新高考背景下基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程體系的研究與建設(shè)*

陳 琳 胡 南 周 密

（重慶理工大學(xué)理學(xué)院 重慶 400054）

1 引言

在2014年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見(jiàn)》，在上海、浙江首先展開(kāi)試點(diǎn)，高考不分文理科.2017年開(kāi)始，浙江省和上海市高考率先實(shí)施“3+3”新高考模式［1］.這一系列新情況的出現(xiàn)，使得在新高考形式下，理工科高校大學(xué)新生之間物理基礎(chǔ)極為不均衡，甚至同一專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識(shí)背景也不盡相同，而且普遍難以達(dá)到大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備的要求.此外，相較中學(xué)物理，大學(xué)物理無(wú)論從內(nèi)容的深度廣度、思維方式以及學(xué)習(xí)方法都存在很大的差異.大學(xué)物理內(nèi)容并不是中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的簡(jiǎn)單重復(fù)，而是在概念上深化，理論上提高的螺旋式上升［2］.基于此，不少教師針對(duì)如何做好大學(xué)與中學(xué)物理的有效銜接進(jìn)行研究和分析，比如銜接對(duì)象、銜接內(nèi)容、銜接方式等［3，4］.

目前，開(kāi)設(shè)大學(xué)物理預(yù)修課程成為多數(shù)高校做好全方位銜接的主要選擇［5，6］.關(guān)于在新高考背景下開(kāi)設(shè)大學(xué)物理預(yù)修課程的原因、受眾目標(biāo)、教學(xué)大綱、資源建設(shè)等方面也已經(jīng)有不少教師做了研究［5］.但是，大多數(shù)的研究是將其作為一門(mén)獨(dú)立開(kāi)設(shè)的預(yù)修物理課程，同時(shí)結(jié)合各高校自身的實(shí)際情況，研究其課程建設(shè)思路以及實(shí)踐結(jié)果.

基于上述課程建設(shè)的需要，結(jié)合本校作為普通類(lèi)地方二本院校的定位，通過(guò)調(diào)研我校大一新生的生源來(lái)源、高考模式、中學(xué)物理知識(shí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)模式等方面的情況，分析本校學(xué)生中學(xué)物理與大學(xué)物理脫節(jié)的原因.在建設(shè)大學(xué)物理預(yù)修課程時(shí)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)評(píng)價(jià)等多方面進(jìn)行大學(xué)與中學(xué)物理有效銜接，從全局出發(fā)而不再是局部的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充銜接.此外，在進(jìn)行預(yù)修課程建設(shè)過(guò)程中結(jié)合本校大學(xué)物理課程的“線上+線下”混合教學(xué)模式，對(duì)大學(xué)物理預(yù)修內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，構(gòu)建新型的基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程體系.

2 調(diào)查結(jié)果分析

全校1 454名學(xué)生參與了問(wèn)卷調(diào)查，涉及來(lái)自全國(guó)各地、不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，包括電子電氣、機(jī)械工程、材料、車(chē)輛、計(jì)算機(jī)、化工、藥學(xué)、生物等.

2.1 教學(xué)內(nèi)容的差異

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本校的生源參加高考模式主要還是未改革前的“3+理綜”，但也有少部分生源所在地已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行新高考改革，所以其高考模式已經(jīng)涉及“3+3”“3+1（物理）+2（選考科目）”.而高考模式的不同，則導(dǎo)致除了共同必修的內(nèi)容之外，各省市所選擇的選修內(nèi)容會(huì)有相應(yīng)的不同.不同的考生在知識(shí)點(diǎn)數(shù)量、所選擇的知識(shí)點(diǎn)類(lèi)型、知識(shí)點(diǎn)難度等方面都存在較大差距.因此，在進(jìn)入大學(xué)之后，有些考生會(huì)出現(xiàn)高中物理知識(shí)體系存在缺失或難度系數(shù)降低的情況，從而造成了不同考生之間知識(shí)結(jié)構(gòu)斷檔.問(wèn)卷調(diào)查顯示，41.9%的學(xué)生完全沒(méi)學(xué)過(guò)力學(xué)部分中的機(jī)械振動(dòng)；60%～70%的學(xué)生對(duì)本應(yīng)該中學(xué)階段已經(jīng)掌握的幾何光學(xué)的基本定律、干涉、衍射、偏振等基本現(xiàn)象沒(méi)有了解；有少數(shù)同學(xué)對(duì)電磁學(xué)中的洛倫茲力、安培力、電磁感應(yīng)定律等基礎(chǔ)概念都沒(méi)有掌握.除此之外，學(xué)生在學(xué)習(xí)力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等部分的一些知識(shí)點(diǎn)時(shí)的難度也有所不同（如圖1問(wèn)卷題5和圖2題7）.

圖1 高考模式

圖2 基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)

2.2 數(shù)學(xué)工具的差異

在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，高等數(shù)學(xué)工具的引入是區(qū)別大學(xué)物理和高中物理的一個(gè)顯著標(biāo)志，矢量計(jì)算、微積分等高等數(shù)學(xué)工具可以解決更為復(fù)雜的三維、變化、非均勻的物理問(wèn)題，能夠使得學(xué)生對(duì)有關(guān)物理概念的理解以及對(duì)具體物理問(wèn)題的分析進(jìn)入新的高度［7］.根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，在中學(xué)階段大部分的學(xué)生只學(xué)習(xí)了函數(shù)、矢量運(yùn)算、求導(dǎo)等內(nèi)容.并且中學(xué)時(shí)期大家更注重如何用這些數(shù)學(xué)工具來(lái)進(jìn)行計(jì)算解題，很少關(guān)注和理解這些數(shù)學(xué)工具在分析解決物理問(wèn)題中蘊(yùn)含的物理思想.而在大學(xué)物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中，重點(diǎn)不再是能不能順利地求解出一道題目，而是需要對(duì)物理概念、物理思想、物理公式的深入理解和推導(dǎo)，因此，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)能力提出了更高的要求（如圖3問(wèn)卷題8）.

圖3 數(shù)學(xué)工具的掌握情況

正是由于大學(xué)物理學(xué)習(xí)中對(duì)數(shù)學(xué)工具的要求突然提升，對(duì)學(xué)生們的大學(xué)物理學(xué)習(xí)造成了極大的困難.大部分學(xué)生覺(jué)得在分析物理問(wèn)題時(shí)，大家習(xí)慣性的還是要首先選擇中學(xué)時(shí)掌握熟練的數(shù)學(xué)工具，但通常用這種數(shù)學(xué)方法來(lái)解決大學(xué)物理知識(shí)有一定的困難；另一方面高等數(shù)學(xué)中公式更復(fù)雜，對(duì)學(xué)生們的計(jì)算能力也提出了更高的要求.此外，極限、微積分等高等數(shù)學(xué)工具中蘊(yùn)含的物理思想理解不到位，由此導(dǎo)致的不能靈活運(yùn)用這些高等數(shù)學(xué)工具來(lái)分析解決物理問(wèn)題也是困擾學(xué)生進(jìn)行大學(xué)物理學(xué)習(xí)的一個(gè)主要原因（如圖4問(wèn)卷題9）.

圖4 數(shù)學(xué)工具上的銜接情況

2.3 學(xué)生內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力的差異

除了在教學(xué)內(nèi)容、思維方式、數(shù)學(xué)工具等外在因素方面存在差異，學(xué)生在中學(xué)階段和大學(xué)階段的學(xué)習(xí)內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力以及學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)目標(biāo)也都發(fā)生了變化.進(jìn)入大學(xué)階段后，學(xué)生的學(xué)習(xí)模式需要由被動(dòng)式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生一下子變得茫然以及無(wú)所適從，甚至一部分學(xué)生進(jìn)入了一種不會(huì)學(xué)習(xí)的狀態(tài).而目標(biāo)感缺失、學(xué)習(xí)壓力變小、主動(dòng)學(xué)習(xí)模式在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有被培養(yǎng)起來(lái)，導(dǎo)致很多學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)困難的問(wèn)題（如圖5問(wèn)卷題13）.

圖5 大學(xué)與中學(xué)學(xué)習(xí)模式的差異

針對(duì)以上差異分析，結(jié)合本校大學(xué)物理課程“線上+線下”混合教學(xué)模式，構(gòu)建新型的基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程體系.在盡可能不增加課時(shí)、不增加學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)上全方位多角度地針對(duì)教學(xué)內(nèi)容斷層、數(shù)學(xué)工具缺失、學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)、學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力的轉(zhuǎn)變等方面進(jìn)行有效銜接.

3 基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程體系的構(gòu)建預(yù)想

3.1 建設(shè)線上預(yù)修教學(xué)資源

大學(xué)物理課程存在進(jìn)度快、學(xué)習(xí)量大、學(xué)習(xí)梯度大、課時(shí)少、課程難等特點(diǎn)，并且大學(xué)物理課程的主要數(shù)學(xué)工具是微積分和矢量計(jì)算.因此，首先要對(duì)預(yù)修課程進(jìn)行知識(shí)體系建設(shè)，以便能夠更有效地將中學(xué)物理和大學(xué)物理進(jìn)行銜接.

（1）錄制預(yù)修課程微視頻，其中包括緒論視頻、預(yù)修的知識(shí)點(diǎn)視頻、以及涉及的矢量計(jì)算，物理問(wèn)題中的微積分計(jì)算等視頻.

首先，緒論課視頻應(yīng)給學(xué)生簡(jiǎn)單介紹物理學(xué)的發(fā)展概要，讓學(xué)生對(duì)大學(xué)與中學(xué)物理內(nèi)容的前后銜接有明確的認(rèn)識(shí)，同時(shí)概要介紹物理學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)及廣泛的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理課程的興趣.其次，要根據(jù)目前高中物理學(xué)考、選考知識(shí)點(diǎn)的分布情況以及本校大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容大綱，結(jié)合本次問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果，對(duì)大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)性研究，提煉出需要銜接與補(bǔ)充的核心預(yù)修知識(shí)點(diǎn)，使其避免與高中學(xué)考內(nèi)容重復(fù)、與大學(xué)物理內(nèi)容重復(fù).此外，預(yù)修的教學(xué)內(nèi)容中還要涉及數(shù)學(xué)工具的銜接，比如矢量計(jì)算，在物理問(wèn)題中的微積分計(jì)算等.同時(shí)完成相關(guān)PPT、教案等材料匹配.

（2）預(yù)修課程配套作業(yè)+物理素養(yǎng)類(lèi)別作業(yè)建設(shè).

預(yù)修內(nèi)容與大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容是銜接與補(bǔ)充的關(guān)系，尤其其中還涉及相關(guān)前期的數(shù)學(xué)工具的學(xué)習(xí)，因此，需要重新根據(jù)教學(xué)內(nèi)容建設(shè)預(yù)修課程的配套習(xí)題庫(kù).此外，預(yù)修課程的建設(shè)除了要進(jìn)行知識(shí)體系、數(shù)學(xué)工具的銜接，更要注重學(xué)習(xí)模式、學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)變的銜接.因此，除了課后練習(xí)題之外，還應(yīng)該增加更多的課外閱讀、課題辯論、科技論文、自制演示實(shí)驗(yàn)裝置等開(kāi)放性參與度強(qiáng)的作業(yè).一方面培養(yǎng)學(xué)生們的物理素養(yǎng)，更好地將書(shū)本上學(xué)習(xí)的物理知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化為解決物理問(wèn)題的能力.另一方面，不同類(lèi)型的作業(yè)設(shè)置能極大地提高學(xué)生們對(duì)物理的興趣，引導(dǎo)其積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)過(guò)程，將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高其學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力.

3.2 提出基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程教學(xué)模式

本校大學(xué)物理課程實(shí)施的“線上+線下”混合教學(xué)模式是基于超星學(xué)習(xí)通作為線上的教學(xué)平臺(tái).基于此教學(xué)模式，將預(yù)修課程有機(jī)地融合在該混合教學(xué)模式中，構(gòu)建基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程體系.其中最重要的就是線上平臺(tái)的打造以及教學(xué)模式改變［8］.

首先，教師將錄制的預(yù)修課程微視頻、PPT課件、作業(yè)題庫(kù)等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容上傳到平臺(tái)，建立完善的章節(jié)學(xué)習(xí)資料.此外，將相關(guān)知識(shí)拓展的文獻(xiàn)、視頻、演示實(shí)驗(yàn)、拓展類(lèi)作業(yè)等物理素養(yǎng)類(lèi)別的資料也放在平臺(tái)上.

其次，制定配合大學(xué)物理課程的“線上+線下”混合教學(xué)安排.預(yù)修課程的線上安排包括哪部分預(yù)修知識(shí)內(nèi)容需要在課程最初安排，哪些內(nèi)容需要在大學(xué)物理課程開(kāi)始過(guò)程中安排銜接.在課程進(jìn)行到需要銜接的那部分知識(shí)體系的時(shí)候，提前發(fā)布一周內(nèi)需要完成的預(yù)修學(xué)習(xí)任務(wù)，在一周時(shí)間內(nèi)學(xué)生靈活安排自己的學(xué)習(xí)時(shí)間，包括線上視頻觀看、同步完成課堂作業(yè)并提交課堂筆記，參與問(wèn)題討論、分組辯論等活動(dòng)內(nèi)容.在線下的時(shí)間，教師通過(guò)設(shè)計(jì)與相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有關(guān)的課題，讓學(xué)生分組進(jìn)行討論、分析，進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，并錄制相關(guān)視頻提交在線上平臺(tái)，盡量在不占用課堂時(shí)間下完成教學(xué)反轉(zhuǎn)，努力讓每位學(xué)生都能積極參與到課程活動(dòng)中，發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，可能是對(duì)概念的理解、課件的制作、表達(dá)的優(yōu)勢(shì)、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手演示能力或者視頻制作能力等，都可以在活動(dòng)中有用武之地.而線下課堂教學(xué)主要是針對(duì)中學(xué)與大學(xué)銜接知識(shí)點(diǎn)的深入探討與講解，著重挖掘和擴(kuò)展原來(lái)概念的新內(nèi)涵，為接下來(lái)進(jìn)行的大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)打牢基礎(chǔ).

基于預(yù)修的大學(xué)物理“線上+線下”混合教學(xué)體系，極大程度發(fā)揮了學(xué)生們的主觀能動(dòng)性，使學(xué)習(xí)由被動(dòng)式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)式學(xué)習(xí).而且可以進(jìn)一步鍛煉學(xué)生們思維拓展、動(dòng)手實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)配合、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題等綜合能力.此外，線上學(xué)習(xí)時(shí)間靈活，方便學(xué)生制定自己的學(xué)習(xí)計(jì)劃，有利于提高學(xué)生的自律性.

3.3 構(gòu)建基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程評(píng)價(jià)模式

構(gòu)建混合式預(yù)修課程教學(xué)模式需要更加多元靈活的評(píng)價(jià)方式，在課程的考核評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，教師可根據(jù)學(xué)生在線學(xué)習(xí)的作業(yè)成績(jī)、問(wèn)題討論的活躍程度、課后線下課題的參與程度，包括提交的演示視頻質(zhì)量或者實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)承受度等幾方面給出平時(shí)成績(jī)，并結(jié)合期末考試成績(jī)給出學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的總評(píng)成績(jī).這樣的考核方式更能多維度地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況與綜合能力，而不是唯考試論，只由期末考試試卷成績(jī)作為評(píng)價(jià)依據(jù)，多維度評(píng)價(jià)模式能夠更加刺激學(xué)生積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)過(guò)程中.同時(shí)也使得學(xué)生從中學(xué)的題海模式、注重每一題答案的正確與否的情況中解放出來(lái)，從更加廣闊全面的角度來(lái)看待學(xué)習(xí)，注重的是學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方法，從思想上做好銜接與轉(zhuǎn)變.

4 總結(jié)

基于物理預(yù)修的大學(xué)物理課程體系的構(gòu)建，使得學(xué)生們?cè)诖髮W(xué)物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，盡可能在不增加課堂學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)的前提下，完成大學(xué)與中學(xué)物理的銜接，包括補(bǔ)齊物理知識(shí)點(diǎn)的缺失、數(shù)學(xué)工具的升級(jí)、學(xué)習(xí)理念的轉(zhuǎn)變、學(xué)習(xí)能力的系統(tǒng)性提升、學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)力由外因轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)因等方面.從而為大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).