安力群 孔林濤 高純靜
(天津科技大學(xué),天津 300222)
按照 《教育部關(guān)于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》(教高[2011]1號)的要求,各高校陸續(xù)啟動了“卓越人才培養(yǎng)計劃”。我校從2011年開始,在新生中通過選拔也成立了 “卓越人才實驗班”(以下簡稱實驗班)。根據(jù)教育部文件精神,卓越人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)是:面向工業(yè)界、面向世界、面向未來,培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才,為建設(shè)創(chuàng)新型國家、實現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅實的人力資源優(yōu)勢,增強(qiáng)我國的核心競爭力和綜合國力。但是如何實現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo),各高校都在深入地探索。
各高校實驗班學(xué)生的大學(xué)學(xué)習(xí)首先面臨的是基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí),而大學(xué)物理課程的知識學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)是實驗班學(xué)生未來專業(yè)學(xué)習(xí)和專業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。實驗班學(xué)生的知識基礎(chǔ)和綜合素質(zhì)明顯高于普通班學(xué)生,如何根據(jù)實驗班人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求,因材施教、因需施教,深入開展大學(xué)物理課程的教學(xué)改革與實踐,對“卓越人才培養(yǎng)計劃”的落實具有至關(guān)重要的作用。
一是高等教育大眾化后,地方高校的生源質(zhì)量急劇下滑,學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)顯著降低。因此,各高校對大學(xué)物理課程的教學(xué)基本要求進(jìn)行了修訂,降低了對學(xué)生知識掌握深度的要求。但由于實驗班學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)明顯高于普通班,因此,面向普通班學(xué)生的教學(xué)基本要求顯然不適合實驗班教學(xué)。
二是大學(xué)物理是面向工程類專業(yè)開設(shè)的重要基礎(chǔ)課程,不同學(xué)科專業(yè)的學(xué)生對物理學(xué)知識的需求有所不同。但是大多數(shù)高校的大學(xué)物理課程教學(xué)并沒有針對不同學(xué)科專業(yè)的需要,采用不同的教學(xué)內(nèi)容開展教學(xué),教學(xué)內(nèi)容缺乏針對性,因需施教沒有得到落實。
大學(xué)物理學(xué)生學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)是指通過在課堂上解決一個能夠深刻揭示知識產(chǎn)生和知識應(yīng)用過程的實際問題或演示實驗為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個知識產(chǎn)生和知識應(yīng)用的真實環(huán)境,并通過該問題衍生的問題鏈,把教學(xué)內(nèi)容各部分有機(jī)地結(jié)合在一起,通過環(huán)環(huán)相扣的問題形成的情境脈絡(luò)組織教學(xué),激發(fā)學(xué)生的情感、興趣和求知欲,引導(dǎo)學(xué)生主動思考,實現(xiàn)師生情感共鳴,讓學(xué)生在與教師的共同實踐、共同反思過程中構(gòu)建知識。脫離學(xué)習(xí)情境的學(xué)習(xí)是枯燥的,獲得的知識是僵化的,難以形成運(yùn)用知識解決實際問題的思維圖式。
在過去的大學(xué)物理課程教學(xué)中,教師往往忽視了對學(xué)生學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè),脫離了知識產(chǎn)生和知識應(yīng)用的真實環(huán)境,定義、定律、公式、方法的學(xué)習(xí)對學(xué)生來說是枯燥、乏味的,學(xué)生感到學(xué)而無用,無法產(chǎn)生興趣,科學(xué)的思維方式難以形成。
“教學(xué)”就是要教會學(xué)生學(xué)習(xí)。而如何教會學(xué)生學(xué)習(xí),僅靠課堂上教師引導(dǎo)下的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。課程教學(xué)不僅要重視課堂上的教學(xué),更要重視課下教學(xué),要把對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力、應(yīng)用能力、觀察能力、動手能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)由課上延伸至課下,采用各種教學(xué)方法和手段,促使學(xué)生課下自主學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
在過去的大學(xué)物理課程教學(xué)中,教師沒有足夠重視課程的課下教學(xué)活動,多數(shù)高校的大學(xué)物理課下教學(xué)基本上局限于給學(xué)生布置課程作業(yè)和課程預(yù)習(xí)任務(wù)。
針對過去大學(xué)物理課程教學(xué)不適合實驗班教學(xué)的幾方面問題,以人才培養(yǎng)需要和因材施教為原則,結(jié)合高校大學(xué)物理課程教學(xué)發(fā)展的趨勢和實驗班學(xué)生所學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的特點,以建立“課上與課下并重,理論與實踐結(jié)合,面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)”的新教學(xué)模式為目標(biāo),對實驗班大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行了改革,取得了良好的效果。
首先,大學(xué)物理課程中有一些教學(xué)內(nèi)容學(xué)生在中學(xué)時期已經(jīng)有所了解,根據(jù)實驗班學(xué)生知識基礎(chǔ)比較好、學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)的實際情況,我們把這部分教學(xué)內(nèi)容交給學(xué)生自學(xué),騰出學(xué)時進(jìn)行有一定深度的教學(xué)內(nèi)容。如把物體平面運(yùn)動和靜電場方面的教學(xué)內(nèi)容交給學(xué)生自學(xué),增加一些有一定深度、學(xué)生從未接觸過的剛體轉(zhuǎn)動和現(xiàn)代物理方面的教學(xué)內(nèi)容。
實驗班大學(xué)物理課程教學(xué)相對普通班在知識掌握的深刻程度上要求比較高,目的是使學(xué)生為未來專業(yè)的學(xué)習(xí)與發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。如在普通班大學(xué)物理課程教學(xué)中,熱力學(xué)第二定律僅作為了解性內(nèi)容開展教學(xué),而在材料科學(xué)與化學(xué)工程實驗班和食品與生物工程實驗班的大學(xué)物理課程教學(xué)中,熱力學(xué)第二定律是要求深刻掌握的內(nèi)容。
其次,加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的針對性,為學(xué)生未來專業(yè)學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。如機(jī)電工程類專業(yè)學(xué)習(xí)對力學(xué)和電學(xué)的知識要求比較多,也比較深。針對這種情況,我們在機(jī)械電子工程實驗班的大學(xué)物理課程教學(xué)中增加了部分力學(xué)和電學(xué)的教學(xué)內(nèi)容,并提高了其教學(xué)內(nèi)容的深度。同樣,材料、化工、食品和生物工程類專業(yè)學(xué)習(xí)對熱學(xué)和光學(xué)的知識要求比較多,也比較深。針對這種情況,我們在材料科學(xué)與化學(xué)工程實驗班和食品與生物工程實驗班的大學(xué)物理課程教學(xué)中增加了部分熱學(xué)和光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容,并提高了其教學(xué)內(nèi)容的深度。
第一,為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,突出對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力、應(yīng)用能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),可采用創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境的教學(xué)方法開展教學(xué),使枯燥乏味的知識鮮活起來,能使學(xué)生更容易理解知識的內(nèi)涵,感悟知識產(chǎn)生和知識應(yīng)用的思想方法,逐漸形成科學(xué)的思維模式,并學(xué)會怎樣應(yīng)用所學(xué)習(xí)的知識解決實際問題和實現(xiàn)科技創(chuàng)新。
為了采用學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)的教學(xué)方法開展教學(xué),教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)了用于引發(fā)學(xué)習(xí)情境的案例素材庫,并購置和自行設(shè)計制作了19件操作簡單、便于攜帶、趣味性強(qiáng)、又能深刻揭示物理學(xué)原理的演示儀器,包括角動量演示器、剛體轉(zhuǎn)動慣量演示器、多普勒效應(yīng)演示儀,法拉第電機(jī)演示器、自由線圈在磁場中的運(yùn)動、自感與互感演示器、靜電感應(yīng)演示器、尖端放電演示器等。通過課堂上的演示實驗來引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情境。使學(xué)生對物理規(guī)律的產(chǎn)生更直觀、更深刻的認(rèn)識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
第二,由教學(xué)團(tuán)隊集體研究、設(shè)計學(xué)生課下學(xué)習(xí)內(nèi)容,創(chuàng)設(shè)學(xué)生課下學(xué)習(xí)情境。如在機(jī)械振動教學(xué)中,布置的課下學(xué)習(xí)內(nèi)容是讓學(xué)生預(yù)習(xí)單擺的理論知識,思考如何驗證單擺的周期公式。在課程知識講授后,布置學(xué)生課下分組進(jìn)行設(shè)計性實驗,構(gòu)建學(xué)習(xí)者互動的學(xué)習(xí)情境,用實驗的方法來檢驗單擺的周期公式,并在課堂上演示。
第三,學(xué)科競賽是學(xué)生課程學(xué)習(xí)的一個重要教學(xué)實踐活動,也是深入開展課程教學(xué)的重要手段。為了充分利用學(xué)科競賽這一重要課程教學(xué)手段來提高教學(xué)質(zhì)量,學(xué)校每年舉辦一屆校級大學(xué)生物理競賽,并對競賽形式進(jìn)行了改革,由過去的完全筆試形式,改為筆試和動手制作相結(jié)合的形式,讓學(xué)生在知識的應(yīng)用中不斷地學(xué)習(xí),構(gòu)建學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)情境的互動。
第四,建設(shè)網(wǎng)上互動與自主學(xué)習(xí)平臺。為了推動學(xué)生自主學(xué)習(xí),使學(xué)生的知識得到拓展和深化,個性得到發(fā)展,教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)了豐富的網(wǎng)上課程資源,包括大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)資源庫、大學(xué)物理課外學(xué)習(xí)資源庫、大學(xué)物理競賽學(xué)習(xí)資源庫、國內(nèi)外名校的教學(xué)錄像等。在互聯(lián)網(wǎng)上建立課程學(xué)習(xí)討論群,實現(xiàn)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間課程學(xué)習(xí)的及時交流溝通。同時,吸收高年級同學(xué)參加,他們的學(xué)習(xí)經(jīng)驗對于低年級學(xué)生的學(xué)習(xí)具有重要指導(dǎo)意義。
為了推動學(xué)生自主學(xué)習(xí),支持學(xué)生個性化發(fā)展,進(jìn)一步加深實驗班學(xué)生對課程知識的理解,進(jìn)一步提高培養(yǎng)學(xué)生的知識應(yīng)用能力、思維能力、觀察能力、設(shè)計能力、動手能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力,學(xué)校開展了大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實踐教學(xué)活動。該活動采取學(xué)生自由組合的方式,在教師的指導(dǎo)下,根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科技作品的研究、設(shè)計與制作,并在課堂上進(jìn)行演示,由教師和學(xué)生共同點評,考核成績計入課程平時成績。
例如,多普勒效應(yīng)是大學(xué)物理課程教學(xué)中的一個重點,也是難點,學(xué)生在理解上存在一定困難。為了使學(xué)生能夠更深刻地理解多普勒效應(yīng),在課外科技創(chuàng)新實踐教學(xué)活動中,教師就指導(dǎo)學(xué)生分組研究、設(shè)計、制作多普勒效應(yīng)演示儀,并在課堂上演示。一方面使學(xué)生更深刻地理解了多普勒效應(yīng),另一方面也提高了學(xué)生的動手能力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。又如,在電學(xué)的學(xué)習(xí)過程中,教師指導(dǎo)學(xué)生研究、設(shè)計、制作簡易電動機(jī)。學(xué)生通過上網(wǎng)查閱資料,結(jié)合課堂上的理論學(xué)習(xí),設(shè)計出多種不同形式的簡易電動機(jī),并將自己的作品在課堂上進(jìn)行演示,并由教師和同學(xué)進(jìn)行點評。
為了開展大學(xué)物理課外創(chuàng)新實踐教學(xué)活動,教學(xué)團(tuán)隊還建立了物理科技創(chuàng)新實驗室,全年對學(xué)生開放。在大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實踐教學(xué)活動中,教師高度重視不同專業(yè)領(lǐng)域?qū)W生對物理學(xué)知識需求的差異性。根據(jù)學(xué)生所學(xué)習(xí)的專業(yè),有針對性地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行不同物理學(xué)知識領(lǐng)域的科技作品研究、設(shè)計與制作。
通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革與實踐及開展大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實踐教學(xué)活動,改變了過去大學(xué)物理課程教學(xué)不適合實驗班教學(xué)的狀況。教學(xué)內(nèi)容針對性強(qiáng)、有深度,把對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力、應(yīng)用能力、觀察能力、動手能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)由課上延伸至課下,實現(xiàn)并形成了“課上與課下并重,理論與實踐結(jié)合,面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)改革目標(biāo)和教學(xué)模式。
通過教學(xué)改革與實踐,實驗班學(xué)生對大學(xué)物理課程知識掌握的深度和廣度、學(xué)習(xí)能力、思維能力、知識應(yīng)用能力、分析問題和解決問題能力、文獻(xiàn)檢索能力、觀察能力、動手能力和物理學(xué)素養(yǎng)都顯著高于普通班,并形成了科學(xué)的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚,學(xué)習(xí)態(tài)度積極認(rèn)真,在課程學(xué)習(xí)與討論過程中有自己獨到的見解,能提出水平較高的問題。在統(tǒng)一命題、流水閱卷的大學(xué)物理課程考試中,實驗班學(xué)生的成績明顯高于普通班。
大學(xué)物理課外科技活動為實驗班學(xué)生搭建了一個課外科技創(chuàng)新學(xué)習(xí)平臺,使學(xué)生的個人才能得以發(fā)揮、個性得到發(fā)展,激發(fā)了學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生們充分發(fā)揮自己的才智,結(jié)合課程理論知識的學(xué)習(xí),研究、設(shè)計、制作了許多科技創(chuàng)新作品。如土豆去皮機(jī)、折彎機(jī)、裝訂機(jī)等,其中一些項目還入選了我校大學(xué)生實驗室創(chuàng)新基金,部分項目入選了學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃,還有一些項目參加了“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競賽。在實驗班大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實踐教學(xué)活動中研究、設(shè)計和制作的多種教學(xué)演示儀器,已被用于大學(xué)物理課程教學(xué)。
通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革與實踐,以及開展大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實踐教學(xué)活動,改變了過去大學(xué)物理課程教學(xué)不適合實驗班教學(xué)的狀況,建立了“課上與課下并重,理論與實踐結(jié)合,面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)”的新教學(xué)模式。大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)對實驗班學(xué)生未來的專業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響,但如何因材施教,在保證學(xué)生深入掌握未來專業(yè)學(xué)習(xí)和專業(yè)發(fā)展必備物理學(xué)理論基礎(chǔ)與方法的前提下,使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到顯著提高,形成比較科學(xué)的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度,是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,還需要深入研究、反復(fù)實踐和不斷完善。
[1]張大克,王玉杰,安力群.數(shù)理化基礎(chǔ)課程面向?qū)W生學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計[J].中國輕工教育,2013(4):71-74.
[2]胡鴻奎,張占新,薄惠豐.豐富大學(xué)物理教學(xué)手段提高教學(xué)質(zhì)量[J].教育教學(xué)論壇,2014(10):70-71.
[3]羅勁明,羅裕霞.提高非物理專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理興趣的教學(xué)實踐[J].中國電力教育,2014(14):138-139.
[4]許琰,楊爽.對大學(xué)物理教學(xué)改革的探索[J].教育教學(xué)論壇,2014(4):49-50.
[5]濮春英,周大偉.大學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)[J].南陽師范學(xué)院學(xué)報,2014,13(3):47-48.
[6]鄭文軒,楊瑛,孔德國,等.提升大學(xué)物理教學(xué)效果的對策研究[J].教育教學(xué)論壇,2014(18):152-153.