“大學(xué)物理”課程教學(xué)實(shí)踐與思考

霍二光 張曉渝

江蘇省微納熱流技術(shù)與能源應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘇州科技大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇蘇州 215009

物理學(xué)是當(dāng)今科學(xué)研究中較為重要的一門學(xué)科，是許多交叉學(xué)科和新興學(xué)科產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)。大學(xué)物理是理工科專業(yè)學(xué)生的必修課程，該課程不僅能夠帶領(lǐng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自然界的普遍規(guī)律，更能培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力，同時(shí)為學(xué)生學(xué)習(xí)其他理工科奠定良好的專業(yè)基礎(chǔ)。但是，由于大學(xué)物理課程所涉及內(nèi)容較為晦澀難懂、涵蓋知識(shí)面較廣、知識(shí)點(diǎn)較為復(fù)雜，比如運(yùn)動(dòng)學(xué)、牛頓力學(xué)、振動(dòng)、波動(dòng)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等多種學(xué)科，學(xué)生理解起來困難。因此，學(xué)生往往在前期較為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)學(xué)課程具有較濃厚的學(xué)習(xí)興趣，但是從熱力學(xué)內(nèi)容開始隨著學(xué)習(xí)難度加大，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會(huì)逐漸喪失學(xué)習(xí)興趣，以至于到最后只能保證期末考試取得及格成績(jī)。所以，大學(xué)物理課程的教學(xué)改革和發(fā)展必須隨著教學(xué)手段的豐富而不斷深入。近年來，現(xiàn)代教育理念指導(dǎo)的逐漸深入，結(jié)合人才培養(yǎng)的需求以及新課標(biāo)的發(fā)展方向，勢(shì)必要對(duì)大學(xué)物理教學(xué)大綱進(jìn)行修訂和革新。為達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，將教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行了整改，結(jié)合現(xiàn)代數(shù)字化發(fā)展[1]，在教學(xué)過程中將傳統(tǒng)板書與多媒體教學(xué)技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)建大學(xué)物理相關(guān)教輔網(wǎng)站，并將思政教育與課程內(nèi)容緊密結(jié)合，進(jìn)一步強(qiáng)化師生對(duì)該門課程的深入理解。接下來本文將基于對(duì)該門課程的實(shí)踐展開詳細(xì)探討。

1 課程目標(biāo)的設(shè)定

讓學(xué)生理解物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀；重點(diǎn)掌握經(jīng)典力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)與光學(xué)、近現(xiàn)代物理學(xué)等基本理論知識(shí)；樹立學(xué)生的工程意識(shí)，使學(xué)生能使用物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)來處理工程技術(shù)中遇到的實(shí)際問題，并培養(yǎng)學(xué)生提出、分析和解決問題的綜合應(yīng)用能力；掌握物理學(xué)研究的基本思想和方法；培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提升學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)體系的能力，為學(xué)生參加工程實(shí)踐以及畢業(yè)后在實(shí)際工作中具有較強(qiáng)地適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力打下必要的物理基礎(chǔ)。

2 課程教學(xué)方法的實(shí)施

該門課程主要采用課堂講授和課堂討論相結(jié)合的方式。具體教學(xué)方法設(shè)定如下：

2.1 課堂講授過程的實(shí)踐

教學(xué)過程采用以章為主的單元組織教學(xué)法，以課堂講授為主，結(jié)合多媒體課件輔助教學(xué)，教學(xué)中強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際并重，各章安排一定課時(shí)的習(xí)題課。采用類比聯(lián)想及啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)通過實(shí)踐和自學(xué)獲得自己想學(xué)到的知識(shí)；有機(jī)融入思政教育內(nèi)容，將愛國(guó)教育與課程實(shí)踐相結(jié)合；將課內(nèi)討論和課外答疑相結(jié)合，學(xué)生必須完成一定量的作業(yè)。

2.2 課堂討論實(shí)踐

圍繞物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)在現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，布置學(xué)生完成一些調(diào)研報(bào)告。結(jié)合本專業(yè)的實(shí)際需求，指導(dǎo)學(xué)生查找資料，圍繞一些實(shí)際工程問題，討論如何運(yùn)用所學(xué)的物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)解決問題，形成調(diào)研報(bào)告。通過調(diào)研報(bào)告的訓(xùn)練，提高學(xué)生的物理應(yīng)用能力及創(chuàng)新意識(shí)。

3 課程考核及評(píng)價(jià)的實(shí)踐

3.1 課程考核方式

大學(xué)物理屬考查課，總評(píng)成績(jī)以五級(jí)制評(píng)定，成績(jī)?cè)u(píng)定一般為平時(shí)成績(jī)占60%，期末考試成績(jī)占40%。平時(shí)成績(jī)由書面作業(yè)、課堂考勤、課程論文組成。期末成績(jī)以考卷的方式進(jìn)行考核，各考核環(huán)節(jié)所占分值比例可根據(jù)具體情況微調(diào)。

3.2 課程評(píng)價(jià)總結(jié)

大學(xué)物理是一門知識(shí)面廣、知識(shí)點(diǎn)復(fù)雜的課程，因此教師需要在教學(xué)過程中采用多種教學(xué)手段、理論聯(lián)系實(shí)際和課程思政的方法來調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在教學(xué)過程中教師要做到語(yǔ)言流利、通俗易懂，能夠與學(xué)生進(jìn)行親切互動(dòng)，通過烘托課堂氛圍達(dá)到教學(xué)目的；大學(xué)物理難度較大，特別是從熱力學(xué)部分開始，學(xué)生學(xué)習(xí)較為吃力，教師可通過講解實(shí)際的案例來使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)知更為形象，也更加深刻；每堂課采用課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)的學(xué)習(xí)方法，通過慕課課程學(xué)習(xí)來加深學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)記憶并更加牢固地掌握；課程設(shè)置要充分考慮課程進(jìn)度和課程難易程度，做到難易有機(jī)結(jié)合、知識(shí)深度恰當(dāng)，以達(dá)到良好的教學(xué)效果；通過較為輕松的課堂氛圍和通俗易懂的課程講解，學(xué)生出勤率高，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度較好。整個(gè)學(xué)期給學(xué)生下發(fā)8～10次平時(shí)作業(yè)，學(xué)生的作業(yè)完成度高。整個(gè)班級(jí)期末考試成績(jī)較好，試卷整潔，成績(jī)理想。

4 課程教學(xué)模式、教學(xué)方法的改革實(shí)踐

對(duì)于該門課程我們主要對(duì)教學(xué)模式和教學(xué)方法進(jìn)行了改革，具體改革如下：

4.1 教學(xué)模式的改革實(shí)踐

“大學(xué)物理”是理工科學(xué)生的一門必修課程，每學(xué)期上課人數(shù)較多，教學(xué)任務(wù)也相對(duì)較重。采取課堂教學(xué)這一種模式，顯然教學(xué)效果不是特別理想。因此，我們開設(shè)了慕課課堂，讓學(xué)生提前通過慕課課堂學(xué)習(xí)，將重點(diǎn)內(nèi)容提前預(yù)習(xí)，這樣學(xué)生可以在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)跟得上教師的步伐，使得教師的教學(xué)效率更高，學(xué)生的學(xué)習(xí)勁頭也更足[2]。我們發(fā)現(xiàn)增加慕課這一輔助的手段后，即便是教室聽課的學(xué)生再多，課堂氛圍依然能夠像小班教學(xué)那樣良好，達(dá)到了非常理想的教學(xué)效果。此外，教師將短視頻技術(shù)引入教學(xué)中，借助軟件技術(shù)將物理模型形象化。在線課堂與短視頻技術(shù)相結(jié)合，可幫助教師在教學(xué)過程中給學(xué)生以具體實(shí)際的畫面，可為學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)提供想象的空間，并可調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力，達(dá)到更好的教學(xué)效果。借助于慕課和短視頻技術(shù)，可有效改善“大學(xué)物理”傳統(tǒng)教學(xué)中存在的學(xué)生理解程度低、注意力易轉(zhuǎn)移、想象力較差等不足[3]。思政教學(xué)也是目前大學(xué)物理教學(xué)改革的一個(gè)重要方向[4]，在大學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)著重將祖國(guó)建設(shè)、偉大成就、努力奉獻(xiàn)、科研精神等思想政治教育內(nèi)容有效融入大學(xué)物理課程內(nèi)容中，進(jìn)而提升學(xué)生的思想道德水平。

4.2 教學(xué)方法改革實(shí)踐

對(duì)于這門課程，教師需要備課，通讀教材、做習(xí)題、了解授課對(duì)象，知曉教學(xué)大綱，從中了解教學(xué)內(nèi)容和要求，另外還應(yīng)準(zhǔn)備教案，為設(shè)計(jì)課程做準(zhǔn)備。那么我們采用OBE教學(xué)[5](產(chǎn)出導(dǎo)向教育或成果教育，即Outcome Based Education，簡(jiǎn)稱OBE)，即強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)到什么而不是教師教了什么；強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程的輸出，而非輸入；強(qiáng)調(diào)研究型教學(xué)模式，而非灌輸型教學(xué)模式；強(qiáng)調(diào)個(gè)性化教學(xué)而非車廂式教學(xué)，將OBE教學(xué)理念融入教學(xué)環(huán)節(jié)，達(dá)到意想不到的效果。

另外，教師在做PPT時(shí)注重視覺效果，做到布局合理、對(duì)比度要清晰。講課的時(shí)候應(yīng)當(dāng)抑揚(yáng)頓挫，注重板書，注重與學(xué)生的目光交流，同時(shí)注意情景導(dǎo)入、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入、實(shí)例導(dǎo)入，以啟發(fā)學(xué)生為主的互動(dòng)式教學(xué)模式。這一環(huán)節(jié)可以引入案例教學(xué)，比如引入一些科研內(nèi)容、相關(guān)期刊等；在課程的導(dǎo)論部分引入課程思政元素，比如民族自信心、傳統(tǒng)文化、辯證法等；讓學(xué)生思考一些散文句式或是詩(shī)句運(yùn)用到該門課程中。

此外，教師要注重理論和實(shí)踐相結(jié)合，這需要進(jìn)行相應(yīng)的課前準(zhǔn)備。首先，根據(jù)“大學(xué)物理”課程內(nèi)容，可將其分為如下九個(gè)部分：“運(yùn)動(dòng)學(xué)”“牛頓力學(xué)”“動(dòng)量守恒”“能量守恒”“簡(jiǎn)諧振動(dòng)”“機(jī)械波”“理想氣體動(dòng)力學(xué)”“熱力學(xué)”“電磁學(xué)”。然后，將這九大部分繼續(xù)分解為幾個(gè)的小知識(shí)點(diǎn)，并尋找實(shí)際生活中的具體例子與之一一對(duì)應(yīng)。因此，在進(jìn)行相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的講解時(shí)可結(jié)合實(shí)際生活中存在的例子，比如講到熱力學(xué)中制冷循環(huán)時(shí)，可以通過向?qū)W生講解日常所見空調(diào)的工作原理，制冷劑在循環(huán)時(shí)的狀態(tài)變化等內(nèi)容來加深學(xué)生對(duì)這部分內(nèi)容的印象。

教師可通過采用“短視頻+在線課堂”的方式可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在上課時(shí)教師與學(xué)生認(rèn)真討論短視頻所講解的內(nèi)容，引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)并建立課程內(nèi)容的外在現(xiàn)象與物理規(guī)律間的內(nèi)在聯(lián)系，有效引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通，真正掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。良好的教學(xué)效果不僅靠教師的努力備課和課程講授，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和有效建議也是提高教學(xué)質(zhì)量的重要保障。因此，教師與學(xué)生討論的同時(shí)，認(rèn)真把握學(xué)生目前的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，及時(shí)接收學(xué)生在教學(xué)方面的反饋信息，基于學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)不斷修訂教學(xué)課件和完善教學(xué)方法。為充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的主觀性，可將學(xué)生分為幾個(gè)小組來討論學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，從學(xué)生學(xué)習(xí)的角度來交流課堂和短視頻講解的知識(shí)點(diǎn)，這種學(xué)習(xí)方式可以提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，防止某些學(xué)生不認(rèn)真聽課，也可提高“大學(xué)物理”的教學(xué)質(zhì)量，并且每個(gè)討論小組可收集對(duì)課堂和短視頻的修改意見，幫助教師進(jìn)一步修改相應(yīng)內(nèi)容的短視頻?；诮處煹恼n前準(zhǔn)備，以日常生活中常見的物理現(xiàn)象作為課堂教學(xué)的重要內(nèi)容，將“大學(xué)物理”枯燥的知識(shí)點(diǎn)與實(shí)際生活相聯(lián)系，來提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

每位學(xué)生都有自己獨(dú)特的生活經(jīng)歷，因此也可讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，準(zhǔn)備一些自己經(jīng)歷過的與相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)相聯(lián)系的物理現(xiàn)象，在教學(xué)課堂上可隨機(jī)提問學(xué)生，并為學(xué)生深入講解該物理現(xiàn)象所表現(xiàn)出的物理規(guī)律。以講解制冷循環(huán)為例，學(xué)生會(huì)提出夏季空調(diào)在室內(nèi)低溫處制冷、在室外高溫處放熱的物理現(xiàn)象，并提出為何會(huì)出現(xiàn)該現(xiàn)象的疑問。在對(duì)學(xué)生疑問進(jìn)行講解的時(shí)候，首先介紹一些空調(diào)的基本工作原理，然后通過講解蒸發(fā)壓力與蒸發(fā)溫度的關(guān)系，進(jìn)一步說明制冷劑在蒸發(fā)器時(shí)的蒸發(fā)溫度低于室內(nèi)溫度，進(jìn)而發(fā)生蒸發(fā)吸熱來對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制冷。因此，在進(jìn)行“大學(xué)物理”課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，學(xué)生可通過所學(xué)知識(shí)點(diǎn)來了解世界、解釋物理現(xiàn)象?；谠摻虒W(xué)方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度與傳統(tǒng)“大學(xué)物理”學(xué)習(xí)方法相比更為積極，這樣的教學(xué)模式可極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

思政教育與課程內(nèi)容的有機(jī)整合。在進(jìn)行大學(xué)物理知識(shí)點(diǎn)的講解時(shí)，可將課程教學(xué)內(nèi)容與祖國(guó)建設(shè)和偉大成就、勞動(dòng)模范的努力奉獻(xiàn)、我國(guó)科學(xué)家的科研精神相結(jié)合。例如在講到制冷循環(huán)時(shí)，教師通過講解碳達(dá)峰、碳中和的發(fā)展目標(biāo)對(duì)世界和我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的重要性，來說明提高制冷循環(huán)COP以節(jié)省能源的必要性，更體現(xiàn)了大學(xué)物理相關(guān)知識(shí)在實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)過程中的重要作用。

教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)夭扇⊥性u(píng)價(jià)、督導(dǎo)評(píng)價(jià)、學(xué)生評(píng)價(jià)，以便督促和幫助教師改進(jìn)教學(xué)效果。另外采用基于信息技術(shù)的現(xiàn)代化教學(xué)模式與教學(xué)手段，如SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等方式。教師將先進(jìn)技術(shù)融入教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)我們的教學(xué)效果有了明顯提高。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過大學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐及從課程目標(biāo)到教學(xué)方法的改革實(shí)踐，通過上述“課堂講授和課堂討論相結(jié)合”“理論和實(shí)踐相結(jié)合”“思政教育與課程內(nèi)容相結(jié)合”“課堂教學(xué)與慕課學(xué)習(xí)相結(jié)合”的教學(xué)方法，學(xué)生的理論知識(shí)學(xué)習(xí)的更加透徹，潤(rùn)物細(xì)無聲地將思想政治教育與大學(xué)物理課程緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的思政水平和理論知識(shí)雙發(fā)展。學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)穩(wěn)步上升，綜合能力得到提高，學(xué)習(xí)積極性大幅度提高，精神面貌煥然一新，自主學(xué)習(xí)動(dòng)力增強(qiáng)，參加各種校內(nèi)活動(dòng)和科研競(jìng)賽的積極性高漲，思政水平大幅度提高，綜合素質(zhì)得到提升。