提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及參與度的《大學(xué)物理》課程教學(xué)改革

摘 要：本文對高職微電子技術(shù)專業(yè)《大學(xué)物理》課程進(jìn)行以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及參與度為目的的課程教學(xué)改革。教學(xué)改革具體從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)、融入物理學(xué)史知識、變更實驗內(nèi)容三方面著手，構(gòu)成知識框架-歷史發(fā)展-核心知識-知識應(yīng)用-配套實驗的教學(xué)實施模式，在課程教學(xué)改革中突出興趣引導(dǎo)，重視過程高于結(jié)果。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;學(xué)習(xí)興趣;參與度

中圖分類號：G642.0 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、課程基本情況

（1）課程定位及目標(biāo)?！洞髮W(xué)物理》是我校微電子技術(shù)專業(yè)一門基礎(chǔ)課程，其任務(wù)是：讓學(xué)生能夠構(gòu)建起物理思維模式，對物理學(xué)的整體內(nèi)容有所了解，尤其重點在于靜電、磁場、電磁效應(yīng)幾個方面，為學(xué)生今后進(jìn)行電類專業(yè)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。本門課程是進(jìn)一步學(xué)習(xí)本專業(yè)其他專業(yè)課程的基礎(chǔ)。

（2）課程現(xiàn)狀及問題?！洞髮W(xué)物理》課程在實際的教學(xué)過程中，最常見的問題就是學(xué)生對學(xué)習(xí)本門課程沒有較高的興趣，只是迫于學(xué)業(yè)壓力而進(jìn)行常規(guī)學(xué)習(xí)。而學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣的原因也就是教學(xué)過程中所存在的問題。目前《大學(xué)物理》課程遇到的最大的問題有這么幾個方面：第一，課程理論性較高，學(xué)生學(xué)習(xí)時感到比較枯燥、難以理解。第二，課程內(nèi)容與實際生活缺乏直接聯(lián)系，學(xué)習(xí)過程比較抽象。第三，現(xiàn)有實驗內(nèi)容陳舊，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第四，課程內(nèi)容廣泛，在有限的課時之內(nèi)難以將物理問題為學(xué)生進(jìn)行詳盡講解?；谝陨系囊恍﹩栴}，目前《大學(xué)物理》課程的現(xiàn)狀就是：老師滔滔不絕、學(xué)生不知所云;老師蜻蜓點水、學(xué)生所學(xué)寥寥;課程內(nèi)容老生常談、所學(xué)知識與我無關(guān);物理知識包羅萬象、學(xué)期結(jié)束只得皮毛。

（3）教材使用及建設(shè)?！洞髮W(xué)物理》課程目前使用的教材是《大學(xué)物理基礎(chǔ)》，這本教材是由蘇州大學(xué)出版社出版、《大學(xué)物理基礎(chǔ)》編寫組編撰的。這本教材適用于高職高專學(xué)校使用，屬于高等職業(yè)教育規(guī)劃教材。其內(nèi)容涵蓋力與運動、熱力學(xué)、振動與光學(xué)、電磁學(xué)、近代物理五個部分，屬于傳統(tǒng)物理教學(xué)的五大領(lǐng)域。與高中物理相比，其知識結(jié)構(gòu)建立在微積分的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上，與本科物理相比難度上又有所降低。目前課程使用的擴(kuò)充性材料包括：《物理（工）》《物理學(xué)史》《西方科學(xué)史》，這些補(bǔ)充材料沒有作為教材或者補(bǔ)充教材面向?qū)W生發(fā)放，但教師在授課過程中進(jìn)行了使用。目前課程沒有專門的實踐性教學(xué)場所，課程內(nèi)容中所涉及的實驗內(nèi)容一部分在理論課堂中進(jìn)行，一部分在其他專業(yè)實驗室中進(jìn)行。

基于課程基本情況，為了解決課程存在的問題，我們在課程教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)實施過程進(jìn)行了改革，以提高學(xué)生興趣及參與度。

二、課程教學(xué)內(nèi)容改革

《大學(xué)物理》課程的改革主要針對目前課程教學(xué)過程中存在的一些問題，主要改革方面為以下三個方面：調(diào)整課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)、融入物理學(xué)史知識、變更實驗內(nèi)容。在這三個方面改革的基礎(chǔ)之上，全面改變《大學(xué)物理》課程教學(xué)過程的實施，真正做到寓教于樂，用興趣激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（1）調(diào)整課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)?！洞髮W(xué)物理》課程所涉及的物理知識非常廣泛，普通本科院校的理工類專業(yè)學(xué)生通常需要2個學(xué)期130左右課時的學(xué)習(xí)才能夠全部學(xué)習(xí)完成。目前我校微電子技術(shù)專業(yè)只在第一個學(xué)期開設(shè)《大學(xué)物理》課程，并且課時為32學(xué)時。學(xué)生在一個學(xué)期32個課時的條件下是很難全部將物理知識進(jìn)行了解掌握的。因此在課程內(nèi)容方面，我們對《大學(xué)物理》課程進(jìn)行重大改變：去除熱力學(xué)、振動與光學(xué)兩大部分，削弱力與運動在課程中所占比例（12課時），將大部分課時投入于電磁學(xué)部分（16課時）。由于近代物理部分在傳統(tǒng)物理教學(xué)中所占比例已經(jīng)不是很大，因此在這里不做重大更改（2課時）。課程開始時需要進(jìn)行數(shù)學(xué)知識補(bǔ)充（1課時），再留有部分機(jī)動時間（1課時），這樣就形成了嶄新的《大學(xué)物理》課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)。

（2）融入物理學(xué)史知識?！洞髮W(xué)物理》課程最大的問題集中在學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中感覺枯燥無味，提不起興趣。從初中開始進(jìn)行物理學(xué)習(xí)，經(jīng)過高中對物理學(xué)習(xí)的高考標(biāo)準(zhǔn)流水線處理，進(jìn)入大學(xué)之后，學(xué)生很難對物理學(xué)的各種定律、公式提起任何興趣。如果想提高物理教學(xué)的效果，必須要讓學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，這個轉(zhuǎn)變能否成功，就取決于學(xué)生是否對這門學(xué)科有興趣。物理學(xué)科實際上是非常有意思的一門學(xué)科，物理學(xué)的知識滲透在我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，物理學(xué)的發(fā)展也經(jīng)歷了許多神奇的歷程。在傳統(tǒng)的物理教學(xué)過程中，教師只重視傳遞給學(xué)生怎樣的知識，而不重視告知學(xué)生這些知識的來歷。即便在一些教科書中有對物理學(xué)史的涉及，也只是略微帶過而已。我國早有物理教育學(xué)家指出，在物理教學(xué)的過程中應(yīng)適當(dāng)加入物理學(xué)史的知識。了解物理學(xué)發(fā)展歷史是對物理學(xué)知識的一種尊重，更是對物理學(xué)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)精神的傳承。同時，對物理學(xué)史的增加，要與學(xué)科知識相結(jié)合起來。本門課程在改革的過程中將熱學(xué)和光學(xué)部分刪除，重點強(qiáng)化電磁學(xué)部分，因此在物理學(xué)史介紹的過程中也以電磁學(xué)方面物理學(xué)史知識為重點，以代表性的科學(xué)家為主線，將物理學(xué)史知識與學(xué)科知識有機(jī)結(jié)合起來。在對物理學(xué)史的介紹過程中，一方面要介紹物理學(xué)家所取得的各種成果，另一方面更要介紹物理學(xué)發(fā)展的曲折過程，以及偉大的物理學(xué)家在推進(jìn)物理學(xué)發(fā)展過程中所貢獻(xiàn)的力量、所經(jīng)歷的磨難。讓學(xué)生從物理學(xué)發(fā)展歷史之中，學(xué)習(xí)一種為科學(xué)獻(xiàn)身的精神，學(xué)習(xí)一種不畏艱辛努力向前的姿態(tài)，學(xué)習(xí)一種認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的生活態(tài)度。對物理學(xué)史知識的引入，利用文學(xué)方法手段處理，再增添一些故事性成分，增強(qiáng)其可讀性和可聽性，可以極大的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，只有把學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣牢牢抓住，才能在教學(xué)的過程中取得成功。否則即便是能夠在期末考試中得到滿分的學(xué)生，如果沒有興趣，這樣的教育也是一種失敗。

（3）變更實驗內(nèi)容?！洞髮W(xué)物理》的傳統(tǒng)實驗我們在這里不再贅述，如果要想建立一個能夠承擔(dān)全部大學(xué)物理課程實驗的實驗室，需要學(xué)校方面有較大的投入，包括資金投入和人力投入。對于高職高專學(xué)校，其《大學(xué)物理》課程的設(shè)置并不是為培養(yǎng)研究型人才的，而是要為后續(xù)的技能型人才培養(yǎng)課程體系提供基礎(chǔ)，因此投入這樣的全套物理實驗室也是沒有必要的。因此在我校的《大學(xué)物理》課程實施過程中，我們將傳統(tǒng)物理課程實驗也進(jìn)行了改革。利用現(xiàn)有實驗條件，開設(shè)不需要復(fù)雜設(shè)備的物理實驗，尤其開設(shè)一些由學(xué)生自己動手準(zhǔn)備實驗材料的物理實驗，如“自由落體運動的研究”、“重力加速度測定”等等實驗。這些實驗雖然比較傳統(tǒng)，但在實施的過程中由學(xué)生自己組織實驗材料，突出學(xué)生的自主性。尤其需要注意的是，物理實驗由原來的驗證性為主，要力爭轉(zhuǎn)向探究性轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣。因此在實驗課程的設(shè)置方面，就要盡量避免“標(biāo)準(zhǔn)答案”的出現(xiàn)。例如在“重力加速度測定”實驗中，測定無錫地區(qū)重力加速度，學(xué)生使用不同的測量方法，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的采集，最終得到自己的實驗結(jié)果，無法比較誰的結(jié)果是正確或錯誤的，只能評判誰的方法更優(yōu)化更準(zhǔn)確?！洞髮W(xué)物理》課程中實驗環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)實驗課程的不同之處還要突出一點，就是數(shù)據(jù)的處理。在物理學(xué)史發(fā)展過程中，任何一條定律的提出或證明，都是建立在大量的測試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上的。因此實驗課程不能只以學(xué)生學(xué)會怎樣“做”為目標(biāo)，而要讓學(xué)生在大量數(shù)據(jù)測量的過程中，充分體會物理學(xué)研究的神圣性和嚴(yán)謹(jǐn)性，通過對同一簡單實驗的反復(fù)測量，來學(xué)習(xí)物理學(xué)家在研究物理問題時的態(tài)度和精神。同時結(jié)合一年級計算機(jī)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)使用計算機(jī)軟件對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化處理，對各個學(xué)科的知識進(jìn)行融會貫通。

三、課程改革實施過程

經(jīng)過改革后的課程在具體的實施過程應(yīng)呈現(xiàn)出這樣的一個模式：知識框架介紹→歷史發(fā)展過程→核心知識講解→相關(guān)物理知識應(yīng)用→配套實驗環(huán)節(jié)（存在實驗內(nèi)容的部分）。而其中在介紹“歷史發(fā)展過程”和“核心知識講解”這兩個過程往往是相互套嵌進(jìn)行的，也就是一邊講解歷史發(fā)展過程，一邊講解當(dāng)時的物理學(xué)家是如何對這些物理知識進(jìn)行分析總結(jié)的。下面以“質(zhì)點運動學(xué)”課程為例進(jìn)行簡單介紹：

（1）知識框架介紹。介紹質(zhì)點運動學(xué)研究的主要對象：質(zhì)點、平動、轉(zhuǎn)動。質(zhì)點的概念是如何被物理學(xué)家引入的，平動和轉(zhuǎn)動的區(qū)別，現(xiàn)實生活中常見的平動現(xiàn)象和轉(zhuǎn)動現(xiàn)象。

（2）歷史發(fā)展過程。古希臘時期開始對物理學(xué)中的運動問題進(jìn)行研究，伽利略時代將物理學(xué)研究引入正軌，伽利略對質(zhì)點運動學(xué)的重要貢獻(xiàn)以及他為何兩次進(jìn)入羅馬遭到截然相反的對待。牛頓對運動學(xué)的系統(tǒng)研究，牛頓、胡克、哈雷等人在運動學(xué)發(fā)展過程中做的貢獻(xiàn)以及他們終身的爭論。運動學(xué)中非常重要的萬有引力定律是如何又一個小小的打賭而引起發(fā)現(xiàn)的，蘋果究竟有沒有掉到牛頓的頭上。

（3）核心知識講解。利用微積分的方法分析質(zhì)點運動過程中位移、速度、加速度的關(guān)系（牛頓早年與胡克的通信內(nèi)容）;常見的運動是如何進(jìn)行平動、轉(zhuǎn)動分類的（開普勒如何在谷地的基礎(chǔ)之上進(jìn)行天體運動規(guī)律探索）;最常見的一種勻加速運動——自由落體運動（從伽利略的比薩斜塔實驗到牛頓三定律的提出）;質(zhì)點運動學(xué)的總規(guī)律——牛頓三定律（牛頓出版《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》）。

（4）物理知識應(yīng)用。早期知識應(yīng)用：冥王星的發(fā)現(xiàn)（原有行星運動軌道與真實運動軌道的區(qū)別）;近代知識應(yīng)用：萊特兄弟的飛機(jī)飛行如何發(fā)現(xiàn)牛頓經(jīng)典力學(xué)在高強(qiáng)度引力條件下的局限性、愛因斯坦如何以相對論原理全面超越牛頓經(jīng)典力學(xué)。

（5）配套實驗環(huán)節(jié)。開展假想實驗，要求學(xué)生自己收集相關(guān)資料，研究自己從多高的高度開始自由落地降落在地面上時會引起骨折。學(xué)生要自己收集人體骨骼強(qiáng)度、韌性資料，計算骨骼支撐能力與體重的關(guān)系。配套進(jìn)行木棒（讓學(xué)生用空筆管代替）捆綁石塊從高出下落實驗，捆綁石塊重量由學(xué)生根據(jù)自身體重與骨骼關(guān)系確定。

四、課程改革主要創(chuàng)新點

在《大學(xué)物理》改革的過程中，我認(rèn)為主要的創(chuàng)新點有以下幾點：

（1）突出興趣引導(dǎo)。興趣是最好的老師，學(xué)生有興趣學(xué)習(xí)才能達(dá)到最好的教育效果。在《大學(xué)物理》授課的過程中，我們利用講解物理學(xué)史的機(jī)會，將物理學(xué)知識融入一個個小故事之中，娓娓道來，讓學(xué)生融入其中。在實驗環(huán)節(jié)，突破傳統(tǒng)實驗，在物理原理知識不變的情況下，設(shè)計與學(xué)生實際相關(guān)的實驗，讓學(xué)生感到做實驗的樂趣所在。

（2）重視過程高于結(jié)果。在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，教師重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，關(guān)注他們在學(xué)習(xí)時的參與程度，利用學(xué)生的興趣所在把學(xué)生的精力牢牢控制在課堂之中，而對于學(xué)生根據(jù)自身情況所完成的作業(yè)、實驗，不設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)答案。重視過程考核，逐步減輕結(jié)果考核所占比重。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏巍.高職“大學(xué)物理”教學(xué)中存在的問題和改革策略[J].科教導(dǎo)刊（上旬刊），2018，（01）：94-95.

[2]丁蘭.高職《半導(dǎo)體器件原理》課程項目式教學(xué)改革探索[J].高教學(xué)刊，2015，（22）：151-152.

作者簡介：魏?。?980—），男，河北石家莊人，碩士，副教授，教務(wù)處副處長，主要從事電子與液晶顯示技術(shù)研究。