“3+3”新高考制度大中學(xué)物理教學(xué)銜接的研究與實(shí)踐

王曉鷗 張伶莉 袁承勛 黃喜強(qiáng) 劉志國 曹永印

摘 要 本文針對“3+3”新高考制度下，大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接問題給出了解決方案。新高考制度下，大學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)需要在知識體系和教學(xué)內(nèi)容上有效銜接，同時，需要解決中學(xué)的應(yīng)試教育向大學(xué)的科學(xué)思維過渡的問題，并提高學(xué)生在無監(jiān)管下學(xué)習(xí)的主觀能動性。哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理學(xué)院大學(xué)物理教研室從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式、選課機(jī)制、考試方式等方面進(jìn)行了深入研究，給出了解決方案，并在教學(xué)過程中實(shí)施，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 大學(xué)物理;中學(xué)物理;大中銜接

自2017年夏天，全國各高校就迎來了第一批“3+3”新高考改革試點(diǎn)的高中畢業(yè)生[1]（浙江和上海兩地考生），到2021年全國已有25個省市高中畢業(yè)生參加“3+3”新高考模式，大學(xué)物理課堂上迎來一些高中沒有選學(xué)物理的學(xué)生。除“3+3”新高考制度下的考生外，還有考生在高中的模塊化教學(xué)問題[2]，如高考物理考試大綱把考試內(nèi)容分為必考內(nèi)容和選考內(nèi)容兩類，必考內(nèi)容有5個模塊;選考內(nèi)容有2個模塊，包括：“熱學(xué)（分子動理論與統(tǒng)計觀點(diǎn)固體、液體與氣體，熱力學(xué)定律與能量守恒）”和“振動波動、光學(xué)和相對論（機(jī)械振動與機(jī)械波、電磁振蕩與電磁波、光、相對論）”。

除必考模塊外，考生還必須從2個選考模塊中選擇1個模塊作為考試內(nèi)容。這就使得大多數(shù)高中畢業(yè)生物理知識嚴(yán)重碎片化、知識體系不夠完整，這與現(xiàn)行的《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》不能銜接。為此，各高校的大學(xué)物理課程都采取了相應(yīng)的應(yīng)對策略[3-6]，以實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理課程與高中物理課程的有效銜接。

1 大學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)銜接總體設(shè)計

新高考制度下，大學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)需要在知識體系和教學(xué)內(nèi)容上有效銜接，同時，需要解決中學(xué)的應(yīng)試教育向大學(xué)的科學(xué)思維過渡的問題，并提高學(xué)生在無監(jiān)管下學(xué)習(xí)的主觀能動性。哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理學(xué)院大學(xué)物理教研室從2018年秋季學(xué)期開始，每年對新入學(xué)的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，考入哈工大的學(xué)生只有0.16%的學(xué)生高考沒考物理學(xué)科;但絕大多數(shù)是學(xué)生都從高考的兩個選考模塊中選擇了其中的一個模塊?；谶@種情況，結(jié)合哈工大各專業(yè)集群的培養(yǎng)目標(biāo)，大學(xué)物理教研室從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、選課機(jī)制、考試方式等方面進(jìn)行了全面改革，總體設(shè)計思如圖1所示，并在教學(xué)中全面實(shí)施這些改革方案。

2 大學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)銜接的教學(xué)實(shí)踐

2.1 課程體系的銜接

針對“3+3”新高考模式、以及中學(xué)的模塊化教學(xué)和物理知識嚴(yán)重碎片化問題和報考專業(yè)集群的不同，按照“雙一流”建設(shè)和“新工科”建設(shè)人才培養(yǎng)工作的新要求，結(jié)合哈工大各專業(yè)集群的培養(yǎng)目標(biāo)，我們于2018年秋季學(xué)期開始，對新生進(jìn)行問卷調(diào)查，依據(jù)調(diào)查結(jié)果，將“大學(xué)物理”課程設(shè)置為四個系列和一個先修課程[7]，即“大學(xué)物理A”：面向英才學(xué)院、數(shù)學(xué)學(xué)院等對物理學(xué)要求偏高的專業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)是杰出科學(xué)家、學(xué)術(shù)帶頭人;“大學(xué)物理B”：面向工科各試驗(yàn)班，如智能裝備、建筑學(xué)院、航天與自動化、計算機(jī)與電子通訊等專業(yè)集群，其培養(yǎng)目標(biāo)是具有創(chuàng)新意識和初步的科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)能力、具有開闊的國際視野和國際競爭力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才;“大學(xué)物理C”：面向?qū)ξ锢韺W(xué)要求偏低的專業(yè)，其培養(yǎng)目標(biāo)是具有科學(xué)、工程和人文三方面的綜合素質(zhì)的高層次創(chuàng)新型工程技術(shù)和管理人才;“文科物理”：面向文科試驗(yàn)班專業(yè)集群，主要提升文科學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)文科學(xué)生的物理學(xué)思維方式、研究方法;“大學(xué)物理基礎(chǔ)”（預(yù)科）：面向高考未考物理的學(xué)生、以及物理基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，是大學(xué)物理的先修課程。如圖2所示，“大學(xué)物理”課程新體系實(shí)現(xiàn)了大學(xué)物理與中學(xué)物理課程的有效銜接，為培養(yǎng)對學(xué)生主動獲取知識能力、實(shí)踐與動手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提供了良好的課程體系。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的銜接與優(yōu)化

針對大學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的有效銜接問題和不同層次的需求，避免大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容與中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，我們研究了中學(xué)物理教材、大綱以及高考的考綱，結(jié)合大學(xué)物理課程的定位和培養(yǎng)目標(biāo)，對大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化。對中學(xué)重點(diǎn)講解的內(nèi)容，如牛頓運(yùn)動三定律、機(jī)械能守恒等內(nèi)容做了刪減，而對近代物理內(nèi)容，尤其是量子力學(xué)內(nèi)容做了適當(dāng)?shù)脑黾?，如?所示。教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化也得到了學(xué)生的認(rèn)可，如圖3所示的問卷調(diào)查。

教學(xué)內(nèi)容的銜接，不只是避免內(nèi)容的重復(fù)，更重要的是引導(dǎo)自主學(xué)習(xí)，鼓勵個性發(fā)展，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)。

2.3 教學(xué)方法改革

針對中學(xué)生的應(yīng)試教育及“保姆式”的教學(xué)方法、學(xué)生只重視如何解題、不會思考等問題，提出了以“物理過程、物理問題引導(dǎo)”的教學(xué)方法，即利用物理現(xiàn)象引入物理問題來引起學(xué)生的興趣，引發(fā)他們的思考以及對接下來教學(xué)內(nèi)容的期待，訓(xùn)練“思維”、培養(yǎng)“能力”，以改變學(xué)生的應(yīng)試思維。

我們通過演示實(shí)驗(yàn)、視頻等手段展示物理過程（或引入物理問題），集中學(xué)生的注意力，然后針對物理現(xiàn)象講解物理理論，之后緊密結(jié)合理論再次展示現(xiàn)象、展示實(shí)驗(yàn)變化加深對理論的理解，最后理論聯(lián)系實(shí)際，介紹物理知識的應(yīng)用。在選擇物理現(xiàn)象時，盡量選擇那些接近生活，并能讓學(xué)生感到出乎意料的例子，效果會更好。

如在講解“反射和折射起偏”部分內(nèi)容時，先讓學(xué)生從反光比較強(qiáng)烈的地方來看黑板上的字跡，他們會反映看不清。這時，教師遞給學(xué)生一片偏振片，調(diào)整好角度。當(dāng)透過偏振片能看清黑板上字跡的時候，他們都發(fā)出了驚嘆，學(xué)生的注意力一下子就被吸引過來，好奇心也被調(diào)動起來，對后面的講解也更加感興趣了。然后針對這一現(xiàn)象講解布儒斯特定律，結(jié)合布儒斯特定律再次演示反射起偏現(xiàn)象。然后，與學(xué)生一起判斷入射面的方向。由于反射光中垂直于入射面的振動分量比較多，可以轉(zhuǎn)動偏振片的方向，讓這個分量消光，反射光的強(qiáng)度就會大幅度降低，黑板上相應(yīng)位置就會看清楚，加深學(xué)生對理論的理解。最后，理論聯(lián)系實(shí)際以達(dá)到“學(xué)以致用”的目的：晚上汽車在沒有路燈的路上行駛時要打開遠(yuǎn)光燈，但是，路對面來車的司機(jī)會感到炫目，容易引發(fā)交通事故。解決的辦法就是在汽車的照明燈和風(fēng)擋玻璃前面加裝一個和地面成45°角的偏振片，當(dāng)對向來車時，兩車的透振方向垂直，燈光互不影響[8]。

這種引導(dǎo)學(xué)生如何思考問題、解決問題的教學(xué)方法更容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，從而實(shí)現(xiàn)了從中學(xué)的應(yīng)試思維到大學(xué)的科學(xué)思維的轉(zhuǎn)變。

2.4 教學(xué)模式改革

針對中學(xué)生在教師和家長的監(jiān)管下學(xué)習(xí)、以及傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動性差等問題，我們實(shí)施了實(shí)景體驗(yàn)互動式大學(xué)物理“圓桌教學(xué)”全新模式（也稱為“工作室物理”[9]）。讓學(xué)生自己動手做演示實(shí)驗(yàn)，主動探索物理規(guī)律，實(shí)現(xiàn)了“以教為主”向“以學(xué)為主”的教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。從而實(shí)現(xiàn)了從中學(xué)的被動學(xué)習(xí)到大學(xué)的主動學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。

如圖4所示，在這種學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生可親自參與到教學(xué)中，學(xué)生成為教學(xué)的主體。教師引領(lǐng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。在組織課堂教學(xué)時，我們先讓學(xué)生做演示實(shí)驗(yàn)，觀看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后討論、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因，引導(dǎo)學(xué)生掌握物理學(xué)的基本概念、基本原理。對于那些深奧的物理規(guī)律，在學(xué)生做完演示實(shí)驗(yàn)后，由老師結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作系統(tǒng)講解。這種教學(xué)模式受到學(xué)生極大喜愛。課堂氣氛發(fā)生了巨大變化，課堂中學(xué)生和老師均可站立走動、相互討論，出現(xiàn)了學(xué)生和教師“樂在其中”的課堂氣氛。如圖5所示。

2.5 選課機(jī)制調(diào)整

針對中學(xué)選學(xué)模塊化問題，我們在選課機(jī)制上做了改革。學(xué)生自主選擇教師上課的教學(xué)管理制度，也就是俗稱的教師掛牌上課制度。這種教學(xué)管理制度不是由教學(xué)主管部門安排哪位教師為哪一個班級上課，而是教師向?qū)W生展示自己的教學(xué)理念、能力和水平，由學(xué)生自己選擇決定上哪位教師的課。這種選課機(jī)制是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的沖擊，同時也使學(xué)生的主體地位得到提升。

根據(jù)問卷調(diào)查，考入哈工大的學(xué)生有86.1%在中學(xué)物理學(xué)習(xí)中采用的是分模塊教學(xué)機(jī)制。即在高中，“力學(xué)”“電磁學(xué)”部分為必修內(nèi)容，“熱學(xué)”“振動波動和光學(xué)”為選修內(nèi)容，即二選一，或選考“熱學(xué)”模塊，或選考“振動波動和光學(xué)”模塊。這就導(dǎo)致一部分學(xué)生“光學(xué)”部分內(nèi)容缺失，另一部分學(xué)生“熱學(xué)”部分內(nèi)容缺失，這就給上課的教師出了難題。之前講到這些內(nèi)容時，教師面臨的情況是總有一部分學(xué)生跟不上進(jìn)度，因?yàn)樗麄冊谥袑W(xué)時未選修這部分內(nèi)容，沒有相應(yīng)的概念和基礎(chǔ)知識，所以學(xué)生學(xué)起來有些吃力，教師也很難協(xié)調(diào)。通常采取的辦法是讓缺失這些內(nèi)容的學(xué)生自學(xué)，這又給學(xué)生增加了新的壓力。為改變這一現(xiàn)狀，我們研究了大、中學(xué)物理課程的銜接問題。從2019年秋季學(xué)期開始試行按課程內(nèi)容選擇上課教師的選課機(jī)制，即把上課教師按上課時間分為兩部分，一部分教師的“光學(xué)”部分學(xué)時稍微多一點(diǎn)，相應(yīng)的“熱學(xué)”學(xué)時相對少一點(diǎn)，在講解“光學(xué)”部分內(nèi)容時放慢速度、放慢進(jìn)度，便于學(xué)生跟得上、能夠消化理解;而另一部分教師的“熱學(xué)”部分學(xué)時稍微多一點(diǎn)，相應(yīng)的“光學(xué)”學(xué)時相對少一點(diǎn)，在講解“熱學(xué)”部分內(nèi)容時放慢速度、放慢進(jìn)度。

實(shí)現(xiàn)大、中學(xué)物理課程的銜接。表2為2020年秋季學(xué)期上課教師的安排。我們把這個表放到學(xué)生選課系統(tǒng)，供學(xué)生在選課時參考。從而實(shí)現(xiàn)了中學(xué)的模塊教學(xué)與大學(xué)物理課程的銜接。

2.6 考試方式改革

本著“以考核促學(xué)習(xí)”的教學(xué)目的，開展考核方式改革，增加了研究型大作業(yè)和設(shè)計與應(yīng)用試題，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。學(xué)生最終成績由兩部分組成：“平時成績+筆試成績”。平時成績占30%，包括平時作業(yè)、隨堂測試、研究型大作業(yè);筆試成績占70%，包括期中考試、期末考試?？己藘?nèi)容以知識性考核為主，增加專題討論、實(shí)例分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計等環(huán)節(jié)，考查學(xué)生的科學(xué)探索和創(chuàng)新能力。首先，增加了研究型大作業(yè)，通過對具體問題的研究，如“結(jié)合課上所學(xué)內(nèi)容，談?wù)剦嚎s式電冰箱的工作原理及如何實(shí)現(xiàn)冰箱節(jié)能”，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維;在試卷中增加了考核能力的“設(shè)計與應(yīng)用”試題，如“請利用所學(xué)光學(xué)知識，設(shè)計一個測量某種透明液體折射率的實(shí)驗(yàn)方案。要求畫出原理圖，給出相應(yīng)的理論解釋，簡述實(shí)驗(yàn)步驟”，從“知識掌握”“能力培養(yǎng)”“邏輯思維訓(xùn)練”等多角度全過程考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。其次，建立不同大類課程試題出題小組，對試題考核的知識和能力要點(diǎn)進(jìn)行研究，給出出題的策略說明。第三，規(guī)范試題出題，要求期末考試題的分布與課程大綱關(guān)于考核的要求一致，形成閉環(huán)。并且要求近三年試題的重復(fù)率要低于10%、客觀題量少于30分，避免出現(xiàn)原題。形成了“知識掌握程度考核+應(yīng)用實(shí)踐能力考核+創(chuàng)新研究能力考核”的全新考核模式。

3 結(jié)語

教學(xué)實(shí)踐表明，哈工大物理學(xué)院大學(xué)物理教研室針對“3+3”新高考制度下，大學(xué)物理與中學(xué)物理的銜接問題所采取的解決方案是有效的。尤其是基于物理過程（或物理問題）的教學(xué)方法是比較適合當(dāng)下“大學(xué)物理”課程的教學(xué)環(huán)境，它不僅適用于高考不選考物理進(jìn)校的學(xué)生，也適用于高考選考物理進(jìn)校的學(xué)生，這種教學(xué)方法既鍛煉了學(xué)生的物理思維，有培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

實(shí)景體驗(yàn)互動式大學(xué)物理“圓桌教學(xué)”全新模式不僅讓學(xué)習(xí)變得更輕松了，還提升了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生從被動接受到主動研究的“研究型”教學(xué)模式，從而培養(yǎng)了學(xué)生探索、研究科學(xué)知識的能力。對教學(xué)內(nèi)容的適當(dāng)增減，避免了大、中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，同時也對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，有助于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考、邏輯思維、以及理論聯(lián)系實(shí)際能力?？荚嚪绞降母母锶诤狭死碚摵蛯?shí)踐，注重學(xué)生能力和素質(zhì)的考核，考核內(nèi)容鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新型思維。

參 考 文 獻(xiàn)

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