地方高校非物理類《大學物理》教學改革初探

竹錦霞

【摘 要】本文根據地方高校非物理類《大學物理》教學的現狀，以因材施教為主線，從任務驅動教學法的思想出發，以靜電力的功為例進行了探索。該方案的應用不僅能培養學生學習主動性，并能提高大學物理教學質量。

【關鍵詞】地方高校；大學物理；教學改革；任務驅動教學法

中圖分類號： G633.7 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）15-0087-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.040

Preliminary study on the reform of physics teaching in non-physical universities in local universities

ZHU Jin-xia

（Intelligent Manufacturing School ofSichuan University of Arts and Sciences，Dazhou 635000，China）

【Abstract】Based on the current situation of physics teaching in non-physical universities in local universities， this paper takes teaching according to aptitude as the main line， starts from the idea of task-driven teaching method， and takes the work of static electricity as an example to explore.The application of this program can not only cultivate students' learning initiative， but also improve the quality of physics teaching in university.

【Key words】Local universities； University physics； Teaching reform； Task-driven teaching method

0 引言

物理學是一門自然科學，它是研究物質的最基本、最普遍的運動形式及基本結構的科學。物理學的基本原理在社會生活和科學技術中有著相當廣泛的應用。當代高新技術的發展都源于對其研究對象物理規律的探索。

《大學物理》是高等院校培養理工科學生科學素養，提高學生分析問題和解決問題的能力、協調理論知識與動手能力的一門重要公共基礎課[1]。大學物理的學習不僅是要求學生打好必要的物理基礎，而且要求學生具備科學的思維方法及研究問題的方法。很多不同層次的高校都對非物理類專業的大學物理課程教學改革進行了研究[2-5]。

為了提高本校《大學物理》的教學質量，本文從我校《大學物理》課程開設現狀及面臨的問題入手進行分析，提出了對本課程教學改革的一些措施。

1 大學物理的課程特點及教學中面臨的問題

1.1 大學物理課程特點

（1）大學物理課程內容豐富主要包括力、熱、光、電等四大模塊，涵蓋了從微觀世界到宏觀世界，從低速運動物體研究到高速運動物體研究。

（2）大學物理課程除了理論性外，實踐性和應用性都非常強，并且課程設置必須是理論課程和實驗課程同時教學。

（3）對數學手段的更高要求是大學物理區別于初高中物理的重要標志之一。高等數學中的很多思想在大學物理中被廣泛運用。除了微積分，數理統計、微分方程、向量、無窮級數等均在大學物理中擁有不可替代的地位和重要的作用。

1.2 大學物理教學在我校面臨的問題

近些年我校招生規模不斷擴大，涉及專業不斷增加，大學物理的課程涵蓋面已經涉及到了我校的13個專業。 圖1為我校學習大學物理課程涉及專業組織結構圖。本校5個理科學院中就有4個學院涉及大物物理課程的學習。大物物理對非物理專業是公共課程，學生普遍不重視，理科基礎也較薄弱，這勢必也為大學物理教學帶來了客觀上的難度。教學課時數由于專業的不同各不相同，但現有的課時數由原來的180學時（包含實驗）減少為現有的基本學時140（包含實驗），甚至于有些專業基本學時為100（含實驗）。學時數的壓縮也是我們大學物理講授必須面臨的新挑戰。針對大學物理教學課時數壓縮問題，文獻[6]做了詳細分析。不斷擴大的招生規模以及課時壓縮的現象對大學物理的理論教學提出了新的挑站。師資力量的缺乏也是大學物理教學中面臨的另一個問題。我校大學物理的教學工作主要由智能制造學院物理學專業教師承擔。本院大約10位教師承擔所有本校的大學物理的理論教學和實驗，教學任務相當繁重，教學工作量大。

2 制定不同層次的教學大綱，根據相近專業合班教學

傳統大學物理的教學已經不滿足適應21世紀高新科技飛速發展的形勢需要，教學內容中，力學，熱學、電磁學多是19世紀前所建立的理論體系，并且其中與高中物理多有重復。盡管非物理類專業都以大學物理為學科基礎課，但化工類各專業、計算機類各專業，電子類各專業等對其大學物理課程的內容以及深度所需程度都不盡相同，因此大學物理理論涉及面也不盡相同。為了適應不同專業的培養，根據我校的實際師資力量情況，我們可以大致將教學設置為A、B兩大板塊。電子科學與技術機械工程、機械電子工程、計算機科學與技術、數字媒體技術、物聯網工程土木工程和工程造價歸屬于A類板塊。化學、化學工程與工藝、制藥工程、應用化學和數學與應用數學歸屬于B類板塊。A類板塊對大學物理中的電磁學、近代物理知識要求高些，這就需要在滿足基本教學內容基本上加強電磁學、近代物理知識等部分的教學。B類板塊對大學物理中的熱學、光學以及量子力學知識需求多些，對于此類專業需加強熱學和光學等部分的教學內容。在分層次的基礎上，我們再次根據我校實際的師資力量進行相近專業合班教學活動，這即解決了學校師資力量的不足，又可以將教師從繁瑣的不斷重復的勞動中解放出來，以保障教師將教學重心放置在有效的教學方法研究中。

3 任務驅動教學法

改變傳統的教學模式，是培養學生積極主動學習的重要手段之一。大學物理課程在教學中通常采取的方法是教授法： 教師“灌”、“填” ，學生“裝”、“吞”，即教師講課， 學生聽課，整個教學過程中主體是教師。這種填鴨式教育說是蘇聯教育家凱洛夫發明的[7]。滿堂灌、填鴨式教學是目前大學物理教學最明鮮的特征[8]。這種傳統的、陳舊的、單一的教學方法無法積極調動學生的學習興趣，無法發揮學生學習的積極性和主動性。為此高校的教師都在不斷更新教學方法，采用各種好的教育模式[9-10]，其中任務驅動教學法是以突出學生在學習過程中的主體地位為中心，讓學生通過完成具體的任務，掌握教學內容，順利完成教學目標。任務驅動教學法正符合人類的這種認知過程，即人類的認知結構總是在平衡—不平衡—新的平衡的循環中得到不斷的豐富和提高[11]。

左邊部分是歸屬教師主體活動內容，右邊部分歸屬學生主體活動內容，中間部分是教師和學生共同活動協作進行的內容。這種教學模式即體現了以任務為明線，教學目標為暗線，教師為主動，學生為主體的新型教學模式。克服了滿堂灌、填鴨式的以教師為主體的傳統舊教學模式。

現以《靜電力的功》為例來說明任務設計的基本步驟。

首先分析學生的學習起點水平， 確定學生已經具備分析萬有引力做功的過程以及做功特點的基礎， 確定以靜電力做功研究為所設計的任務， 通過類比萬有引力做功，分析靜電力做功是學生自己可以先行探究的。

認真細致分析教學目標和教學內容是任務設計的首要環節。《靜電力做功》這節課的教學目標是：

1）熟練掌握靜電力的數學矢量表達式

2）熟練掌握功的定義和數學矢量表達式

3）老師引導學生學會運用類比法，通過前期教學的萬有引力做功特點去分析靜電力做功的特點

4）重點從靜電力和靜電力做功的角度對靜電場進行研究

5）得出靜電場的環路定理：

過程與方法：

1）學會運用對比的方法來解決物理問題

2）學會應用微積分思想來解決物理問題

圖3為靜電力做功任務驅動教學流程圖，在具體執行過程中，教師指導學生應用學習資源可以優先引入圖4（a）萬有引力做功圖，由于本部分內容為已經講授的內容并且和電場力做功有相似點，學生更易接受。通過類比法使教學活動中對抽象、難懂的靜電力做功概念的新知識遷移到簡單、熟悉的舊知識萬有引力做功的特點上。這樣對圖4（b）靜電力做功的分析會使學生更容易獲得成就感。圖3中的效果評價也是此教學過程中的一個重要組成部分，主要包括教師對任務完成情況的評價以及學生的自我評價，并引導同學進行正確的相互評價。任務驅動法將抽象的學習對象轉化為具體任務，學生會在任務的驅動中運用已有的知識體系基礎上，主動不斷探索解決問題的途徑。這種可以通過親身參與而形成的知識構建超越了填鴨式的單一教學模式。

4 結束語

大學物理課是理工科高等院校的一門公共基礎課，大學物理教學改革是一項長期并且復雜的系統工程。本文分析了本校非物理類大學物理教學的現狀，從靜電力做功為例引入了大學物理中的任務驅動教學法，這種教學方法將抽象的學習目標轉化為具體的學校任務， 學生在想完成任務的思想驅動下，通過對學習資源的主動應用，在自主探索和同學間互動協作的學習過程中，找出完成任務的方法，最后通過任務的完成來達到學習知識和培養能力的意義。

【參考文獻】

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