大学物理课程改革论文

2022-04-24

近日小编精心整理了《大学物理课程改革论文(精选3篇)》,仅供参考,希望能够帮助到大家。摘要:社会对工程实践及科技创新人才的需求,要求高等学校教学要不断地向应用型人才培养方向改革。物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础,在工科专业中具有支配性地位,对于培养学生具有足够职业胜任力的高校,课程的应用型人才培养是改革的重点。

大学物理课程改革论文 篇1:

STS教育理念下的高校大学物理课程改革之探索

摘要:大学物理是高等院校的基础必修课,将STS教育理念融合于物理教学中,教学目标由个体认知的发展、知识的掌握,转向包括认知、情感、态度在内的科学素养和人文情怀的普遍提高,使学生在创建的实际技术情景和社会背景下去学习和利用物理知识和技术,即让物理知识融于技术、融于社会,这是以学生发展为本的综合性教育。

关键词:STS教育;大学物理;课程改革

大学物理是高等院校大部分理工、农林、医学专业的基础必修课,然而长期以来,教学内容过分强调学科的系统性、完整性,课程教学目标陈旧,仍然侧重于基础知识的理解掌握、学科体系内的应用,使得科学脱离了技术、科学和技术脱离了社会,学生只有固化的知识,而没有得到应有的能力锻炼,人才培养质量堪忧。将STS理念融合于大学物理课程改革,重新定义课程教学目标,以目标为导向,进行评价体系、教学内容、教学模式的改革,让物理知识更好地融于技术、融于社会,达到提高学生科学素养,培养人文情怀的目的。

一、STS教育理念的提出与重要性

随着社会的现代化发展,科学逐渐由边缘走向中心,科技的社会化、社会的科技化使人们逐渐意识到,科学、技术与社会是一个统一的整体,三者相互作用、共同发展。STS(“Science,Technology,and Society”的缩写)成了一个新兴的研究领域,它旨在使人类深入了解科学、技术与社会的本质和关系,体现了科技与社会、人与自然协调发展的新的价值观和思维模式,其目的是要改变科学和技术分离,科学、技术和社会脱节的状态,使科学、技术更好地造福于人类。

STS这一新兴领域的研究对人才的知识结构和素质结构提出了新的要求,STS教育理念在此形势下应运而生。STS教育的宗旨是培养具有科学素养的公民,重视科学、技术在社会生产、人们生活中的应用,使人们建立科学的价值取向。

STS教育理念的提出,面向大众、面向全社会,有助于人们树立正确的、与时俱进的科学价值观,有助于科学、技术和社会的融合,有助于国民素质的普遍提升,是现代科学素养教育的需要。

二、融合STS教育理念的大学物理教学目标与评价体系

1.教学目标。长期以来,大学物理课程教学内容过分强调学科的系统性、完整性,课程教学目标陈旧,片面追求个体认知的发展、知识的掌握,在STS教育理念下,课程的教学目标转向包括认知、情感、态度在内的科学素养和人文情怀的普遍提高,扩展了科学教育的目标。因此,我们希望学生在物理学的学习当中,不仅掌握基本知识和规律,而且培养学生的科学素养和人文情怀。即,培养学生适应未来的学习能力,提高对科技的兴趣与动机,提高对科技议题的决策能力,发展科学的价值与伦理观念,同时扩展学生对社会的理解,理解社会生活中的合作关系,增强社会责任感与同情心。

2.評价体系。针对更加多维的教学目标,需要更加多维的评价体系。在评价内容和手段上,除了常规的考试来评价学生对知识的理解、运用之外,我们通过课堂讨论评价学生的科学思维能力、沟通表达能力;通过小组的项目作业,评价学生的PPT和视频制作能力、团队合作能力、对物理学与其他专业融会贯通的能力;通过作业互评,评价学生客观思辨和反思的能力、认识自我与他人的能力;通过创新实验项目,评价学生掌握科学方法和技能的能力、解决实际问题的能力。评价内容与手段更加综合全面。

三、融合STS教育理念的大学物理混合式教学

新的大学物理教学目标将科学教育从知识导向转为能力导向,以继承为中心转为以创新为中心,也应运而生了新的评价体系,那么,必然需要创新教学手段、优化设计教学活动,来更好地适应评价体系,最终达成我们的教学目标。因此,我们的教学方式由传统的课堂教学逐步转变为更加注重探究与体验的混合式教学。

(一)MOOC+翻转课堂

(1)我们借助学校在“爱课程”网站上的云平台,建设大学物理在线开放课程,同时实施翻转课堂教学模式,实现线上和线下互动。学习的主动权交给了学生,学生们不再单纯地依赖授课老师去教授知识,而是在课下通过网络平台观看视频、课件来学习知识。而课堂和老师的角色也发生了变化,课堂变成了师生、生生交流互动的空间,老师从教书匠变为导师,更多的责任是去为学生释疑解惑和引导学生运用知识。

在混合式的教学模式中,重点是教学设计,课前先推送自学预习内容;课中若翻转课堂(学生讲),需提前布置翻转题目;课后推送复习总结等。除了重视在线课程建设外,课堂互动才是教学的真正关键。针对课堂的答疑和讨论,教师们在课前做了精心的设计准备,结合不同专业特色和需求,提供相应的翻转题目,真正做到因材施教,同时达到物理学和其他专业领域、生产生活的融会贯通。

(2)分组讨论。MOOC在线开放课程为我们实施混合式教学提供了软件支撑,而学校最新建设投入使用的智慧教室,为我们实施混合式教学提供了更丰富坚实的硬件支持。学生分组坐,有更多机会参与讨论,有助于活跃课堂气氛,调动学生的积极性。同时,先进的现代教育技术手段、新颖的形式,又激发了学生的主观能动性,让学生把握主动权,变“教”为“导”。比如在讲杨氏双缝干涉实验时,在屏幕上投影干涉条纹图片,提出讨论主题:“把实验装置移到水里后,干涉条纹怎么变化?把光源平行上移或下移,干涉条纹怎么变?”给大家一定的分组讨论时间。讨论结束后,可由小组代表分享讨论结果并分析原因,大家认真倾听、客观思考、对比他人、反思自己,老师再适时地引导大家抓住问题本质,运用现有知识解决问题,得出最后结论。经过这种方式的讨论后,学生加深了对干涉现象的了解,提高了自身学习能力,促进提升了学生对知识的“吸收内化”过程。

(二)玩转超星学习通

(1)便于建课,管理班级。在超星学习通平台上,教师能够利用云盘资源快速建立一门课程,并通过复制课程来建立班级并进行管理。学生通过扫描二维码加入班级,即可学习老师发布的课程、参与讨论区讨论、完成作业。学生通过手机端签到,免除了教师点名的烦琐。教师可通过“课堂报告”“学情统计”“成绩统计”等功能来了解班级学生的学习情况,评价手段更多维,班级管理更清晰有序、方便快捷。

(2)多手段推动课堂教学。学习通平台强大的功能,推进了混合式教学活动的开展。教师可在课前发布任务,用于翻转课堂的分组讨论;分组讨论后,可通过直播由小组发言人向全班发布,或通过电脑投屏展示小组讨论成果;教师可在班级群发起课堂讨论、投票调查;学生可以通过作业的互评,了解认知他人。这些教学活动,既调动了课堂情绪,又多维度评价了学生的学习和能力培养。

(3)建立个人课程文件夹。学生可在学习通平台的个人账户下建立课程文件夹,要求学生撰写学习周报,将课程作业、小组项目、文件资料归档,并允许任课老师回访。这既可以促进学生对课程的整体把握、温故而知新、锻炼学生整理管理文档的能力,又可以通过老师访问学生的课程文件夹,了解学生的学习进度、发现问题、检查评价项目作业。

(三)推广微信公众号

(1)多板块拓展知识。我们申请了“物理学之美”微信公众号,设置了“物理与情商”“物理与艺术”“物理与生活”“学生微课堂”等板块,定期发布更新内容,从多角度拓展学生的知识领域,培养科学素养与人文情怀。公众号由学生管理,老师审核。公众号内容的编辑发布,都由学生来操作,推送文章除了我们固定板块主题外,还可以是科普讲堂中的优秀作业,甚至学生投稿。学生们看到自己的科普作业或投稿被收录推送,被老师同学肯定,自信心和积极性大增,进一步更加激励自己、提高自己,逐步进入主动学习的良性循环。

(2)学生微课堂展示。我们将“科普小讲堂”作为学生的小组项目作业,内容可以延伸至有趣的生活现象、科技前沿领域的新发现新技术、物理学在工农牧医各领域的应用等。每组学生需要合作完成查找资料、制作PPT、上台讲解报告、回答同学疑问、录制视频等一系列工作。不论是小组成员制作PPT和讲解答疑过程,还是其他学生的听讲提问过程,都使他们更大程度地参与进来,加深了学生对课堂理论知识的理解,也调动了他们的学习积极性,较好地发挥了学生在学习过程中的主体作用。最后将学生的“科普小讲堂”优秀作业视频发布至微信公众号,推送给全校学生。因为主角、摄像、编辑都是身边同学,形式新颖潮流,所以作者用心尽力,观者兴趣盎然。

(3)附加趣味小程序。我们把物理知识做成答题竞赛的小程序,学生们可以参与答题对抗,根据积分获得不同等级称号,兼具竞争性和趣味性,使原本枯燥乏味的知识记忆过程,变成了轻松愉快的游戏过程,在游戏中玩,在玩中学。学生们利用课余刷手机时娱乐放松的间隙,就可以通过微信、小程序、小视频了解到很多物理知识。

四、虚拟仿真实验平台

1.课前充分有效预习。以往实验课前,学生大部分不预习,即使预习,也只能对照课本上的文字、图片进行大致的课前了解,对实验仪器和操作步骤没有直观的感受。而在仿真实验平台上进行课前预习,学生可以先观看理论知识讲授(基本原理、實验内容及相关要求),然后进行仿真实验操作,对仪器调节、操作步骤进一步熟悉,直观且具有可操作性,预习效果大大提升。

2.提高课堂教学效果。线上预习完毕后进入实验室,进行线下教学与实际操作。因为有了比较充分的预习,可以省略对基本原理和要求的赘述,将更多的时间用于对学生有疑问的地方重点讲解,加深对实验过程重点和难点的认识,或者根据学生操作中出现的具体问题进行小组讨论,更大程度锻炼学生科学思考、独立判断、怀疑反思、团队合作的能力。

3.补充创新实验时间。在基础物理实验之上,我们还开设有一些综合性、创新性实验,每个小组2—3名学生,任务包括,A、熟悉仪器、查阅资料;B、设计实验步骤,完成实验;C、完成实验报告或课程论文;D、以小组形式参加答辩;E、修改并提交课程论文,鼓励学生继续完善和深入研究相关工作,并将成果发表到专业杂志或者做成实体成果。这类实验内容要求本身较为复杂,若学生又没有充分预习,要在规定时间内学习原理、掌握要点、设计方案,操作分析并进行反思,常规实验的2小时远远不够。学生可能会为了完成任务而出现拼凑数据、潦草操作、失败放弃等问题。仿真实验平台相当于实验时间和空间的有益延伸,学生有充足的时间,可以更好地完成团队配合;实验尝试失败时,有时间反思问题所在,而不是造假或轻言放弃;老师可以给予适当引导,学生调整方案,再试一次。虚拟仿真实验平台保证了大型综合、创新实验能真正落实,起到应有的作用。

4.开展近代大型实验。近代物理实验具有涉及知识面广、综合性强、多学科交叉的特点,是物理实验的重要组成部分,能够促使非物理类专业的本科生了解近代物理巧妙的思想和先进的实验手段,激发学生对近代物理学的兴趣,进一步了解相关的新技术和新方法,从而开拓思路,实现学科交叉,更好地解决在专业中所面临的问题。但是出于大学物理实验课时限制、场地限制、综合性高、成本高、危险性高等原因,一些大型近代物理实验没有条件对全校所有选课专业学生开放,虚拟仿真实验平台恰好能弥补这一问题。例如,我们开设了近代物理实验项目“γ能谱及γ射线的吸收的研究”,涉及很多物理过程等方面的系统知识,又是高危放射源投入,是一项高度综合和危险的研究项目。把此实验过程进行仿真用于相关专业的本科教学中,既能满足各种层次学生的求知需求、拓展视野,又可使高额成本运行的实验桌面窗口化,同时极大降低实验操作的风险。

五、结语

通过将STS教育理念融于大学物理教学,我们重新定义了课程教学目标,建立了综合全面的评价体系,结合现代化的信息技术,设计开展各种课堂内外、线上与线下的教学活动,极大地推动了混合式教学的改革发展,收到了初步的成效。当然,在改革中,也出现了一些问题,如学校需要在信息技术硬件设施及网络平台建设方面投入更多的人力和资金支持;混合式教学需要教师转变观念,付出更多的精力来设计探究和体验教学活动;学生要正确使用新型信息技术为学习服务,积极主动参与教学活动。这些问题都需要我们教育工作者持续不断地努力,进一步推动大学物理教学的改革。

參考文献:

[1]马会端.论我国STS教育及其模式建构[J].东北大学学报,2002,4(1).

[2]于培清,郑永春.基于超星网络平台下的大学物理教学探索[J].科技教育,2019,3.

[3]李辉,李聪.大学物理改革与大学生科学素养的提升[J].电子制作,2013,5.

Exploration of College Physics Curriculum Reform under STS Educational Concept

LI Cong,LI Hui,LIU Xiao-biao

(College of Science,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan 450002,China)

Key words:STS education;College physics;curriculum reform

作者:李聪 李辉 刘小标

大学物理课程改革论文 篇2:

基于应用型人才培养的大学物理课程改革与研究

摘 要:社会对工程实践及科技创新人才的需求,要求高等学校教学要不断地向应用型人才培养方向改革。物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础,在工科专业中具有支配性地位,对于培养学生具有足够职业胜任力的高校,课程的应用型人才培养是改革的重点。

关键词:大学物理 应用型 课程改革 职业胜任力

为了适应快速发展的信息化社会,进一步深化和发展教学改革及研究,在完成中学物理与大学物理衔接研究、大学物理与相关专业课程间的横向研究的基础上,调研国内其他高校大学物理改革状况,采取应用型人才培养的方案,建立建设物理科技创新实验基地,将物理理论知识搬到实验室,让学生亲手制作教学仪器、演示仪器,提升大学生学习大学物理的兴趣,提高教学质量。

1 国内研究现状

我国国民经济的快速发展,创新素质的应用型人才的需求量在不断地增加,高等教育的教学方法已经不能适应社会发展对人才各项能力的需求,大学教育教学改革成为社会发展的必然。

大学物理作为高等院校公共基础课程中最重要的一项,教学质量的高低,将直接影响到学生对相关专业课程的学习,因此,其教学质量的好坏,也将直接影响我国当今社会发展所需的高素质创新人才的培养质量。所以,对于大学物理教学的改革尤为突出和重要,大学物理教学改革要建立以人为本,因材施教、特殊问题特殊对待的教学理念,优化教学方法,坚持与时俱进,跟上社会发展的潮流。

2 大学物理教学面临的问题

2.1 中学学习物理实践课程的弊端

由于各中学教学环境受各种教学条件的限制以及对高考升学率的一味追求,对物理实验教学重视不够,学生对物理实验普遍掌握较差,动手能力没有得到培养,因此,物理实践教学在中学物理教学中是一大弊端。

2.2 大学物理课堂教学问题

学生中喜爱物理课学生的比例有降低的趋势;大学物理公式繁多,涉及面广,实验基本都是一些测量和验证性实验,挑战性、兴趣性不高,导致学生学习物理的热情不高;每次期末考试的成绩也往往不理想。再加上非物理专业的研究生入学考试普遍不考物理。因此,教师对该门课程的要求会逐渐降低,为了提高通过率,教师通常会优化考核方式。

2.3 高校采取的措施

针对当前大学物理存在的教学问题,各大院校格外重视实验室的建设,实践证明,物理实验室建设得好,对学生有吸引力,他们学习物理的热情就会高涨起来,他们对物理概念的理解也会更加深刻和准确。

3 改善教学状况,提倡实践性教学,培养应用型人才

目前,全国各地都比较注重学生动手能力的培养,职业胜任力的培养,推出各种竞赛项目,可以基于这些竞赛平台,搭建大学物理科技创新实验基地。

物理科技创新实验基地的建立,对于学生职业胜任力培养、动手能力培养具有转折性的意义,在实验基地中,学生可以根据现如今科学技术的发展,对物理实验器件、教学仪器进行制作、改革与创新。

将物理传统教学与现代化教学相结合;逻辑思维与定性分析相结合;诱导启发,注重培养学生分析问题和解决问题的能力;理论联系实际,将经典理论与现代科技相结合;物理课堂演示实验和学生课后制作演示仪器相结合;课堂教学与课外第二课堂教学相结合;优化训练手段。在优化课堂训练的同时,优化课外实践,加强应用型人才培养的力度。

4 基于应用型人才培养的实践教学基地建立的指导意义及价值

4.1 促进课堂教学、提高教学质量课堂演示实验是大学物理教学不可忽视的内容。为了提高教学质量,改善教学条件,学生、教师们将开展自制物理演示仪器的研究实践活动。为了充分发挥这些教具的作用,采用开放演示实验室让学生动手制作,真正亲身体验物理理论在实践中的应用。

基于应用型人才培养的物理科技创新实验基地,是大学物理课程由理论到实践转化的十分重要的环节。实验基地为开放性试验室,学生利用课余时间,在实验基地结合物理知识制作与物理相关的实验器件、教学仪器等科技器件,改变传统教学模式,使得教与学、学与应用紧密结合。

4.2 应用型人才培养得以深化

该实验基地的成立,能够更好地满足学校培养具有职业胜任力的应用型人才的需要,对于学生动手能力、应用能力、创新能力等各个方面都得到锻炼和提高,为以后从事本与电子、通信、计算机类工作打下坚实基础。

创建物理科技创新实验基地,使得科技创新内容与大学物理课程教学内容和当代科技技术发展相结合,以培养学生的知识、能力、素质协调发展为目标,注重理论联系实际,激发学习兴趣,引导自主学习,鼓励个性发展;在传授知识的同时,注重能力培养和素质教育。努力营造一个有利于培养学生科学素养和创新意识的教学环境。

4.3 基地建设优化教师队伍、提高学生竞赛技能

大学物理这门课是学科基础课,基本是所有的工科专业的必修课,从职业胜任力、应用型人才培养的角度出发,以教改、优秀课为教学改革支撑,以物理科技创新实验基地为孵化基地,将教与学、理论知识与实践知识逐步结合,打造良好的教学团队,学生物理科技竞赛团队,让大学物理这门历来难教、抽象,学生不爱学习的一门课,变成具有趣味性、兴趣性、竞赛型的基础教学科目。

5 结语

物理教学改革是一个长期的探索性工作。只是做了初步的实践探索,将来的研究和探讨路线还比较深远,但是我们有信心把这门课程改革的更好。

参考文献

[1]李荣,尹学爱,刘伟波.基于卓越工程师培养目标的应用型本科大学物理教学改革[J].物理通报,2016(1):15-16.

[2]徐志君,施建青.大学物理课程研究性学习模式的构建[J].中国大学教学,2016(4).

[3]赵瑞娟,刘兴来,杨艳,等.大学物理教学中“知识能力素质”的融合[J].物理通报,2012(2):21-22.

[4]雍永亮,李小红,陈庆东.基于“卓越计划”的应用型本科院校大学物理教学改革研究[J].科教导刊,2016(1):88-89.

[5]劲松,卢洵,王春迎.大学物理模块化教学的实践探索[J].高等教育研究学报,2012,35(4):91-92.

[6]林智群.多层面分层的大学物理教学改革思考[J].高教学刊,2016(5):165-166.

[7]史建新,陶平.工科大学物理教学与学生专业结合的教学模式改革[J].科技信息,2010(34):98.

[8]雍永亮,陈庆东,李小红.应用型本科院校数学物理方法课程的教学探索[J].科技展望,2016,26(2):182,184.

[9]何丽娟,卢鑫.大学物理教学改革的探索与实践[J].教育探索,2007(2):55-56.

[10]张静,姜波.独立学院大学物理教学改革研究[J].科技创新导报,2015(22):32-33.

[11]李宏荣,王小力,田蓬勃,等.以创新人才培养为目标的大学物理教学改革[J].中国大学教学,2013(8):19-21.

作者:张静 黄捷

大学物理课程改革论文 篇3:

理工科学生高中物理选修情况分析及大学物理课程改革建议

摘 要:高中物理选修课程模式和高考导向的不同,使得进入高校的学生物理基础知识结构不完全相同,这给大学物理课程的教学提出新的课题。本文以我院理工科学生为样本,通过问卷调查结合访谈的方法,调查了学生高中物理的选修课程分布情况。在此基础上,从制定大学物理课程标准、创新教学组班模式和开展其他辅助物理类课程等三方面提出了一些改革建议。

关键词:高中物理;大学物理;选修模块;课程改革

1 问题的提出

本世纪初,我国中学进行了有史以来规模和力度最大的一次课程改革。课程标准、教材、考试方案等都进行了革新。随着中学物理课程改革的逐步深入,大学物理教学也面临着新的课题。教育部颁布的《普通高中物理课程标准(实验)》(简称为“新课标”)规定:高中物理由共同必修和选修系列共12个模块构成,其中10个为选修模块,分为3个系列,学生可以根据个人兴趣、发展潜力及今后的职业需求进行选修。如图1所示,学生只要完成2个必修模块(主要是力学)和1个选修模块,共6学分,就算高中物理课程合格,各选修模块的主题内容如表1所示。现实中,进入大学继续学习大学物理的理工科学生,除必修的两个模块外(物理1,物理2),一般还从3系列中选修3到4个模块[1]。这种选修模式从某种程度上了减轻了学生的负担,体现了学生的自主性,但也在一定程度上造成了学生的中学物理知识内容可能不完全相同。《2016年全国新课标高考物理考试大纲》规定,把考试内容分为必考和选考两类,必考、选考内容各有4个模块。其中,必考的包括必修(物理1,物理2)和选修(“3-1”“3-2”)等4个模块,选考的包括选修(“3-3”“3-4”“3-5”)和选修“2-2”等4个模块。除必修内容外,考生还从4个选考模块中选择2个模块作为自己的考试内容[2]。事实上,试卷对选修部分的考试又是2选1,所以学生实际上选学的内容会根据高考的需求有不同的侧重点。可见,无论是课程标准还是最终的考试评价的导向,都使得进入高校的学生已有的物理知识结构基础不再整齐划一。

因此,本文将通过问卷调查及访谈的方式,对理工科学生高中物理选修情况进行深入了解,并分析其原因,以进一步明确学生高中物理知识结构与大学物理学习的关联程度,然后在此基础上,提出大学物理课程改革的若干建议。

2 理工科学生高中物理选修模块情况分析

我院是一所理工科院校,生源来自全国各地,具有较好的代表性。本文以我院2016级学生为对象进行了问卷调查,发放问卷164份,回收164份,其中,有效问卷164份。调查内容共分为三大块:第一,主要调查学生的模块选修情况,包括选修了几个模块,哪些模块比例较高等;第二,从学生层面了解他们为什么选修这些模块,以及对其他未选修的模块是否有所了解;第三,经过一个学期的大学物理学习,让学生从自身的学习体验感受中学物理基础对大学物理学习的影响如何。

2.1 学生高中物理选修情况

调查结果显示,如图2,过一半的学生只选修了1个模块(占总调查人数的53%),26%的学生选修了2个模块,15%的学生选修了3个模块,仅有6%的学生4个模块都学过(此处,“选修”是依据表1方案进行的)。可见,大部分学生的中学物理知识基础并不完全相同。即使是选修了2个及以上模块的这部分学生,通过访谈发现,他們在高考复习时是有侧重点的,老师会提示他们侧重复习在考试中容易获得分数的模块。因为不同学校不同老师的指导方向不同,所以导致不同学生掌握的知识结构也不同。由此可见,在高考指挥棒的影响下,老师和学生对模块的选学带有急功近利的想法,大部分学生选学的初衷只为了应付高考。

在具体的选修模块中,选修“3-4”和“3-5”模块的学生较多,占到50%以上,如图3所示。从表1可以看出,选修“3-4”的主题是与波动相关的知识,选修“3-5”的主题是碰撞与动量守恒及物质微观结构,这两个主题涉及了大学物理中力学、电学、光学和近代物理的部分内容。教学中发现,学生对“3-4”主题的内容普遍掌握得较好,但对“3-5”主题的内容,特别是碰撞与动量守恒的内容,学生掌握得不是很好,普遍对动量和冲量等基本概念以及动量定理和动量守恒规律理解不够深入。选修“3-3”模块的学生也较少,基本上一个班只有个别学生有热学方面的基础,所以在学习大学热学部分内容时学生普遍感觉吃力。

总之,在高中选课制度和高考指挥棒的双重影响下,从个人角度看学生在高中阶段获得的物理知识是不够全面的。而按目前大学教学的组班制度,从整个班级看,学生的物理知识基础则表现为参差不齐。

2.2 学生高中物理选修模块选择情况分析

另外,调查结果显示,近85%的学生选课是由老师、学校或上级教育部门统一决定的,而且50%的学生在选课之前并不知道各选修模块的主题。可见,课程标准制定的初衷,让学生在选课中所拥有的自主性,在实际的教学实施过程中完全被剥夺了。而且,由于中学学习时间紧、压力大,大部分学生除了选学的模块外,对其他模块的主题知识了解很少。调查数据显示,仅有13%的学生表示了解,了解的主要渠道是自学,如图4所示。剩下87%的学生中近一半表示完全没有学习。可见,大部分学生在中学没有经历比较完整、系统的物理训练。

2.3 选修模块体系对大学物理学习的影响

建构主义学习理论认为,学习是学习者在原有知识经验的基础上,主动对新信息进行加工处理,建构知识表征的过程[3]。那么,中学物理学习对大学物理学习会有何种影响呢?如图5所示,从学生自身的学习体验角度,通过问卷调查统计得出的结果,证明大部分学生通过一个学期大学物理的学习后,从主观上认为高中物理的学习基础对其大学物理的学习过程会产生影响。

从老师的实际教学经验也证明,学生对各模块知识的学习效果,受其高中物理选修模块的影响较大。如图6所示,统计了2015级和2016级学生期末试卷中4个模块知识的得分率(用每个知识点的平均分除以标准平均分)。两年的考试结果显示学生在质点(刚体)运动学、动力学的得分率较热学和机械振动、波这两个模块的得分率都高。其原因是热学和机械振动、波这两部分内容在高中都属于选修内容,有些学生基础相对薄弱,导致整个班级学生在这部分的基础知识不均衡。而且目前高校实施专业组班教学,在这种一刀切的教学模式下,基础薄弱的学生新旧知识衔接不畅通,影响了新知识的学习效果,从而影响了班级整体的教学效果。而较之这两个知识点,刚体对学生来说也是新内容,但是因为在中学以质点为对象的力学内容学习基础扎实,迁移到以刚体为对象时,理解也比较容易。

因此,无论是理论和实践都证明,高中物理知识结构不完整,对学生个人大学物理的学习产生了影响,对高校现行的组班教学制度也提出了新的课题。

当然,从另外一个角度而言,学生知识结构“不完整”本是选修方案中应有之义。学生在选学过程中学习能力得到了较好发展,因而自身也具备了学习其他模块的能力。

本文接下来讨论大学物理教学应该如何与中学更好衔接。

3 对大学物理课程改革的建议

通过以上对高中阶段学生的物理选修情况的分析,本文从以下三个方面探讨大学物理课程该如何调整以适应高中物理课改所带来的挑战。

3.1 制订大学物理课程标准

课程标准是规定某一学科的课程性质、课程目标、课程内容、实施建议的指导性文件,与教学大纲相比,在课程的基本理念、课程目标、课程实施建议等几部分阐述详细、明确,特别是要提出面向全体学生的学习基本要求。大学物理课程的指导性文件,目前只有教育部制定的《非物理理工科类大学物理课程教学基本要求》(下文简称“要求”)[4],类似于教学大纲。而课改以来中学各课程都有相应的课程标准,所以大学物理也应该在中学物理课程新标准的基础上制定相应的课程标准,用于指导各高校大学物理课程的教学。在制订标准过程中,应该注意以下两点:

第一,针对现在中学物理课程选修课机制的实行,大学物理课程应该从教育职能部门下发执行标准,建议执行最低课时数量,以从时间上能够弥补物理课程学习时间问题。众所周知,现在的高校教育,重专业轻基础,大学物理课程作为基础课程,其课时有逐年缩减的趋势。据调研,在有些本科院校大学物理课程只有50个学时左右,远远低于“要求”目前建议的最低126个学时。那么这样一来,学生在其整个学习生涯中,学不到系统的物理课程,较难实现培养学生分析问题和解决问题的能力,也难实现培养学生的探索精神和创新意识等其他课程无法替代的课程职能。对此,中国科学院院士清华大学朱邦分教授指出,长此以往,我国的很多大学毕业生将基本是“科盲”,将非常不利于我国国民科学精神和科学素质的提高,甚至将会削弱我国的科技竞争力[5]。所以,制定新的课程标准,首先要从课时总量保证学生能接受到系统的大学物理课程的训练。

其次,根据中学的选课制度应对大学物理课程的课时结构给出合理建议。

如表2,以我院为例,大学物理的课程标准要求课时是130个学时,基本能够满足“要求”规定的最低126个学时,具体的教学内容也基本包括了“要求”所规定的A类。但根据实际的教学经验,在分析目前学生的知识基础上,课时分配仍具有可调整的空间。比如,经过分析,建议在动量、振动和波、热学三个部分各加2个学时,因为这三块内容在2016年的高考大纲中均为选考内容(比如,动量、振动和波、热学三个部分,在2016年的高考大纲中均为选考内容,分析学生的学习情况,建议各增加2个学时)。其中,动量、动量定理及守恒定律在2017年的高考大纲[6]中划入必考内容,但鉴于大学教学的侧重点不同,仍然建议增加2个学时。根据历年的教学经验,学生在电磁学部分的得分率明显较光学和近代物理低十个百分点,从一个层面表明学生学习这部内容存在一定困难。因此,建议电磁学部分应适当再加2~4个学时。另外,有同行研究得出光学部分应增加几何光学的内容[7]。因为这部分内容学生在高中物理的学习中是缺失的,但是在后续的很多课程实践中学生在操作仪器时,离不开几何光学的基础知识,而且“要求”中也列了4条A类要求,所以建议将这部分内容列入正常课时内。

第二,新课程标准在内容要求建议方面,应考虑中学物理的选修课模式,以学生的实际知识结构为出发点,提出可行性建议。根据本文的分析,学生在高中物理的选修内容,受高考指挥棒的影响,所以从高考物理大纲中可以基本窥见学生掌握的物理知识体系。分析《2016年全国新课标高考物理考试大纲》可见,力学和电学是高考物理的必考内容,对各部分知识内容掌握的程度分为Ⅰ类(了解和认识)和Ⅱ类(理解和运用)。其中,力学中有13条Ⅱ类考试内容,占该部分总知识条目的56.5%,电磁学中规定了14条Ⅱ类考试内容,占该部分总知识条目的37.8%。可见,中学的力学知识侧重理解和应用,电磁学知识侧重了解和认识。将现行大学物理课程 “要求”中的具体内容与中学考试大纲进行对比,发现“要求”中力学部分规定的A类知识点在中学考试大纲中都有要求,属Ⅱ类知识。比如,牛顿定律及其应用、动能定理、机械能守恒定律及其应用等。可见,通过中学的学习,学生在力学部分已经掌握了核心的概念。主要的区别是在大学中要运用矢量运算、微积分运算等方法处理更为普遍的问题。电磁学部分中学物理侧重于电力、磁力、静电感应和电磁感应现象等的分析,大学物理的重点在于通过库仑定律、高斯定理和环路定理、毕奥-萨伐尔定律、法拉第电磁感应等,学习电磁场的概念及场的研究方法。虽然侧重点不同,但是学生已有基本概念,理解起来相对容易。总之,力学和电磁学就目前来说,学生知识基础相对统一,教学容易开展。但是,针对高中的选学内容就要特别重视,比如据调查重庆地区的高中,“3-4”模块选择较少,这个模块主要讲解波动的相关问题,所以在大学课程中讲解机械振动与机械波时,学生的差距就很明显。按照目前的课时安排,中学修过这个模块的学生很容易进入学习,但是没有学过这个模块的学生就很难建立起波动的概念。可见,在必考和选考模块上,学生的中学物理基础和课改前已经有所不同,在制定新的课程标准时应增加适当的具有可操作性的大、中学物理课程的衔接建议。

3.2 创新教学组班方案

目前我国很多高校大学物理课程实施的是以专业组建的大班教学方案。以我院为例,我们组织的施教模式以专业划分,将来自不同学校不同省份的学生组织到一个班级,这些学生由于已有物理知识的不统一,导致老师在教学进度上很难把控,在某些模块的教学中,部分学生基础较弱,按照现在课程标准规定的课时上课,这部分学生跟不上教学的进度。因此,建议打破传统的模式,实施分模块、分层次选修教学模式。比如,力学和电磁学部分,由于在中学这是统一必修部分,学生基础相差不大,可实施统一教学,而振动和波、热学、光学、相对论和量子物理基础这些内容,可以进行分模块、分层次教学。分模块教学便于学生针对自己的基础进行选修课程。分层次教学,可分为基础级和提高级,其中基础级针对中学没有选修过这块内容的学生,提高级则针对在中学已经有基础的部分学生。在基础班上课的老师要注意增加一些中学的基本概念作为过渡,深入浅出地引导学生进入大学课程的学习。

3.3 丰富物理类选修课程

针对中学物理和大学物理教学衔接的问题,目前,从国家的层面提出了结合MOOC教学的物理先导选修课,但是这些选修课目前只在一些重点类中学展开,所以它主要针对物理程度较好的学生,或者在中学学有余力的学生。在高考压力之下,对于一般的学生通常不会去选修这门课。所以,建议在大学适当开展一些多种形式的物理类选修课、先导课,比如针对文科生的文科物理,针对理工科物理与人文结合的课程。同时,在课程安排上有步骤、有层次地进行阶梯式排课,如先导课与部分高等数学课程安排在大学物理之前,部分选修课如演示实验、科技发展史安排跟大学物理同步,部分拓展课程如创新实验、尔雅课程等安排在大学物理课之后。从课程形式、数量及结构安排上逐步递进,相互补充,不仅做好中学与大学物理的衔接,也丰富了物理课程的内涵,为扩展学生眼界,锻炼辩证思维,提高意识境界打下基础。

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[2]教育部考试中心.2016年全国高考考试大纲新(课标版):物理[DB].http://gaokao.koolearn.com/20160118/891262.html.訪问时间:2017.09.10

[3]George W. Gagnon. Jr. Michelle Collay. 宋玲.建构主义学习设计[M].北京:中国轻工业出版社,2008.

[4]教育部高等学校物理学与天文教学指导委员会物理基础课程教学指导分委会.理工科大学物理课程教学基本要求(2010年版)[M].北京:高等教育出版社,2011.

[5]朱邦芬. “减负”及我国科学教育面临的挑战[J].物理与工程,2016,26(4):3-7.

[6]教育部考试中心.2017年全国新课标高考物理考试大纲 [DB]. https://wenku.baidu.com/view/290f8c471a37f111f0855b64.html.访问时间:2017.10.16

[7]雷鸣,王永钢.从高中物理选修情况看执行大学物理教学基本要求的意义[J].物理与工程,2013(6):45-47.

作者:武小琴 朱霞 赵萍 赵湖钧

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