“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下工科院校大學(xué)物理的“教”與“學(xué)”

王東　章敏　劉果紅

【摘要】在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)模式悄悄轉(zhuǎn)變。實(shí)踐良好的大學(xué)物理教學(xué)對(duì)提高工科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有非常重要的作用。文章針對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下工科院校大學(xué)物理“教”與“學(xué)”中存在的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，改善大學(xué)物理的教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】“互聯(lián)網(wǎng)+” 大學(xué)物理 教學(xué)問題 教學(xué)措施

【基金項(xiàng)目】安徽省高校優(yōu)秀青年人才基金重點(diǎn)項(xiàng)目（2013SQRL044ZD）；高等學(xué)校省級(jí)精品開放課程大學(xué)物理學(xué)（2012gkk032）。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）19-0151-02

一、引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”模式已廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)行業(yè)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下，大學(xué)物理教學(xué)從先前的網(wǎng)絡(luò)公開課、遠(yuǎn)程教育到如今的慕課（MOOCs，Massive open online courses）時(shí)代，給傳統(tǒng)的教學(xué)帶來(lái)了巨大的沖擊。作為素質(zhì)教育的實(shí)際載體，大學(xué)物理課是對(duì)于培養(yǎng)和提高工科學(xué)生的綜合素質(zhì)有著十分重要的作用。因此，大學(xué)物理課是所有工科院校的一門重要的必修基礎(chǔ)課。工科院校開設(shè)大學(xué)物理課，一方面在于為學(xué)生打好必要的物理基礎(chǔ)使其對(duì)課程中的基本理論、基本知識(shí)能夠正確的理解，并有初步的應(yīng)用能力，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程打下基礎(chǔ)；另一方面注重學(xué)生的素質(zhì)和能力的培養(yǎng)，使學(xué)生初步學(xué)會(huì)科學(xué)的思維方式和研究問題的方法，逐步提高分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和科技創(chuàng)新能力。

“互聯(lián)網(wǎng)+”帶來(lái)了學(xué)習(xí)形式和方式變化，給工科院校的大學(xué)物理帶來(lái)了“教”和“學(xué)”新挑戰(zhàn)。

二、工科院校大學(xué)物理“教”與“學(xué)”存在的問題

作為一門重要的公共基礎(chǔ)課，現(xiàn)階段工科院校的大學(xué)物理的“教”和“學(xué)”存在著一定的問題，主要?dú)w納如下：

（一）不能正確處理中學(xué)到大學(xué)物理的銜接。學(xué)生已經(jīng)經(jīng)過中學(xué)系統(tǒng)的物理學(xué)習(xí)，對(duì)物理的一些基本概念，定理和定律已經(jīng)熟知，并掌握了一些學(xué)習(xí)物理的方法。大學(xué)物理中的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)等內(nèi)容，許多內(nèi)容學(xué)生在中學(xué)有所了解。部分學(xué)生認(rèn)為大學(xué)物理是中學(xué)物理的簡(jiǎn)單重復(fù)，產(chǎn)生輕視甚至厭學(xué)情緒。另一方面，中學(xué)物理教材簡(jiǎn)單并配有插圖，形象化易懂。而大學(xué)物理教材公式推導(dǎo)較多，且加入全新的高等數(shù)學(xué)工具—微積分和矢量去研究物理，處理問題的方法和思路與先前不同，部分學(xué)生覺得非常難學(xué)產(chǎn)生挫敗感，逐漸失去學(xué)習(xí)興趣。

（二）不能適應(yīng)大學(xué)物理學(xué)習(xí)的節(jié)奏。學(xué)生在中學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)間非常充裕，一個(gè)知識(shí)點(diǎn)有大量的時(shí)間去學(xué)習(xí)和鞏固。經(jīng)過初中二年和高中三年的細(xì)嚼慢咽，學(xué)生習(xí)慣慢的教學(xué)進(jìn)度?，F(xiàn)階段，工科院校大學(xué)物理課程的學(xué)時(shí)被不斷的壓縮，以我校為例：大學(xué)物理A分上下兩學(xué)期，共120課時(shí)；大學(xué)物理B只有一個(gè)學(xué)期，共80課時(shí)。要在這么短的時(shí)間內(nèi)將力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理的知識(shí)點(diǎn)講授完，的確是個(gè)非常大的工作量。相對(duì)中學(xué)物理而言，大學(xué)物理的授課進(jìn)度快得多，每節(jié)課內(nèi)容的信息量大，所以大一新生對(duì)這種進(jìn)度會(huì)不太適應(yīng)。

（三）沒有合理有效的學(xué)習(xí)方法和態(tài)度。學(xué)生在中學(xué)長(zhǎng)期以知識(shí)灌輸為主，以教師為中心，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)。到了大學(xué)，許多同學(xué)發(fā)現(xiàn)在中學(xué)通過大量的課堂和課后練習(xí)來(lái)學(xué)習(xí)和鞏固知識(shí)的方法，無(wú)法跟上大學(xué)物理的學(xué)習(xí)進(jìn)度。而且，經(jīng)過中學(xué)高強(qiáng)度的學(xué)習(xí)，部分同學(xué)到了大學(xué)學(xué)習(xí)陡然放松，學(xué)習(xí)的動(dòng)力不足。大學(xué)物理的公共基礎(chǔ)課不少情況下是合班教學(xué)，學(xué)生人數(shù)很多，課堂上老師沒有足夠的時(shí)間與學(xué)生交流，也不可能掌握到每位同學(xué)的學(xué)習(xí)程度。這就需要學(xué)生有較強(qiáng)的自學(xué)能力，要善于思考問題，發(fā)現(xiàn)問題并懂得和老師和同學(xué)交流。

三、“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下工科院校大學(xué)物理的“教”與“學(xué)”新措施

（一）加強(qiáng)學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)、打破思維定式，提高學(xué)生的自學(xué)能力

對(duì)于大部分學(xué)生，大學(xué)物理大部分內(nèi)容并不陌生，但不少學(xué)生感到難學(xué)。主要原因是大學(xué)物理解決問題時(shí)引用了全新的數(shù)學(xué)工具—微積分。一般來(lái)講，物理現(xiàn)象和規(guī)律的研究從最簡(jiǎn)單為基礎(chǔ)，實(shí)際中的復(fù)雜物理，可以將它分割成許多微小空間、時(shí)間的局部問題。在質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)中，中學(xué)遇到的力一般是常量，而大學(xué)常遇的是變力。這就需要高等數(shù)學(xué)積分知識(shí)，將所有微量累計(jì)起來(lái)。應(yīng)用微積分于大學(xué)物理，不但是數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用，也是一種思維方法的應(yīng)用。遇到新的模型時(shí)，需采取對(duì)比法。例如對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)問題，需要?jiǎng)傮w模型。若將剛體分成許多細(xì)微部分，并把每一細(xì)微部分看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，那么剛體可以看成是有無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的質(zhì)點(diǎn)組，而這個(gè)質(zhì)點(diǎn)組與平動(dòng)所討論的質(zhì)點(diǎn)組是有區(qū)別的，其特征是：構(gòu)成剛體的任意二質(zhì)點(diǎn)間的距離，在運(yùn)動(dòng)中恒定不變，這種看法使我們有可能在質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上來(lái)研究剛體情況。剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)問題可以簡(jiǎn)化成多個(gè)質(zhì)點(diǎn)繞定軸在各自的平面內(nèi)作半徑不同、角速度相同的圓周運(yùn)動(dòng)。遇到類似的知識(shí)點(diǎn)，要善于總結(jié)相同點(diǎn)。如：電磁學(xué)中，高斯定理和安培環(huán)路定理兩個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，都有重要應(yīng)用。在學(xué)習(xí)過程中，教師可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納和總結(jié)。在大學(xué)物理的教學(xué)中，不僅是講授知識(shí)點(diǎn)，還要對(duì)它們進(jìn)行總結(jié)、對(duì)比和歸納，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多種方法，培養(yǎng)他們的自學(xué)和思維能力，提高分析和解決問題的能力，為今后的工作和研究奠定基礎(chǔ)。

（二）結(jié)合傳統(tǒng)板書和多媒體教學(xué)、推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)，增加物理專題講座

由于大學(xué)物理課時(shí)緊、信息大，教師無(wú)法利用黑板板書這一傳統(tǒng)的教學(xué)模式來(lái)完成教學(xué)?，F(xiàn)階段，工科院校給教室配備了多媒體設(shè)施，這為教師提供了一種全新的教學(xué)手段。利用多媒體教學(xué)，可以圖文并茂，形象、生動(dòng)地顯示教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效果。例如在光的等厚干涉牛頓環(huán)中，利用多媒體PPT能準(zhǔn)確的畫出光路，并形象的顯示出明暗相間的同心條紋。同時(shí)，為了讓學(xué)生更深入的了解等厚干涉原理，可通過制作PPT動(dòng)畫上下垂直移動(dòng)牛頓環(huán)中的平凸透鏡，分析條紋的變化。多媒體教學(xué)相比于傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)，更能吸學(xué)生注意力，也是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的好的手段，是傳統(tǒng)教學(xué)方式的延伸和提高。但是，對(duì)于定理公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及典型例題的分析，還需教師通過板書來(lái)一步步引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)和分析，在和學(xué)生講解過程中培養(yǎng)他們的邏輯思維、推導(dǎo)和分析能力。如果完全依賴多媒體教學(xué)，學(xué)生盯著不斷變化的幻燈片，忙于記筆記和聽課，部分學(xué)生內(nèi)容消化不了，更談不上思考和分析了。例如在光的等厚干涉牛頓環(huán)中，光程差的計(jì)算和牛頓環(huán)明暗條紋的半徑大小的推導(dǎo)還需教師在黑板板書教學(xué)，會(huì)更有利于學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)。所以應(yīng)把傳統(tǒng)板書和多媒體教學(xué)結(jié)合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，有利于提高大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量。運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)資料信息，增加物理專題講座，開闊學(xué)生的知識(shí)面，開展探究式教學(xué)?？稍诖髮W(xué)物理課堂介紹空間天氣對(duì)人類生活的影響，讓學(xué)生了解繼陸地、海洋、大氣之后的第四疆域，了解科學(xué)家從事的空間科學(xué)探索、空間技術(shù)研究和空間資源的開發(fā)和利用。介紹當(dāng)今的科技熱點(diǎn)和物理應(yīng)用，讓學(xué)生了解物理與生活是密切相關(guān)，并不是空泛枯燥的，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

（三）改進(jìn)傳統(tǒng)大學(xué)物理“教”與“學(xué)”模式、實(shí)踐翻轉(zhuǎn)式課堂，促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)

現(xiàn)階段，許多院校延續(xù)著知識(shí)教育，按照“概念―公式―應(yīng)用”模式來(lái)組織教學(xué)。這種模式突出了教師的主導(dǎo)作用，去忽視了學(xué)生的主體地位。大部分教師進(jìn)行的是滿堂灌教學(xué)，學(xué)生也被動(dòng)式接受老師傳授的知識(shí)。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師在授課時(shí)要多和學(xué)生交流，采用啟發(fā)式教學(xué)，增加互動(dòng)，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。例如：在進(jìn)行相對(duì)論學(xué)習(xí)的過程中，由于時(shí)間膨脹，乘坐宇宙飛船運(yùn)動(dòng)的孿生哥哥回到地球后發(fā)現(xiàn)自己比在地球上的弟弟年青。帶著問題去學(xué)習(xí)，原本枯燥難懂的洛倫茲變化推導(dǎo)得出的結(jié)果變得充滿期待。這樣不僅加深知識(shí)點(diǎn)的了解，也讓學(xué)生覺得物理原來(lái)這么奇妙。同時(shí)，改變學(xué)生傳統(tǒng)的被動(dòng)性學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓學(xué)生來(lái)進(jìn)行物理知識(shí)的講解，學(xué)生與老師進(jìn)行角色的互換。如學(xué)生喜歡看的好萊塢科幻電影“星際穿越”中，父親乘坐飛船離開地球進(jìn)行一系列的探險(xiǎn)，回來(lái)后依舊年青，而他的女兒已白發(fā)蒼蒼。學(xué)生看到這里可能產(chǎn)生好奇，可以根據(jù)相對(duì)論知識(shí)讓學(xué)生自行進(jìn)行討論和解答。盡管大學(xué)物理是各個(gè)工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程，但授課形式是全校選課，導(dǎo)致每個(gè)班級(jí)的學(xué)生來(lái)自各個(gè)不同專業(yè)。大學(xué)物理班級(jí)內(nèi)不同專業(yè)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握不同，以我校為例：如給排水學(xué)生，可能對(duì)熱力學(xué)的知識(shí)學(xué)的更深入，可請(qǐng)相關(guān)同學(xué)針對(duì)大學(xué)物理學(xué)的熱機(jī)效率問題進(jìn)行講解。同屆選課學(xué)生的講解，學(xué)生可能覺著更接地氣，有別于教師的高高在上，達(dá)到事半功倍。現(xiàn)階段，高校從事大學(xué)物理教學(xué)的教師一般具有較高學(xué)歷，具備較淵博的知識(shí)和前瞻性的思維，更能接受和愿意嘗試新的討論式課堂教學(xué)。另一方面，中學(xué)物理正經(jīng)歷著一場(chǎng)新課改，教材的設(shè)計(jì)力求促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，力求把探究式教學(xué)模式滲透進(jìn)去。在經(jīng)歷了新一輪的國(guó)家基礎(chǔ)教育課程改革，大部分學(xué)生已具備初步的科學(xué)探究能力和素質(zhì)，他們從思想上也接受這種能發(fā)揮主觀能動(dòng)性的教學(xué)方式。與此同時(shí)，現(xiàn)在高校開放的實(shí)驗(yàn)室和圖書館為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了很好的硬件條件，教師可以引導(dǎo)學(xué)生合理利用互聯(lián)網(wǎng)資源，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課堂外閱讀，提高自學(xué)和獲取知識(shí)的能力，增加知識(shí)面，輕松適應(yīng)新的“教”與“學(xué)”模式。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于工科學(xué)生，大學(xué)物理課程可能是系統(tǒng)學(xué)習(xí)物理知識(shí)的最后一站。教師需要在教學(xué)實(shí)踐中不斷探索和改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓教師教得精彩，學(xué)生學(xué)得充實(shí)。

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作者簡(jiǎn)介：

王東（1981-），男，漢族，安徽省合肥人，碩士，講師，主要研究方向：物理學(xué)。