培養思維能力的分層次分模塊分學時的大學物理教學改革研究

宋立平

作者簡介： 宋立平（1977—）， 女， 碩士，天津工業大學理學院講師， 研究方向：物理教育。

摘 要： 分析了當前大學物理實施分層次教學的改革背景，介紹了具體的分層次教學的實施，包括教學內容和教學方法等。大學物理課程分層次教學有利于實施因材施教，使學生最大限度地得到提高。

關鍵詞： 大學物理；分層次；教學改革

大學物理課程是高等學校物理以及眾多理科學科的基礎和必修課程。該課程中具有培養理工科素質能力的基本元素，其對培養學生的綜合素質和創新能力有重要的作用。深厚扎實地掌握這一課程，對于今后的學習和研究工作都具有重要的基礎作用^{[ 1]}。

一、大學物理課程教學中存在的問題

大學物理教學中目前存在的主要問題是：①現在各省區的高中采用模塊教學。比如力學、熱學、光學、電學等模塊，有的學生沒有學習過熱學，或者沒有學習過光學等，導致學生的層次落差較大，給物理教學帶來很大困難。②物理教學與專業教學的銜接不夠，不能適應不斷變化的專業教學的要求。因此要盡量讓物理教學與以后的專業教學相結合。③各學院學習大學物理的學時不夠。比如紡織學院、電氣與自動化學院每年僅為90學時，機械學院每年僅為105學時。在這么短的時間內，要讓學生領會物理精髓很難。④各學院要求學習大學物理的內容不一樣。比如電氣與自動化學院想加強電磁學部分學習，機械學院想加強振動和熱學部分的學習，這也給我們的物理教學帶來困難。⑤現在的教學基本上以教師、教材、課堂為中心。教學方式上，基本采用單一傳遞、講授、灌輸的方式，大多采用“填鴨式”教學模式，教師“滿堂灌”，嚴重阻礙學生學習的積極性和主動性。因此發揮物理課程在素質教育和能力培養方面的獨特作用，使學生加強物理基礎知識學習的同時，進一步提高科學與人文素質和創新能力，解決教學內容和課時之間的矛盾，適應現代社會對人才培養的基礎需求，對物理課程的教學改革勢在必行^{[ 2][ 3]}。

二、 大學物理課程分層次教學的實施

首先我們對各專業，各年級進行問卷調查，尤其是大三、大四學生，由于他們已經學過大學物理和幾門專業課，大學物理和專業課的關系，哪些大學物理的內容他們用得比較多，這樣明確學生對于物理知識的需求重點。針對不同專業，進行數據統計，進行知識點分類，然后給出適應不同專業、不同層次的物理知識需求組合。其次我們還以問卷調查的方式，向各學院征求物理知識的需求重點，征求各學院任課老師在科研中用到的物理基本原理，針對不同專業，進行數據統計，進行知識點分類。最后給出適應不同專業、不同層次的物理通識知識需求組合，兩組數據綜合考慮各專業的物理知識需求。

在物理教學中，以不同專業偏重的物理基礎不同，針對不同的專業，試行模塊化教學。在教學中力求詳略得當，使學生加強物理基礎知識學習、培養綜合素質和創新能力的同時，為以后專業課的學習打下堅實基礎。為了增加學生學習的興趣以及和以后的專業相聯系，在講課過程中應注重物理的具體應用。在“模塊”教學中，很多內容大學物理教材中沒有，要求每位教師選摘教學內容，自己編寫補充，逐漸完善形成講義，最終形成針對不同專業，有不同教學講義的模式。比如：對機械自動化專業的學生，可以引入摩擦力怎樣才能抵千鈞？為什么弧形閘門省力？煤礦中甲烷濃度如何監測；對于材料專業的學生，可以多介紹材料的力學方面的性質（包括彈性、韌性、抗拉強度等）、熱學方面的性質（包括比熱、熔點、熱導率、熵變等）；對于通信專業的學生，在以后的學習專業課中，專門要學習傳感器。傳感器就是把被測量物理量的微小變化精確轉換為便于測量、顯示、記錄和處理的電學量。因此傳感器又叫變換器、換能器、測試元件、探頭等。我們可以在講解電容器時，把這種電容式的傳感器和他們以后的傳感器相聯系；對于光信專業的學生，我們可以增加液晶顯示的原理，利用臨界角法進行表面平整的探測，可以利用光電法測轉速，等等。

由于內容增加了，課上時間不能完成教學內容，可以將課程體系與內容展開“層次化”，使課程內容與教學方法的實施按由淺入深、由基礎到研究的秩序進行，使課程的實施逐步“遞進化”。可以聯系科技和生產實踐提出一些問題讓學生自己上網查，讓學生走出課堂主動獲取知識，發揮了學生的主體作用，加強學生自主性學習和研究性學習能力的培養。通過分層次教學模式有利于促進教師由單純教學逐步向教學與科研并重的方向發展；有利于促進學生在整個階段學習物理的主動性，引導學生確立自身的學習目標，拓寬知識面，掌握技能，敢于實踐，敢于批判；有利于拓展學生的研究個性，為積極優化課程教育結構、提高教學質量提供了理論與實踐依據。

在教學中，對于基礎較差、學時較少的學生，以基本教學重點為主要內容。在教學中要求教師由淺易開始，力求簡單說明主要內容，突出物理思想和方法論的介紹，盡量少用純數學的理論推導，采用定性與半定量方法，減少不必要的數學推導，多采用對比、類比，培養聯想和思維能力，突出理論的闡述與應用；對于數學物理基礎較好、學時較多的學生，應加強鍛煉應用高等數學工具解決物理問題的能力，教師應更加注重培養學生分析和解決問題的能力，對模塊中的內容要多介紹新技術及其應用，鼓勵學生申請學校及省級的創新實驗項目，要求學生學完一部分內容后寫總結。對于基礎的內容，教師應點到為止，留給學生更多自我學習、自我發展的空問，對模塊中物理學的新進展、新技術及其應用可再增加，同時要求學生申請學校及省級的創新實驗項目并要求學生每學期撰寫一篇與模塊內容相關的小論文。鼓勵學生參加天津市的大學生物理競賽，并對特別好的學生鼓勵他參加全國的物理競賽及物理演講辯論賽等，讓學生走出去，活躍學生們的物理思想，強化理解和表述的能力。

大學物理課程分層次教學作為高校教學改革的一種嘗試，已被廣大教育工作者認同。分層次教學針對個人差異、專業差異，適應了不同層次、不同專業學生對大學物理教學內容的需要，為物理課程融于本科生教育培養過程創造了良好的教學環境，有利于激發學生學習物理課程的興趣，調動學生學習的積極性和主動性，有利于實施因材施教，使所有學生最大限度地得到提高。分層次教學對大學物理進行重新構建定位，有一定的理論創新性，預期結果有較強實用價值，符合現代大學物理教學的發展趨勢，必將為全面提升大學物理在人才培養中的地位發揮重要的作用。

參考文獻：

[1 ] 程守洙，江之永主編. 普通物理學（第五版） [ M ] .北京：高等教育出版社，1998.

[2 ] 姚建明.大學物理分層次教學平臺 [ J ] .湖南第一師范學院學報，20l0， lO（1）：56—57.

[3 ] 張立彬，張 功，楊祖念.美國大學物理學分層次教學研究 [ J ] .大學物理，2012，31（6）：50—56.