將物理學史借助“快課技術”融入《大學物理》教學的嘗試*

董鵬 田艷杰 彭愛華 趙莉 徐志杰

[中國石油大學(華東)基礎物理系 山東 青島 266580]

1 引言

《大學物理》是各理工科專業(yè)的基礎必修課，從課程設置上足以看出物理學在專業(yè)學習以及今后從事專業(yè)相關工作中的基礎地位.但從筆者近幾年的教學經驗來看，不少學生在學習《大學物理》的過程中，甚至在課程結束后，仍然認識不到物理學習的重要性，從而導致對《大學物理》學習的不重視，對該課程的要求僅僅是“及格”“不掛科”即可，在課堂上表現(xiàn)出來的是忙于“刷微信”“打游戲”的低頭族，在課下表現(xiàn)出來的是作業(yè)“大面積抄襲”.這一局面與“夯實知識基礎、啟迪科學思維、培養(yǎng)科學素養(yǎng)”的課程目標相去甚遠，也難以落實當前國家重視基礎學科、重視原始創(chuàng)新的教育導向.

面對這一局面，單方面歸因于網(wǎng)絡時代學生學習態(tài)度浮躁，顯然有失理性，也沒有抓住問題產生的“牛鼻子”，而是需要從“教”與“學”兩個方面進行反思，而“學”的問題也需要教師有策略地引導來加以解決.因此，歸根結底，問題的根源還是來自“教”.

怎樣“教”才能讓學生對《大學物理》課程既感到有用又覺得有趣呢？筆者認為可以從兩個方面入手，一是引入實例，展示物理能夠解釋生活現(xiàn)象、能夠解決專業(yè)問題的“實力”，從而讓學生體會到物理課的“有用”；二是融入物理學史，讓物理學家從教材中的“名字”變成“立體”的人物，讓枯燥的物理公式和定律以它們“前世今生的故事”來呈現(xiàn)，從而讓學生感受到物理的“有趣”.

當然，物理學史的引入，除了增添課程的趣味性，更重要的是使學生在學到了知識、會解題之后，能夠幫助他們深入理解物理理論的本質，從而有助于他們領會物理的思想和方法.此外，將物理學史融入物理教學也有利于培養(yǎng)學生的懷疑、批判精神，增進學生對科學探究的理解，幫助學生領會創(chuàng)新思維的重要性.

在傳統(tǒng)教學模式下，引入實例不難實施，只需要將傳統(tǒng)的抽象化的例題替換成與生活或學生專業(yè)相關的問題即可，而融入物理學史則存在很大困難.一方面囿于課時，另一方面因為物理學的應用導向，教師在教授《大學物理》的同時，較少談及物理學史，有也只是簡單提及，比如牛頓的生卒、愛因斯坦的經歷等等，而是把大部分學時用于精講概念、定理、定律和例題.

針對這個問題，我國的教育界曾嘗試解決，引進了美國哈佛大學物理學教授杰拉德·霍爾頓編寫的物理教材《物理科學的概念和理論導論》，并將其譯成中文，由人民出版社出版[1].這本書貫徹了史論結合、以史帶論的原則，曾極大地影響了美國物理學教學，但在我國未產生積極有效的響應.

2 借助“快課技術”將物理學史融入《大學物理》教學的嘗試

上述矛盾的出現(xiàn)是囿于傳統(tǒng)教學模式的限制.近年來，教育工作者意識到了“互聯(lián)網(wǎng)+”時代網(wǎng)絡的便利給傳統(tǒng)教學帶來的挑戰(zhàn)和機遇.于是，“云課堂”“雨課堂”“快課技術”等新的教學模式如雨后春筍般在各高校發(fā)展推廣開來.基于這些新的教學模式可以把傳統(tǒng)的“線下”教學靈活延伸至“線上”，教師可以隨時隨地將一些教學資源適時推送給學生，學生利用碎片化時間在一部智能手機上便可進行學習，非常便捷.

由此可見，將物理學史有機地揉入物理教學這一舉措，在傳統(tǒng)依賴課堂的教學模式下難以實施，而若采用上述新的教學模式便可迎刃而解.

筆者在教學中采用“快課技術”進行了將物理學史揉入《大學物理》教學的嘗試，初步達到了預期效果.“快課技術”是近些年來伴隨著MOOC，SPOC等在線課程的興起而發(fā)展起來的快捷式數(shù)字化學習開發(fā)技術(Rapid E-learning Development)，是一種簡單易用的“快餐式”電子備課技術[2]，該技術利用模板和套件來實現(xiàn)教學內容的電子化和網(wǎng)絡化，可有效減少開發(fā)時間，降低制作成本.“快課技術”的核心功能在于使教師能夠快速地制作出形式多樣的教學短視頻，并進行快速發(fā)布.教學短視頻可以制作成手繪動畫形式，也可以制作成動漫人物解說的形式，還可以是教師利用PPT課件自主錄制的短視頻.手繪動畫一般用來制作短視頻的片頭，動漫人物解說一般用來制作課程介紹，而教師利用PPT課件自主錄課則是制作教學短視頻的主體環(huán)節(jié).

具體實施過程如下：首先，利用“快課技術”中的自主錄課把物理學史錄制成了18個時長為8～15 min的短視頻，視頻目錄如表1所示.視頻內容是根據(jù)近現(xiàn)代物理學發(fā)展史并結合《大學物理》教學大綱中的重點內容經過篩選而確定的[3,4]，每個視頻的時長不超過15 min，時長與大部分微課視頻一致，便于學生在精力最集中的時段內看完.

短視頻錄制完成后，在“學習通”應用程序上建立“課程”，將錄制好的短視頻上傳至該“課程”，該“課程”也可以叫做“云端課程”，因為在網(wǎng)絡連接的情況下，課程資源可供隨時查看；最后，建立課程微信群，通過微信群向學生適時推送課程中的物理學史短視頻，供學生在課下自學，建議在課前推送，便于學生在課前觀看，從而有助于理解課堂內容.

此外，在“學習通”應用程序上建立的“云端課程”不只是用于存放教學資源，它還具有很多輔助功能.

功能之一是統(tǒng)計和評價學生對教學資源的利用情況.例如，物理學史的短視頻推送給學生后，如何督促學生及時學習呢？教學實踐表明，可以通過以下方式來實現(xiàn).

在“云端課程”上將每個視頻設置成一項任務，學生每看完一個視頻便是完成了一項任務，系統(tǒng)會自動記錄和統(tǒng)計，并根據(jù)學生完成的任務數(shù)給出相應的評分.通過這一功能，教師能夠精準掌握哪些學生沒有學習視頻，哪些學生已經學習了，從而對學生的學習進行有效監(jiān)督.

功能之二是評價學生學習視頻的效果.具體操作為，教師在向學生推送完視頻后，及時將相關測驗題上傳至“云端課程”，學生在自學完視頻后，進行自我測驗，系統(tǒng)自動統(tǒng)計學生的測驗成績供教師查看.

3 試用效果評價

上述將物理學史借助“快課技術”揉入《大學物理》教學中的舉措，是教師從“教”的方面做出的改進，能否真正達到提高教學效果的目的還需要從學生“學”的方面來加以反饋.

首先從學生的課堂表現(xiàn)來看，學生們對物理的態(tài)度悄然發(fā)生了變化，課堂上的“低頭族”明顯少了.課間隨機調查發(fā)現(xiàn)大部分學生表示喜歡教師推送的物理學史短視頻，有的學生表示，之前一直感覺物理艱澀難懂，在了解了相關的物理學史后，發(fā)現(xiàn)物理變得不那么難理解了；有的學生表示，學習了物理學史后，在科學精神的激勵下，積極申報了大學生創(chuàng)新項目，熱切地希望體驗探索與創(chuàng)新的快樂.還有的學生在“學習通”課程視頻下方評論道：“看了短視頻后，對物理不再是僅僅知道幾個概念和定理了，教師總結的物理方法和思想也領會到了”.

此外，從學生們的成績來看，這屆學生的期末成績和參加省級大學生物理競賽的獲獎人數(shù)也較往年有所提高.這些來自學生的良好反饋充分說明，將物理學史有機地融入《大學物理》教學這一舉措是值得推廣的.

4 總結

針對目前《大學物理》教學中學生學習“被動”、對課程不夠重視的問題，筆者嘗試將物理學史借助目前流行的“快課技術”融入教學中，取得了良好效果.物理學史首先以物理故事吸引學生，進而以物理精神感染學生，能夠喚醒學生內心的求知欲，這正印證了德國哲學家思貝爾斯的名言：“真正的教育是用一棵樹去搖動另一棵樹，用一朵云去推動另一朵云，用一個靈魂去喚醒另一個靈魂”.

另外，通過了解物理學史，有利于學生從歷史發(fā)展的角度看待物理理論;有利于學生從物理學史中學習科學探究的方法，開闊科學探究的視野;有利于培養(yǎng)學生的批判性思維和創(chuàng)新精神.

因此，在《大學物理》這樣的基礎課程教學中，適當?shù)貙W科理論的發(fā)展歷史融入教學中，對提高教學效果具有積極作用，值得推廣.