基于能力導(dǎo)向下的大學(xué)物理研究性學(xué)習(xí)模式改革*

劉成岳 陳美霞 李國(guó)祥 宋逢泉

(合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院 安徽 合肥 230009)

1 引言

目前在大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中基本采取的是傳統(tǒng)的教師傳授模式，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生逐漸喪失了對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索，對(duì)大學(xué)物理的自主性、研究性學(xué)習(xí)能力也在降低.同時(shí)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的評(píng)價(jià)過(guò)于單一，主要看最終的期末理論考試，這嚴(yán)重挫傷了學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的熱情和動(dòng)機(jī).本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定多元化等方面探討了基于能力導(dǎo)向下的大學(xué)物理研究性學(xué)習(xí)模式改革，在教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、自主性、探索性，真正培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維和解決實(shí)際問(wèn)題的能力[1，2].

2 加強(qiáng)直覺(jué)思維的培養(yǎng) 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

直覺(jué)思維是一種直接的、不假思索、迅速的、思維跳躍性及領(lǐng)悟性的思維活動(dòng)，是在人們依靠直感而不必經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的推導(dǎo)就能迅速理解并作出判斷的一種思維能力.在物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)程中很多偉大的發(fā)現(xiàn)都依賴于物理學(xué)家們的直覺(jué)思維的幫助.比如1820年7月21日，丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)表了題為《電的沖突對(duì)磁針的作用的實(shí)驗(yàn)》的論文，宣布了“電流的磁效應(yīng)”,將電與磁聯(lián)系起來(lái).奧斯特的發(fā)現(xiàn)使法拉第激動(dòng)不已，他堅(jiān)信物質(zhì)之間的普遍性與統(tǒng)一性，大膽憑直覺(jué)做出磁變電的預(yù)測(cè)，并將研究興趣點(diǎn)由化學(xué)研究改為電磁研究.憑著自身的科學(xué)素養(yǎng)及敏銳的洞察力和直覺(jué)提出了場(chǎng)、場(chǎng)線，并提出近距作用觀點(diǎn)，這些原創(chuàng)性概念的提出打破了當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)概念，具有深遠(yuǎn)的重大意義.并于1831年成功發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律.由此可以看出物理學(xué)家們的直覺(jué)思維在科學(xué)重大發(fā)現(xiàn)方面起到重要作用，當(dāng)然這種創(chuàng)造性的思維素質(zhì)是在大量的科學(xué)實(shí)踐中逐漸形成.這種創(chuàng)造性直覺(jué)思維給了科學(xué)家們探究科研問(wèn)題的靈感[3].

在目前大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中需要大量使用高等數(shù)學(xué)工具，比如大量用到微積分、概率論和統(tǒng)計(jì)等，這就使得在教學(xué)過(guò)程中存在一個(gè)誤區(qū)，可能過(guò)多地講解具體數(shù)學(xué)處理，從而弱化了問(wèn)題的物理性，就使得學(xué)生感覺(jué)大學(xué)物理相對(duì)于初等物理來(lái)說(shuō)僅僅加強(qiáng)了數(shù)學(xué)而已，物理的味道消失殆盡.學(xué)生學(xué)起來(lái)也覺(jué)得乏味，沒(méi)有激情動(dòng)力.因此，建議在今后的物理教學(xué)中要逐漸淡化數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)僅僅是工具而已，而把精力投入到物理思想、物理過(guò)程的講解，還原真實(shí)的物理本質(zhì)，這樣可以逐漸加深和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.同時(shí)在具體的物理定理、定律及重大物理發(fā)現(xiàn)的講解過(guò)程中，采用“啟發(fā)性”教學(xué)模式，不是硬生生把具體知識(shí)灌輸給學(xué)生，而是把物理學(xué)家對(duì)物理重大發(fā)現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程剖析給學(xué)生,和學(xué)生分享這個(gè)過(guò)程，逐漸熏陶和培養(yǎng)學(xué)生的直覺(jué)思維，提高學(xué)習(xí)大學(xué)物理的積極性和主動(dòng)性.

3 理論教學(xué)與工程技術(shù)結(jié)合 提升研究性學(xué)習(xí)能力

對(duì)于任何一門課程我們的教學(xué)目標(biāo)不僅僅是教授給學(xué)生具體的科學(xué)知識(shí)，而是以講授科學(xué)知識(shí)為載體，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的一種適應(yīng)發(fā)展的能力，具有研究性探索學(xué)習(xí)能力.在大學(xué)物理的教學(xué)過(guò)程中如何提升學(xué)生研究性學(xué)習(xí)能力，降低學(xué)生對(duì)教師的過(guò)份依賴性，我們做了如下幾個(gè)方面的嘗試.

(1)建立大型大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室

目前已經(jīng)建立大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)基地，把以微電子學(xué)、光電技術(shù).計(jì)算機(jī)、通訊、控制技術(shù)為核心的信息技術(shù)引入其中，大大開拓學(xué)生視野，也給學(xué)生提供一個(gè)科技創(chuàng)新的基地.大學(xué)物理演示實(shí)驗(yàn)室的建立將大學(xué)物理理論教學(xué)與工程技術(shù)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，學(xué)以致用.離開理論教學(xué)課堂，通過(guò)一個(gè)個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)操作探索，一個(gè)個(gè)物理圖像通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)建立起來(lái)，直觀形象，比如輝光放電、電磁波發(fā)射接收、掃描成像、激光全息等.這一系列演示實(shí)驗(yàn)將理論教學(xué)與工程教育有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生保持好奇心，在探索中主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題直到解決問(wèn)題，這對(duì)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力和研究性學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)起到了重要作用[4].

(2)鼓勵(lì)大學(xué)生開展研究性課題研究

為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生探索性、主動(dòng)性求知欲望，合肥工業(yè)大學(xué)開展了校級(jí)、省級(jí)及全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新課題申報(bào)工作，鼓勵(lì)大學(xué)生積極申報(bào)專項(xiàng)研究課題，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和研究性學(xué)習(xí)能力.物理與工程技術(shù)緊密結(jié)合，可以給學(xué)生擬定一個(gè)選題范圍或者學(xué)生自主選題，確定課題后自行組建團(tuán)隊(duì)，然后通過(guò)自己查閱相關(guān)文獻(xiàn)和資料并和指導(dǎo)教師討論設(shè)計(jì)方案、可行性論證、所需硬件配置,直到最終的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建和測(cè)試結(jié)果等一一自主完成.在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生不能單憑理論知識(shí), 還需依靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)識(shí)別問(wèn)題，找出求解方法，伴隨著技術(shù)的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性，更能刺激學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力.充分訓(xùn)練了學(xué)生發(fā)明、創(chuàng)新的能力，開闊了思路，培養(yǎng)了敏銳的直覺(jué).同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神、溝通能力、工程設(shè)計(jì)能力及對(duì)物理學(xué)科相關(guān)前沿課題的掌握[5].

4 基于多媒體教學(xué)平臺(tái)的自主性學(xué)習(xí)的培養(yǎng)

多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段應(yīng)用于物理教學(xué)將有效改變以往單調(diào)的教學(xué)方式，可以將抽象的物理模型、復(fù)雜的理論知識(shí)更直觀地表達(dá)給學(xué)生，幫助學(xué)生建立物理圖像.同時(shí)運(yùn)用多媒體等現(xiàn)代化教學(xué)手段展示物理學(xué)前沿和現(xiàn)代技術(shù)，為自主學(xué)習(xí)拓展學(xué)習(xí)空間，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力.

(1)現(xiàn)代物理前沿窗口建設(shè)

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為物理課程的自主學(xué)習(xí)提供前所未有的便利，互聯(lián)網(wǎng)資源走進(jìn)教室，作為課堂教學(xué)的課后延伸.以微電子學(xué)、光電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、通訊、控制技術(shù)為核心的信息技術(shù)及與日常生活息息相關(guān)的新材料、新能源、探月工程、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)前沿發(fā)展日新月異，知識(shí)更新速度加快，造成現(xiàn)有的物理教材不可能及時(shí)更新內(nèi)容，不能一一反映現(xiàn)代最新技術(shù)的發(fā)展.而互聯(lián)網(wǎng)資源為學(xué)生掌握最新物理前沿打開了一扇窗口.同時(shí)考慮到學(xué)生課業(yè)繁重和不一定都是物理專業(yè)學(xué)生，擬將現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展、新成果編寫成學(xué)生可以理解的科學(xué)普及課件，利用多媒體技術(shù)，生動(dòng)形象、豐富多彩、通俗易懂地介紹給學(xué)生，以開闊學(xué)生的視野、活躍學(xué)生的思想、加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng).學(xué)生可以利用已學(xué)過(guò)的物理知識(shí)解釋、描述現(xiàn)代物理及相關(guān)領(lǐng)域的新發(fā)展、新成果，達(dá)到學(xué)以致用.同時(shí)也達(dá)到了強(qiáng)化物理課教學(xué)、拓寬學(xué)生的知識(shí)面、引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)學(xué)生的探索精神、啟發(fā)他們的創(chuàng)造性思維的目的.

(2)大學(xué)物理在線習(xí)題庫(kù)建設(shè)

根據(jù)“大學(xué)物理教學(xué)基本要求”， 把計(jì)算機(jī)多媒體輔助教學(xué)CAI(Computer Assisted Instruction)引入到大學(xué)物理在線習(xí)題庫(kù)的編寫之中，運(yùn)用文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫等手段把大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生在結(jié)束理論課教學(xué)的同時(shí)，通過(guò)人機(jī)交互自我測(cè)試，測(cè)試可以作為平時(shí)學(xué)生物理學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)的一個(gè)因素.因此，它不僅能幫助學(xué)生加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，而且能有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，收到事半功倍的效果.開發(fā)大學(xué)物理在線習(xí)題庫(kù)，可以測(cè)試學(xué)生對(duì)物理基本知識(shí)的掌握程度.題型設(shè)計(jì)包括選擇題、填空題、判斷題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題和證明題及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等.題型設(shè)計(jì)將科學(xué)性、趣味性有機(jī)融合，學(xué)生在測(cè)試完成后提交時(shí)，評(píng)分系統(tǒng)立即給出成績(jī)，學(xué)生的成就感、滿足感得到體現(xiàn)，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)自身的不足，以便及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略[6].

(3)大學(xué)物理師生交流網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)

目前很多高校都出現(xiàn)多校區(qū)，甚至跨地區(qū)辦學(xué)的現(xiàn)象，這就造成一種現(xiàn)象，教師授課結(jié)束后就匆匆離開，趕到另一個(gè)校區(qū)上課，以至于學(xué)生只能抓住課間休息的10 min找教師答疑.教師對(duì)學(xué)生的課堂掌握情況不能及時(shí)掌控，不利于及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，師生間情感交流的缺失往往也影響了教學(xué)效果的提升.鑒于這種現(xiàn)狀我們建立了基于全校大學(xué)物理課程的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，固定安排教師在線答疑、在線交流，同時(shí)提供相關(guān)的學(xué)習(xí)資源分享給學(xué)生.這個(gè)平臺(tái)的建立為師生之間及學(xué)生之間的交流提供了便利，在一定程度上也促進(jìn)了大學(xué)物理課程課后課堂的發(fā)展，對(duì)提高物理教學(xué)效果起到積極促進(jìn)作用.

5 基于過(guò)程教學(xué)的大學(xué)物理課程成績(jī)多元化評(píng)價(jià)

目前對(duì)于大學(xué)物理學(xué)習(xí)成績(jī)和在培養(yǎng)目標(biāo)上的實(shí)現(xiàn)程度主要來(lái)自于試卷考試，這種評(píng)價(jià)方法過(guò)于單一，一次考試成績(jī)并不能準(zhǔn)確反映學(xué)生的真實(shí)水平，忽略了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的考核和評(píng)價(jià)會(huì)逐漸降低學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的熱情.目前我校貫徹倡導(dǎo)“能力導(dǎo)向一體化教學(xué)體系”，加大教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，尤其是加強(qiáng)教學(xué)過(guò)程管理變得尤為重要.這具有一定的挑戰(zhàn)性，需要教師進(jìn)行創(chuàng)新，需要在作業(yè)、考題、分析、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)，從而達(dá)到真正能夠評(píng)測(cè)出學(xué)生在培養(yǎng)目標(biāo)上的實(shí)現(xiàn)程度.以此為契機(jī)開展大學(xué)物理多元化評(píng)價(jià)體系建設(shè)具有十分重要的意義.結(jié)合筆者多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)評(píng)價(jià)方式多元化可以從多方面多角度開展.通過(guò)改變?cè)性u(píng)分方式，建立平時(shí)分和考試成績(jī)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，適當(dāng)增大平時(shí)分的比值.目前我們已經(jīng)實(shí)行將平時(shí)分的比例提高到50%.加大對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的監(jiān)控和評(píng)價(jià)，效果明顯，學(xué)生主動(dòng)性得到積極改善，教學(xué)效果也凸顯出來(lái).在大學(xué)物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行多方位評(píng)估，可以從學(xué)生課堂討論、課堂測(cè)試、作業(yè)、課堂設(shè)計(jì)比賽、撰寫專題報(bào)告、小發(fā)明、期中測(cè)試、期末測(cè)試、參加專題報(bào)告、參與科研項(xiàng)目和畢業(yè)設(shè)計(jì)等活動(dòng)中獲取，多角度全方位對(duì)學(xué)生做出評(píng)估.同時(shí)我們也鼓勵(lì)學(xué)生組隊(duì)參加開展個(gè)人競(jìng)賽和開展團(tuán)體競(jìng)賽.比如電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院組織學(xué)生參加瑞薩車模大賽，學(xué)生電路設(shè)計(jì)、硬件編程等許多能力得到了鍛煉和延伸，增強(qiáng)了自身研究性探究學(xué)習(xí)能力.自我價(jià)值也得到體現(xiàn)，為將來(lái)走入到競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)提供了思想準(zhǔn)備.同時(shí)物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程的評(píng)價(jià)中來(lái).可以在原有演示實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，增設(shè)一部分綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，既有趣味性又充滿挑戰(zhàn)刺激性，只要學(xué)生有好的創(chuàng)意和想法都可以申請(qǐng)到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行創(chuàng)意設(shè)計(jì)，將構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)，為今后擇業(yè)、創(chuàng)業(yè)提供前期培育孵化基礎(chǔ)[7，8].

6 結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)物理教學(xué)改革是一項(xiàng)復(fù)雜廣泛的系統(tǒng)工程，本文僅僅就學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理研究性學(xué)習(xí)模式進(jìn)行了有益探討，并提出基于教學(xué)過(guò)程的大學(xué)物理多元化評(píng)估.這些有意義的嘗試和探索希望對(duì)大學(xué)物理課程提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力方面有一定參考價(jià)值，這同時(shí)也是擺在廣大教育工作者面前的一項(xiàng)重要課題.

參 考 文 獻(xiàn)

1 徐志君，施建青.大學(xué)物理課程研究性學(xué)習(xí)模式的構(gòu)建. 中國(guó)大學(xué)教學(xué), 2016(4):36～39

2 劉成岳，宋逢泉，孫林.工科物理教學(xué)改革和學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng).合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2006,20(10):103～105

3 劉東.工科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與測(cè)評(píng)系統(tǒng)：[學(xué)位論文].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2002

4 陳美霞，劉成岳.CAI在大學(xué)物理教學(xué)改革中的應(yīng)用研究.合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2006,20(3):48～50

5 吳丹.淺談研究性學(xué)習(xí)模式.赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(漢文哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版),2007,28(6):133～134

6 周恕義.多媒體CAI開發(fā)實(shí)用教程.北京:中國(guó)水利水電出版社,1999

7 羅曉琴.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方式探索.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2011,9(5):102～104

8 熊翠秀.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定方式的探索與改革.電腦知識(shí)與技術(shù),2016,12(1):160～161