摘 要: 大学物理是面向理工科学生的一门基础课程。根据应用型本科高校人才培养目标,结合我校实际情况,从课程体系、教学内容、教学方法、考核方式等方面对大学物理教学改革进行探讨和总结。
关键词: 应用型人才; 大学物理课程; 教学改革
大学物理课程是高等学校理工科专业的一门公共基础课,学生后续专业课都要应用本课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法[1]。示范应用型本科高校就是要培养面向生产、建设、管理、服务一线的基础理论扎实、具有创新精神和实践能力的应用型人才。为此,物理课教学必须进一步深化教学模式改革,整合教学内容和优化课程体系,顺应并服务于应用型人才培养目标。
1 分级模块化的大学物理课程体系
长期以来,全校大学物理教学属单一教学模式,同一份大纲,统一的标准教案,同样的学时和内容,与专业相关性差、没有兼顾到学生兴趣点的多样性,学生学习主动性和创新能力不足[2]。为此,构建了分级、分块的大学物理课程体系,首先将全校的物理课程分为 A ( 80 学时) 、B ( 64 学时) 两个级别,根据各专业方向和课程特点,分别制定不同的教学大纲。“强”物理专业其后续专业课涉及到的物理基础知识多,如材料科学和电气自动化等专业学生修的是大学物理 A,而 “弱物理”专业如计算机、环境科学等专业学生选修的则是大学物理 B。
另外,按照专业需求对教学内容进行分块。传统的力、热、光、电磁、原子物理及量子基础的逻辑顺序被打破,按块分割,按需教学。同级大学物理课程,对不同二级学院或专业进行教学时,也是分专业独立制定授课计划,选择贴近专业需求的物理知识模块组成教学内容。譬如同样都上大学物理 A,材料各专业可选取质点力学、热力学及分子动理论、原子分子物理等组成的知识模块做为教学主要内容,而电气及自动化各专业则主要选取力学、电磁学、光学等组成的知识模块为主,在 B 级中也是如此设置。这种设置既确保教学的基本需求,又能根据各专业方向对大学物理知识需求的重点不同,对相同模块内物理知识点的深度和广度进行调整,学生学到的物理知识与其专业知识的相关性大大提高,极大地增强了学生的学习兴趣。
与分级分块的课程体系相呼应,教研室组织编写一套符合我院实际的大学物理教材,既保留普通物理的经典知识,又精选例题贴近学校的专业特色,在教材的后半部精心设计若干物理专题,从当今物理发展前沿和物理与其他专业学科的交叉领域精心选题,在物理教学的第二个学期,改变传统课堂讲授而代之以类似学术报告的形式进行教学,选择贴近学生专业的物理专题,适当增加固体物理、半导体物理、纳米科技、量子理论等方面的内容,让学生体会到物理与前沿科技、各专业工程实践之间的联系,激发学生学习的主动性和积极性[3]。
2 教学方法的改革
2. 1 引入数字化技术改造教学手段和方法
在教学中,利用 PPT 和各类物理多媒体课件已经是大多数老师的常态,黑板和计算机投影配合使用也是共识,但数字化教学的含义远超简单使用多媒体课件和投影仪,尤其是在计算机网络及智能手机如此普及的今天。
首先,手机 app “翻转校园”的使用迈出了教学管理数字化的第一步。老师上课点名变得更加高效,学生可以实现课前预习、查看教师点评、参与课后讨论等等。
其次,物理规律和物理情景大多比较抽象,是理想状态下或者微观世界的现象,进行理论推导计算得出的结论通常也多是数学公式,在这时辅助于音频、视频、动画等数字化的资源,可以很好的再现物理情景,加深学生理解,这就是综合使用各种教学媒体,包括板书、计算机教案、多媒体课件、演示实验等手段的过程,在教室网络许可的情况下,甚至可以直接登录物理实验中心的仿真物理实验系统,直接进行仿真实验。
第三,积极建设物理数字化交互式课外学习环境和渠道。目前学校网站上信息资源里网络教学的内容资源非常丰富,为引导学生有重点、有目的的登录学习各种物理网络课程和资源,教师可以教学班为单位组建微信学习群或 QQ 学习群,在课前和课后组织学生登录学习相关课程资源,并为学生碰到的问题和困难提供指导和解答,教师也可以根据自己的教学实际在学校网络教学平台添加自己的网络课程供学生学习。
2. 2 多种举措提高学生课堂学习物理的兴趣
实践表明从生活实际、工农业生产、科技应用出发进行物理概念教学,能显著提高学生课堂学习物理的兴趣。例如,在讲授角动量守恒定律时,先通过多媒体播放一些跳水、花样滑冰、直升飞机起降飞行等画面,从这些学生熟悉的画面中提出需要用角动量守恒解决的物理问题,引发学生思考; 在讲授光的偏振时,拿立体电影作为例子来引入,介绍观影时戴的偏振片眼镜,从成像原理逐渐引导到对偏振光的讨论上来,完成教学; 科技前沿成果有时也会引起学生对物理学习的极大兴趣,2016 年 2 月引力波被证实存在,理工科大学生们对此也很感兴趣,物理教学中学到机械波、爱因斯坦相对论、电磁波、物质波这些概念时,适当引入引力波探测的知识内容,使学生认识到引力波是一种与电磁波不同的辐射,一方面对比电磁波、机械波介绍引力波,使学生更加理解掌握机械波、电磁波的概念规律,另一方面探测到引力波的主要装置其原型实际上就是大学物理教学中都要讲到的迈克尔逊干涉仪[4],这又是一个重要的物理知识点。
课堂演示实验也能有效吸引学生注意力,提高其听课兴趣。比如讲到静电屏蔽问题的时候,准备一台小收音机和一个金属盒子,课堂演示屏蔽的效果。在讲授转动惯量概念以及转动定律时,准备几根质量相同长短不同的细杆,要求学生将其立在手指端保持平衡,学生就能体会到越短的杆越难以在指端保持平衡,引发学生思考讨论,最终探究得到物理定律。课堂演示实验使教学生动,使学生全情投入,在实践中感悟知识,探索中体验成功。
另外,物理课堂教学中引入物理学史,也可以让枯燥的物理知识更加生动有趣,加深对物理概念规律的认识,更重要是从中找观点、找方法、找启发[5]。
2. 3 以任务为导向的分组学习教学法
在教学实践中,为提高学生学习的主动性和体现主体地位,也采用了一种 “以任务为导向的分组学习教学法”。该教学法适用于单班教学、人数较少、配合度较高的班级。具体做法就是,将班内学生分成两个学习组,两个学习组成员的总体物理程度要均衡; 分解学习任务,按照学生知识的 “最近发展区” 布置相同的知识内容,在老师的帮助下,明确该节课的教学目的与教学要求、重难点,由学生借助教材、网络学习平台等资源进行课外自主学习,教师也可以通过微信群进行指导答疑; 课外的自主学习结束后,在课堂上由其中一组进行知识的讲解呈现,另外一组对上一组讲解的效果进行评价、提问和质疑; 然后通过解题进行知识的应用检验; 最后,教师进行查漏补缺和总结。这种教学方式,学生的参与度很高,在任务的驱动下,每个人都要进行充分的自主学习才能胜任讲和评的角色。
3 考核评价方式的改革
考核方式对学生的学习模式具有很强的引导作用,在基本考核模式 “平时成绩 + 期末考试”不变的情况下,增加平时成绩比重,改革的基本思路是考核内容的全面化、考核方式多样化、过程化,将学习成绩的考评贯穿于整个学习阶段。
首先,扩展平时成绩的考核范围,涵盖作业及出勤、课堂讲评互动、章节测验及任务型考核等 4 种。作业及出勤作为基本考核内容,因为按时到课听讲,独立认真完成作业仍然是学生掌握知识的重要环节,也是学习态度是否端正的主要表现。因此,该项考核有其重要性,约占平时成绩的 40% ; 课堂讲评考核约占 20% ,该项成绩主要是体现学生在课堂上参与教学互动的积极性及效果,例如分组学习时是否积极参与讲课和评课,课堂提问及回答问题情况等,都能反映学生学习状况; 章节测验考核占 20% ; 任务型考核主要指学生在课后对知识的巩固、应用及延伸扩展,比如就专题讲座的内容写综述小论文,登录网络课程平台听指定章节的课程等等,该项考核也占 20% 。
其次,在期末考试试卷命题时,考试内容要有利于促进学生能力养成,测试基础知识之外,增加考查学生知识应用能力、分析和解决问题能力的比重,增加一些具有物理背景的实际问题分析题,增大主观题的比例,使试题类型更加多样化,更能适合应用型人才培养目标。
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4 结 语
服务于应用型人才培养目标,大学物理课程需要在各个环节进行改革,这项工作一直在进行中,同时也取得了一些成效。应该认识到改革是一个动态的、与时俱进的过程,有利于教学质量提高、有利于学生创新能力提升的方法和措施都是物理课程改革应该尝试的。
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