學生自學大學物理教學模式探索

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［摘要］大學物理作為理工科專業(yè)一門重要的基礎課程，在學科交叉發(fā)展的大背景下，不僅是物理學專業(yè)的入門課程，同時對非物理專業(yè)學生的專業(yè)課程學習起著鋪墊作用。通過該課程的學習，重點培養(yǎng)學生從物理學角度提出問題，靈活運用物理學知識分析問題，提升使用物理學解決問題的能力，從而達到提升學生創(chuàng)新思維能力、適應社會需求的教學目標，這也符合新時代社會對人才培養(yǎng)的要求。通過總結大學物理課程教學的體會，圍繞提高學生的課堂參與度和創(chuàng)新性，增加學生的自學能力，探討提高本科生自主學習及學以致用能力的具體措施。

［關鍵詞］大學物理；課堂模式改革；自學；創(chuàng)新能力

為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，2007年教育部對高等教育人才培養(yǎng)模式進行改革，主要是不斷提高人才培養(yǎng)的質量，從而滿足國家和社會對具有創(chuàng)新能力的復合型、創(chuàng)造型人才的需求。隨后，教育部相繼實施了一系列項目和計劃，如2015年，教育部啟動“雙一流”建設；2019年，啟動“雙萬計劃”。近年來，黨中央、國務院為深化高等教育改革采取了一系列有效措施，旨在突破傳統(tǒng)的高等教育人才培養(yǎng)模式，順應社會時展的需求，更加注重培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新能力，不斷提高人才培養(yǎng)的質量，從而打破社會復合型拔尖創(chuàng)新人才緊缺與國家面臨的經(jīng)濟轉型之間矛盾的窘境。高校作為高等教育改革發(fā)展與人才培養(yǎng)的前沿陣地任重而道遠。在工程教育專業(yè)認證體系下，學生表現(xiàn)將作為教學成果的評量依據(jù)。為了適應社會發(fā)展的需求，進一步推動相關專業(yè)的工程認證工作，摒棄傳統(tǒng)的教育觀念，確保學生掌握必備的近現(xiàn)代物理學知識體系，提高其靈活使用物理工具解決相關工程問題的能力，加強思維方式和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全國各大理工類院校對大學物理從教學內(nèi)容、教學方法以及教學手段等方面進行不同程度的改革探索與嘗試。

而課程體系的改革由于與學生培養(yǎng)質量直接相關，成為課程教學改革的重中之重。隨著現(xiàn)代科學技術與工業(yè)應用的飛速發(fā)展，涉及到物理技術的高科技產(chǎn)品日新月異，新材料、新技術、新工藝不斷涌現(xiàn)，使大學物理類的課程體系及教學內(nèi)容不斷更新和豐富。廣東工業(yè)大學是地方高水平工科學校，秉持“與廣東崛起共成長，為廣東發(fā)展作貢獻”的教學方針，肩負著為地方經(jīng)濟建設和企業(yè)發(fā)展培養(yǎng)人才的重任。依托廣東地域優(yōu)勢，服務廣東發(fā)展是我校辦學的基本理念和重要目標。在增長方式轉型升級的背景下，要求培養(yǎng)更多具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力的高素質人才，因此探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和機制，培養(yǎng)高素質創(chuàng)新人才，是時代的要求，更是高校的根本任務。探索具有廣東特色、適應廣東發(fā)展要求的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，這是對學生個人的負責，更是對國家和民族的擔當。人才的培養(yǎng)在于人文素養(yǎng)和專業(yè)技能的培養(yǎng)，因此對于專業(yè)課程體系的設置必須經(jīng)過目標設定、嚴格討論和科學設計。采用先進的軟硬件設施引導學生的興趣，并注重開放性、創(chuàng)新性、包容性，從而形成綜合、科學的完整課程體系。全面加強對學生人文素養(yǎng)、科學態(tài)度、專業(yè)技能的培養(yǎng)，對學生獨立思考、靈活運用、創(chuàng)新能力以及理論結合實踐的能力培養(yǎng)，使學生具備扎實的知識體系、優(yōu)秀的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和良好的實踐能力，并進一步將學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)納入教學質量的衡量標準，完善教學質量和監(jiān)控體系，最終滿足人才市場對畢業(yè)生知識多元化、能力專業(yè)化的要求。隨著招生規(guī)模的不斷擴大，大學生的就業(yè)問題逐漸成為被廣泛關注的社會現(xiàn)象。在招聘市場，許多單位采取不同的方式限制應屆畢業(yè)生的入職比例，究其原因無非是企業(yè)需要額外增加重新培訓的成本。而在企業(yè)看來，這項工作本應是學生在其畢業(yè)前就完成的。

當前的教育體制多以教育投入作為衡量標準，很大程度上忽略了相應的教育產(chǎn)出，這使得產(chǎn)、學、研嚴重脫鉤，培養(yǎng)出的學生與企業(yè)的需求相差較大。從我國目前的人力資源分布看，學術型人才嚴重過剩，而應用型人才又極度緊缺，從而導致一方面學術人才嚴重過剩；另一方面產(chǎn)業(yè)轉型升級又缺乏相關人才，究其原因還是人才培養(yǎng)模式的問題。雖然此前有一系列的制度安排想要打破這一矛盾局面，如“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，但收效甚微，因為即便強調(diào)理論與實踐的結合，但受限于軟硬件設施、教學模式以及企業(yè)合作困難，實施該計劃的院校很難完整、切實地執(zhí)行。學生從理論到工程的綜合運用素質以及適應能力相對較低，使得學生的就業(yè)缺乏競爭優(yōu)勢化，這對當今的高等教育模式帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。如何有效提升在校大學生的實踐創(chuàng)新能力并使其符合社會和企業(yè)的需求？關于這個問題，國內(nèi)外專家也做了大量研究。隨著科學技術的不斷發(fā)展，未來社會對人力資源的要求一定會傾向于理論與實踐的綜合，而產(chǎn)業(yè)技術含量越高，資本越是密集化，社會分工越是精細，并且最終對勞動力的排斥越大；因此，高等教育要更加注重對在校大學生創(chuàng)新、實踐、適應能力的培養(yǎng)以及學生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，達到學以致用的目標，并激發(fā)他們的創(chuàng)新思維和探索精神。課堂教學是學生獲取知識的一種重要途徑，也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的直接渠道。

高等教育創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式對高校教師的課堂教學也提出了更高的要求，如何以自主學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為目標來設計課堂形式和內(nèi)容成為關鍵問題。目前大多數(shù)高校的課程教學仍然是“講課+考試”的模式，偏重理論知識的解析，很大程度上忽略了實踐能力、分析問題能力的鍛煉。在以教師為核心的“單向輸出”課堂中，學生難以養(yǎng)成自主學習和獨立思考的習慣；課堂上缺乏老師及時的引導與激勵，容易導致學生出現(xiàn)注意力不集中、積極性不高、參與感不強的情況，極大地限制了自主學習和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，不能滿足社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展對高素質創(chuàng)新人才的現(xiàn)實需求。以筆者講授的大學物理課程為例，課堂采用的仍然是傳統(tǒng)的教學模式，基本沿用了中學階段“滿堂灌”的教學方法，簡單地依靠老師的“單向輸出”，很大程度上磨滅了學生們對實踐性學科的學習興趣，同時課堂也缺乏生機。目前的課堂教學一般使用多媒體設備，多媒體提供的圖像直觀清晰，信息量大；但另一方面也容易造成學生上課走馬觀花，不容易把握重點，大量公式的推導用多媒體演示容易導致速度過快，只有少同學能跟得上老師的節(jié)奏，而大部分同學可能聽起來吃力，進而導致注意力不集中、學習松懈等現(xiàn)象。如何在兩個45分鐘的課堂里持續(xù)調(diào)動學生的積極性，并讓學生跟上老師的節(jié)奏，是一個需要好好研究的問題。大學物理是我校理工科學生必修的基礎課程，通過該課程的學習，旨在培養(yǎng)學生從物理學角度提出問題，運用物理學方法分析問題和使用物理學語言解決問題的能力。

大學物理是大部分專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程學習必不可少的基礎課，也是培養(yǎng)創(chuàng)新型、復合型、應用型人才的基石課程。本論文總結筆者在大學物理課程教學過程中的心得體會，結合香港培養(yǎng)學生自主學習能力的方式，圍繞提高學生的課堂參與率和創(chuàng)新性，增加學生的自學能力，探討提高本科生自主學習以及學以致用能力的具體措施。大學物理作為理工科專業(yè)的骨干課程，理論性和系統(tǒng)性強，學生需要掌握的概念、理論和方法較多，對這門課程掌握的熟練程度會直接影響后續(xù)專業(yè)課程的學習。大學物理課程內(nèi)容豐富，涉及面廣，所涉及的領域發(fā)展快，但面臨課時量少的問題。其優(yōu)勢是在原來高中物理基礎上加深，所涉及的基本概念和定律跟高中物理差不多，在空間維度和運動的復雜性上有更高的要求，包括從標量到矢量的計算、從一維空間到三維空間的轉變，以及運動方式從線性到曲線，都需要運用大學數(shù)學中的建模和微積分思想，從而實現(xiàn)高中課程到大學的飛躍。充分結合這個優(yōu)勢和目前大學物理教學存在的問題，進行課堂教學改革是非常必要的。為了讓每堂課都處于活而不亂的氣氛當中，要求教師對所教課程熟悉，提前備課，擬好問題，并對學生可能提出的問題提前做好準備。其次，要求學生做好預習，不僅預習課本，還要查找其他資料。如何使預習不流于形式，教師布置學生預習時，應該充分考慮到學生的興趣點，通過合適的興趣點引導學生做好課前預習。目前大學物理課程的學時已壓縮至48學時，要使學生在短學時中充分掌握課程內(nèi)容有一定難度，所以必須根據(jù)實際情況和當前大學物理的特點對教學內(nèi)容和方法做一定的調(diào)整。

教師先安排1/4的學時進行前期理論知識的講解，其余時間為學生為主動學習（包括小組討論、查找資料、實驗驗證等環(huán)節(jié)），同時教師安排時間進行輔導，最后教師進行項目的驗收（包括小組成員的作品演示，以及論文答辯、經(jīng)驗總結）。在大學物理教學過程中，將教學內(nèi)容分為自學和講授兩部分，自學部分占30%，主要將與高中物理基本概念相關內(nèi)容制成PPT或視頻，利用網(wǎng)絡平臺提前讓學生學習，講明學習任務和需要達到的要求，激發(fā)學生的自學和獨立思考能力。每次課堂上設置相關提問，根據(jù)學生的參與度和回答正確率進行平時成績的考核。另外70%的內(nèi)容是大學物理課程的重點和難點，需要著重在課堂上講解和分析。采用現(xiàn)代化的教學方法和手段，積極開發(fā)基于計算機輔助的教學課件，把重點和難點通過直觀的動畫形式展示出來，再通過邏輯串講，充分結合學生自主學習和教師重難點透徹講解增強學生的理解，既節(jié)省了教學課時，也提高了課堂教學效果和教學容量。同時，充分展示物理知識在實際生活中的應用現(xiàn)狀，開闊學生視野，將學生的思維從純物理領域帶到其相關的應用領域，讓他們認識到大學物理課程學習的必要性和重要性以及其應用前景，從而激發(fā)學生對科技創(chuàng)新的興趣，進一步拓寬他們的知識面，使學生明白大學物理在日常生活中的作用，培養(yǎng)學生科學思維、靈活運用、綜合分析問題和解決問題的能力。通過對大學物理課程教學模式的改革，預期達到如下成果：①建立起大學物理模塊化教學體系資源庫，包含新的教學大綱、教學基本要求，實現(xiàn)共享；②創(chuàng)建與各專業(yè)相關的例題庫、習題庫及設計性實驗庫，實現(xiàn)共享；③編制各種模塊所需的大學物理教程多媒體電子課件，實現(xiàn)共享；④分專業(yè)、分模塊建立大學物理考試庫，實現(xiàn)及時反饋、及時彌補，實現(xiàn)資源共享。同時，通過本課程的教學改革使各類專業(yè)本科學生對大學物理的基本概念和理論有相對清晰、系統(tǒng)的了解，并為他們后續(xù)學習本課程相關專業(yè)課程建立良好的基礎知識體系。通過學生的自主學習和合作互動，進一步實現(xiàn)問題背后的知識內(nèi)容的掌握和深入理解，并借此激發(fā)、引導學生的科學興趣，最終達到提升學生自主學習、解決問題能力訓練的目的。

作者：龍慧 陶麗麗 單位：廣東工業(yè)大學