將物理學(xué)史借助“快課技術(shù)”融入《大學(xué)物理》教學(xué)的嘗試*

董鵬 田艷杰 彭愛華 趙莉 徐志杰

[中國石油大學(xué)(華東)基礎(chǔ)物理系 山東 青島 266580]

1 引言

《大學(xué)物理》是各理工科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，從課程設(shè)置上足以看出物理學(xué)在專業(yè)學(xué)習(xí)以及今后從事專業(yè)相關(guān)工作中的基礎(chǔ)地位.但從筆者近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看，不少學(xué)生在學(xué)習(xí)《大學(xué)物理》的過程中，甚至在課程結(jié)束后，仍然認(rèn)識(shí)不到物理學(xué)習(xí)的重要性，從而導(dǎo)致對(duì)《大學(xué)物理》學(xué)習(xí)的不重視，對(duì)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(shí)知識(shí)基礎(chǔ)、啟迪科學(xué)思維、培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)”的課程目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)，也難以落實(shí)當(dāng)前國家重視基礎(chǔ)學(xué)科、重視原始創(chuàng)新的教育導(dǎo)向.

面對(duì)這一局面，單方面歸因于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度浮躁，顯然有失理性，也沒有抓住問題產(chǎn)生的“牛鼻子”，而是需要從“教”與“學(xué)”兩個(gè)方面進(jìn)行反思，而“學(xué)”的問題也需要教師有策略地引導(dǎo)來加以解決.因此，歸根結(jié)底，問題的根源還是來自“教”.

怎樣“教”才能讓學(xué)生對(duì)《大學(xué)物理》課程既感到有用又覺得有趣呢？筆者認(rèn)為可以從兩個(gè)方面入手，一是引入實(shí)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(shí)力”，從而讓學(xué)生體會(huì)到物理課的“有用”；二是融入物理學(xué)史，讓物理學(xué)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(xué)生感受到物理的“有趣”.

當(dāng)然，物理學(xué)史的引入，除了增添課程的趣味性，更重要的是使學(xué)生在學(xué)到了知識(shí)、會(huì)解題之后，能夠幫助他們深入理解物理理論的本質(zhì)，從而有助于他們領(lǐng)會(huì)物理的思想和方法.此外，將物理學(xué)史融入物理教學(xué)也有利于培養(yǎng)學(xué)生的懷疑、批判精神，增進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解，幫助學(xué)生領(lǐng)會(huì)創(chuàng)新思維的重要性.

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，引入實(shí)例不難實(shí)施，只需要將傳統(tǒng)的抽象化的例題替換成與生活或?qū)W生專業(yè)相關(guān)的問題即可，而融入物理學(xué)史則存在很大困難.一方面囿于課時(shí)，另一方面因?yàn)槲锢韺W(xué)的應(yīng)用導(dǎo)向，教師在教授《大學(xué)物理》的同時(shí)，較少談及物理學(xué)史，有也只是簡單提及，比如牛頓的生卒、愛因斯坦的經(jīng)歷等等，而是把大部分學(xué)時(shí)用于精講概念、定理、定律和例題.

針對(duì)這個(gè)問題，我國的教育界曾嘗試解決，引進(jìn)了美國哈佛大學(xué)物理學(xué)教授杰拉德·霍爾頓編寫的物理教材《物理科學(xué)的概念和理論導(dǎo)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(jié)合、以史帶論的原則，曾極大地影響了美國物理學(xué)教學(xué)，但在我國未產(chǎn)生積極有效的響應(yīng).

2 借助“快課技術(shù)”將物理學(xué)史融入《大學(xué)物理》教學(xué)的嘗試

上述矛盾的出現(xiàn)是囿于傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制.近年來，教育工作者意識(shí)到了“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代網(wǎng)絡(luò)的便利給傳統(tǒng)教學(xué)帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇.于是，“云課堂”“雨課堂”“快課技術(shù)”等新的教學(xué)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(xué)模式可以把傳統(tǒng)的“線下”教學(xué)靈活延伸至“線上”，教師可以隨時(shí)隨地將一些教學(xué)資源適時(shí)推送給學(xué)生，學(xué)生利用碎片化時(shí)間在一部智能手機(jī)上便可進(jìn)行學(xué)習(xí)，非常便捷.

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

筆者在教學(xué)中采用“快課技術(shù)”進(jìn)行了將物理學(xué)史揉入《大學(xué)物理》教學(xué)的嘗試，初步達(dá)到了預(yù)期效果.“快課技術(shù)”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(xué)習(xí)開發(fā)技術(shù)(Rapid E-learning Development)，是一種簡單易用的“快餐式”電子備課技術(shù)[2]，該技術(shù)利用模板和套件來實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的電子化和網(wǎng)絡(luò)化，可有效減少開發(fā)時(shí)間，降低制作成本.“快課技術(shù)”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(xué)短視頻，并進(jìn)行快速發(fā)布.教學(xué)短視頻可以制作成手繪動(dòng)畫形式，也可以制作成動(dòng)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(dòng)畫一般用來制作短視頻的片頭，動(dòng)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(xué)短視頻的主體環(huán)節(jié).

具體實(shí)施過程如下：首先，利用“快課技術(shù)”中的自主錄課把物理學(xué)史錄制成了18個(gè)時(shí)長為8～15 min的短視頻，視頻目錄如表1所示.視頻內(nèi)容是根據(jù)近現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展史并結(jié)合《大學(xué)物理》教學(xué)大綱中的重點(diǎn)內(nèi)容經(jīng)過篩選而確定的[3,4]，每個(gè)視頻的時(shí)長不超過15 min，時(shí)長與大部分微課視頻一致，便于學(xué)生在精力最集中的時(shí)段內(nèi)看完.

短視頻錄制完成后，在“學(xué)習(xí)通”應(yīng)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?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)連接的情況下，課程資源可供隨時(shí)查看；最后，建立課程微信群，通過微信群向?qū)W生適時(shí)推送課程中的物理學(xué)史短視頻，供學(xué)生在課下自學(xué)，建議在課前推送，便于學(xué)生在課前觀看，從而有助于理解課堂內(nèi)容.

此外，在“學(xué)習(xí)通”應(yīng)用程序上建立的“云端課程”不只是用于存放教學(xué)資源，它還具有很多輔助功能.

功能之一是統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)教學(xué)資源的利用情況.例如，物理學(xué)史的短視頻推送給學(xué)生后，如何督促學(xué)生及時(shí)學(xué)習(xí)呢？教學(xué)實(shí)踐表明，可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn).

在“云端課程”上將每個(gè)視頻設(shè)置成一項(xiàng)任務(wù)，學(xué)生每看完一個(gè)視頻便是完成了一項(xiàng)任務(wù)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄和統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)學(xué)生完成的任務(wù)數(shù)給出相應(yīng)的評(píng)分.通過這一功能，教師能夠精準(zhǔn)掌握哪些學(xué)生沒有學(xué)習(xí)視頻，哪些學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了，從而對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行有效監(jiān)督.

功能之二是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)視頻的效果.具體操作為，教師在向?qū)W生推送完視頻后，及時(shí)將相關(guān)測(cè)驗(yàn)題上傳至“云端課程”，學(xué)生在自學(xué)完視頻后，進(jìn)行自我測(cè)驗(yàn)，系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)生的測(cè)驗(yàn)成績供教師查看.

3 試用效果評(píng)價(jià)

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

首先從學(xué)生的課堂表現(xiàn)來看，學(xué)生們對(duì)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(jī)調(diào)查發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生表示喜歡教師推送的物理學(xué)史短視頻，有的學(xué)生表示，之前一直感覺物理艱澀難懂，在了解了相關(guān)的物理學(xué)史后，發(fā)現(xiàn)物理變得不那么難理解了；有的學(xué)生表示，學(xué)習(xí)了物理學(xué)史后，在科學(xué)精神的激勵(lì)下，積極申報(bào)了大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，熱切地希望體驗(yàn)探索與創(chuàng)新的快樂.還有的學(xué)生在“學(xué)習(xí)通”課程視頻下方評(píng)論道：“看了短視頻后，對(duì)物理不再是僅僅知道幾個(gè)概念和定理了，教師總結(jié)的物理方法和思想也領(lǐng)會(huì)到了”.

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

4 總結(jié)

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

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

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