基于案例式教學(xué)法力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)的研究*

尹向?qū)?任常愚 金永君 丁紅偉 石宏新

(黑龍江科技大學(xué)理學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150022)

基于案例式教學(xué)法力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)的研究*

尹向?qū)?任常愚 金永君 丁紅偉 石宏新

(黑龍江科技大學(xué)理學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150022)

根據(jù)當(dāng)代教育的發(fā)展和理論物理教學(xué)中存在的問題，針對(duì)工程人才短缺和本科生培養(yǎng)質(zhì)量問題，提出基于案例式教學(xué)法在力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)的思想，介紹了案例式教學(xué)法的基本內(nèi)涵，同時(shí)探索了案例式教學(xué)法在力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)的研究，為培養(yǎng)國(guó)家急需人才提供了理論與實(shí)踐的保障.

案例式教學(xué)法 關(guān)聯(lián)教學(xué) 應(yīng)用物理學(xué)

在學(xué)?！按髢?nèi)涵”發(fā)展觀的指引下，緊緊圍繞人才培養(yǎng)這一核心任務(wù)，把“立德樹人”“提高質(zhì)量”貫穿于推動(dòng)學(xué)校改革發(fā)展的始終，以構(gòu)建特色鮮明的高水平應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系為抓手，提高教學(xué)質(zhì)量已成為高校的重要課題之一.本科生專業(yè)課程改革是教育供給側(cè)改革，要以學(xué)科專業(yè)知識(shí)體系構(gòu)建為本,以學(xué)生需求為本，完善課程體系,優(yōu)化課程內(nèi)容，注重前沿引領(lǐng)和方法傳授，打造專業(yè)聯(lián)盟、課程聯(lián)盟，積極推進(jìn)案例式教學(xué)，進(jìn)一步完善本科課程體系.為了推動(dòng)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)課堂教學(xué)質(zhì)量和水平的提高，應(yīng)用案例式教學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際, 把教師的教和學(xué)生的學(xué)有效結(jié)合起來, 注重調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性, 是一種行之有效的教學(xué)方法.力學(xué)與理論力學(xué)課程是高等院校應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的兩門專業(yè)必修課，具有抽象理論性強(qiáng)、內(nèi)容多和課時(shí)少等特點(diǎn)，并且各高校依據(jù)物理專業(yè)人才培養(yǎng)方案，多數(shù)高校都是由專業(yè)教師同時(shí)承擔(dān)兩門課程的教學(xué)工作,隨著課程的深入，學(xué)生普遍反映較難學(xué).因而筆者基于課堂教學(xué)實(shí)踐，并結(jié)合本課程的教學(xué)要求，首先對(duì)物理學(xué)專業(yè)案例式教學(xué)法的內(nèi)涵進(jìn)行闡述，進(jìn)而提出了在力學(xué)與理論力學(xué)課程教學(xué)中, 合理應(yīng)用案例式教學(xué)法能有效增強(qiáng)授課的實(shí)效力、吸引力, 從而收到了預(yù)期的教學(xué)效果.

1 物理學(xué)專業(yè)案例式教學(xué)法的內(nèi)涵

近年來，為全面落實(shí)教育部關(guān)于實(shí)施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的精神，國(guó)內(nèi)有些高等工程技術(shù)大學(xué)已經(jīng)開始著手嘗試進(jìn)行案例式教學(xué)法教育改革.案例式教學(xué)法又稱蘇格拉底式教學(xué)法,是1870年前后由哈佛大學(xué)法學(xué)院前院長(zhǎng)Christopher Columbus Langdell開始使用于教育之中.案例式教學(xué)法的核心是案例分析,案例分析是指在課堂上引入一個(gè)真實(shí)發(fā)生過的與科學(xué)緊密相關(guān)的事例并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分析[1].教師的教和學(xué)生的學(xué), 是一對(duì)矛盾統(tǒng)一體.在這一對(duì)矛盾中, 教師起主導(dǎo)作用, 教師的任務(wù)是傳授書本知識(shí), 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí); 學(xué)生是教育的對(duì)象, 又是學(xué)習(xí)的主體, 他們不是消極的知識(shí)接受器,教師也不可能填鴨式地硬把知識(shí)灌進(jìn)他們的頭腦中.依據(jù)教學(xué)目的與要求,以案例為基本素材,將學(xué)生引入一個(gè)特定的真實(shí)情景中,通過師生、生生之間雙向和多向互動(dòng),積極參與,平等對(duì)話和研討,促進(jìn)學(xué)生充分理解問題之復(fù)雜性、變化性和多樣性等屬性的教學(xué)方法.書本知識(shí)要被學(xué)生真正接受, 轉(zhuǎn)化為他們自己的智力財(cái)富, 必須通過學(xué)生自己發(fā)揮主觀能動(dòng)性, 都要依靠學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性.

案例式教學(xué)法則是把教師的教和學(xué)生的學(xué)有效結(jié)合起來, 注重調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性, 從而取得較好效果的一種教學(xué)方法.將所講授的內(nèi)容，同緊密接觸的生活實(shí)際相結(jié)合，同學(xué)生畢業(yè)后從事物理學(xué)或相關(guān)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的能力需求相結(jié)合，重在對(duì)物理思想的系統(tǒng)性和邏輯性的闡述.課堂教學(xué)作為教學(xué)的中心環(huán)節(jié)和最基本的組織形式，是影響教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，教學(xué)模式是各教學(xué)環(huán)節(jié)中最重要的一環(huán).近年來，針對(duì)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)力學(xué)課程與理論力學(xué)課程的講授，我們已經(jīng)進(jìn)行了前期的教學(xué)探索，根據(jù)不同教學(xué)內(nèi)容采用了研究式教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)式教學(xué)法、協(xié)同式教學(xué)法、討論式教學(xué)法等，收到了較好的效果，并在此基礎(chǔ)上我們把中國(guó)“按部就班式”和“案例式”教學(xué)方式進(jìn)行和諧地統(tǒng)一，提出了應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)課堂教學(xué)新的教學(xué)模式，即理科“案例式教學(xué)方法”，并研究該方法在力學(xué)與理論力學(xué)課程的關(guān)聯(lián)教學(xué).

2 案例式教學(xué)法在力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)的研究

力學(xué)與理論力學(xué)課程教學(xué)的共同點(diǎn)與區(qū)別在于，除分析力學(xué)部分外,二者在理論體系和基本原理上相同，不同的只是理論探討深度不同，力學(xué)著眼于從物理現(xiàn)象出發(fā),采用分析歸納的方法,導(dǎo)出物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,重在培養(yǎng)學(xué)生從感性到理性的認(rèn)識(shí)過程,強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)基本物理概念的理解和討論,理論力學(xué)則側(cè)重于從已知經(jīng)驗(yàn)規(guī)律出發(fā),采用演繹法,推理出力學(xué)各種性質(zhì),重在培養(yǎng)學(xué)生的理性邏輯思維能力.因此結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)出科學(xué)、可行的研究路線和方法，是保證順利完成高質(zhì)量課程教學(xué)的必要條件.案例式教學(xué)法在力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容主要包括以下方面：

(1)采用案例式教學(xué)，利用精選典型案例在力學(xué)與理論力學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)組織、教學(xué)進(jìn)度的有效安排、教學(xué)方法的合理應(yīng)用、難度要求等方面進(jìn)行有效銜接，從而使兩門課的銜接突出地體現(xiàn)在從力學(xué)到理論力學(xué)螺旋式前進(jìn)過程的這個(gè)基本點(diǎn)上.

(2)以教學(xué)大綱、授課計(jì)劃為主體，根據(jù)應(yīng)用物理學(xué)科特點(diǎn)，理清物理學(xué)中力學(xué)與理論力學(xué)課程每一分支學(xué)科主線，精選典型案例緊扣知識(shí)點(diǎn)，形成問題鏈，重組教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)在精講基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念的同時(shí)，對(duì)學(xué)科前沿、歷史發(fā)展、人文素質(zhì)、工程實(shí)踐等全面滲透.

學(xué)校大力推進(jìn)教學(xué)方法改革，積極倡導(dǎo)基于現(xiàn)代信息技術(shù)的“案例式教學(xué)”，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力.以多普勒效應(yīng)內(nèi)容講授為例，通過火車?guó)Q笛的聲音變化以及多普勒效應(yīng)理論分析馬航MH370航班的去向等視頻，設(shè)疑提出問題,造成懸念引入新課，激發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，并且在教學(xué)中注意將多媒體教學(xué)與板書教學(xué)相結(jié)合，利用視頻、動(dòng)畫、演示實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，將板書的理論推導(dǎo)和現(xiàn)代信息技術(shù)手段緊密融合，重要的概念、定理、公式、結(jié)論顯示在屏幕上,而這些概念、公式等的推導(dǎo)和說明在黑板上分析,例題的題目在屏幕上顯示,而例題的講解則根據(jù)學(xué)生的具體掌握情況靈活地在黑板上分析推導(dǎo)，多媒體技術(shù)與板書兩種教學(xué)方式各取所長(zhǎng)，相輔相成，達(dá)到很好的教學(xué)效果；并結(jié)合利用多普勒效應(yīng)便攜雷達(dá)可以隔墻看人、手勢(shì)操控電腦、激光冷卻等工程技術(shù)上的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合理論力學(xué)中光的多普勒效應(yīng)，將講授知識(shí)與前沿領(lǐng)域研究動(dòng)態(tài)相對(duì)接，拓寬學(xué)生視野，將邏輯性與歷史性有機(jī)結(jié)合，體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，利用精彩的案例將抽象的問題形象化，夯實(shí)對(duì)物理規(guī)律的理解和應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力.

3 案例式教學(xué)法在力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)中實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)

興趣是最好的老師，執(zhí)著、創(chuàng)新源自興趣.力學(xué)與理論力學(xué)的力學(xué)模型背后蘊(yùn)藏著大量的工程背景，每一個(gè)力學(xué)模型都可找到與之對(duì)應(yīng)的生活或工程實(shí)例，采取案例式教學(xué)法，結(jié)合我校辦學(xué)特色，在講解過程中，努力營(yíng)造從工程實(shí)踐中來這一背景，最后再回到工程實(shí)踐中去，突出了教學(xué)重點(diǎn).例如在講解動(dòng)量定理知識(shí)點(diǎn)時(shí)，采用高壓水槍案例，引導(dǎo)學(xué)生用動(dòng)量定理求解水力采煤機(jī)高壓強(qiáng)力水流對(duì)煤層的沖力；在講解非慣性系質(zhì)點(diǎn)力學(xué)時(shí)，采用太空調(diào)姿案例，引導(dǎo)學(xué)生分析當(dāng)飛船在太空中圍繞地球飛行時(shí)，由于航天員活動(dòng)的影響，會(huì)給飛船飛行狀態(tài)帶來變化這一情況，需要及時(shí)進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，否則，飛船就可能出現(xiàn)傾斜甚至翻滾，影響任務(wù)的完成，以此完成非慣性系中質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題.為達(dá)到實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)的目的，采用的研究途徑與方法主要有：

(1)調(diào)查研究法.通過問卷調(diào)查、學(xué)生座談等方式，全面了解我校力學(xué)與理論力學(xué)課程學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，收集學(xué)生對(duì)物理課講授內(nèi)容、方法的意見和建議，擬定實(shí)施計(jì)劃.

(2)文獻(xiàn)研究法.查閱國(guó)內(nèi)外高校有關(guān)案例式教學(xué)的實(shí)施情況以及力學(xué)與理論力學(xué)課程教學(xué)可資借鑒的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)，通過文獻(xiàn)研究啟迪項(xiàng)目組成員的思想，開闊研究思路.

(3)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法.從縱向(物理專業(yè)本科班級(jí))和橫向(同一年級(jí)不同班級(jí))總結(jié)采取不同物理課教學(xué)方式的教研經(jīng)驗(yàn)，為構(gòu)建力學(xué)課程與理論力學(xué)課程的教學(xué)體系、深化教學(xué)改革、培養(yǎng)高素質(zhì)人才積累經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)，逐漸擴(kuò)大適用面，目前，此教學(xué)收益面已經(jīng)涉及全校理學(xué)學(xué)科的學(xué)生.

通過案例式教學(xué)法在力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)，學(xué)生普遍反映基本理論內(nèi)容變“少”了，公式也變“少”了，知識(shí)點(diǎn)也不再零散，容易理解了.同時(shí)，以關(guān)聯(lián)教學(xué)的方式表達(dá)知識(shí)點(diǎn)間的邏輯關(guān)聯(lián)，也能很好地鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力與綜合分析能力，使學(xué)習(xí)更加有興趣.

1 李策，叢紅璐，王寶麗,等.處理好工科物理與理論力學(xué)的銜接和支撐問題.物理通報(bào),2013(12):32～34

2 孫紅輝，趙選科，沈曉芳.大學(xué)物理案例式教學(xué)中案例選取探討.課程教育研究,2016(4):157

3 陳玉榮.試論案例教學(xué)法.中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育,2004(11):19～21

4 李復(fù)，安宇 .普通物理力學(xué)與理論力學(xué)的整合.大學(xué)物理，2004(12):51～55

*2015年教育部高等學(xué)校物理學(xué)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)教學(xué)研究項(xiàng)目“基于案例式教學(xué)法力學(xué)與理論力學(xué)課程關(guān)聯(lián)教學(xué)的研究與實(shí)踐”，項(xiàng)目編號(hào)：JZW-15-LX-10

尹向?qū)?1978- )，女，副教授，主要從事液晶光學(xué)器件的應(yīng)用研究及物理教學(xué)工作.

2017-02-08)