàn)。作業(yè)是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，結(jié)合院校實(shí)際情況以及教學(xué)要求，教師可為學(xué)生編寫出配套作業(yè)習(xí)題，要求學(xué)生不僅要完成作業(yè)，為避免抄襲，還需要學(xué)生寫下解題感受、啟發(fā)等，確保讓學(xué)生自主、真實(shí)地完成作業(yè)，從而進(jìn)一步客觀地給予學(xué)生作業(yè)進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。小論文的任務(wù)具體為要求學(xué)生就某一個(gè)問題通過資料查閱與分析完成，小論文數(shù)量以2-3篇/學(xué)期為宜，其內(nèi)容可以是物理科學(xué)前沿、新技術(shù)，也可以是某一物理問題的爭(zhēng)論焦點(diǎn)、歷史背景等。學(xué)生也可自行搭建小組，展開合作研究。

從考核內(nèi)容上來看，大學(xué)物理考試內(nèi)容上需向應(yīng)用能力集中。大學(xué)物理作為中學(xué)物理知識(shí)基礎(chǔ)的延伸，其主要特征體現(xiàn)在利用高等數(shù)學(xué)知識(shí)解決各領(lǐng)域應(yīng)用問題。因而其考試內(nèi)容也需要具體結(jié)合不同專業(yè)，注重專業(yè)性實(shí)際應(yīng)用問題的考核。同時(shí)考核內(nèi)容需有助于促進(jìn)學(xué)生能力的發(fā)展，合理減少套用公式的題型以及死記硬背的內(nèi)容，提升主觀題目比重，精選部分具備物理背景的應(yīng)用題型，重視對(duì)學(xué)生實(shí)際問題能力以及創(chuàng)新能力的考察，展現(xiàn)CDIO教學(xué)理念；多設(shè)置開放性試題，將一般的計(jì)算題變?yōu)樵O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)題。誠(chéng)然，隨著教學(xué)環(huán)境的不斷變化以及學(xué)生主體性的不斷提升，我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中也需要不斷加大對(duì)考核研究的力度。雖然近年來許多高校在大學(xué)物理考核改革上取得了一定的成績(jī)，但不應(yīng)滿足于現(xiàn)狀，教學(xué)實(shí)踐中需不斷發(fā)現(xiàn)問題，積極借鑒其他院?？己烁母锏某晒Π咐c時(shí)俱進(jìn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，使物理考核方式不斷適應(yīng)時(shí)代需求。

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[編校：張芙蓉]

The Reform and Innovation Study of Classroom Teaching Mode on University Physics

ZHANG Tianjie, LV Jian, WANG Yusheng

Increasing development of modern education science theory has a profound effect on the university physics teaching, and a reform is required that the simple ability to impart knowledge shall be deepened into the ability to develop capacity and quality. Combined with the present situation of university physics teaching, this paper analyzes the inevitability of university physics classroom teaching mode reform and innovation. University physics classroom teaching reform and innovation path is proposed on teaching content, teaching mode innovation, experimental teaching reform, and the assessment methods perfection.

university physics; classroom teaching; examination; reform

2016-08-30

張?zhí)旖?1975- )，男，河南民權(quán)人，講師，理學(xué)碩士，研究方向?yàn)榧す饧夹g(shù)與材料。

本文為2015年華北水利水電大學(xué)教育教學(xué)研究與改革項(xiàng)目“大學(xué)物理課堂教學(xué)模式、考核模式改革創(chuàng)新研究”、2016年華北水利水電大學(xué)教學(xué)名師培育項(xiàng)目階段性研究成果。

G642，O4-4

A

1671-9654(2016)04-012-03