民族地區大學物理教學模式探究*

李為虎 李 楊 次仁曲措 達瓦格桑 趙杏倩

(西藏農牧學院公共教學部 西藏 林芝 860000)

1 問題的提出

大學物理作為理工科大學生必修的一門公共基礎課,既是知識型課程,又是方法論課程,更是一門素質教育課程,對培養和提高民族地區大學生的科學素養、思維方法和研究能力均有重要的作用.民族地區地方院校的生源部分來自基礎教育相對薄弱的城鄉或較偏遠的農牧區,受地區教育發展水平的制約,學生在中學階段所接受的物理教育多局限于課堂聽課和課后作業的抽象理論學習,他們普遍缺乏物理實踐活動類課程,如科技活動、實驗活動、參觀活動等,學生對物理知識的感性認識嚴重匱乏.進入高校后,多數理工科學生所掌握的物理圖景等感性材料依然偏少,加之部分學生在物理知識內化過程中存在或多或少的語言認知障礙,對抽象的物理概念和物理規律的認識往往是模糊的,甚至是錯誤的.傳統的注入式教育,由于忽視了學生的主體地位,普遍缺乏探究性的學習環境也迫使學生逐漸喪失積極思考的動力,養成了機械地記憶結論性知識的習慣,造成部分學生對物理學認識的不深入,體會不到在物理知識探索中所能獲得的樂趣,表現為學生的學習缺乏主動性、獨立性.隨著理工科大學生的課程門類不斷增加,新的教學內容也不斷增加,教師因受教學學時所限,課堂教學上出現了“重內容講解、輕思想方法傳授”的趨勢,學生鮮于提出深刻的問題,進一步導致對物理問題分析、綜合的能力弱化,不能很好地將知識系統化、結構化.

中國物理學會理事長陳佳洱院士曾大聲疾呼面向21世紀高等教育,急待重建我國的工科物理教育[1].教育部下發的《關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見》[2],要求高校在教學規模擴大的同時,把提高教學質量放在更加突出的位置.

高等教育的培養目標是具有全面素質和創新能力的人才,對于基礎層次相對薄弱的地方院校和學生群體來說,開展創新教育是相當困難的,正如趙凱華先生在“中美大學生科學素質現狀與對策研究”研討會上曾指出,“基礎教育階段,更重要的是培養學生發現問題、提出問題的能力,好的教學,不是學生沒有問題可問,而是會啟發學生提出更深層次的問題.”民族地區地方院校的理工科專業物理教學改革面臨著相似問題,對于內地院校的成功教學改革模式和具有創新意識的教學特色經驗,民族地區院校的物理教學改革不能盲目照搬,而是需要實事求是地針對本地區的實際情況,借鑒先進教學理念和教學經驗,在夯實基礎知識的同時,著重加強學生基本能力的訓練,要以堅實的物理基礎知識做鋪墊,實現學生各項能力的培養和創新意識的提高.這就要求教學改革在基礎知識的教學中要有進一步的改良,在學生掌握基礎知識的同時,潛移默化地將知識轉化為學生的能力[3].

本文結合教學實踐,探索構建民族地區大學物理教學的一種模式,嘗試主要解決以下幾個問題:物理知識整體性、結構性教學不足的問題;學生物理圖景缺乏,感性認識不足的問題;學生的思維惰性和自主學習能力弱的問題.

2 教學改革模式的構想

按照現代認知結構理論[4],并借鑒物理教學論[5]、物理學習論[6]和物理思維論[7]的學術觀點,針對民族地區地方院校的物理教學境況,提出了一種大學物理教學模式的設想,如圖1所示.

圖1 三維教學模式

在圖1的三維度教學模型中,第一維度x代表“教學內容”, 第二維度y代表“教學方法”, 第三維度z代表“教學手段”,點S表示某個教學活動.在教學過程中,點S可以是一個教學環節,也可以是某個教學單元,對于同一坐標x,其對應的y坐標和z坐標可以有多個,三者是密切聯系、相互交織的.教學緊緊圍繞著這3個維度來進行,教師根據學習層次累積的性質設計教學,讓三者之間形成有機的聯系,從而構筑有效的教學模式.

這種教學模式的具體構想思路是,在教學內容上系統化,引導學生建立整體-局部-整體的知識結構;在教學方法上多樣化,強調創新性與適宜性相結合,通過問題導入、物理情境創設、演示法、類比教學等,激發學生的學習主動性和積極性,培養學生的物理學習能力和素養;在教學手段上多元化,將現代教育技術充分運用到物理教學活動中,利用APP云教學平臺,開展線上與線下、課上與課下教學,拓展教學空間和時間的尺度,培養學生感性認識-理性認識、形象思維-抽象思維互相轉換的能力.

3 教學模式的實踐

3.1 教學內容系統化 引導學生建立整體-局部-整體的知識結構

3.1.1 教學內容模塊化,搭建知識結構

物理學是一門系統科學,由物理概念、物理規律、物理實驗、物理思想、物理方法等幾個基本要素構成,概念、規律、實驗、思想和方法之間是相互聯系的,這種相互聯系就形成了結構.教師通過深挖教材建設教學內容小模塊,再如同搭積木一樣形成教學單元塊-章節知識模塊-課程知識結構體系,讓學生“近可見樹干枝葉,遠可觀森林全貌”,幫助和引導學生在頭腦中建立系統的整體知識結構.

課程知識結構體系的建設要符合基本教學規律,將學生認知能力的階段性、漸進性和層次性與物理學知識的邏輯特征結合起來,合理地編織各知識點的縱橫位置.這有助于將物理學靜態的理論結構和動態的發展生成結構有機結合,使大學物理課程變“難”為“易”,變“沉悶”為“生動”,培養學生彈性的物理學認知結構.這樣構筑的知識結構體系有助于學生認識物理知識之間的聯系,加深理解物理知識的深刻內涵從而產生豐富的聯想,強化對知識的記憶及對知識的應用.

3.1.2 增強教學內容的專業針對性,提高學生學習的內驅動力

工科專業對數學、物理等學科基礎知識的靈活應用能力要求較高,而民族地區的地方院校部分學生因中學基礎知識掌握得不夠扎實,學習過程中心理上常有挫敗感,自然對工科物理課程缺乏學習的興趣.另外,由于課時所限,教師忙于完成傳統教學內容的講授,物理思想和物理方法沒有很好地融入到教學中,物理學科和其他學科知識的銜接不夠,物理理論在工程上的應用介紹偏少,導致學生產生錯誤的觀念,認為大學物理課程可有可無、無足輕重,學生在學習過程中完全是被動地接受物理課程的學習.

要解決學生學習興趣不高的問題,有必要搭建起物理課程與其他專業課程的知識橋梁,以物理現象為基礎,將物理學與現代工程技術相結合,加大與工科專業課程相關知識銜接點的講解,并且結合西藏的特殊地理特點和學生所學的專業,開設相應的內容接口.如,在講授科里奧利力時,讓學生觀察、分析流經西藏林芝市的尼洋河的河道右岸為什么被河水沖刷的更嚴重一些.通過此類教學內容的融入,讓學生體會用物理原理解決實際問題的樂趣,把學生的“要我們學”變成“我們要學”,以此充分調動學生的學習積極性和主動性.

3.1.3 課堂內外有機結合,培養學生的自主學習能力

物理學的內容十分豐富,而課堂教學時間有限,教師在講授過程中不可能面面俱到地講授全部內容,培養學生的自主學習能力就尤為重要.教學過程中,可以有意識地布置部分章節作為學生的自學內容,針對教材中的重點和難點內容安排學生開展課堂討論或課下交流.學生在閱讀教材過程中,根據教材編者的思路,抓住基本內容的重點部分,把感知內容同認知結構中已有的知識經驗結合起來,找出新舊知識的差異和矛盾,從而發現問題、提出問題,最后通過思維的加工,尋找到問題的答案.

在教學實踐中,指導教師會發現部分學生查閱資料、撰寫論文的能力欠佳,為此,可以有意加強學生科學語言表述的訓練,要求學生多結合自己的專業特點,在相關的章節內容學完之后,自選題目,撰寫一篇小論文,作為評定物理平時成績的一部分.課后,多數學生的學習體會是加深了對物理概念、定律的理解,同時也在其中學會了如何合理地組織材料,如何用科學語言正確地表達自己的觀點等.

3.2 教學方法多樣化

3.2.1 問題導入式教學

問題導入式教學是吸引學生注意力,增強師生互動的一個很好選擇.教師在授課過程中結合教學內容提出設計好的問題,利于激發學生的學習興趣.這種將知識融于解決問題的過程貫穿在物理課堂教學中,有助于學生達到獲取知識與技能的目標.譬如,對于“電場強度”“電勢”概念的引入,教師首先通過設問的方式,讓學生思考為何要引入“電場強度”和“電勢”這兩個重要物理概念,然后從知識結構上給學生闡明電場強度是研究靜電場的“力”的性質,電勢是研究靜電場的“能量”的性質,那么兩者間又存在怎樣的聯系,然后繼續向學生發問,能否用圖像去直觀形象描繪呢?由此引入了“電場線”“等勢面”的概念.實踐表明,在教學中對物理概念、定律等通過問題導入的方式引入新內容的教學,是行之有效的.

3.2.2 物理情境法教學

物理知識是抽象的,要幫助學生更好地理解和掌握用科學語言嚴謹表述的物理概念和物理規律,物理情境的創設必不可少.教師通過創設與他們的現實生活相聯系的特定物理情境,讓學生在真實情境中學習物理知識,有利于提升認知能力,進一步提高和穩定學習的態度和興趣,形成良性學習循環.

如走鋼絲的表演者為什么手里拿長桿?足球比賽中香蕉球是如何踢出來的?花樣滑冰運動員在快速旋轉時為何要把肢體向內收攏?一些魔術表演中蘊含的物理奧秘是什么?等等.通過創設學生所熟悉的這些物理情境,引導學生去發現、探究問題,一方面培養學生發現物理問題的能力,另一方面培養他們善于從不同的角度和側面去觀察、思考,并和其他知識聯系起來,找出新方法和新途徑.

3.2.3 演示法教學

利用演示法教學,給學生呈現一個具體、形象的物理世界,引導學生突破語言障礙,將日常語言上升為物理語言,讓學生學會運用科學準確的語言描述感知到的物理現象、物理過程和物理圖景,在理解物理概念、掌握物理規律的同時獲得一定的分析問題、解決問題的綜合能力.教學實踐證明,物理教學活動中,一些典型的物理現象演示、物理機理的動畫模擬,結合教師的生動講解,可以充分調動學生的視覺和聽覺官能,留給學生更多的時間去觀察、分析和討論,促進學生積極思維,同時也活躍了課堂氣氛.

當然,課堂教學方法是多樣的,在此不再贅述,原則是要根據教學內容和教學對象采用適宜的教學方法,重視創新性與適宜性的統一.

3.3 教學手段多元化 構建立體式教學

在有限的課時制約下,要保證教學改革能按照預設的模式順利開展和實施,教學手段的多元化是基本保證.利用現代信息技術搭建起云教學平臺,猶如給傳統教學裝上了翅膀,讓線上與線下教學、課上與課下交流不再過多受到時空限制,拓展了課程教學的空間和時間.任課教師利用APP搭建的網絡教學資源移動平臺,可以充分利用教學視頻演示,把一些教學難點和一些抽象的概念、定律生動形象地表現出來,有助于學生理解和掌握.如駐波的教學,通過教師的講解導出駐波的波動方程并繪出波形圖,再通過理論分析,引導學生進行抽象思維,將建立起來的物理圖像與視頻資料所展示的形象直觀的動態畫面進行比較,來檢驗學生自己建立起來的駐波物理圖像是否正確,既加深了對概念的深入理解,也鍛煉了學生的抽象思維能力.

云教學平臺打破了傳統教育的課堂授課模式,同時也突破了傳統網上教育無法實施即時有效的溝通和交流的局限,把系統化學習+個性化自主學習的多元化學習方式結合起來,通過教師組織、引導學生學習,及時解決學習過程中遇到的困難,利用線上平臺所提供的教學評價與考核功能,利于教師了解學習者的主體特征與學習發展,為學習者提供個性化的幫助,這對民族地區的工科物理教學改革會是一個有益的嘗試.

4 結束語

在新媒介環境和新工科背景下,需要教育工作者尤其是一線教師潛心細致地從教學方法、教學內容、教學手段等方面入手,轉變傳統教學觀念,樹立現代教育意識,在教學實踐中充分運用現代信息技術,不斷優化教學內容,創新教學方法與教學手段,努力把握好民族地區教育的特殊規律與高等教育的普遍規律,以進一步探索出適合本地區實際的教學新模式.