PBL結(jié)合CBL的教學(xué)方法在“大學(xué)物理”課程中的應(yīng)用

龔秀

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理;以問(wèn)題為基礎(chǔ);以案例為基礎(chǔ);教學(xué)改革

1概述

“大學(xué)物理”是一門(mén)理工科專(zhuān)業(yè)的必修課程，主要培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的思維方法以及科學(xué)探索精神。該課程與理工科類(lèi)的其他專(zhuān)業(yè)課程都有著不可分割的聯(lián)系，物理學(xué)原理對(duì)科學(xué)技術(shù)的理論解釋能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并且對(duì)學(xué)生專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)起著關(guān)鍵性的作用。在近、現(xiàn)代自然科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，物理學(xué)在其中產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。因此，“大學(xué)物理”是工程應(yīng)用和科學(xué)技術(shù)中不可或缺的一門(mén)基礎(chǔ)性學(xué)科。

然而“大學(xué)物理”課程內(nèi)容以物理原理和理論公式推導(dǎo)為主，這導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)非常困難、學(xué)習(xí)興趣低下和課堂參與度不高。此外，對(duì)于理工類(lèi)學(xué)科的發(fā)展、學(xué)生專(zhuān)業(yè)素質(zhì)提高以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)都有諸多不足。因此，我國(guó)主張通過(guò)大學(xué)教育改革來(lái)改變這種現(xiàn)狀，筆者也結(jié)合近幾年的教學(xué)過(guò)程，總結(jié)發(fā)現(xiàn)了以下的問(wèn)題：

（1）大學(xué)物理教材理論性強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)抽象，導(dǎo)致學(xué)生由于學(xué)習(xí)困難，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高的問(wèn)題。

（2）傳統(tǒng)的教學(xué)方式太過(guò)單一，導(dǎo)致課堂枯燥乏味進(jìn)而使學(xué)生在課堂上的參與度不高的問(wèn)題。

2以問(wèn)題為基礎(chǔ)的教學(xué)方法與以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法的概述

以問(wèn)題為基礎(chǔ)（ Prohlem-Based Learning，PBL）的教學(xué)方法是以學(xué)生作為教學(xué)的主體，以分組討論的教學(xué)模式下進(jìn)行的，在老師的指導(dǎo)下以某一具體的問(wèn)題進(jìn)行深入教學(xué)的一種教學(xué)方法。PBL教學(xué)法主要包含有以下幾個(gè)特征：

（1）PBL教學(xué)具有開(kāi)放性。

（2）要求對(duì)問(wèn)題具有一定的分析能力和對(duì)資料的查閱和汲取的能力。

（3）師生合作學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。以案例為基礎(chǔ)（Case-Based Learning，CBL）的教學(xué)方法是以具體的案例引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。

PBL與CBL的教學(xué)方法都是以教師為中心轉(zhuǎn)換到以學(xué)生為中心，以提升學(xué)生的綜合能力和綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力為主要任務(wù)和目的，對(duì)我國(guó)高校的教學(xué)改革與探索起著巨大的促進(jìn)作用。通過(guò)PBL結(jié)合CBL的教學(xué)方法是以問(wèn)題為先導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以教師主導(dǎo)學(xué)生自主討論的一種教學(xué)形式。

PBL教學(xué)方法結(jié)合CBL教學(xué)方法的一般實(shí)施步驟如下：

（1）對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組。

（2）教師提出具體物理學(xué)問(wèn)題。

（3）學(xué)生課下圍繞問(wèn)題收集相關(guān)資料。

（4）學(xué)生在課上以小組的形式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析討論。

（5）教師對(duì)學(xué)生討論的結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)總結(jié)與擴(kuò)展。

這種以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)方式，有利于提升學(xué)生對(duì)“大學(xué)物理”這門(mén)課程的興趣以及提高學(xué)生對(duì)課堂的參與度，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新能力和應(yīng)用知識(shí)的能力。

3以問(wèn)題為基礎(chǔ)結(jié)合以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法在“大學(xué)物理”課程中的應(yīng)用

3.1“大學(xué)物理”課程的特點(diǎn)

“大學(xué)物理”這門(mén)課程主要介紹了運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、近代物理等知識(shí)點(diǎn)及其基本應(yīng)用?！按髮W(xué)物理”是一門(mén)核心基礎(chǔ)課，包含了很多理論的推導(dǎo)和數(shù)學(xué)計(jì)算公式，是所有理工科專(zhuān)業(yè)的必修課程，在大學(xué)學(xué)習(xí)中起著至關(guān)重要的作用，并且對(duì)高等數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握要求較高。

3.2 PBL教學(xué)方法結(jié)合CBL教學(xué)方法的案例展示

例如，以教授偏振光這一節(jié)知識(shí)為例，筆者首先通過(guò)PPT課件、視頻以及flash動(dòng)畫(huà)演示等教學(xué)手段，讓同學(xué)們初步理解和掌握偏振光這一節(jié)的基礎(chǔ)知識(shí)，例如什么是偏振光、偏振光的分類(lèi)、偏振片與起偏器、馬呂斯定律和布儒斯特定律等，再通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)演示，幫助同學(xué)們理解和具體體會(huì)偏振光這一物理概念。例如在課堂上用兩個(gè)偏振片做偏振光的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，兩個(gè)平行放置的偏振片P1和P2，偏振片上的黑色箭頭表示偏振片的偏振化方向。當(dāng)自然光垂直到P1偏振片上時(shí)，只有與偏振片的偏振化方向平行振動(dòng)的光可以通過(guò)偏振片P1，當(dāng)我們轉(zhuǎn)動(dòng)P1時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)透過(guò)P1的光強(qiáng)始終只有原始光強(qiáng)的一半，不隨轉(zhuǎn)動(dòng)而變化，因此表面自然光中光矢量是均勻?qū)ΨQ(chēng)分布的。偏振片P1用來(lái)產(chǎn)生偏振光時(shí)，我們稱(chēng)它為起偏器。為了我們能更好地觀察到偏振光，將透過(guò)P1而形成的偏振光垂直入射于偏振片P2的表面，這時(shí)我們以光傳播的方向?yàn)檩S心緩慢的轉(zhuǎn)動(dòng)偏振片P2，由于只有光振動(dòng)方向平行于P2偏振化方向時(shí)才允許通過(guò)，這時(shí)我們可以明顯的觀察到光強(qiáng)將隨著P2的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。當(dāng)偏振片P2與偏振片P1的偏振化方向相同時(shí)，透過(guò)偏振片P2光強(qiáng)最強(qiáng)。當(dāng)偏振片P2與偏振片P1的偏振化方向垂直時(shí)，透過(guò)偏振片P2光強(qiáng)為零，稱(chēng)為消光。我們發(fā)現(xiàn)，但我們將偏振片P2轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，透過(guò)P2的光會(huì)出現(xiàn)兩次光強(qiáng)最強(qiáng)和兩次消光現(xiàn)象。這種現(xiàn)象只有入射到偏振片P2上的光為線偏振光時(shí)才會(huì)出現(xiàn)，因此我們可以通過(guò)這種現(xiàn)象來(lái)判斷入射光是否為線偏振光，這時(shí)我們把偏振片P2叫作檢偏器。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，我們可以順勢(shì)引入馬呂斯定律，對(duì)比圖1，當(dāng)線偏振光透過(guò)偏振片P2后，線偏振光與偏振片P2成一定夾角，做出馬呂斯定律示意圖（圖2），根據(jù)示意圖講解馬呂斯定律，由幾何關(guān)系可知：A= AoCOSa（A與Ao分別表示對(duì)應(yīng)偏振片光矢量振幅，儀為線偏振光與檢偏器P2的夾角）。因此有光強(qiáng)I與振幅A的關(guān)系我們可以得出：

通過(guò)上述理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)演示，同學(xué)們已基本了解偏振光這一節(jié)知識(shí)，然后通過(guò)所學(xué)知識(shí)解決相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題，案例一，當(dāng)汽車(chē)在夜間行駛時(shí)，遇到對(duì)面有來(lái)車(chē)，為了防止炫目的車(chē)燈影響駕駛員駕駛，我們會(huì)將遠(yuǎn)光燈轉(zhuǎn)換為近光燈，車(chē)輛減速慢行。如何利用偏振片的知識(shí)改善汽車(chē)車(chē)燈？案例二，在艷陽(yáng)高照的晴天駕駛汽車(chē)，城市中高樓大廈的玻璃墻反射回來(lái)的太陽(yáng)光會(huì)影響駕駛員的操作，怎樣利用偏振光知識(shí)設(shè)計(jì)一副可以擋住反射光的太陽(yáng)鏡？案例三，太陽(yáng)光照射在玻璃表面、水平面和光滑桌面時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，隨著角度的變化而變化。當(dāng)我們拍攝這些光滑物品的時(shí)候，在這些物品表面常常會(huì)有耀斑出現(xiàn)在我們的鏡頭里面，這是由于反射光波引起的，如何在拍攝時(shí)利用偏振光的知識(shí)減弱這種干擾？要求在課下自主查閱相關(guān)案例的資料解決以上案例中的問(wèn)題，并且進(jìn)行小組討論，有效地提高學(xué)生獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)。通過(guò)課下的自主學(xué)習(xí)，每個(gè)小組需派代表上臺(tái)闡述結(jié)果及案例解決方案，并給出在各種實(shí)例中偏振光的光路圖，最后，其他組的同學(xué)們會(huì)對(duì)該小組提出一些問(wèn)題，該小組需委派一名代表為同學(xué)們答疑解惑。在每組成員闡述結(jié)束后，筆者會(huì)對(duì)學(xué)生的解決方案給出適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)和總結(jié)，通過(guò)分析討論結(jié)果，引導(dǎo)同學(xué)們分析案例問(wèn)題產(chǎn)生的原因、解決方案的合理性以及偏振光這一節(jié)知識(shí)深入理解。

PBL結(jié)合CBL教學(xué)方法是以學(xué)生為主老師為輔的課堂，通過(guò)討論探究的方式完成課程內(nèi)容?？梢杂行У靥岣邔W(xué)生獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力，鍛煉學(xué)生的自我表達(dá)能力，有效地提升師生之間的交流互動(dòng)能力，這樣的討論過(guò)后，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，帶動(dòng)了同學(xué)們積極思考問(wèn)題，這也非常符合新課改的一系列要求，提升學(xué)生的課堂參與度、訓(xùn)練學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和語(yǔ)言表達(dá)能力，老師最后的總結(jié)起到了畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用，讓同學(xué)們能更快地理解和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，提高用理論解決實(shí)際問(wèn)題的能力，大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。師生雙方的討論、交流，做到相互啟發(fā)、相互學(xué)習(xí)。最終達(dá)到“提升教師的課堂駕馭能力、促進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力發(fā)展”的目的，達(dá)到了更好的教學(xué)效果和教學(xué)目標(biāo)。

3.3 PBL教學(xué)方法結(jié)合CBL教學(xué)方法在實(shí)際教學(xué)中的局限性及應(yīng)對(duì)策略

在教學(xué)過(guò)程中，雖然PBL與CBL相結(jié)合教學(xué)方法克服了諸多教學(xué)問(wèn)題，教學(xué)質(zhì)量也有所提高。但在實(shí)際的教學(xué)操作中仍出現(xiàn)一些不可避免的問(wèn)題，不能達(dá)到筆者的教學(xué)預(yù)期。筆者就以在大學(xué)物理這門(mén)課程的教學(xué)過(guò)程中采用PBL教學(xué)方法結(jié)合CBL教學(xué)方法教學(xué)時(shí)出現(xiàn)的典型問(wèn)題為例，并根據(jù)具體的問(wèn)題提出對(duì)應(yīng)的策略。

傳統(tǒng)教學(xué)中，老師多以講授法完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生習(xí)慣了這種以聽(tīng)老師講授為主的被動(dòng)式教學(xué)模式。當(dāng)老師突然采用PBL與CBL相結(jié)合教學(xué)方法進(jìn)行授課，要求學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題要獨(dú)立思考、在課下進(jìn)行資料與文獻(xiàn)的查閱并且要求小組討論，并給出對(duì)問(wèn)題的合理解決方案，這與傳統(tǒng)模式下填鴨式的教學(xué)有著巨大的不同，導(dǎo)致在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中部分學(xué)生不適應(yīng)這種教學(xué)方式，筆者在大學(xué)物理這門(mén)教學(xué)課程中總結(jié)出了三個(gè)典型的教學(xué)問(wèn)題：

（1）部分學(xué)生在小組討論問(wèn)題時(shí)不發(fā)表己見(jiàn)，總是隨波逐流地附和其他同學(xué)。

（2）在課下查閱資料解決問(wèn)題時(shí)，部分同學(xué)總是抱著一種依賴(lài)思想，認(rèn)為小組的其他同學(xué)會(huì)去完成任務(wù)。

（3）部分同學(xué)沒(méi)有團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，和小組成員協(xié)作能力差。

對(duì)于出現(xiàn)以上問(wèn)題的這部分同學(xué)，在采用PBL教學(xué)方法結(jié)合CBL教學(xué)方法教學(xué)時(shí)，總是把自己置身于課堂之外，以一個(gè)旁觀者的身份進(jìn)行學(xué)習(xí)，這明顯與筆者的教學(xué)初衷相背離，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果。為了提高這部分學(xué)生的積極主動(dòng)性，更快地接收以PBL教學(xué)方法結(jié)合CBL教學(xué)方法的新教學(xué)模式，筆者根據(jù)上述問(wèn)題給出了合理的應(yīng)對(duì)策略。

筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)這部分學(xué)生懈怠學(xué)習(xí)，沒(méi)有端正學(xué)習(xí)態(tài)度，很大一部分原因是因?yàn)樵谶M(jìn)行PBL教學(xué)方法結(jié)合CBL教學(xué)方法教學(xué)時(shí)，沒(méi)有說(shuō)明具體的考核標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)習(xí)指標(biāo)，其次是部分學(xué)生性格過(guò)于內(nèi)斂，不知道如何融入小組中。針對(duì)上述問(wèn)題，教師應(yīng)該提前與學(xué)生進(jìn)行溝通交流，闡明課程的重要性，并給出明確的小組學(xué)習(xí)要求，對(duì)小組成員的分工進(jìn)行細(xì)化并作為期末考核參考條件，充分調(diào)動(dòng)那部分在教學(xué)邊緣觀望的同學(xué)回到課堂上來(lái)，對(duì)于性格內(nèi)向的學(xué)生，老師應(yīng)該多與他們交流溝通和引導(dǎo)為主，增加學(xué)生的發(fā)言自信心。實(shí)踐表明這些策略確實(shí)可以有效提高教學(xué)效果。

結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理課程是一門(mén)以理論為主導(dǎo)的理工科基礎(chǔ)課程，對(duì)于先修高等數(shù)學(xué)課程的要求較高，所以同學(xué)們一開(kāi)始就帶著一種畏難情緒學(xué)習(xí)，這導(dǎo)致該課程的教學(xué)難度大大增加，再加上傳統(tǒng)的教學(xué)模式比較刻板生硬，導(dǎo)致大部分同學(xué)的學(xué)習(xí)積極性不高。為了激發(fā)同學(xué)們對(duì)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂學(xué)習(xí)效果，筆者對(duì)教學(xué)方式做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，通過(guò)以問(wèn)題為基礎(chǔ)結(jié)合以案例為基礎(chǔ)的教學(xué)方法，大大提高了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用能力。以具體實(shí)際有趣的問(wèn)題為誘導(dǎo)，充分調(diào)動(dòng)同學(xué)們討論問(wèn)題、分析問(wèn)題與思考問(wèn)題的積極性，增加課堂的趣味性，學(xué)生在課堂的參與度和對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)興趣都有明顯的提高。

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