力學(xué)課程教學(xué)的調(diào)查分析與思考

阮 文，余曉光，郭四玲

（井岡山大學(xué)，江西 吉安 343009）

力學(xué)是物理學(xué)的重要分支學(xué)科，是描述宏觀物質(zhì)作機械運動的規(guī)律以及宏觀物質(zhì)間相互作用的基礎(chǔ)學(xué)科。力學(xué)課程是高校物理專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生繼續(xù)深入學(xué)習(xí)其他課程的理論基礎(chǔ)［1］。作者利用近幾年參加江西省大學(xué)生物理創(chuàng)新能力競賽領(lǐng)隊老師座談研討的機會，結(jié)合文獻(xiàn)調(diào)研、問卷調(diào)查、座談及信函等交流方式，獲得了當(dāng)前江西省高校力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀的調(diào)查資料，并通過整理分析，期望為力學(xué)課程教學(xué)改革提供素材和依據(jù)，同時為物理學(xué)其他課程的教改提供借鑒和參考。

一、調(diào)查實施過程

調(diào)查之前，我們查閱了近年來出版的力學(xué)教材，了解教材建設(shè)的概況，整理和分析各種教材反映的新內(nèi)容和新理念，并結(jié)合自身教學(xué)實踐和部分他人公開發(fā)表的物理學(xué)教學(xué)改革文獻(xiàn)，制定調(diào)查問卷［2］。在井岡山大學(xué)物理學(xué)專業(yè)師生中實施問卷調(diào)查，并針對問卷中所反映的情況，與有關(guān)師生進(jìn)行交流，力爭做到定性和定量調(diào)查相結(jié)合。此次調(diào)查共發(fā)出問卷180余份，回收有效問卷166份。為了更加廣泛地了解情況，通過發(fā)電子郵件等方式，對我省相關(guān)高校物理學(xué)專業(yè)擔(dān)任力學(xué)教學(xué)實踐的一線教師進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查。調(diào)查持續(xù)時間較長、覆蓋面較大，涵蓋了我省不同層次高校的師生，具有一定的代表性。

二、調(diào)查的內(nèi)容及結(jié)果分析

本次調(diào)查的內(nèi)容包括教材選用、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和習(xí)題教學(xué)等幾個方面。

1.教材的選用

調(diào)查顯示我省80%相關(guān)高校的力學(xué)課程選用了高等教育出版社出版，由北京師范大學(xué)漆安慎、杜嬋英先生編寫的普通物理教程《力學(xué)》（2005年，第二版）作為教科書。該教材1996年第一版，是國家教委普通高?！熬?五”規(guī)劃重點教材，也是高等師范院校物理學(xué)經(jīng)典力學(xué)教學(xué)大綱推薦的教材，許多高校的碩士研究生入學(xué)考試也選作參考書，另外20%的教師采用其它教材作為教學(xué)參考書。從總體看來，盡管當(dāng)前力學(xué)教材建設(shè)呈現(xiàn)百花齊放，但教材的選用多年來仍然沒有變化。不過，一些院校在選用教材不變的情況下，主講教師在講課的過程中將教材進(jìn)行了相應(yīng)處理，教學(xué)過程體現(xiàn)了鮮明的時代理念。在保留理論系統(tǒng)性和概念清晰性的基礎(chǔ)上，教學(xué)內(nèi)容從簡，習(xí)題訓(xùn)練從易。

漆安慎、杜嬋英兩位先生的《力學(xué)》（第二版）［3］被評選為“面向21世紀(jì)課程教材”，與第一版比較有四大特點：重點突出經(jīng)典力學(xué)理論精髓，強調(diào)物理概念的嚴(yán)謹(jǐn)與數(shù)學(xué)描述的統(tǒng)一；增加了相關(guān)近代科技成果、科技動向的新題材，如正負(fù)電子對撞機原理；對一些近代研究課題中的思維方法和技巧進(jìn)行了探討，如介紹了近現(xiàn)代重力加速度的測量；注重介紹某些重要的實驗及演示過程，啟迪學(xué)生思維。

2.教學(xué)內(nèi)容

以兩位先生編寫的《力學(xué)》（第二版）為例，教學(xué)內(nèi)容大體分質(zhì)點力學(xué)、質(zhì)點組力學(xué)、剛體力學(xué)、振動和波動力學(xué)、流體力學(xué)和狹義相對論等六個部分，除狹義相對論與日常生活、生產(chǎn)聯(lián)系不是很緊密，其余五部分的內(nèi)容不僅與日常生活、生產(chǎn)實際相關(guān)，而且與物理學(xué)前沿聯(lián)系非常緊密。我們將質(zhì)點力學(xué)所涉及的24個知識點分為詳細(xì)講授和簡略講授以及學(xué)生自學(xué)三項供我省相關(guān)兄弟院校被調(diào)查的師生選擇，統(tǒng)計結(jié)果如表1。

表1 質(zhì)點力學(xué)教學(xué)內(nèi)容調(diào)查統(tǒng)計表

調(diào)查表明，在教學(xué)內(nèi)容的選取上，我省相關(guān)高校教師非常重視基礎(chǔ)知識的傳授，如牛頓運動定律在實際中的應(yīng)用。但對于火箭的運動、變質(zhì)量問題等與物理前沿聯(lián)系緊密的內(nèi)容重視不夠，而恰恰這些內(nèi)容對于激發(fā)學(xué)生的物理興趣能起到不可小覷的作用。

3.教學(xué)方法

為了解教師們在力學(xué)教學(xué)中注意了哪些方面，采用了哪些教學(xué)方法和策略，我們列出10種教學(xué)策略供被調(diào)查者選擇，統(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 教學(xué)方法調(diào)查統(tǒng)計表

調(diào)查過程中，我們了解到我省一些基礎(chǔ)較強的院校如江西師范大學(xué)，采用了研究性學(xué)習(xí)方式來教學(xué)，即鼓勵學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過自己查找資料、找教師和周圍的同學(xué)、學(xué)長求教，來解決某一個問題，然后將研究性學(xué)習(xí)的結(jié)果形成小論文上交，最后教師把對小論文質(zhì)量的評定結(jié)果作為該門課成績考核的一部分；贛南師范學(xué)院在教學(xué)中還重視物理圖景教學(xué)，加強學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)，但總體而言，傳統(tǒng)的教學(xué)方法受一線教師的青睞，如講清基礎(chǔ)知識、滲透科學(xué)方法和思維技巧、強調(diào)物理概念和數(shù)學(xué)描述的統(tǒng)一、體現(xiàn)物理學(xué)的整體性等方法得到大多數(shù)教師的認(rèn)可。而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)、引入雙語教學(xué)及計算機多媒體輔助教學(xué)等在新的教學(xué)思想和觀念指導(dǎo)下產(chǎn)生的方案并未引起足夠的重視。

4.習(xí)題教學(xué)

經(jīng)典力學(xué)理論體系嚴(yán)謹(jǐn)，系統(tǒng)性和條理性以及數(shù)學(xué)描述的嚴(yán)謹(jǐn)性強，這是基礎(chǔ)物理的優(yōu)勢。但正是這些特點，加上課后習(xí)題大多要用高等數(shù)學(xué)知識，與高中階段物理的習(xí)題不太相同，學(xué)生一開始接觸感覺到習(xí)題的難度較大，容易產(chǎn)生畏懼。為弄清楚力學(xué)習(xí)題教學(xué)情況，我們調(diào)查了相關(guān)院校教師給學(xué)生的習(xí)題來源，調(diào)查統(tǒng)計顯示，絕大多數(shù)教師是從教材中選擇習(xí)題給學(xué)生，少部分教師有時會從其它參考書上挑選一些具有代表性的習(xí)題。盡管教材中的習(xí)題經(jīng)過了幾十年的積淀和檢驗，具有典型性，但總體感覺內(nèi)容較窄且題量較大，思維的靈活性體現(xiàn)不足。

我們從教師的角度調(diào)查了教師習(xí)題講評的情況，教師覺得現(xiàn)行教材中習(xí)題有一定的難度，一般每周兩次課共布置4道左右習(xí)題，一學(xué)期共80道左右；考慮到力學(xué)教學(xué)內(nèi)容多，而課時較少，一般不集中安排習(xí)題講評課，穿插在新授課中對課后作業(yè)進(jìn)行適當(dāng)講評，每次選擇教材中的典型例題以及學(xué)生練習(xí)中普遍出現(xiàn)的問題進(jìn)行講評。有些經(jīng)驗豐富的教師倡導(dǎo)了習(xí)題評講的新模式，如上饒師范學(xué)院的做法，教師采取先批改一部分，全班輪流請5個同學(xué)，教師先給他們講解一遍，然后由這些學(xué)生幫助老師批改，學(xué)生再把普遍存在的問題講授給班上其他同學(xué)，這樣也能把問題搞清楚。一些教師認(rèn)為現(xiàn)行教材上的習(xí)題層次感不強，很難培養(yǎng)學(xué)生獨立創(chuàng)新的能力；另一些教師認(rèn)為教材上有些習(xí)題對初學(xué)者偏難，學(xué)生苦于應(yīng)付，應(yīng)當(dāng)改革力學(xué)的習(xí)題教學(xué)環(huán)節(jié)。

三、調(diào)查的思考與啟示

1.改變教學(xué)觀念

傳統(tǒng)的力學(xué)教學(xué)注重學(xué)生基本功訓(xùn)練，教師希望盡可能在課堂上傳授給學(xué)生更多知識。但隨著高等教育大眾化的形成，為培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)競爭的高素質(zhì)人才，力學(xué)教學(xué)必須由注重共性教育向兼顧個性教育轉(zhuǎn)變，創(chuàng)造有利于個性發(fā)展的空間，構(gòu)建以學(xué)生為主體的教學(xué)模式。胡錦濤同志在黨的“十八大”報告中指出：努力辦好人民滿意的教育，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。深化教育領(lǐng)域綜合改革，著力提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力?？梢娮鳛樽匀豢茖W(xué)的基礎(chǔ)，力學(xué)課程的教學(xué)觀念應(yīng)當(dāng)?shù)玫郊皶r更新，教師應(yīng)該由注重知識傳授向重視學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)轉(zhuǎn)變［4］，構(gòu)建創(chuàng)新型的人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建多規(guī)格、多通道、多模塊的培養(yǎng)框架。教學(xué)過程中還應(yīng)注意加強引導(dǎo)學(xué)生改變學(xué)習(xí)觀念，使學(xué)生能夠由單純學(xué)力學(xué)規(guī)律向?qū)W力學(xué)規(guī)律和用力學(xué)規(guī)律相結(jié)合的轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性；由單純的課內(nèi)教學(xué)向課內(nèi)與課外相結(jié)合的轉(zhuǎn)變，延拓教學(xué)時間和空間［5］。

2.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

力學(xué)教學(xué)內(nèi)容可以在保證基礎(chǔ)知識完整的前提下，適當(dāng)考慮學(xué)生專業(yè)特點和學(xué)習(xí)實際，對力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和重組，增加內(nèi)容選擇的彈性。如對將來從事師范教育的學(xué)生，注重教學(xué)內(nèi)容對中學(xué)物理教學(xué)的指導(dǎo)作用，將力學(xué)史滲透到課堂教學(xué)中［6］，給單調(diào)、沉悶的力學(xué)課堂教學(xué)增加一些文學(xué)因素，為未來的中學(xué)教師能提供“一桶水”的服務(wù)；對工科的學(xué)生，應(yīng)考慮力學(xué)理論知識在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，將理論與實踐接合起來；而對理科的學(xué)生，則應(yīng)將力學(xué)思維方法滲透到課堂教學(xué)中，教學(xué)適當(dāng)體現(xiàn)科學(xué)研究的思路，打開經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代科技相結(jié)合的窗口，為物理前沿、現(xiàn)代科技與經(jīng)典物理對接，讓學(xué)生多接地氣，立足于培養(yǎng)物理高級專業(yè)人才?？傊{(diào)整教學(xué)內(nèi)容的基本原則在于讓每一個學(xué)生能學(xué)到他們想要的東西。這就要求力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容需要進(jìn)行全面梳理和整合，針對不同的培養(yǎng)對象進(jìn)行力學(xué)教學(xué)內(nèi)容的重組，對一些陳舊的內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)更新，滿足有利于培養(yǎng)各類人才的需要。

3.更新教學(xué)方法

充分發(fā)掘培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)方法，如引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，要求學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好，成立興趣小組［1，7］，在教師指導(dǎo)下，充分利用各種資源，相互協(xié)作開展對某一力學(xué)領(lǐng)域的問題進(jìn)行研究，從而獲得新知識，得到探索的體驗，促進(jìn)能力的全面發(fā)展。努力體現(xiàn)因材施教和以人為本的教學(xué)理念，如采取分層次的教學(xué)方法，如我校采用分理論班和應(yīng)用班教學(xué)，每班的課時可以有所不同，教師自行選擇。還可以充分發(fā)揮習(xí)題的教學(xué)功能，力學(xué)教材中習(xí)題包括兩大部分，第一部分為思考題，主要是用來幫助學(xué)生加深對物理概念和規(guī)律的理解以及對一些科學(xué)問題的探究，其中有一部分思考題可以用來作為課堂討論，還有一些可以用來開拓研究領(lǐng)域；第二部分為練習(xí)題，可以用來檢驗學(xué)生掌握力學(xué)知識能力水平、鍛煉思維理解能力、培養(yǎng)科研素質(zhì)，因此，作為比較有經(jīng)驗的老師在力學(xué)的教學(xué)過程中應(yīng)合理地利用習(xí)題和思考題。還可以適當(dāng)使用雙語（漢英）教學(xué)，讓學(xué)生了解并掌握一些專業(yè)英語和術(shù)語，有利于學(xué)生將來更好地閱讀前沿的外文文獻(xiàn)和資料。

4.更新教學(xué)手段

針對學(xué)時少、內(nèi)容多的情況，可以制作力學(xué)電子教案，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，在教學(xué)中適當(dāng)使用多媒體課件以及教學(xué)網(wǎng)站輔助教學(xué)［8］，有條件的情況下可以采用微課的形式進(jìn)行教學(xué)。為適應(yīng)現(xiàn)代教育教學(xué)需要，我省教育主管部門專門開展了高校優(yōu)秀多媒體教學(xué)課件制作推廣培訓(xùn)工作，這為我們更新教育教學(xué)手段提供了有利條件。同時，引入計算機數(shù)字化技術(shù)處理力學(xué)教學(xué)中的經(jīng)典問題，如用數(shù)學(xué)軟件Matlab編程直觀展示教學(xué)過程，化抽象思維為形象思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從而可以降低學(xué)生學(xué)習(xí)力學(xué)的難度。

［1］楊永明.力學(xué)課程教學(xué)改革探索［J］.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（農(nóng)林教育版），2012，14（4）：87-89.

［2］熊萬杰.電動力學(xué)課程的調(diào)查研究［J］.教育與現(xiàn)代化，2007，82（1）：30-33.

［3］漆安慎.杜嬋英.普通物理學(xué)教程·力學(xué)［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［4］劉新柱，王冬，潘佳卉.機遇創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)的工程力學(xué)教學(xué)改革與實踐［J］.黑龍江教育，2014，（1）：39-40.

［5］李祥.淺談在力學(xué)教學(xué)中如何引導(dǎo)新生適應(yīng)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)［J］.科技資訊，2005，（27）：127.

［6］姚文莉，邊力，付彥坤.基礎(chǔ)力學(xué)全方位教學(xué)改革探究［J］.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2008，（25）：126.

［7］方迎艷，關(guān)宿東.成立興趣小組培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力［J］.河北北方學(xué)院學(xué)報，2006，22（4）：80-82.

［8］阮文.《力學(xué)》課程教學(xué)改革的探討與實踐［J］.技術(shù)物理教學(xué)，2010，18（3）：14-15.