大学物理课程有效教学策略研究

　　自2003年开始，我们课题组以河南一所地方高校为教学实验基地，开展了一系列大学物理课程教学改革尝试。2006年，根据教学改革实验需要，课题组结合校级课题“大学物理分级教学模式探析”，针对不同学习层次和水平的学生设计了多模块课程，尝试分级、分层教学。课题组在不断探索中逐渐积累了改革经验，为进一步深入研究奠定了基础，2009年成功申报了河南省高校教学改革项目“新课程背景下地方院校大学物理教学模式创新研究”。该课题2011年结题，获河南省教学成果二等奖。经过十余年不懈努力，我们在有效教学的策略探索中积累了一些经验，取得了一定成果。

　　教学策略既包括基本教学策略，又包括支持性教学策略，既包括涉及面较广的大策略，也包括教学方面、管理方面的小策略和小技巧。此处对有效教学策略的叙述采用从宏观（规划）到具体操作的实践路径进行。

　　一、模块教学，分层管理

　　高校大规模扩招、基础教育课程改革以来，中学生学习内容选择性增强等造成了大学入学新生物理基础和物理水平的差异增大，大学物理教学的难度随之增加。统一的教学目标、教学进度、教学方法以及考核要求，不仅难以激发学生学习的兴趣，而且预定的教学目标也很难保质保量完成。为此，我们提出了分模块教学、分层次管理的教学改革策略。首先，从修改教学大纲、制定新教学计划入手，针对不同学习水平的学生和不同的学科专业需求，以《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》[1]（以下简称《基本要求》）为蓝本，制定了A、B、C、D四个不同层次的教学计划，并设置了相应的四套模块课程。A模块属大学物理教学要求的较高层次，主要针对理工科普招学生，课程安排在一年级第二学期，要求学生能较全面地认识和理解大学物理的基本概念、的基本理论，掌握物理研究的一般方法并具有一定的应用能力。B模块主要针对理工科对口学生设置，属教学要求中的一般层次，课程教学安排在大一第二学期和大二第一学期共两个学期。因为该模块针对的是理工科对口生，虽然学生在中学已接触过物理，具有一定的物理知识基础，但基础普遍较差，因此该模块的设计适当降低了课程难度。要求对课程中的重要定律、定理进行详细讲解，并根据实际情况对教学中难度较大的内容或作适当取舍或降低准入门槛，要求尽量与学生的生活常识以及专业知识相联系，以便消除学生对大学物理的畏惧心理，调动学生学习的积极性，同时强调要注重学生在应用层面上的能力提高，加强应用技能训练。C模块针对农牧林专业普招生设置，属教学要求的一般层次，课程安排在大一第二学期。在农牧林类各专业开设大学物理，目的在于为学生奠定必要的科学知识基础，使学生形成基本的科学实验技能以及科学思维方法，该模块内容少而精，以满足实际需要为度。D模块主要针对农牧林专业对口学生设置，属教学要求的较低层次，课程一般安排在大一第二学期。农牧林专业对口学生，物理基础普遍较差，一般只具有初中物理水平甚至更差，因此对该类学生的要求不能过高。该模块降低了入门学习门槛，以最基本的概念、定律、技能为主要教学内容，要求学生了解物理学的研究对象、研究方法，掌握最基础的物理学知识和基本实验技能，旨在于为其后续学习和发展奠定物理学基础。

　　二、改革教学内容，为课程提质瘦身

　　当前大学物理课程教学普遍面临教学内容多、教学课时少的现实难题，据不完全统计，80%的高等院校都未能达到《基本要求》所规定的教学时数，有的甚至差距很大。大学物理具有系统、完整的知识体系，由于各部分知识之间的连贯性，往往是牵一发而动全身，简单地删减很容易造成后续知识学习的困难。在教学课时无法保证的前提下，要想按部就班完成教学任务，达到《基本要求》所规定的教学目标，几乎不可能。为此，我们课程团队在多年教学实践经验基础上，对大学物理课程内容进行了大胆改革，特别是在知识结构和知识体系上做了重大调整，打破了力、热、光、电、近代物理的经典框架结构，以“运动、力、能量及守恒定律”的知识主线将大学物理基础知识进行贯穿，编写了《大学基础物理》教材[2]。该教材包括“物理学基础”、“常见运动的分析研究”、“量子物理简介”三大部分内容，主要特点在于：（1）打破了大学物理经典体系结构，如在第一编“物理学基础”中，围绕不同性质力的介绍将物理学基础知识贯穿其中。这样设计能使物理学基础知识在第一编中得以概括介绍，有利于学生对物理学概貌的整体把握，避免了大学物理在教学时数不足情况下对教学内容顾此失彼、无法呈现物理学全貌的弊端。（2）每一编都可单独进行教学，任课老师可根据学生水平以及专业需要对每编内容取舍、选编，精讲或者略讲。课程具有较大弹性，便于充分发挥老师和学生的主观能动性。（3）该教材以物理学史贯穿知识介绍始终，力图呈现学科发展的历史背景、物理学家的思想历程，并穿插了许多科学家肖像及实验图片。它改变了以往物理教材的生硬与呆板，增加了人文色彩，有利于激发学生的学习兴趣，祛除畏难情绪，增强对课程的感性理解。

　　三、改革教学方法，建构新的教学模式

　　教学方法改革是大学物理课程改革的重点内容之一，最富有挑战性和创新性。我们采用兴趣诱导、情境激发、建构为本和项目助推的连环式教学改革策略，通过多年的尝试和探索，构建了“模块类·结构化·建构性”教学模式[3]。该模式首先在河南一所地方高校尝试，现已推广至5所地方高校使用，教学效果良好。在此，主要针对该教学模式中的一些策略、技巧展开论述。

　　1.上好绪论课，为学生走进物理殿堂架设桥梁

　　大学物理绪论课是学生接触大学物理的第一课，上好绪论课对于整个课程的教学具有举足轻重的作用。我们通常对绪论课进行如下设计：（1）以著名物理学家的物理成就为主线向学生介绍整个物理学发生和发展的过程。通过这种设计，可以使学生在徜徉物理世界时回顾已知、期盼未知，对整个物理学的发展脉络有一框架性、结构性了解，而且也有利于学生由中学物理学习向大学物理学习的过渡。同时，物理学家对自然界奥秘的不懈追求以及进行物理学研究的思想和方法，容易激发学生的求知欲，使学生与物理学家产生共鸣。（2）其间穿插大学物理经典演示实验。在绪论课上，我们精选一些有代表性的演示实验，或由教师亲自实验，或邀请学生协助教师共同完成，或由学生独立完成。使学生欣赏物理实验的美，激发他们的学习兴趣，以实践证明物理实验是物理学研究的主要方法，是物理学习的重要组成部分。该设计的目的在于向学生展示物理实验、物理现象所富含的科学美，以视觉冲击、实验背后的悬念为诱因，激发他们的兴趣和好奇心，不要急于向学生详解物理学原理。（3）介绍物理学习方法。方法学习比知识学习更重要，授人以鱼不如授人以渔。大学物理的学习方法与高中相比有很大区别，主要是自主学习、自我管理。学生由中学升入大学，自主学习、自我管理能力相对较差，在绪论课上给学生以学习方法指导，有利于学生克服畏难情绪，早日养成良好的学习习惯。

　　2.创设物理问题情境，为学生思考提供“脚手架”

　　思维始于问题，好的问题情境创设，可以为学生自主学习、自主建构奠定基础，为学生思考提供脚手架。我们十分重视问题情境创设，尽量使学生在真实物理情境中学习并思考。情境创设大致包括描述日常生活中、生产实践中以及科学实验中的真实事例，自然现象、自然奇观，做演示实验等。意在引发学生认知冲突，激发学生好奇心，促使其将外在的、客观的物理问题转变为个体的、内在的认知需求。学生在认知驱动力引导下易于主动思考，并保持对物理问题的持续关注，不仅有利于学生的问题解决，而且有利于培养学生对物理问题及解决问题的浓厚兴趣，形成一定的问题意识和问题解决能力。

　　在教改实践中，我们尝试将物理演示实验“进”教室，将物理演示实验作为创设问题情境、激发学生好奇心的重要手段，充分发挥了物理实验的教学价值。尽管实验是物理学的重要组成部分，它在物理课程中占据重要地位，但由于实验仪器的配备与管理、搬运以及费时等方面的原因和制约，长期以来大学物理课堂教学已经形成了纯粹讲授的教学模式，物理演示实验在课堂教学中较少有人问津。在高等院校，大学物理理论和大学物理实验的划分存在其合理性，但不可否认这样的划分破坏了物理学本身的整体性，割裂了物理学理论与实验间的共生关系。近年来，一些高校已意识到这些问题，开始致力于物理演示实验的尝试和演示实验室建设，但在大多数地方性院校，由于学校经济投入、教师教学理念等原因，物理演示实验并未引起高度重视。我们作为一所地方院校，在学校经济相对困难的情况下，借助于学校升格、高校评估等契机，通过周密策划和积极游说，争取到了一笔建设经费，为演示实验“进”教室奠定了物质基础。杯水车薪，单靠仪器购买无法满足全校万余学生、近20个专业、四种教学层次的演示实验需要。我们发动师生自己动手制作，群策群力，成果共建共享，以弥补实验仪器之不足。除实物演示资源外，我们还借助国内、国外物理演示实验网站资源，电影、电视、录像等媒体资源，通过剪辑、分类、改造和重组等构建了大学物理演示实验数字资源库，用以丰富演示实验的内容和种类。利用演示实验创设问题情境的教学改革策略，在实验基地的教学中使用，收到了良好的教学效果，特别是在理工科对口、农牧林普招以及农牧林对口专业（既对应层次教学计划中的B模块、C模块、D模块）的教学中，效果显著。

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