應(yīng)用型本科視角下大學(xué)物理案例教學(xué)的實效價值研究

陳真英 謝冰 楊昌億 覃趙軍 梁祚盈

摘 要：大學(xué)物理案例教學(xué)法是適合傳統(tǒng)本科院校向應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型形勢下采用的一種新型教學(xué)法，它能增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣；能發(fā)揮學(xué)生的主體地位，能拓展師生間的信息多渠道流動；能培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決實際問題的實踐能力；能深度融合思政元素，有效實現(xiàn)課程德育的功能。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；大學(xué)物理；案例教學(xué)；實效價值

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）20-0084-03

Abstract： The case teaching method of college physics is a new teaching method under the situation of the traditional undergraduate university's transformation to application-oriented university. It can help to enhance the students' interests in learning physics. It can play the main role of students and expand the multi-channel flow of information between teachers and students. It also can cultivate students' practical ability to solve practical problems with what they have learned. And it can deeply integrate ideological and political elements in order to effectively realize the function of moral education in Physics course.

Keywords： application-oriented university； College Physics； case teaching； practical value

隨著我國高等教育規(guī)模的擴(kuò)大，出現(xiàn)了學(xué)術(shù)型人才供給過剩，應(yīng)用型人才卻處于短缺狀態(tài)，因此培養(yǎng)應(yīng)用型人才已成為當(dāng)前高等教育的發(fā)展重點(diǎn)，眾多高校紛紛投入到由傳統(tǒng)本科院校向應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型的改革之中。應(yīng)用型本科教育是以人才需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)知識、能力和素質(zhì)全面協(xié)調(diào)發(fā)展及面向生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)一線的高級應(yīng)用型人才的教育體系。這種新型教育需要依據(jù)新的教育形勢來定位構(gòu)建新的學(xué)科方向、專業(yè)結(jié)構(gòu)、課程體系，更新教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等，注重學(xué)生實踐能力、社會適應(yīng)能力及競爭能力的培養(yǎng)。

案例教學(xué)法發(fā)源于美國，已被世界各國教育界逐漸應(yīng)用和推廣。此教學(xué)法是指在教師指導(dǎo)下，依據(jù)教學(xué)目的，挑選一些具有與所學(xué)知識點(diǎn)密切相關(guān)的實際案例，組織學(xué)生對案例進(jìn)行閱讀、思考、分析、討論和交流的一系列教學(xué)活動，使學(xué)生學(xué)會分析和解決實際問題的方法，提高學(xué)生學(xué)以致用的能力[1，2]。因此案例教學(xué)法突破了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，有利于促進(jìn)師生之間的交流和互動，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的積極性，推動了學(xué)生由理論知識向?qū)嵺`技能的轉(zhuǎn)換，有利于實現(xiàn)應(yīng)用型本科的培養(yǎng)目標(biāo)，一直以來被認(rèn)為是“代表未來教育方向的一種成功教育方法”。因此案例教學(xué)法非常切合在應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型形勢下采用的新型教學(xué)法。

目前，案例教學(xué)法大多用在管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法律課程的教學(xué)中，在大學(xué)物理課程教學(xué)中使用比較少，還有待大力推廣以及深入研究和探索[3]。本人在多年的大學(xué)物理課程教學(xué)中不斷地探索和嘗試采用案例教學(xué)法，受到了學(xué)生的歡迎，取得了較好的教學(xué)效果，也積累了一定的經(jīng)驗?，F(xiàn)將本人多年來在大學(xué)物理教學(xué)中采用案例教學(xué)所獲得的一些實效價值總結(jié)出來，以作拋磚引玉之用。采用案例教學(xué)對大學(xué)物理教學(xué)的實效價值有如下幾個方面：

一、激發(fā)了物理課程的魅力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣

傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的理論成分較多，其理論推理及公式較復(fù)雜繁瑣，再加上應(yīng)用型本科學(xué)生理論根底比較薄弱，特別是數(shù)學(xué)應(yīng)用能力較弱，從而對學(xué)習(xí)物理理論比較吃力，部分學(xué)生覺得物理課堂枯燥乏味，學(xué)習(xí)積極性較低，從而學(xué)習(xí)效果大打折扣。如果在教學(xué)中引入案例教學(xué)，將復(fù)雜枯燥的物理知識先融入到現(xiàn)實生產(chǎn)生活場景的案例中，再通過對案例的閱讀、分析、討論交流、解決等各個環(huán)節(jié)來領(lǐng)會、理解、運(yùn)用物理知識，那么本課程的教學(xué)就會變得生動飽滿有趣起來[3，4]。案例的取材源自熟悉的生產(chǎn)生活場景，增加了這門課程對學(xué)生的親近感，并且通過案例問題的解決，學(xué)生能深深意識到學(xué)習(xí)物理能解決實際問題，能提高自己的實踐能力，能提高日后的就業(yè)競爭力，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的決心和信心，極大提高了學(xué)習(xí)物理的主動性和積極性。例如，在學(xué)完動量這一章后，筆者給學(xué)生引入了火箭升空的物理案例，先給學(xué)生播放一段我國“長征七號”運(yùn)載火箭起飛升空的震撼視頻，然后簡要地介紹我國及世界的火箭技術(shù)及這個領(lǐng)域的物理學(xué)家，最后提出案例中需要解決的問題：假如你是一位航天工程師，請分析推理出火箭最終速度由什么因素決定。具體案例問題即為：火箭依靠排出其內(nèi)部燃燒室中產(chǎn)生的氣體來獲得向前的推力。設(shè)火箭發(fā)射時的質(zhì)量為m0，速率為0，燃料燒盡時的質(zhì)量為m'，氣體相對于火箭排出的速率為u。不計空氣阻力，求火箭所能達(dá)到的最大速率。在筆者循序漸進(jìn)的啟發(fā)下，同學(xué)們互相討論發(fā)言，一步步推導(dǎo)出火箭升空最終速度公式，從而找到了提高最終速度的關(guān)鍵因素。筆者明顯感覺到現(xiàn)場的課堂氣氛活躍起來，同學(xué)們都積極主動地投入到了案例教學(xué)的各個環(huán)節(jié)之中，最后討論分析推導(dǎo)出了火箭的最終速度，從而這一章關(guān)于動量的各個知識點(diǎn)在這種主動積極的氛圍中被同學(xué)們掌握了。因此案例教學(xué)能激發(fā)物理課程的魅力，極大提高了同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的興趣。

二、突出了學(xué)生的主體地位，拓展了師生間課堂信息交流的渠道

傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)模式中，教師是傳授者，學(xué)生則是被動的接受者，教師提供理論知識，學(xué)生囫圇吞棗地接受，基本上沿襲“滿堂灌”的教學(xué)模式，其信息交流渠道主要是點(diǎn)（教師）對面（學(xué)生）的交流模式。這種交流模式阻礙了學(xué)生主體地位的發(fā)揮，學(xué)習(xí)積極性也沒法調(diào)動起來，氣氛比較沉悶，教師雖然在講臺上賣力地講授，可部分學(xué)生卻在講臺下各種應(yīng)付和敷衍，有玩手機(jī)的、有打瞌睡的、有心不在焉的……，總之，部分學(xué)生根本沒有參與到課堂教學(xué)中，物理知識自然沒有掌握，課堂教學(xué)效果不盡人意。而采用案例教學(xué)法，教師始終起著“導(dǎo)演”作用，挑選同學(xué)們感興趣的、融入了所學(xué)物理知識點(diǎn)的實踐案例，引導(dǎo)學(xué)生主動投入到案例閱讀、分析、討論交流以及解決的各個環(huán)節(jié)中，讓同學(xué)們以“演員”角色參與課堂教學(xué)，為了演好自己的角色，每個學(xué)生都很認(rèn)真努力，從而學(xué)生的主體地位得到了有效發(fā)揮，課堂實效得到了大幅提升[5]。因此案例教學(xué)法能自然地從教師為主體的教學(xué)模式切換到以學(xué)生為主體的模式，能有效促進(jìn)師生間以及學(xué)生和學(xué)生間的交流互動，讓學(xué)生在教師引導(dǎo)下積極主動地運(yùn)用知識解決問題。在案例教學(xué)過程中，學(xué)生不但可以接收來自于教師的信息，而且交流討論時還可以接收同學(xué)之間的信息，從而信息交流渠道拓展為點(diǎn)（老師）對面（學(xué)生）、面（學(xué)生）對面（學(xué)生）、面（學(xué)生）對點(diǎn)（老師）三種模式均有，大大拓寬了傳統(tǒng)教學(xué)中點(diǎn)對面的信息交流渠道，大大增加了課堂信息量，讓學(xué)生在課堂中收獲到更多的知識和技能。教師也可以通過案例教學(xué)，了解學(xué)生的個性、了解學(xué)生對知識的掌握和運(yùn)用情況，從而能有的放矢地改進(jìn)教學(xué)，能更好地因材施教，真正實現(xiàn)了教與學(xué)的雙向互動。例如筆者在講授完運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)兩章之后，引入了一個真實的交通事故力學(xué)鑒定案例：2006年某縣環(huán)城公路5km處自卸貨車與摩托車碰撞事故，提供了交通事故現(xiàn)場圖片和位置坐標(biāo)圖，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的力學(xué)知識，依據(jù)事故現(xiàn)場留下的輪胎痕跡，推理計算事故發(fā)生前貨車速度，從而判斷貨車是否違規(guī)超速？此案例一出，同學(xué)們躍躍欲試，爭先恐后地思考分析解決方案，經(jīng)過教師循序漸進(jìn)的引導(dǎo)，通過全班同學(xué)的交流討論，最后得出事故過程分為三個階段，即碰撞階段、空駛階段、剎車階段，且貨車碰撞前的速度與空駛速度和剎車速度之間密切聯(lián)系。然后將全班同學(xué)分成三個小組，每組負(fù)責(zé)研究一個階段，分別分析此階段所滿足的運(yùn)動學(xué)公式，從而計算出此階段初末速度之間的關(guān)系公式。最后推導(dǎo)出事故發(fā)生前貨車車速。所有學(xué)生都主動參與其中，積極交流討論，整堂課信息量比較大，且信息多向流動暢通無阻，學(xué)生主體地位得到了充分發(fā)揮，課堂實效得到了大大增強(qiáng)。

三、設(shè)置具體的案例情景，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實際問題的實踐能力

傳統(tǒng)大學(xué)物理課堂教學(xué)以教師和書本為中心，基本以灌輸填鴨的方式從書本到書本，從概念到概念，學(xué)生理論學(xué)習(xí)與實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)嚴(yán)重，不但無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，而且不利于學(xué)生學(xué)以致用能力的培養(yǎng)。而案例教學(xué)能使物理知識通過具體的生產(chǎn)生活應(yīng)用情景呈現(xiàn)在學(xué)生面前，引導(dǎo)學(xué)生就案例中的現(xiàn)象循序漸進(jìn)地進(jìn)行討論、分析推導(dǎo)、論證或求解，在此過程中潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新思維能力、語言表達(dá)能力、協(xié)同合作的能力、用理論解決實際問題能力，從而實現(xiàn)學(xué)生理論學(xué)習(xí)與科學(xué)探索實踐的有機(jī)統(tǒng)一，這相當(dāng)于給學(xué)生提供了一個逼真的練兵場，使學(xué)生身臨其境地學(xué)會利用所學(xué)的物理知識解決實際問題[6]。同時通過對案例深入地研究與分析，加深對所學(xué)理論的理解，提高學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實際問題的能力，使所學(xué)知識更具有應(yīng)用性、可操作性，有利于實現(xiàn)應(yīng)用型本科教育目標(biāo)的實現(xiàn)。筆者曾給電氣專業(yè)學(xué)生講解完電磁感應(yīng)及變壓器等物理理論后，安排學(xué)生參觀了學(xué)校周邊的火電廠，面對現(xiàn)場震撼的各種真實的交流電產(chǎn)生及傳輸設(shè)備，以及電廠工程師的詳細(xì)介紹，同學(xué)們能迅速將課堂所學(xué)的電磁感應(yīng)、高壓輸電、變壓器、三相電、繼電器等相關(guān)知識原理與現(xiàn)場的實際運(yùn)用一一對應(yīng)起來，并能向工程師提出了許多問題和想法，短短幾個小時就掌握電磁感應(yīng)原理等電學(xué)知識在實際電廠的應(yīng)用，先前課堂上心存的許多理論疑惑在親臨現(xiàn)場的這一刻豁然開朗，迎刃而解。這種現(xiàn)場案例教學(xué)，大大促進(jìn)了學(xué)生對物理知識的理解掌握和運(yùn)用，也深刻意識到將物理知識應(yīng)用實際生產(chǎn)中，還有許多現(xiàn)實問題和細(xì)節(jié)必須考慮周全，在掌握好知識的同時，還必須培養(yǎng)各種實踐能力，才能將物理知識服務(wù)于生產(chǎn)實踐。在日后的學(xué)習(xí)中，會有意識地關(guān)注實踐能力的培養(yǎng)。

四、案例中自然融入課程思政元素，有助于實現(xiàn)教書育人的價值引領(lǐng)

2016年12月，習(xí)總書記在全國高校思想政治工作會議上強(qiáng)調(diào)把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，實現(xiàn)全程育人、全方位育人。在此背景下，大學(xué)物理教師應(yīng)該突破傳統(tǒng)教育范式，深入挖掘大學(xué)物理中的德育內(nèi)涵，將物理和思政教育深度融合，努力實現(xiàn)“課程思政”立體化育人的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化[7，8]。案例教學(xué)中選取的案例來源于真實的日常生活生產(chǎn)實踐，既包含所學(xué)物理知識的運(yùn)用，又蘊(yùn)含有豐富的人情、國情、社會情感等思政元素，因此案例教學(xué)法能將物理教育和德育有機(jī)地結(jié)合起來，通過立體透視分析案例，讓學(xué)生從不同角度不同層面觀察分析討論案例，包括知識和思想層面，讓學(xué)生得到全方位的收獲和能力發(fā)展。比如在運(yùn)動學(xué)這一章學(xué)完后，我引入了GPS定位系統(tǒng)的案例，引導(dǎo)學(xué)生利用運(yùn)動學(xué)原理推導(dǎo)出GPS定位的原理及公式，然后給學(xué)生介紹了海灣戰(zhàn)爭中，美國空軍利用GPS定位系統(tǒng)對伊拉克的通信、交通、電力等國家核心部門進(jìn)行精準(zhǔn)的定位轟炸，一夜之間，伊拉克通信電力交通等陷入癱瘓，從而讓同學(xué)們明白科技興國的重要性，增強(qiáng)同學(xué)們的責(zé)任感和使命感。最后也向同學(xué)們介紹了我國為了擺脫美國的導(dǎo)航系統(tǒng)，自行研制了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等，以此來激發(fā)學(xué)生的愛國情操。又如在上述的交通事故鑒定案例教學(xué)時，我借機(jī)給大家介紹了我所認(rèn)識的某位交通事故鑒定專家，介紹他曾遇到過在事故鑒定期間，事故責(zé)任方會通過賄賂手段或者甚至施展一些類似黑社會性質(zhì)的威脅讓他更改計算數(shù)據(jù)以此推卸自身責(zé)任，因此一個優(yōu)秀的事故鑒定專家不但要精通物理專業(yè)知識，還必須要具備優(yōu)良的思想道德品質(zhì)，堅持真理，實事求是，不為任何利益和壓力所動搖，以此來引導(dǎo)學(xué)生形成正確的是非觀和價值觀。又如在介紹上述發(fā)電廠的案例教學(xué)時，我給同學(xué)們介紹了第一次發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的物理學(xué)家法拉第，介紹他克服種種困難，不斷實驗，用了整整十年的時間才發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，以此讓同學(xué)們學(xué)習(xí)這種堅持不懈的科學(xué)精神，同時學(xué)生們也被現(xiàn)場發(fā)電廠工程師們那種敬業(yè)愛崗的精神深深感動。此外，實施案例教學(xué)法過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生在一種寬松自由平等的氛圍中相互交流討論，經(jīng)常在這樣的氛圍中熏陶，本身就可以培養(yǎng)學(xué)生一種平等自由的學(xué)術(shù)觀。因此案例教學(xué)能夠深度融合各種思政元素，能夠在物理教學(xué)的同時自然有機(jī)地開展德育，能夠潛移默化的培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)和人文素養(yǎng)，能高效完成課程思政賦予的教學(xué)任務(wù)。

總之，大學(xué)物理教學(xué)過程中使用案例教學(xué)法，能大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；能明顯增強(qiáng)學(xué)生主體地位；能顯著加強(qiáng)師生之間的互動；能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實際問題的各種綜合能力；能同時借機(jī)有效開展德育教育，從而大大提升了大學(xué)物理課堂的實效。因此案例教學(xué)法值得在大學(xué)物理教學(xué)中大力推廣和探索。

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