TEAL模式對大學基礎物理教學的啟發

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TEAL模式對大學基礎物理教學的啟發

劉瑾

云南大學資源環境與地球科學學院

[摘要]本文介紹了麻省理工大學的TEAL教學計劃，針對大學普通物理課程，提出了拓展教學方法、改進教學手段、補充課堂演示實驗幾方面具體的課程教學改革計劃。

[關鍵詞]TEAL教學模式;可視化;互動式教學

一、大學基礎物理教學現存的問題

在過去很長的一段時間，我國現行的教育體制中占支配地位的看法是：大學物理課程是為專業課服務的。甚至很多國內外知名的專家都認為基礎物理課的大部分內容在專業上根本用不到，這種功利的觀點自然也順理成章地灌輸給了學生，尤其是非理論物理專業，很多老師和學生都忽視了基礎物理課的重要性以及其中真正應該被傳承的物理精髓。隨著信息時代的到來，各行業對人才基本科學素質的要求不斷地提高，物理課程的重要性也逐漸得到了廣泛的認同。

就目前的實際狀況來看，在全國各大高等院校中大學物理課程仍然以傳統的大班授課為主。事實上，這種以教師為中心的授課模式并不利于師生之間的互動，學生在學習過程中遇到的困難無法獲得即時的幫助。加之理論和實踐分開授課，彼此之間內容缺少銜接。在這種模式下，學生往往會覺得教學過程被動沉悶，缺乏參與感。久而久之，學生自主思考學習的積極性很難被調動起來，更令人沮喪的是大多數學生們似乎已經習慣于接受這種課堂抄筆記考試憑記憶的學習模式。基于以上情況，如何利用現代化多方資源來改進大學基礎物理課程的教學是值得教育工作者們深入思考的一個問題。

二．TEAL教學模式

TEAL(The Technology-Enabled Active Learning)是麻省理工學院（MIT）2001年針對大學物理電磁學課程建立的教學計劃，其中涉及到充分運用多媒體技術進行仿真模擬和可視化的過程[1]。鑒于McDermott教授1991年的調研結果，大班課程中存在一系列消極的學習現象，該計劃最初的設計目標是針對MIT基礎物理的大班課程進行教學改革，以減少成績不合格的比率，同時提高學生對物理概念的理解程度。隨著計劃的實施和學生的積極配合，這種人性化的教學模式很快就獲得了立竿見影的效果。

三．教學改革的新思路

（一）教學方法多樣化

借鑒麻省理工大學的TEAL模式，進行以下幾種不同形式的互動教學：講述物理現象和規律時結合課堂演示實驗同時進行；在講完某章節內容后提出一些思考題供學生在課堂上進行短時間的討論；鼓勵學生在課余時間運用科學計算軟件解題（如Matlab），或嘗試制作相關實驗和基礎模型的模擬動畫；除日常的書面作業外，附加一些網絡提交的預習作業，迫使學生在上課前進行相關知識的閱讀；在實施基本的理論課考核制度外，適當進行隨機小測驗，讓學生在課堂上花10分鐘左右的時間完成，以此作為平時成績的評定參考；另外對積極思考表現突出的學生進行適當嘉獎；此外，每學期都進行一次個人授課評價的問卷調查，從學生中直接獲得客觀的意見，不斷完善課程教學。

（二）教學手段的改進

隨著現代技術的更新、硬件的改善，多媒體已經成為高校的主要教學手段。多媒體技術集文字、圖像、色彩、聲音、動畫、影像于一體，可使課堂教學形象、直觀。從目前的實際情況看，國內高校大學普通物理教學中多媒體技術的使用還很有限，大多數教師制作的電子課件仍局限在文字和圖片上。雖然相比傳統黑板加粉筆的教學模式，幻燈片對教學的效率有很大提高，節省了大量書寫和作圖的時間，但對于討論一些特定的物理現象就必須借助更豐富的技術手段，如在講解復雜的、瞬時變化的、緩慢演化的、物體內部的以及其他現有實驗條件無法演示的三維運動情況時，先進的可視化內容形式可使學生有更直觀的感受，同時能夠將各種復雜的概念及其相互關系描述成空間的和動態的圖像，對調動學生學習的主動性起著重要的作用。在現代大學中多媒體教學雖已普及，但對于不同學科不同課程，如何合理地運用多媒體最大程度地提升教學效果仍然是個值得探討的問題。

（三）補充課堂演示實驗

目前國內高校的物理教學都有重理論輕實驗的現象，原本在理論授課過程中應該有相應的實驗演示，由于諸多原因，演示實驗很少能按照實際需要進行。目前開展的物理實驗主要是以獨立的實驗課（學生分組實驗）為主，即由物理科學學院安排實驗課老師統一教學。

在對經典的基礎物理課程進行教學改革的過程中，課程內容、課程結構等往往都經過很長時間的推敲、實踐，是相對成熟的方面，很難有新的突破。但隨著現代科技的發展，數字學習，移動學習等前沿的學習模式逐漸興起，創造“無處不在，無時不有”的“泛在學習”己成為各國教育界的下一站目標。因此，高校的教育者唯有合理地利用各種資源、有針對性地靈活變換教學模式，才能在最大程度上調動學生的主動性，立足于學生從根本上改善教學效果，實現教育領域根本性的變革和發展。

參考文獻

[1]Dori,Y.J.,and Belcher,J.W.,Can We Improve Students’Understanding of Electromagnetism Concepts through 2D and 3D Visualizations? Presented at National Association for Research in Science Teaching (NARST 2003), Philadelphia USA, (2003).

[2]Andreas S.,Dynamic Line Integral Convolution for Visualizing Streamline Evolution. IEEE Transactions on visualization and computer graphics. VOL. 9(3), 2003.

本文受云南大學資環學院教學研究項目資助（項目編號：2013CJ003）.

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