《熱學(xué)》課程專題討論教學(xué)模式的探索

劉泉　張艷　張苗　牛中明　石市委

摘 要： 本文立足《熱學(xué)》課程教學(xué)，在已有實(shí)踐基礎(chǔ)上分析了傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，通過引入專題討論教學(xué)模式并完善配套考評(píng)制度，從整體上推動(dòng)《熱學(xué)》課程的教學(xué)改革，最后總結(jié)這種新教學(xué)模式的獨(dú)具特色之處。

關(guān)鍵詞： 《熱學(xué)》 專題討論 教學(xué)模式 教學(xué)改革

一、專題討論教學(xué)模式的概念

教學(xué)模式可以定義為是在一定教學(xué)思想或教學(xué)理論指導(dǎo)下建立起來的較穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)結(jié)構(gòu)框架和活動(dòng)程序[1][2]。作為結(jié)構(gòu)框架，突出了教學(xué)模式從宏觀上把握教學(xué)活動(dòng)整體及各要素之間內(nèi)部的關(guān)系和功能；作為活動(dòng)程序，突出了教學(xué)模式的有序性和可操作性。“模式”一詞是英文Model的漢譯名詞。Model還譯為“模型”、“范式”、“典型”等。一般指被研究對(duì)象在理論上的邏輯框架，是經(jīng)驗(yàn)與理論之間的一種可操作性的知識(shí)系統(tǒng)，是再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的一種理論性的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。最先將模式一詞引入教學(xué)領(lǐng)域，并加以系統(tǒng)研究的人，當(dāng)推美國的喬伊斯（B.Joyce）和韋爾（M.Weil）[3]。喬伊斯和韋爾在《教學(xué)模式》一書中提出：“教學(xué)模式是構(gòu)成課程和作業(yè)、選擇教材、提示教師活動(dòng)的一種范式或計(jì)劃。”實(shí)際教學(xué)模式并不是一種計(jì)劃，因?yàn)橛?jì)劃往往顯得太具體，太具操作性，從而失去理論色彩。將“模式”一詞引入教學(xué)理論，是想以此說明在一定的教學(xué)思想或教學(xué)理論指導(dǎo)下建立起來的各種類型的教學(xué)活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)或框架，表現(xiàn)教學(xué)過程的程序性的策略體系。

專題討論教學(xué)模式是一種通過師生互動(dòng)，使教師和學(xué)生成為教學(xué)主體的教學(xué)方式[4]-[6]。在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，要求學(xué)生在指定時(shí)間內(nèi)圍繞一定的主題，對(duì)課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，或者拓展性內(nèi)容集中進(jìn)行課堂討論、小組討論或網(wǎng)上討論。在學(xué)生與老師共同針對(duì)討論主題進(jìn)行討論、互動(dòng)和交流的過程中，要多層面了解問題并且多角度分析與解決問題。專題討論教學(xué)模式具有三個(gè)主要特點(diǎn)[4][5]：（1）參與性。在討論教學(xué)法的課堂上，老師與學(xué)生通過互動(dòng)式的教學(xué)交流各取所長，在積極參與的基礎(chǔ)上營造開放、民主、愉快的學(xué)習(xí)交流氛圍。（2）互動(dòng)性。在專題討論教學(xué)法的課堂上，學(xué)生與老師之間、學(xué)生與學(xué)生之間可以互相提問并追問，因此，專題討論教學(xué)法不僅是學(xué)生與老師之間的互動(dòng)，而且實(shí)現(xiàn)了學(xué)生之間的互動(dòng)。（3）開放性。平等的探討、良性的互動(dòng)帶來的是學(xué)生與老師思想和見解的大爆炸，在師生開放式討論中認(rèn)識(shí)到自己分析與解決問題的觀點(diǎn)與方法的不足之處，更好地提高分析與解決問題的能力。我們對(duì)于這種模式的探索來源于我校《熱學(xué)》理論課程的教學(xué)現(xiàn)狀和背景。

二、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

《熱學(xué)》是我校應(yīng)用物理、材料物理、光信息科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，提高該課程教學(xué)質(zhì)量對(duì)人才培養(yǎng)能起到至關(guān)重要的作用。對(duì)該課程教學(xué)模式的研究可以幫助教師綜合地認(rèn)識(shí)影響教學(xué)各種因素之間的關(guān)系，有利于從動(dòng)態(tài)上把握教學(xué)過程的本質(zhì)和規(guī)律。從而探索基于課堂教學(xué)的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)新模式。《熱學(xué)》是研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)及其有關(guān)性質(zhì)和規(guī)律的一門物理學(xué)分支學(xué)科。《熱學(xué)》課程的主要內(nèi)容是學(xué)習(xí)熱力學(xué)平衡和氣體動(dòng)理學(xué)理論的基本概念、氣體分子速率及能量的分布律、氣體中的運(yùn)輸過程、熱力學(xué)第一定律和第二定律、固體、液體和相變[7]。它與我們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等方面有著密切聯(lián)系。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握熱學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能；認(rèn)識(shí)物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)形態(tài)的特點(diǎn)、規(guī)律和研究方法；培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法，特別是學(xué)生的物理學(xué)思想；為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)“熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理”及“固體物理”等后繼課程打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般以教師授課為主導(dǎo)，按教材上的章節(jié)順序進(jìn)行授課。這樣的教學(xué)模式主要存在以下幾個(gè)方面問題[8]-[10]：

其一，花時(shí)多，效率低。教師花大量時(shí)間向?qū)W生講授宏觀理論和微觀描述方法。多是教師傳授、灌輸。學(xué)生被動(dòng)聽講、記筆記。課堂師生互動(dòng)性差。由于要背一連串“冗長”的公式和定理，使得學(xué)生普遍感到《熱學(xué)》難學(xué)、難懂、枯燥，學(xué)習(xí)積極性難以調(diào)動(dòng)。

其二，知識(shí)陳舊落后，教學(xué)氣氛呆板。近年來，熱學(xué)各子領(lǐng)域的研究日新月異。因此，教師在授課過程中必須在完成教材教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，適時(shí)滲透相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展新成果、新動(dòng)態(tài)。而傳統(tǒng)教學(xué)依據(jù)教材完成教學(xué)任務(wù)，但教材又受出版周期限制，無法隨時(shí)跟蹤學(xué)科發(fā)展前沿。

其三，課堂是培養(yǎng)學(xué)生能力的重要途徑，而傳統(tǒng)教學(xué)模式在教學(xué)思想上偏重知識(shí)的傳授，忽視傳授知識(shí)與培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)的有機(jī)結(jié)合。教師講，學(xué)生聽，傳統(tǒng)教學(xué)模式使學(xué)生僅僅靠死記硬背一些知識(shí)應(yīng)付考試，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，難以實(shí)現(xiàn)提高人才綜合素質(zhì)能力的培養(yǎng)目標(biāo)，而時(shí)代發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新型人才。

三、專題討論教學(xué)模式的引入

由此看來，傳統(tǒng)的教學(xué)模式無疑已成為培養(yǎng)時(shí)代發(fā)展急需的創(chuàng)新型人才的桎梏。應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)理論，創(chuàng)新教學(xué)模式，進(jìn)行課堂教學(xué)模式的研究，進(jìn)一步探索適應(yīng)現(xiàn)代人才培養(yǎng)的現(xiàn)代教學(xué)模式，勢(shì)在必行。專題化教學(xué)模式是現(xiàn)今不少高校正在探索的一種教學(xué)改革模式，將專題討論教學(xué)模式運(yùn)用在《熱學(xué)》課堂教學(xué)中能夠較好地解決傳統(tǒng)教學(xué)模式的上述一系列問題。

從2011級(jí)應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的《熱學(xué)》教學(xué)開始，在傳統(tǒng)授課的基礎(chǔ)上，我們就已經(jīng)嘗試性地引入這樣一種討論課，比如，“熵增加原理”這部分內(nèi)容是熱學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn)，熵主要反映了系統(tǒng)的無序程度，它的概念比較抽象，很難一次懂得很透徹，對(duì)于這一難點(diǎn)內(nèi)容，將它設(shè)計(jì)成若干小的專題，由教師指定，每一組合作完成一個(gè)專題，他們可以去圖書館和電子閱覽室等分頭查找資料，但是最終要經(jīng)過分析討論和研究匯攏成一個(gè)結(jié)論。經(jīng)過一段時(shí)間的充分準(zhǔn)備后，用一兩個(gè)課時(shí)檢驗(yàn)和督促學(xué)生的合作研究的成果，從一組學(xué)生中隨機(jī)抽一個(gè)代表陳述他們的觀點(diǎn)，然后發(fā)動(dòng)全班和該組對(duì)話討論。通過多名學(xué)生的討論，大家對(duì)熵的認(rèn)識(shí)不斷深入，部分學(xué)生更是聯(lián)系了“熱寂說”、熵與信息論、熵與宇宙學(xué)、熵與生命科學(xué)、熵與社會(huì)科學(xué)，等等。最后教師做出全面總結(jié)和點(diǎn)評(píng)。通過這種嘗試我們發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生為了這次討論課，課下都做了充分而細(xì)致的準(zhǔn)備，利用網(wǎng)絡(luò)、參考書等查閱相關(guān)資料，制作電子課件。在討論時(shí)，學(xué)生全身心投入其中，激情澎湃的講解、富有幽默感的表述、具有創(chuàng)新性的總結(jié)，充分發(fā)揮了自身能力，課堂氣氛相當(dāng)活躍。

對(duì)于2012級(jí)及2013級(jí)學(xué)生，我們不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步增加專題數(shù)量。譬如：熱宇宙模型，熵與生命，從玻爾茲曼熵到信息熵，對(duì)稱性與熱學(xué)。通過近三年的試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)這種教學(xué)模式能使學(xué)生很快進(jìn)入“角色”，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性，不但培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、閱讀能力、理解能力、收集信息能力和表達(dá)能力，而且使授課教師了解學(xué)生的需求與興趣所在，加深教師與學(xué)生間的了解，開闊學(xué)生的視野。由于所設(shè)計(jì)的專題都是該課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此它們對(duì)于學(xué)生理解并掌握該課程的內(nèi)容有積極的意義。

四、考評(píng)制度的完善

除了課堂教學(xué)模式的改革之外，我們也對(duì)考評(píng)制度做了相應(yīng)完善。由于討論教學(xué)是一種開放式的教學(xué)，重要的是讓學(xué)生掌握分析問題的方法和技巧，而不是牢記課本知識(shí)。因此，對(duì)學(xué)生考評(píng)的方式應(yīng)該合理化[6]。傳統(tǒng)的考核由平時(shí)成績(jī)和期末考試兩部分組成，其中，期末的考核方式基本是書面的理論筆試考核，而平時(shí)成績(jī)主要包括出勤、作業(yè)等方面。新的教學(xué)模式必然要與相應(yīng)的新考核方法相適應(yīng)，即將換位教學(xué)整個(gè)過程的表現(xiàn)情況量化成分?jǐn)?shù)納入平時(shí)的成績(jī)之中，這種考核方式有利于全面判斷學(xué)生的綜合能力水平，有利于提高學(xué)生平時(shí)參與換位教學(xué)的積極性。對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)體系應(yīng)改變?cè)械钠綍r(shí)分占30%，試卷成績(jī)占70%的陳舊考核方式，考核指標(biāo)應(yīng)細(xì)化與具體化，充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。每一個(gè)專題討論考核的方式多種多樣，如有學(xué)生、組長、教師的評(píng)價(jià)；有查閱資料、匯報(bào)方案、回答問題方面的評(píng)價(jià)；有知識(shí)體系、綜合素質(zhì)的評(píng)價(jià)，等等。

五、結(jié)語

通過教學(xué)模式的改革及考評(píng)制度的完善，從整體上推動(dòng)熱學(xué)課程的教學(xué)改革，受到專家和學(xué)生的好評(píng)。總的來說，此改革有以下三個(gè)特色：①可以增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的時(shí)效性：將專題討論教學(xué)模式運(yùn)用到《熱學(xué)》課堂中，這就決定了這門課的教學(xué)內(nèi)容始終要不斷變化、不斷更新。緊緊圍繞課程教學(xué)大綱的教學(xué)要點(diǎn)，并根據(jù)當(dāng)前最新發(fā)展前沿動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容在熱學(xué)學(xué)科的研究發(fā)展中不斷充實(shí)，緊跟時(shí)代步伐。②可以提高課堂教學(xué)的有效度：學(xué)生將由被動(dòng)聽講，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與、積極參與新知識(shí)的探索。③可以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)：在訓(xùn)練過程中，素質(zhì)教育貫穿始終，通過演示、匯報(bào)、交流、思辨，學(xué)生將改變以往的單槍匹馬、閉門造車的狀態(tài)，可以提高學(xué)生的理論素養(yǎng)，開闊學(xué)生的視野，完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

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