“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下“大學(xué)物理”緒論課的教學(xué)研究與實(shí)踐

［摘 要］ 在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，通過(guò)雨課堂和學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)“大學(xué)物理”緒論課進(jìn)行線上線下混合式教學(xué)研究。通過(guò)線上問(wèn)卷調(diào)查和學(xué)生建立初步交流，線下教學(xué)重點(diǎn)闡明“為什么學(xué)”及“如何學(xué)”兩個(gè)問(wèn)題，課后利用學(xué)校網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，線上學(xué)習(xí)相關(guān)擴(kuò)展視頻，闖關(guān)完成章節(jié)任務(wù)點(diǎn)以及物理學(xué)小知識(shí)檢測(cè)等。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在混合教學(xué)模式下，可以明顯提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生求知欲，提升學(xué)生對(duì)教師的信任度，為“大學(xué)物理”課程后續(xù)的混合教學(xué)模式提供了良好的開(kāi)端。

［關(guān)鍵詞］ 大學(xué)物理；緒論課；混合式教學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2023年度安徽省高等學(xué)校質(zhì)量工程項(xiàng)目“基于OBE理念下物理學(xué)專(zhuān)業(yè)課混合式教學(xué)探索與實(shí)踐——以我校物理學(xué)專(zhuān)業(yè)課程為例”（2023jyxm1286）；2022年度學(xué)院“課程思政”示范課程建設(shè)項(xiàng)目“‘電磁學(xué)’課程思政”（wdxykcsz202201）；2022年度安徽省高等學(xué)校省級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“‘電磁學(xué)’線下課程”（2022xxkc037）

［作者簡(jiǎn)介］ 黃武英（1974—），女，安徽歙縣人，博士，安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事大學(xué)物理教學(xué)改革研究。

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2024）17-0113-04 ［收稿日期］ 2023-03-21

引言

“大學(xué)物理”課程是高等學(xué)校理工科專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分［1-2］。學(xué)習(xí)“大學(xué)物理”能有效地提升學(xué)生的科學(xué)思維及用物理方法解決實(shí)際問(wèn)題的初步能力，在人才培養(yǎng)中有十分重要的作用。如何有效提高教學(xué)效果和教學(xué)效率，是高校教學(xué)面臨的主要問(wèn)題。混合教學(xué)模式是傳統(tǒng)教學(xué)和線上教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，它把教學(xué)的時(shí)間和空間都進(jìn)行了延伸［3-4］。通過(guò)混合式教學(xué)，可以讓“教”和“學(xué)”不必局限在同一時(shí)間同一地點(diǎn)發(fā)生，給學(xué)生較為充分的主動(dòng)選擇權(quán)，有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)和提升自我學(xué)習(xí)能力，可以有效提高教學(xué)效率和教學(xué)效果［5］。

緒論課是“大學(xué)物理”課程的首個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。師生之間通過(guò)教習(xí)緒論課進(jìn)行初步交流，是彼此間建立合適教學(xué)方式的第一步。如何利用緒論內(nèi)容激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、樹(shù)立學(xué)生的學(xué)習(xí)信心、突出“大學(xué)物理”課程的重要性成為關(guān)鍵［6］。大學(xué)物理緒論課一般控制在1～2個(gè)課時(shí)內(nèi)完成，主要涉及以下四個(gè)方面：（1）調(diào)查學(xué)生情況——掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度；（2）論述物理學(xué)對(duì)科技生產(chǎn)的影響——講清楚為什么學(xué)習(xí)大學(xué)物理；（3）明確“大學(xué)物理”的研究對(duì)象和研究方法——讓學(xué)生明白要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容；（4）介紹大學(xué)物理學(xué)習(xí)方法以及考核評(píng)定方法——引導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)好大學(xué)物理。

一、開(kāi)展線上問(wèn)卷調(diào)查，師生建立初步交流

初上緒論課時(shí)，課堂教學(xué)中更多開(kāi)展線上互動(dòng)，可以提高學(xué)生關(guān)注度，吸引學(xué)生注意力。緒論課開(kāi)始，筆者會(huì)花大約10分鐘時(shí)間通過(guò)雨課堂初步調(diào)查學(xué)生的情況，比如：（1）你理想的大學(xué)生活是怎么樣的？（2）你對(duì)現(xiàn)在的大學(xué)生活滿(mǎn)意嗎？（3）你對(duì)未來(lái)的學(xué)習(xí)生活如何規(guī)劃？通過(guò)對(duì)本校數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)和環(huán)境科學(xué)與工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行初步調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生理想的大學(xué)生活是充實(shí)、自由、自主的，60%左右的學(xué)生認(rèn)為目前的大學(xué)生活尚可，但也有10%左右的學(xué)生對(duì)目前的大學(xué)生活不滿(mǎn)意；未來(lái)的學(xué)習(xí)規(guī)劃方面，約有40%左右的學(xué)生選擇考研深造，50%左右的學(xué)生猶豫是否考研，還有10%的學(xué)生得過(guò)且過(guò)很迷茫；而對(duì)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)，50%的學(xué)生目前還是停留在提高該課績(jī)點(diǎn)的階段，不知道該課程對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)有什么作用，而有將近10%左右的學(xué)生抱著只求考試通過(guò)的態(tài)度。通過(guò)一系列問(wèn)卷調(diào)查，教師及時(shí)調(diào)整講課思路。比如針對(duì)部分學(xué)生對(duì)目前大學(xué)生活不滿(mǎn)意的現(xiàn)象，會(huì)舉例說(shuō)明學(xué)生及時(shí)調(diào)整心態(tài)盡快適應(yīng)大學(xué)生活的重要性；針對(duì)部分學(xué)生學(xué)習(xí)“大學(xué)物理”課程比較盲目，在講述為什么學(xué)“大學(xué)物理”時(shí)，側(cè)重講述物理學(xué)對(duì)人類(lèi)生活的貢獻(xiàn)以及“大學(xué)物理”對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程的幫助等，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，從心理上和學(xué)生拉近了距離，提升了學(xué)生對(duì)教師的信任度，教師也了解了學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)，為后續(xù)的教學(xué)合作打下良好基礎(chǔ)。

二、論述物理學(xué)對(duì)科技生產(chǎn)的影響，明確“大學(xué)物理”重要性

學(xué)習(xí)物理學(xué)有何重要性？筆者通過(guò)適當(dāng)介紹物理學(xué)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展與變革的影響，并結(jié)合不同的專(zhuān)業(yè)特征介紹物理學(xué)在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用，進(jìn)而讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在理工科專(zhuān)業(yè)的重要地位。緒論課中首先通過(guò)介紹物理學(xué)的發(fā)展歷程來(lái)著重說(shuō)明物理學(xué)的發(fā)展對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)生活的貢獻(xiàn)，如何影響大家的生活。在介紹經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，著重介紹物理學(xué)的發(fā)展和三次工業(yè)革命的關(guān)系［7-8］。比如，17、18世紀(jì)經(jīng)典力學(xué)、熱學(xué)的發(fā)展，推動(dòng)以蒸汽機(jī)為代表的第一次工業(yè)革命；19世紀(jì)電磁理論的發(fā)展，帶動(dòng)以電氣化為特征的第二次工業(yè)革命；20世紀(jì)初近代物理的發(fā)展，相對(duì)論和量子力學(xué)的建立，推動(dòng)以信息技術(shù)為代表的第三次工業(yè)革命。在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，每一次重大的發(fā)現(xiàn)和突破都引發(fā)了新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。通過(guò)介紹物理學(xué)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)的影響，極大地提升學(xué)生學(xué)習(xí)“大學(xué)物理”的內(nèi)驅(qū)力。另外，筆者把一些相關(guān)的物理學(xué)發(fā)展史的小視頻放在學(xué)習(xí)通中，讓學(xué)生課后根據(jù)自己的興趣有選擇地去了解物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的一些重要事件，并在學(xué)習(xí)通任務(wù)點(diǎn)中設(shè)置相應(yīng)的習(xí)題，方便學(xué)生自我檢驗(yàn)（見(jiàn)圖1），教師可以根據(jù)學(xué)生情況設(shè)置成闖關(guān)模式，也可以設(shè)置定時(shí)開(kāi)放。

除了介紹經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展史，筆者還結(jié)合不同的專(zhuān)業(yè)介紹“大學(xué)物理”和這些專(zhuān)業(yè)的關(guān)系。比如，對(duì)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，討論物理模型的建構(gòu)思維對(duì)數(shù)學(xué)建模的影響；對(duì)環(huán)境科學(xué)與工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，介紹各類(lèi)環(huán)境中的物理問(wèn)題，如噪聲、光污染的處理中涉及的具體物理問(wèn)題。2022年秋季學(xué)期開(kāi)學(xué)初，重慶縉云山火災(zāi)通過(guò)“以火滅火”的方式撲滅，因此在緒論課就介紹“以火滅火”的氣壓原理。針對(duì)這些物理小知識(shí)，緒論課中通過(guò)線上測(cè)試的方式來(lái)了解學(xué)生的聽(tīng)課情況（見(jiàn)圖2），讓學(xué)生慢慢熟悉混合教學(xué)模式。通過(guò)對(duì)這些學(xué)生所熟悉的生活以及專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中牽涉的物理問(wèn)題進(jìn)行介紹，讓學(xué)生深刻意識(shí)到“大學(xué)物理”的學(xué)習(xí)對(duì)其進(jìn)一步學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的必要性和重要性，以此來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和學(xué)習(xí)興趣。

三、闡明大學(xué)物理的研究?jī)?nèi)容和研究方法，厘清大學(xué)物理知識(shí)的重難點(diǎn)

在上緒論課時(shí)，首先請(qǐng)學(xué)生思考什么是物理學(xué)？物理學(xué)的研究任務(wù)是什么？筆者從物理學(xué)是研究萬(wàn)物之理的科學(xué)出發(fā)，介紹物理學(xué)的研究任務(wù)：研究宇宙間各種物質(zhì)的各層次結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律及它們的實(shí)際應(yīng)用。筆者從物理學(xué)的研究對(duì)象——物質(zhì)和研究?jī)?nèi)容、運(yùn)動(dòng)這兩方面來(lái)說(shuō)明“大學(xué)物理”教學(xué)內(nèi)容，重點(diǎn)介紹“大學(xué)物理”課程的研究對(duì)象包含了哪些物質(zhì)，以及這些物質(zhì)的不同運(yùn)動(dòng)形式帶來(lái)的物理學(xué)分支學(xué)科，如力學(xué)研究物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、熱力學(xué)研究分子的熱運(yùn)動(dòng)等。通過(guò)各個(gè)分支學(xué)科的介紹，讓學(xué)生大致掌握“大學(xué)物理”的基本脈絡(luò)，使得學(xué)生做到“心中有數(shù)”。

作為一名大學(xué)生，除了掌握一些基礎(chǔ)的科學(xué)知識(shí)，還應(yīng)該具有基本的科學(xué)思想和科學(xué)方法。在強(qiáng)調(diào)“大學(xué)物理”教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，需要大致介紹大學(xué)物理的研究方法，如模型法、分析法、演繹法、歸納法、實(shí)驗(yàn)法等［9］。針對(duì)不同的研究?jī)?nèi)容采用不同的研究方法，如在研究物體的平動(dòng)時(shí)采用質(zhì)點(diǎn)模型，而在研究物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)采用剛體模型，這是研究同一物體的不同運(yùn)動(dòng)時(shí)采用的不同理想化模型（抓住主要因素、忽略次要因素）。通過(guò)適當(dāng)介紹物理學(xué)的研究方法，可以讓學(xué)生明白，解決物理問(wèn)題的方法、途徑多種多樣，學(xué)習(xí)時(shí)更要關(guān)注物理的研究方法，學(xué)習(xí)前輩們解決物理問(wèn)題的思維方式，從而提高自身的學(xué)習(xí)能力。

由于學(xué)生對(duì)中學(xué)物理比較熟悉，而大學(xué)物理教材的各個(gè)分支還是和中學(xué)一樣，很多學(xué)生拿到教材的第一反應(yīng)是中學(xué)已經(jīng)學(xué)過(guò)相關(guān)內(nèi)容，自認(rèn)為大學(xué)物理是中學(xué)物理的簡(jiǎn)單重復(fù)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易產(chǎn)生輕視心理。因此，在介紹大學(xué)物理內(nèi)容時(shí)，更強(qiáng)調(diào)大學(xué)物理和中學(xué)物理內(nèi)容的差異，讓學(xué)生意識(shí)到大學(xué)物理的學(xué)習(xí)內(nèi)容是中學(xué)物理內(nèi)容的深化和拓展，是物理概念和規(guī)律的螺旋式上升。比如中學(xué)物理研究物體的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，但是現(xiàn)實(shí)生活中物體大都是曲線運(yùn)動(dòng)，因此研究大學(xué)物理問(wèn)題需要更復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具。再比如，中學(xué)物理用到繩索時(shí)經(jīng)常會(huì)說(shuō)“輕質(zhì)繩”，這是為什么呢？還有牛頓當(dāng)初描述牛頓第二定律內(nèi)容時(shí)真的是高中所學(xué)的這樣嗎？通過(guò)一些具體例子的對(duì)比和設(shè)問(wèn)，讓學(xué)生明白大學(xué)物理和中學(xué)物理課程研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容的差別，重視大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)，讓他們?cè)趯W(xué)習(xí)該課程時(shí)不掉以輕心。

四、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，做到“授之以漁”

好的學(xué)習(xí)方法不僅事半功倍，還大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。每一門(mén)課程都有自己的特點(diǎn)，也有特定的學(xué)習(xí)方法。很多學(xué)生習(xí)慣中學(xué)時(shí)采用的“題海戰(zhàn)術(shù)”而缺乏獨(dú)立思考的過(guò)程，更不會(huì)用高等數(shù)學(xué)這個(gè)“工具”來(lái)幫助理解和解決大學(xué)物理問(wèn)題。部分大學(xué)生難以轉(zhuǎn)換學(xué)習(xí)方法，這為大學(xué)物理的學(xué)習(xí)帶來(lái)了很大的負(fù)面影響。在緒論課中，不僅要強(qiáng)調(diào)中學(xué)物理和大學(xué)物理內(nèi)容上的差異，更要提醒學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法，讓學(xué)生放棄中學(xué)時(shí)期形成的物理觀念，以初學(xué)者的心態(tài)去認(rèn)真學(xué)習(xí)，逐步體會(huì)一個(gè)全新的物理世界。

在指導(dǎo)學(xué)生大學(xué)物理的學(xué)習(xí)方法時(shí)，首先，根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)需求指定不同參考書(shū)目，比如，對(duì)數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生指定牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》為課外參考書(shū)目，而對(duì)環(huán)境科學(xué)與工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生，則指定趙凱華的《新概念物理教程》為主要參考書(shū)目，并引導(dǎo)他們有針對(duì)性地查閱學(xué)習(xí)相關(guān)參考書(shū)目。同時(shí)，在學(xué)校的MOOC平臺(tái)引入一些優(yōu)秀課程，上海交通大學(xué)董占海教授的MOOC視頻、北京理工大學(xué)胡海云教授的“大學(xué)物理——電磁學(xué)”，讓學(xué)生預(yù)習(xí)或者復(fù)習(xí)時(shí)去查看相關(guān)視頻。其次，介紹本人以及上課特點(diǎn)，包括本人專(zhuān)業(yè)背景、講課方式、線上任務(wù)點(diǎn)分布及要求、線下教學(xué)要求、考核方式和答疑方式等。不論什么學(xué)習(xí)方法，大學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)的能力最為關(guān)鍵，在“大學(xué)物理”課程教學(xué)中，筆者持續(xù)有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生保持良性的學(xué)習(xí)循環(huán)。比如，部分知識(shí)點(diǎn)采用學(xué)生課后線上視頻學(xué)習(xí)，其中線上教學(xué)中視頻任務(wù)點(diǎn)和章節(jié)測(cè)驗(yàn)大約各占50%，線上教學(xué)主要結(jié)合學(xué)生觀看視頻時(shí)長(zhǎng)和章節(jié)檢測(cè)的方式評(píng)定學(xué)生成績(jī)，并通過(guò)學(xué)習(xí)通及雨課堂和教師互動(dòng)，達(dá)到檢驗(yàn)和答疑目的；強(qiáng)調(diào)章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的整理和總結(jié)，不定期檢查筆記等。最后，為了幫助高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生，筆者會(huì)將高等數(shù)學(xué)中的微積分、矢量函數(shù)的運(yùn)算進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)，把公式整理發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生將來(lái)遇到相關(guān)數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)可以查閱，消除學(xué)生對(duì)高等數(shù)學(xué)的恐懼感，提升學(xué)習(xí)的自信心。通過(guò)這一系列教學(xué)手段的使用，讓學(xué)生逐漸增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高學(xué)習(xí)興趣，提升自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)到“授之以漁”的目的。

結(jié)論

本文探討了對(duì)“大學(xué)物理”緒論課采用線上線下混合教學(xué)模式，比如通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的形式了解學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)、課堂上重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)為什么要學(xué)習(xí)、如何學(xué)習(xí)大學(xué)物理、課后通過(guò)線上拓展視頻、物理小知識(shí)的趣味檢測(cè)等方法，擴(kuò)大學(xué)生的視野，改變學(xué)生學(xué)習(xí)“大學(xué)物理”的態(tài)度。通過(guò)對(duì)緒論課的學(xué)習(xí)，學(xué)生清楚地意識(shí)到該課程的重要性以及提高思維能力的重要性，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握“大學(xué)物理”課程的知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法，從而使學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)始終沿著正確的方向發(fā)展，這對(duì)于提高高校本科教學(xué)質(zhì)量有著重要的意義。

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Teaching Research and Practice of the Introduction Lesson of College Physics under the Background

of “Internet +”

HUANG Wu-yinga， TAO Hai-shengb

（a.School of Physics and ELectronic Information， b. School of Ecology and Environment， Anhui Normal University， Wuhu， Anhui 241002， China）

Abstract： Under the background of “Internet +”， the online and offline blended teaching research on the introduction lesson of College Physics is carried out through the Rain Classroom and the campus network teaching platform. It includes establishing preliminary communication with students through" online questionnaire survey， highlighting the two issues of “why to learn” and “how to learn” through offline teaching， learning related extended videos by means of the campus online platform， breaking through the chapter task points and testing the physics tips after class. Through teaching practice， it is found that under the blended teaching mode， students’ interests in learning can be significantly improved， their thirst for knowledge can be stimulated， and their trust in teachers can be improved. This provides a good beginning for the subsequent blended teaching mode of College Physics.

Key words： College Physics; introduction lesson; blended teaching mode