以學生為中心的力學課程教學改革研究

摘??要：力學是物理學專業的核心課程之一，該課程涵蓋內容較寬泛，理論知識點較多，主要研究宏觀物體在低速運動下的運動規律。對于物理學專業大一學生而言，要學好這門課程需要從思維模式、學習方法等方面進行轉變。以學生為中心的教育理念可以有效推動學生發現并解決問題能力的提高。本文從教學理念、教學設計、教學方式三個方面對力學課程進行改革探索，力求促進學生長遠發展。

關鍵詞：力學;以學生為中心;教學改革

力學課程是一門研究宏觀物體在低速運動下的運動規律，同時解決實際問題的專業核心課程，在精密儀器、大型工程、建工防災、火箭發射、人造衛星、能源與機器人等方面都有重要的作用。[1-2]力學是我院物理學（師范）專業的專業學科平臺課程，主要講授質點、質點系、剛體、流體在低速運動下的運動規律，研究振動、波動等運動形式，同時對相對論進行簡要介紹。

力學開設在本科一年級第一學期，是物理學專業學生最早接觸的專業基礎課程，由于大一學生剛剛進入大學校園，要接受新思想、新概念、新方法，需要從中學被動性學習到大學主動探索性學習模式進行轉變。[3-4]此外，力學中的知識點，角動量、振動、波動、相對論等在高中階段均是選修內容，因此存在學生學習難度大，教師難教的問題。伴隨著高等教育教學改革的不斷深入，以及堅持“以本為本”，推進“四個回歸”的教育形勢下，力學課程在課程體系、教學內容、教學手段和方法等方面都發生了一定的變化。

現代教育教學倡導“以學生為中心”，要求高校教師轉變以教師為中心的理念，課堂的主體由教師轉變為學生，在教師教學過程中關注到學生的長遠發展，發揮引導和啟發的作用。[5]?需要教師自身具備引導和激活的能力，及時的對學生掌握的知識和關注的知識點進行引導，嚴格把握整個教師教學和學生學習的過程。要圍繞力學課程的教學目標，即作為物理學專業的專業核心課程，通過物理知識的傳授，培養學生分析問題、解決問題的能力，訓練學生抽象思維、創新思維和邏輯思維能力;在教學中貫穿課程思政，培養學生正確世界觀、人生觀和價值觀，弘揚社會主義核心價值觀，立德樹人，使學生全面發展。因此，通過力學課程的教學實踐結合課程特點，從教學理念、教學設計和教學方式等幾個方面，談一談力學教學中“以學生為中心”的課程改革。

• 力學課程的特點

力學是一門64學時的課程，通過力學課程的學習，使學生能夠系統的掌握力學的基本概念、基本理論、常用的分析方法，學會處理簡單的力學問題，能定性分析一些常見的力學現象，理解力學與其他學科的內在聯系，培養跨學科、跨層次的通識觀念，保持好奇、創新的科學精神。力學是物理學的入門課程，力學的基本概念和方法應用于物理學的各個學科，物理學又是自然科學的基礎。熟悉力學的基本知識，為以后物理和其他相關學科的學習就做好了準備，有助于學生理解各個領域、不同層次的自然現象。力學課程重視基本概念的理解，在熟練掌握基本知識的基礎上，廣泛涉獵不同領域、不同層次的力學現象，強調力學與其他學科的內在聯系，培養學生的通識觀念。

從物理學各學科的關系來看，力學是其他學科的基礎;從研究規律來看，力學所研究的機械運動規律應用廣泛，無論是精密儀器，大型工程，還是火箭發射，人造衛星等方面都有力學的直接應用;從學習過程來看，學好力學是學好物理學的重要開端。力學是學生未來在科研、教學中不可缺少的組成部分，作為大學新生第一門專業核心課程，本課程為后續電動力學、理論力學和量子力學的學習奠定基礎，本課程是起點和關鍵，幫助學生轉變思維方式，適應大學的教育方式，并能夠建立勇于挑戰困難的勇氣，是這門課程天然的使命。適當的為物理學前沿打開窗口，開闊學生眼界、啟迪并激發學生的探索和創新精神，更深層次地提升其科學素質。

力學課程一般開設在物理學專業大一年級第一學期。一年級的學生需要從中學的學習方法、思維方式進行轉變。首先，中學物理中的物理問題和物理模型都是簡化的，比如，中學物理中的物理量大多是不隨時間發生變化的常標量，而大學物理中需要解決更接近于實際的問題，物理量大多是變化的、有方向的矢量，需要用到微積分和矢量的思想去分析和解決問題。大一學生對微積分以及矢量等數學工具的使用并不熟練，而力學正是基于微積分和矢量等數學工具進行分析。

其次，力學課程包含較多的基本概念、基本理論，其中動量、振動、波動、相對論等在中學階段均是選修內容，學生對概念、定理的理解并不深入。中學物理的教材中概念原理較少，習題較多，而大學物理的教材更側重于概念原理的論證，習題較少。中學物理往往是給出一個特殊情況下的結論，應用這個結論去解題，而大學物理更多的是分析結論是怎么來的，通常會給學生造成簡單的知識復雜化的印象，增加學習難度。

最后，中學物理的教育更注重知識點的記憶和運用，而大學物理的學習是為了積累學生的科學文化知識，提高學生分析問題、解決問題的能力，培養學生的邏輯思維能力、創新能力和科學素養。大學第一年里，學生要接受新思想、新概念、新方法，需要從中學時期學習的特殊條件下的特殊結論過渡為用一般的方法、數學的手段，解決一般性的問題。

從課程內容上講，力學課程存在知識點多、晦澀難懂的問題，學生在課堂上需接收大量新信息，有較少時間消化理解，并且幾乎沒有時間做練習，所有的作業練習基本都是在課后完成，增加學生學習負擔和心理壓力。從學生發展上講，一年級同學仍保留中學知識體系，習慣于知識點的記憶與運用，認為能解題尤其是會解難題是學好力學的標準。然而，大學力學課程的學習，目的不僅僅是學習知識，更是要學生跟上時代發展形式，打破僵化思想，了解物理本質，形成科學的思維方式。

傳統教學環節形式單一，往往只注重基本理論知識的講解，缺乏與實際生產生活應用的結合，不利于學生對知識點的理解，容易形成物理學專業難學、不想學習物理的想法。而且教學理念、教學方法也以灌輸式為主，不能與時俱進，不符合00后大學生所處的時代特點，導致學生學習缺乏主動性，沒有形成良好的物理思維。所以，對于力學課程的教學改革，必須結合教學設計、教學方式、教學理念等多方面，巧用思政元素，才能更加有效地提高學生對力學課程的理解能力，培養學生的科學思維方式、解決實際問題的能力以及樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀。

2?力學課程的教學改革

2.1?教學理念改革

長期以來，課堂教學中往往以教師為中心，學生只能被動的接收教師傳遞的信息，教學成了教師的獨角戲。教學理念的改革，需打破傳統教學理念的束縛，踐行“以學生為中心”的教學理念，歸還學生在學習過程中的主體地位，從學生出發，通過課堂學習，使學生覺得力學知識學習有價值，并且學習內容有趣，愛學習。

以學生為中心教學理念的培養目標非常重要，教學設計和教學方式主要是圍繞培養目標進行的。本專業新一輪培養方案按照以學生為中心理念進行，物理師范專業人才培養畢業要求包括：遵循師德規范;熱愛中學教育事業，具有鄉村教育情懷;具備較好的學科素養;具有很強的教學能力;掌握班級指導技能;具備綜合育人能力;具備終身學習意識和反思研究能力;具有溝通合作精神共8項能力及細分指標。教師在教學過程中以支撐畢業要求為基礎反向進行教學設計，實現對教學目標和畢業要求的支撐，將重點放在學生的長遠發展上，實現學生的多元化學習需求。

教師應給予學生更大的發展空間，力學課程的學習為學生后續理論力學、電動力學、量子力學的學習及終身學習打好基礎。教師在授課過程中做到知識-能力-素質的有機融合，培養學生創新能力和專業技能;課程內容反映前沿科技和時代發展，教學形式多樣，呈現先進性和互動性;課程有一定難度，激發學生的潛能，培養學生的創新能力。將課程思政融入教學，通過力學知識在精密儀器、大型工程、建工防災、火箭發射、人造衛星、能源與機器人等領域的重要作用，加深學生對本專業歷史、行業現狀、未來發展趨勢的了解。

2.2?教學設計改革

《力學》是一門64學時的課程，內容多、范圍廣，如何在有限的時間內，讓學生理解物體在低速運動下的運動規律、了解在各領域中力學的重要應用，需進行精心的內容整合和課堂設計，讓學生在每一節課堂中有所學，有所得，有所悟。在傳統的教學設計中，學生通常處于被動地位，對學習計劃全然無知。教師在制定教學設計時忽視學生的主動性、創造性和積極性，在備課過程中只注重教材內容，忽視了學生這一主體，沒有做好學情分析，忽視對教學對象的研究。學情分析包括學生知識基礎、接收新知識的能力、對待學習力學的態度，在對學生進行學情分析的基礎上，加深對授課學生的了解，教師才能在課堂上做到有的放矢。

因此教學設計的改革，探索“線上+線下”混合式教學，以學生為主。利用“云班課”進行課前預習，在課前將PPT課件推送給學生，要求學生課前按照教材、課件進行預習。同時選擇優質在線課程作為線上學習資源，15分鐘左右微課視頻作為每節課預習視頻，視頻可選擇知識點講解、物理學家的故事、物理學史、相關領域技術發展前沿、近現代物理成就等內容，激發學生的學習興趣和科技報國的家國情懷和使命擔當。結合線上教學，不僅可以通過數據了解學生學習情況，還可以更好的融入思政元素，樹立學生正確的人生觀、世界觀和價值觀。

“線下”教學過程中可利用翻轉課堂等教學方法，在充分了解學生整體水平后，可增加學生討論的占比。力學第一章物理學和力學，以及第二章質點運動學，主要以教師講授為主，注重學生高中學習模式向大學的轉變，以及微積分和矢量工具的使用，引導學生培養正確的物理思維方式。后續的章節可逐漸增加學生討論環節，每章最后一次課以課堂討論為主，對每章知識點進行總結，并對可應用領域進行剖析。每個班分成5個小組，每個小組6-7人，小組進行評優比賽。培養學生主動性、探索性學習，從中學時期老師追著學，到大學階段追著老師學的學習模式進行轉變。同時注重培養學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，體現學生的學習主導地位和教師的引導主導地位。

2.3?教學方式改革

傳統教學方式中以教師講授為主，講授法一直在高校課堂中占主體地位，但是隨著信息化社會的發展，講授法越發體現其弊端，出現學生缺乏學習興趣、注意力不集中、創造性思維得不到鍛煉等問題。因此，教學方式的改革勢在必行。以學生為中心教學方式應探索學生的主導地位，課堂教學方面注重理論知識講解的同時，更加注重培養學生獨立思考、發現問題、解決問題的能力，批判性、創造性的思維，引導學生求真學問，練真本領。

在教學方式轉變的過程中，需注意以下三點。

第一，案例分析，增進學生理解。教師在講解過程中通過生活常識、科學實驗、實際應用等案例進行分析，將課程內容引入“低起點”。在抽象的知識概念中，案例分析可以提高課堂效率、提高學生對知識的理解力、激發學生的學習興趣，使學生的學習態度從“要我學”到“我要學”發生轉變。如在力矩概念講解中，通過手推門的實際應用進行解釋;在碰撞教學中，由航空探測器的引力彈弓效應引入等。力學課程與現代科學技術及日常生活緊密結合起來，讓學生意識到力學就在身邊，增強學習興趣以及對知識點的理解能力。

第二，任務驅動，激發學生思考。教師在課上需創設問題情景，為學生布置具有一定難度，但又是力所能及的目標問題，尤其是與學生實際應用相關的問題。問題越貼近實際，越會激發學生思考的熱情。教師在課后要對學生分配數量合理、難度適中的習題任務。課上時間有限，學生沒有較多的時間練習，在教師的引導下，學生容易造成全部學會的假象，需要督促學生課后對學習成果進行檢驗，達到教學目標的“高要求”。

第三，分組討論，培養學生思維。在大學課堂上，學生通常缺乏主動回答問題的熱情，將學生分小組學習可以有效解決這一問題。教師布置問題后，學生在小組內充分討論，每位同學可自由表達觀點，培養學生自主學習能力和創新能力，并且有利于知識的內化吸收。同時利用最新科技應用反哺教材，向學生傳遞教材中缺失的內容，拓寬學生視野。與此同時教師必須要注意與學生及時信息溝通，否則會造成學生錯誤觀點得不到糾正，創新觀點得不到分享的現象。

結語

大一階段正是學生轉變學習方法、思維模式的關鍵時期，大一學生保持飽滿的學習熱情和對新生活的憧憬，因此，如何有效地轉變思維模式、學習方法，提高學生學習效率成為亟待解決的問題。在力學的課堂教學中，適當地引入案例分析、注重理論知識與實際生產生活、科技發展相結合，能夠加深學生對晦澀難懂知識的理解，增加學習興趣;教好第一門專業課，可增加學生信心，為后續的物理學專業課程學習打好基礎，使學生成為真正社會所需要的創新型人才。

參考文獻：

作者簡介：趙琪（1991—??），女，漢族，黑龍江安達人，博士研究生，講師，物理系主任，凝聚態物理。