新高考背景下基于物理預修的大學物理課程體系的研究與建設*

陳 琳 胡 南 周 密

（重慶理工大學理學院 重慶 400054）

1 引言

在2014年，國務院印發了《關于深化考試招生制度改革的實施意見》，在上海、浙江首先展開試點，高考不分文理科.2017年開始，浙江省和上海市高考率先實施“3+3”新高考模式［1］.這一系列新情況的出現，使得在新高考形式下，理工科高校大學新生之間物理基礎極為不均衡，甚至同一專業學生的知識背景也不盡相同，而且普遍難以達到大學物理課程學習對學生知識儲備的要求.此外，相較中學物理，大學物理無論從內容的深度廣度、思維方式以及學習方法都存在很大的差異.大學物理內容并不是中學物理教學內容的簡單重復，而是在概念上深化，理論上提高的螺旋式上升［2］.基于此，不少教師針對如何做好大學與中學物理的有效銜接進行研究和分析，比如銜接對象、銜接內容、銜接方式等［3，4］.

目前，開設大學物理預修課程成為多數高校做好全方位銜接的主要選擇［5，6］.關于在新高考背景下開設大學物理預修課程的原因、受眾目標、教學大綱、資源建設等方面也已經有不少教師做了研究［5］.但是，大多數的研究是將其作為一門獨立開設的預修物理課程，同時結合各高校自身的實際情況，研究其課程建設思路以及實踐結果.

基于上述課程建設的需要，結合本校作為普通類地方二本院校的定位，通過調研我校大一新生的生源來源、高考模式、中學物理知識基礎、學習方法、學習模式等方面的情況，分析本校學生中學物理與大學物理脫節的原因.在建設大學物理預修課程時從教學內容、教學模式、教學評價等多方面進行大學與中學物理有效銜接，從全局出發而不再是局部的點對點進行補充銜接.此外，在進行預修課程建設過程中結合本校大學物理課程的“線上+線下”混合教學模式，對大學物理預修內容進行有機融合，構建新型的基于物理預修的大學物理課程體系.

2 調查結果分析

全校1 454名學生參與了問卷調查，涉及來自全國各地、不同專業的學生，包括電子電氣、機械工程、材料、車輛、計算機、化工、藥學、生物等.

2.1 教學內容的差異

通過問卷調查發現，本校的生源參加高考模式主要還是未改革前的“3+理綜”，但也有少部分生源所在地已經開始進行新高考改革，所以其高考模式已經涉及“3+3”“3+1（物理）+2（選考科目）”.而高考模式的不同，則導致除了共同必修的內容之外，各省市所選擇的選修內容會有相應的不同.不同的考生在知識點數量、所選擇的知識點類型、知識點難度等方面都存在較大差距.因此，在進入大學之后，有些考生會出現高中物理知識體系存在缺失或難度系數降低的情況，從而造成了不同考生之間知識結構斷檔.問卷調查顯示，41.9%的學生完全沒學過力學部分中的機械振動；60%～70%的學生對本應該中學階段已經掌握的幾何光學的基本定律、干涉、衍射、偏振等基本現象沒有了解；有少數同學對電磁學中的洛倫茲力、安培力、電磁感應定律等基礎概念都沒有掌握.除此之外，學生在學習力學、熱學、電學、光學等部分的一些知識點時的難度也有所不同（如圖1問卷題5和圖2題7）.

圖1 高考模式

圖2 基礎知識點

2.2 數學工具的差異

在學習物理的過程中，高等數學工具的引入是區別大學物理和高中物理的一個顯著標志，矢量計算、微積分等高等數學工具可以解決更為復雜的三維、變化、非均勻的物理問題，能夠使得學生對有關物理概念的理解以及對具體物理問題的分析進入新的高度［7］.根據調查結果顯示，在中學階段大部分的學生只學習了函數、矢量運算、求導等內容.并且中學時期大家更注重如何用這些數學工具來進行計算解題，很少關注和理解這些數學工具在分析解決物理問題中蘊含的物理思想.而在大學物理的學習過程中，重點不再是能不能順利地求解出一道題目，而是需要對物理概念、物理思想、物理公式的深入理解和推導，因此，對學生的數學能力提出了更高的要求（如圖3問卷題8）.

圖3 數學工具的掌握情況

正是由于大學物理學習中對數學工具的要求突然提升，對學生們的大學物理學習造成了極大的困難.大部分學生覺得在分析物理問題時，大家習慣性的還是要首先選擇中學時掌握熟練的數學工具，但通常用這種數學方法來解決大學物理知識有一定的困難；另一方面高等數學中公式更復雜，對學生們的計算能力也提出了更高的要求.此外，極限、微積分等高等數學工具中蘊含的物理思想理解不到位，由此導致的不能靈活運用這些高等數學工具來分析解決物理問題也是困擾學生進行大學物理學習的一個主要原因（如圖4問卷題9）.

圖4 數學工具上的銜接情況

2.3 學生內在驅動力的差異

除了在教學內容、思維方式、數學工具等外在因素方面存在差異，學生在中學階段和大學階段的學習內在驅動力以及學習方式、學習目標也都發生了變化.進入大學階段后，學生的學習模式需要由被動式轉變為主動式學習，導致學生一下子變得茫然以及無所適從，甚至一部分學生進入了一種不會學習的狀態.而目標感缺失、學習壓力變小、主動學習模式在整個學習過程中沒有被培養起來，導致很多學生產生了學習困難的問題（如圖5問卷題13）.

圖5 大學與中學學習模式的差異

針對以上差異分析，結合本校大學物理課程“線上+線下”混合教學模式，構建新型的基于物理預修的大學物理課程體系.在盡可能不增加課時、不增加學生學習負擔的基礎上全方位多角度地針對教學內容斷層、數學工具缺失、學習能力的培養、學習驅動力的轉變等方面進行有效銜接.

3 基于物理預修的大學物理課程體系的構建預想

3.1 建設線上預修教學資源

大學物理課程存在進度快、學習量大、學習梯度大、課時少、課程難等特點，并且大學物理課程的主要數學工具是微積分和矢量計算.因此，首先要對預修課程進行知識體系建設，以便能夠更有效地將中學物理和大學物理進行銜接.

（1）錄制預修課程微視頻，其中包括緒論視頻、預修的知識點視頻、以及涉及的矢量計算，物理問題中的微積分計算等視頻.

首先，緒論課視頻應給學生簡單介紹物理學的發展概要，讓學生對大學與中學物理內容的前后銜接有明確的認識，同時概要介紹物理學的發展趨勢及廣泛的應用，增強學生學習物理課程的興趣.其次，要根據目前高中物理學考、選考知識點的分布情況以及本校大學物理教學內容大綱，結合本次問卷調查的結果，對大學物理知識點進行系統性研究，提煉出需要銜接與補充的核心預修知識點，使其避免與高中學考內容重復、與大學物理內容重復.此外，預修的教學內容中還要涉及數學工具的銜接，比如矢量計算，在物理問題中的微積分計算等.同時完成相關PPT、教案等材料匹配.

（2）預修課程配套作業+物理素養類別作業建設.

預修內容與大學物理課程的教學內容是銜接與補充的關系，尤其其中還涉及相關前期的數學工具的學習，因此，需要重新根據教學內容建設預修課程的配套習題庫.此外，預修課程的建設除了要進行知識體系、數學工具的銜接，更要注重學習模式、學習驅動力轉變的銜接.因此，除了課后練習題之外，還應該增加更多的課外閱讀、課題辯論、科技論文、自制演示實驗裝置等開放性參與度強的作業.一方面培養學生們的物理素養，更好地將書本上學習的物理知識點內化為解決物理問題的能力.另一方面，不同類型的作業設置能極大地提高學生們對物理的興趣，引導其積極主動地參與學習過程，將被動學習轉化為主動學習，提高其學習的內在驅動力.

3.2 提出基于物理預修的大學物理課程教學模式

本校大學物理課程實施的“線上+線下”混合教學模式是基于超星學習通作為線上的教學平臺.基于此教學模式，將預修課程有機地融合在該混合教學模式中，構建基于物理預修的大學物理課程體系.其中最重要的就是線上平臺的打造以及教學模式改變［8］.

首先，教師將錄制的預修課程微視頻、PPT課件、作業題庫等相關教學內容上傳到平臺，建立完善的章節學習資料.此外，將相關知識拓展的文獻、視頻、演示實驗、拓展類作業等物理素養類別的資料也放在平臺上.

其次，制定配合大學物理課程的“線上+線下”混合教學安排.預修課程的線上安排包括哪部分預修知識內容需要在課程最初安排，哪些內容需要在大學物理課程開始過程中安排銜接.在課程進行到需要銜接的那部分知識體系的時候，提前發布一周內需要完成的預修學習任務，在一周時間內學生靈活安排自己的學習時間，包括線上視頻觀看、同步完成課堂作業并提交課堂筆記，參與問題討論、分組辯論等活動內容.在線下的時間，教師通過設計與相關知識點有關的課題，讓學生分組進行討論、分析，進行演示實驗，并錄制相關視頻提交在線上平臺，盡量在不占用課堂時間下完成教學反轉，努力讓每位學生都能積極參與到課程活動中，發揮自己的優勢，可能是對概念的理解、課件的制作、表達的優勢、實驗的設計能力、動手演示能力或者視頻制作能力等，都可以在活動中有用武之地.而線下課堂教學主要是針對中學與大學銜接知識點的深入探討與講解，著重挖掘和擴展原來概念的新內涵，為接下來進行的大學物理課程學習打牢基礎.

基于預修的大學物理“線上+線下”混合教學體系，極大程度發揮了學生們的主觀能動性，使學習由被動式轉變為主動式學習.而且可以進一步鍛煉學生們思維拓展、動手實踐、團隊配合、發現問題解決問題等綜合能力.此外，線上學習時間靈活，方便學生制定自己的學習計劃，有利于提高學生的自律性.

3.3 構建基于物理預修的大學物理課程評價模式

構建混合式預修課程教學模式需要更加多元靈活的評價方式，在課程的考核評價環節，教師可根據學生在線學習的作業成績、問題討論的活躍程度、課后線下課題的參與程度，包括提交的演示視頻質量或者實驗設計承受度等幾方面給出平時成績，并結合期末考試成績給出學生學習該課程的總評成績.這樣的考核方式更能多維度地評價學生的學習情況與綜合能力，而不是唯考試論，只由期末考試試卷成績作為評價依據，多維度評價模式能夠更加刺激學生積極主動地參與到學習過程中.同時也使得學生從中學的題海模式、注重每一題答案的正確與否的情況中解放出來，從更加廣闊全面的角度來看待學習，注重的是學習能力和學習方法，從思想上做好銜接與轉變.

4 總結

基于物理預修的大學物理課程體系的構建，使得學生們在大學物理學習過程中，盡可能在不增加課堂學習負擔的前提下，完成大學與中學物理的銜接，包括補齊物理知識點的缺失、數學工具的升級、學習理念的轉變、學習能力的系統性提升、學習的驅動力由外因轉變為內因等方面.從而為大學物理課程的學習打下堅實的基礎.