基于研討式教學模式的大學物理課程教學改革——以浙江農林大學為例

汪小剛　戴朝卿　儲修祥　倪涌舟　呂衛君

(浙江農林大學理學院，浙江臨安　310000)

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基于研討式教學模式的大學物理課程教學改革——以浙江農林大學為例

汪小剛戴朝卿儲修祥倪涌舟呂衛君

(浙江農林大學理學院，浙江臨安310000)

摘要：課堂教學改革已經成為近年來高等農林院校大學物理課程教學改革中緊隨課程體系改革的又一改革重點。在大學物理課程中引入研討課，并開展研討式教學模式的探索與實踐，將促使農林院校大學物理課程的教學從以教為主向以學為主轉變、以課堂教學為主向課內外結合轉變，同時也有利于改變單一的學業成績考核辦法，實現大學物理課程評價方式的轉變。

關鍵詞：大學物理；農林院校；課堂教學；研討式教學

作為傳播物理學基礎知識的公共課程，大學物理課程為理工農林學生學習后繼專業課程奠定了必要的基礎，因此大學物理課程的教學直接關系到農林類院校高等教育的質量和水平。然而當前高等農林院校的大學物理課程教學大多處于尷尬局面：在教學內容上，知識更新較慢，與學科前沿的結合以及與邊緣學科的交叉很少，沒有體現物理學知識與農林科技之間的必然聯系[1]。為此，各類院校的物理教師都圍繞著各自的教學目標進行了教學改革[2]。同樣地，為了提升大學物理課程教學質量和適應學校整體教學體系改革的要求，浙江農林大學構建了“模塊化教學”的大學物理課程體系，采取“基礎篇+提高篇”的教學方式。基礎篇，對于各理工科專業都是一樣的，一般為32學時或者48學時，主要是系統地講授物理學的一些基礎理論知識；提高篇，一般為32學時，針對農林專業學生所必須具備的物理學基礎知識進行講授。

為了進一步深化大學物理課程的改革，筆者所在物理系已經將大學物理課堂教學改革確立為浙江農林大學大學物理課程教學改革的重點。課堂不單是教師傳播知識和引導學生學習的主要場所，也是學生產生學習興趣，形成勤于思考、敢于創新的積極態度的主要源頭[3]。因此，筆者從浙江農林大學大學物理課程的定位和課堂教學的現狀出發，確定了農林院校大學物理課堂教學改革的基本目標和思路。

一、大學物理課程的教學現狀

激發大學生自主學習的積極性，培養學生分析問題和解決問題的能力，始終是高校大學物理課程教師所面臨的最大挑戰之一。具體到我校的大學物理課程而言，目前存在以下幾個問題。①教學內容陳舊。經典物理的教學內容超過了90%，剩余的就是近代物理基礎，有關當代物理學發展的重大成就和物理學在現代工程技術等方面的應用很少涉及。②考核方式落后。一般普遍采用平時作業、考勤和期末考試三者加權的傳統考核方式，在這種評價方式下，學生上課人到心不到、考前突擊復習的學習現象比較突出。③“填鴨式”的教學方法限制了學生的交流和表達能力。物理是一門理論和實際應用相結合的學科，要完全掌握各種物理概念和原理，學生不僅需要具有獨立思考的能力，還要具備相互間探討和交流的能力。然而，“填鴨式”的教學方法卻極大地限制了學生的交流和表達能力。

二、基于研討式教學模式的大學物理課程教學改革的意義和可行性分析

(一)大學物理課程教學引入研討式教學模式的意義

在大學物理課程教學中引入研討課，并開展研討式教學模式的探索與實踐具有十分重要的意義。研討式教學模式在課堂教學中的采用，將促使大學物理課程教學從以教為主向以學為主轉變、以課堂教學為主向課內外結合轉變。教師通過合理設置研討主題，讓學生重點吸收物理學在當代社會和工程技術等方面的應用知識，并將理論與實際應用緊密聯系起來，為學生探索新事物、培養創新能力奠定基礎。另外，教師通過采用分組研討的教學組織形式和師生角色互換的教學方法，確立了學生在整個教學過程中的主體地位，并激發了學生在課堂外開展學習的積極性。上述課堂教學改革還將有力地促進大學物理課程評價方式的轉變。在考試內容和方法上，要著眼于科學全面地評價學生的綜合素質和創新能力，而不是單純的知識記憶[4]，要將傳統的基于平時作業、考勤和期末考試三者加權的考核方式轉變為統一考試與讀書報告、專題總結或小論文等方式相結合的大學物理課程評價方式。新的課程評價方式應更加關注學生平時的學習過程，更注重培養學生應用知識解決實際問題的能力。

(二)大學物理課程教學引入研討式教學模式的可行性分析

研討式教學模式已經在經濟、英語、歷史、法律等課程中得到了較為廣泛的運用，但在大學物理課程中的運用仍處于探索之中[5]。一方面，我校大學物理課程的教學現狀要求我們對傳統的教學模式和方法進行改革，客觀上有必要引入研討式教學模式；另一方面，在我校大學物理課程學時數已經受限的情況下，單獨開設大學物理研討課目前并不現實。但我們可以在大學物理課程的整個教學過程中，安排2～4個學時的研討課程，目的是充實大學物理課程教學內容，為理論知識與實際應用提供舞臺。需要指出的是，在農林院校的大學物理課程教學中，小班教學和大班教學方式并存，因此“一刀切”地采用以學生為主的研討式教學模式并不合理。為了更好地適應我校的教學現狀，我們提出2種類型的研討式教學模式，對于集賢學院、環境科技學院、農學院的個別專業，可以實施以學生為主的研討式教學模式；對于工程學院、信息工程學院等，可以實施以教師為主的研討式教學模式。

三、大學物理課程教學改革的總體思路

(一)教學模式和教學方法的改革

我們引入在經濟、英語、歷史、法律等課程中較多采用的研討式教學模式，并根據大學物理課程的自身特點進行相應的調整。如圖1所示，按照主導對象的不同，將大學物理研討課分為2種類型：學生為主的研討課和教師為主的研討課。一般小班教學采用以學生為主的研討式教學模式，大班教學采用以教師為主的研討式教學模式。

圖1　大學物理研討式教學模式的實施類型

(二)教學內容的改革

一是通過引入研討課，實現大學物理課程教學內容的充實與更新。研討課的內容必須做到理論知識與實際應用相聯系，重點吸收物理學在當代社會和工程技術等方面的應用知識，為學生探索新事物、培養創新能力奠定基礎。

二是教學內容必須依托和精選經典教學內容，兼顧學生的實際接受能力。

三是教學內容注重反映學科交叉的特征，根據專業的不同選擇不同的研討課主題。

(三)課程考核方式的改革

一是將平時作業、考勤和期末考試三者加權的考核方式轉變為以統一考試為主，讀書報告、專題總結或小論文等方式為輔的大學物理課程評價方式，同時制定與新的大學物理課程評價方式相對應的評分標準。對于讀書報告，要求學生明確以下幾方面的問題，書籍或者文獻主要在討論什么？得出了什么樣的結果和結論？所提思想、方法是否可以拓展到其他問題，或者其本身存在什么問題？

二是改變試卷試題結構，將研討課所涉及的理論知識的實際應用或者科學前沿的相關內容以簡答題或附加題的形式納入到考試卷面中。以機械設計專業的筆試為例，筆者要求學生用流體力學的基礎知識解釋小型噴霧器的噴霧原理等。

四、大學物理課程教學改革方案的實施

課堂教學改革方案分別從以下3個方面加以實施：一是研討課主題的設置；二是研討課的教學模式和教學方法的選擇；三是課程評價體系的轉換。

需要指出的是，不同的專業對于不同的物理學知識模塊側重點并不相同，小班教學和大班教學2種教學條件下采取的研討課流程也有所不同，因此需要教師按照不同的專業選擇相應的研討主題，同時根據不同的教學條件采取不同的研討模式。另外，當前我校開設大學物理課程的專業中，學時數安排最多為64學時，最少為32學時，學時的多少要根據專業的不同進行設定，同時開課時間也要根據研討主題所涉及的物理學知識進行選擇。

(一)研討主題的確定

研討課主題要依托物理學經典知識，側重物理學基礎知識的實際應用。具體內容要與大學物理課程教學的重點知識有機地結合起來，涵蓋物理學理論知識的力學、熱學、電磁學、光學等內容，并適當引入相關的物理學史知識。通過課堂研討，加深學生對相關知識的理解，擴展學生的知識面，鍛煉學生解決實際問題的能力，具體實施過程如下。

(1)對于以學生為主的研討課，根據所選教材的章節分配課題，即將教學內容中的每一章或者每一章中的教學重點(該章的某一節或某幾節)分配給各小組，由學生分組搜集并整理指定內容在現實生活及科學研究中的實際應用，同時盡量要求學生做到所涉內容與專業知識相關。以浙江農林大學農學院食品安全專業為例，教師通過整體分析大學物理課程內容的章節體系，將流體力學、電磁學、波動學、光學等幾大模塊的內容在食品制造、貯藏、安全檢測等方面的應用作為研討課的主題。

(2)對于以教師為主的研討課，根據不同的專業選擇不同的研討課主題。如浙江農林大學農學院的食品工程專業，可以重點選擇聲學、靜電學、光學、微波等在食品生產、儲存、運輸等方面的應用；對于環境科技學院的測繪工程、地理信息等專業，則可以選擇速度公式、相對論理論在GPS方面的應用；對于工程學院的機械、交通等專業，則可以選擇流體力學的伯努利方程在機翼制造、管道通風、虹吸等方面的應用，等等。

(二)研討式教學模式的實施類型和方法的選擇

筆者采用分組研討式的教學模式和師生角色互換的教學方法開展教學活動，具體實施過程如下。根據主導對象的不同，將研討課分為以學生為主和教師為主2種類型。

(1)在學生為主的研討課中，教學班的學生被分成若干個組，每個組若干人，教師提前半個月將研討課的各項主題告知每組學生，每組學生各選一位代表對其所在組所選主題進行闡述，某一組的代表闡述結束后，其他組學生進行提問，而教師在這個過程中起著調節和糾正的作用，具體流程見圖2。

圖2　以學生為主的研討式教學模式的實施流程

(2)以教師為主的研討課，其流程調整為：分組、課外準備、課堂講解(教師)、課堂討論、學生補充(引入師生角色互換教學方法)和課后任務設置。其中，課堂內討論環節所占時間比例應多于課程講授環節。教師應提前半個月將研討課主題告知學生，學生進行分組并通過閱讀課外參考書或文獻等方式做好課前準備。另外，課堂上，教師應從基本知識點出發，介紹物理學知識在實際生活中的一些基本應用，同時提出一些問題，讓學生開展課堂討論。而學生補充部分則是由學生介紹該部分知識在實際生活和前沿科技中的其他應用，目的是探討這些知識在未來進一步應用的可能性。

以我校農學院實行小班化授課的食品安全專業為例，教師通過整體分析大學物理課程內容的章節體系，將流體力學、電磁學、波動學、光學等幾大模塊內容在食品制造、貯藏、安全檢測等方面的應用作為研討課的主題。通過引入以學生為主的研討式教學模式，開展教學活動，讓分組后的學生以小組為單位通過相互合作的方式在課堂外完成研討課主題的準備工作。以靜電場在食品加工中的應用為例，學生利用相關書籍或雜志，如《高壓電場處理技術在果蔬貯藏與加工中的應用》一書、《食品與機械》《食品科學》等雜志，在充分調研的基礎上確立了研討課主題，并精心準備材料，制作課件，同時還要對其他組成員可能提出的問題作出預測和準備。而在大班化教學情況下，上述研討式教學模式則需要做出一些調整。教師將作為主要角色在課堂上進行授課并與學生展開討論，但仍然可以采用分組的教學組織形式和師生角色互換的教學方法，由學生在課堂外進行相關主題的準備，并在課堂上對一些問題作補充說明。

(三)研討式教學模式下課程考核方式的創新

筆者通過在大學物理課程中引入研討課，改變了大學物理課程的評價體系。在課程的評價過程中不僅以統一考試為主，還輔以與研討課相關的讀書報告、專題總結或小論文等評價方式。為了客觀地評價學生，筆者制定出了論文的寫作規范要求，學生必須按照標題、摘要、正文、引文等具體格式要求完成論文的撰寫。對學生自主授課的評價，筆者制定出了與課件、講課和提問3個部分相對應的評分細則。另外，筆者還改變了試卷試題結構，將研討課主題中理論知識的實際應用和科學前沿等相關內容納入到了卷面的試題中。

五、大學物理課程教學改革的效果

早在2012年，筆者所在的理學院物理系就開始著手進行基于研討式教學模式的大學物理課堂教學改革的實踐，由個別教師選擇少數專業作為試點開展研討課教學活動。目前，理學院物理系已經在我校大學物理課程中全面開展了基于研討式教學模式的課堂實踐教學改革活動。研討課不僅為教師提供了一個向學生展示理論知識的實際應用平臺，也為學生提供了一個激發自我、展現自我的主動學習環境。大學物理課程引入研討課后，大大激發了學生對理論知識學習的興趣，促使學生在課堂外自主學習，使學生的調研和合作能力得到了鍛煉。近3年來，由物理系教師指導的國家、省、校級大學生創新項目超過10項，物理系教師指導學生發表的SCI論文近10篇，學生獲得專利超過20項。

課堂教學改革的實踐不僅在很大程度上改變了學生對大學物理課程枯燥乏味的負面印象，提升了大學物理課程在學生心目中的地位，同時也有力地促進了教師教學水平的不斷提高。筆者所在的物理系有3位教師先后獲得浙江農林大學課堂教學比賽一等獎，2人獲得浙江省高校教師教學技能比賽優勝獎，1人獲浙江省本科院校青年教師教學設計比賽一等獎。另外，以研討課的教學內容為主題制作的多媒體課件連續獲得了第十三屆、第十四屆全國多媒體課件大賽優秀獎，以研討課內容制作的視頻軟件2014年又獲得了浙江省本科高校第二屆微課教學比賽三等獎。

總之，在大學物理課程教學過程中引入物理研討課不僅激發了學生學習物理學理論知識的興趣，培養了學生交流和表達能力，而且也極大地提升了教師自身的教學組織能力。

資助項目：浙江省2013年高等教育課程教學改革項目“大學物理課程研討式教學模式的探索與實踐”，項目編號kg2013213；浙江省高校實驗室工作研究重點項目“基于‘體系、模式、平臺’的虛實結合的物理類實驗教學改革與實踐”，項目編號ZD201403；浙江省教育廳科研項目“高校二級學院辦公室管理問題與對策研究”，項目編號Y201225628；浙江農林大學教改項目“信息化新環境下大學物理及實驗課程‘一體兩翼’教學改革與實踐”，項目編號JGYB1412。

參考文獻

[1]解迎革，李霞，王國棟.重視創新能力培養的大學物理教學實踐與思考[J].中國林業教育.2011，29(1)：66-69.

[2]胡秀珍，趙巨東，朱經惠，等.“大學物理”教學改革的研究與實踐[J].內蒙古師范大學學報(教育科學版)，2002，15(5)：58-59.

[3]汪小剛.圍繞培養學生思維能力設計教學流程[J].物理通報，2012(11)：27-28.

[4]胡玉才，汪靜，楊桂娟，等.農科院校大學物理教學改革研究與實踐[J].高等農業教育，2011(10)：64-67.

[5]包秀麗，劉國華.大學物理教學改革的策略[J].教育評論，2013(3)：117-119.

(責任編輯孫艷玲)