地方高校非物理類《大學(xué)物理》教學(xué)改革初探

竹錦霞

【摘 要】本文根據(jù)地方高校非物理類《大學(xué)物理》教學(xué)的現(xiàn)狀，以因材施教為主線，從任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的思想出發(fā)，以靜電力的功為例進行了探索。該方案的應(yīng)用不僅能培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，并能提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】地方高校；大學(xué)物理；教學(xué)改革；任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

中圖分類號： G633.7 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）15-0087-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.040

Preliminary study on the reform of physics teaching in non-physical universities in local universities

ZHU Jin-xia

（Intelligent Manufacturing School ofSichuan University of Arts and Sciences，Dazhou 635000，China）

【Abstract】Based on the current situation of physics teaching in non-physical universities in local universities， this paper takes teaching according to aptitude as the main line， starts from the idea of task-driven teaching method， and takes the work of static electricity as an example to explore.The application of this program can not only cultivate students' learning initiative， but also improve the quality of physics teaching in university.

【Key words】Local universities； University physics； Teaching reform； Task-driven teaching method

0 引言

物理學(xué)是一門自然科學(xué)，它是研究物質(zhì)的最基本、最普遍的運動形式及基本結(jié)構(gòu)的科學(xué)。物理學(xué)的基本原理在社會生活和科學(xué)技術(shù)中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。當(dāng)代高新技術(shù)的發(fā)展都源于對其研究對象物理規(guī)律的探索。

《大學(xué)物理》是高等院校培養(yǎng)理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力、協(xié)調(diào)理論知識與動手能力的一門重要公共基礎(chǔ)課[1]。大學(xué)物理的學(xué)習(xí)不僅是要求學(xué)生打好必要的物理基礎(chǔ)，而且要求學(xué)生具備科學(xué)的思維方法及研究問題的方法。很多不同層次的高校都對非物理類專業(yè)的大學(xué)物理課程教學(xué)改革進行了研究[2-5]。

為了提高本?！洞髮W(xué)物理》的教學(xué)質(zhì)量，本文從我校《大學(xué)物理》課程開設(shè)現(xiàn)狀及面臨的問題入手進行分析，提出了對本課程教學(xué)改革的一些措施。

1 大學(xué)物理的課程特點及教學(xué)中面臨的問題

1.1 大學(xué)物理課程特點

（1）大學(xué)物理課程內(nèi)容豐富主要包括力、熱、光、電等四大模塊，涵蓋了從微觀世界到宏觀世界，從低速運動物體研究到高速運動物體研究。

（2）大學(xué)物理課程除了理論性外，實踐性和應(yīng)用性都非常強，并且課程設(shè)置必須是理論課程和實驗課程同時教學(xué)。

（3）對數(shù)學(xué)手段的更高要求是大學(xué)物理區(qū)別于初高中物理的重要標志之一。高等數(shù)學(xué)中的很多思想在大學(xué)物理中被廣泛運用。除了微積分，數(shù)理統(tǒng)計、微分方程、向量、無窮級數(shù)等均在大學(xué)物理中擁有不可替代的地位和重要的作用。

1.2 大學(xué)物理教學(xué)在我校面臨的問題

近些年我校招生規(guī)模不斷擴大，涉及專業(yè)不斷增加，大學(xué)物理的課程涵蓋面已經(jīng)涉及到了我校的13個專業(yè)。 圖1為我校學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程涉及專業(yè)組織結(jié)構(gòu)圖。本校5個理科學(xué)院中就有4個學(xué)院涉及大物物理課程的學(xué)習(xí)。大物物理對非物理專業(yè)是公共課程，學(xué)生普遍不重視，理科基礎(chǔ)也較薄弱，這勢必也為大學(xué)物理教學(xué)帶來了客觀上的難度。教學(xué)課時數(shù)由于專業(yè)的不同各不相同，但現(xiàn)有的課時數(shù)由原來的180學(xué)時（包含實驗）減少為現(xiàn)有的基本學(xué)時140（包含實驗），甚至于有些專業(yè)基本學(xué)時為100（含實驗）。學(xué)時數(shù)的壓縮也是我們大學(xué)物理講授必須面臨的新挑戰(zhàn)。針對大學(xué)物理教學(xué)課時數(shù)壓縮問題，文獻[6]做了詳細分析。不斷擴大的招生規(guī)模以及課時壓縮的現(xiàn)象對大學(xué)物理的理論教學(xué)提出了新的挑站。師資力量的缺乏也是大學(xué)物理教學(xué)中面臨的另一個問題。我校大學(xué)物理的教學(xué)工作主要由智能制造學(xué)院物理學(xué)專業(yè)教師承擔(dān)。本院大約10位教師承擔(dān)所有本校的大學(xué)物理的理論教學(xué)和實驗，教學(xué)任務(wù)相當(dāng)繁重，教學(xué)工作量大。

2 制定不同層次的教學(xué)大綱，根據(jù)相近專業(yè)合班教學(xué)

傳統(tǒng)大學(xué)物理的教學(xué)已經(jīng)不滿足適應(yīng)21世紀高新科技飛速發(fā)展的形勢需要，教學(xué)內(nèi)容中，力學(xué)，熱學(xué)、電磁學(xué)多是19世紀前所建立的理論體系，并且其中與高中物理多有重復(fù)。盡管非物理類專業(yè)都以大學(xué)物理為學(xué)科基礎(chǔ)課，但化工類各專業(yè)、計算機類各專業(yè)，電子類各專業(yè)等對其大學(xué)物理課程的內(nèi)容以及深度所需程度都不盡相同，因此大學(xué)物理理論涉及面也不盡相同。為了適應(yīng)不同專業(yè)的培養(yǎng)，根據(jù)我校的實際師資力量情況，我們可以大致將教學(xué)設(shè)置為A、B兩大板塊。電子科學(xué)與技術(shù)機械工程、機械電子工程、計算機科學(xué)與技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程土木工程和工程造價歸屬于A類板塊。化學(xué)、化學(xué)工程與工藝、制藥工程、應(yīng)用化學(xué)和數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)歸屬于B類板塊。A類板塊對大學(xué)物理中的電磁學(xué)、近代物理知識要求高些，這就需要在滿足基本教學(xué)內(nèi)容基本上加強電磁學(xué)、近代物理知識等部分的教學(xué)。B類板塊對大學(xué)物理中的熱學(xué)、光學(xué)以及量子力學(xué)知識需求多些，對于此類專業(yè)需加強熱學(xué)和光學(xué)等部分的教學(xué)內(nèi)容。在分層次的基礎(chǔ)上，我們再次根據(jù)我校實際的師資力量進行相近專業(yè)合班教學(xué)活動，這即解決了學(xué)校師資力量的不足，又可以將教師從繁瑣的不斷重復(fù)的勞動中解放出來，以保障教師將教學(xué)重心放置在有效的教學(xué)方法研究中。

3 任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，是培養(yǎng)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)的重要手段之一。大學(xué)物理課程在教學(xué)中通常采取的方法是教授法： 教師“灌”、“填” ，學(xué)生“裝”、“吞”，即教師講課， 學(xué)生聽課，整個教學(xué)過程中主體是教師。這種填鴨式教育說是蘇聯(lián)教育家凱洛夫發(fā)明的[7]。滿堂灌、填鴨式教學(xué)是目前大學(xué)物理教學(xué)最明鮮的特征[8]。這種傳統(tǒng)的、陳舊的、單一的教學(xué)方法無法積極調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，無法發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。為此高校的教師都在不斷更新教學(xué)方法，采用各種好的教育模式[9-10]，其中任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是以突出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位為中心，讓學(xué)生通過完成具體的任務(wù)，掌握教學(xué)內(nèi)容，順利完成教學(xué)目標。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法正符合人類的這種認知過程，即人類的認知結(jié)構(gòu)總是在平衡—不平衡—新的平衡的循環(huán)中得到不斷的豐富和提高[11]。

左邊部分是歸屬教師主體活動內(nèi)容，右邊部分歸屬學(xué)生主體活動內(nèi)容，中間部分是教師和學(xué)生共同活動協(xié)作進行的內(nèi)容。這種教學(xué)模式即體現(xiàn)了以任務(wù)為明線，教學(xué)目標為暗線，教師為主動，學(xué)生為主體的新型教學(xué)模式?？朔藵M堂灌、填鴨式的以教師為主體的傳統(tǒng)舊教學(xué)模式。

現(xiàn)以《靜電力的功》為例來說明任務(wù)設(shè)計的基本步驟。

首先分析學(xué)生的學(xué)習(xí)起點水平， 確定學(xué)生已經(jīng)具備分析萬有引力做功的過程以及做功特點的基礎(chǔ)， 確定以靜電力做功研究為所設(shè)計的任務(wù)， 通過類比萬有引力做功，分析靜電力做功是學(xué)生自己可以先行探究的。

認真細致分析教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容是任務(wù)設(shè)計的首要環(huán)節(jié)。《靜電力做功》這節(jié)課的教學(xué)目標是：

1）熟練掌握靜電力的數(shù)學(xué)矢量表達式

2）熟練掌握功的定義和數(shù)學(xué)矢量表達式

3）老師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運用類比法，通過前期教學(xué)的萬有引力做功特點去分析靜電力做功的特點

4）重點從靜電力和靜電力做功的角度對靜電場進行研究

5）得出靜電場的環(huán)路定理：

過程與方法：

1）學(xué)會運用對比的方法來解決物理問題

2）學(xué)會應(yīng)用微積分思想來解決物理問題

圖3為靜電力做功任務(wù)驅(qū)動教學(xué)流程圖，在具體執(zhí)行過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用學(xué)習(xí)資源可以優(yōu)先引入圖4（a）萬有引力做功圖，由于本部分內(nèi)容為已經(jīng)講授的內(nèi)容并且和電場力做功有相似點，學(xué)生更易接受。通過類比法使教學(xué)活動中對抽象、難懂的靜電力做功概念的新知識遷移到簡單、熟悉的舊知識萬有引力做功的特點上。這樣對圖4（b）靜電力做功的分析會使學(xué)生更容易獲得成就感。圖3中的效果評價也是此教學(xué)過程中的一個重要組成部分，主要包括教師對任務(wù)完成情況的評價以及學(xué)生的自我評價，并引導(dǎo)同學(xué)進行正確的相互評價。任務(wù)驅(qū)動法將抽象的學(xué)習(xí)對象轉(zhuǎn)化為具體任務(wù)，學(xué)生會在任務(wù)的驅(qū)動中運用已有的知識體系基礎(chǔ)上，主動不斷探索解決問題的途徑。這種可以通過親身參與而形成的知識構(gòu)建超越了填鴨式的單一教學(xué)模式。

4 結(jié)束語

大學(xué)物理課是理工科高等院校的一門公共基礎(chǔ)課，大學(xué)物理教學(xué)改革是一項長期并且復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文分析了本校非物理類大學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀，從靜電力做功為例引入了大學(xué)物理中的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法，這種教學(xué)方法將抽象的學(xué)習(xí)目標轉(zhuǎn)化為具體的學(xué)校任務(wù)， 學(xué)生在想完成任務(wù)的思想驅(qū)動下，通過對學(xué)習(xí)資源的主動應(yīng)用，在自主探索和同學(xué)間互動協(xié)作的學(xué)習(xí)過程中，找出完成任務(wù)的方法，最后通過任務(wù)的完成來達到學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)能力的意義。

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