小學教育專業《自然科學概論》（物理）教學模塊及教學方法研究

喬建生，方　晶，肖學孟

（邢臺學院教師教育學院，河北邢臺　054001）

小學教育專業《自然科學概論》（物理）教學模塊及教學方法研究

喬建生，方晶，肖學孟

（邢臺學院教師教育學院，河北邢臺054001）

從小學教育綜合理科專業的培養目標出發，針對《自然科學概論》教材存在的問題，開展了小學教育綜合理科專業《自然科學概論》（物理）課程教學內容的整合研究，研究了與教學內容相適應的教學方法，并探討了計算機、網絡等現代教育技術在《自然科學概論》 （物理）課程教學中的應用。

內容整合；教學模塊；教學方法

小學教育綜合理科專業《自然科學概論》（物理）課程是學生的專業發展必修課，其目的是為學生將來參加工作打好必要的物理基礎，使學生掌握科學的學習和研究方法，并培養學生的辯證唯物主義世界觀，培養學生的探索能力和創新精神，培養學生的科學思維能力，為同學們將來從事小學教育教學工作進行必要的知識儲備，以便能夠勝任小學自然課程、科技制作活動和進行現代科學技術及其應用的啟蒙教育等教學教研工作。

目前出版的《自然科學概論》并非完全針對小學教育專業，不能滿足小學教育專業的培養目標，在內容選擇、編排、深淺程度等諸多方面均不適合作為《自然科學概論》教材。因此，小學教育《自然科學概論》課程選擇的教材依然是《大學物理》教材。國內現行《大學物理》教材的教學內容存在經典物理部分占據篇幅較多，而近代物理部分占據篇幅太少的問題。尤其缺少對物理發展的新成就和現代高新技術及其重大科技成果的介紹等方面的內容。所以《自然科學概論》課程的教學改革，從內容上要具備經典物理學理論的完整性和系統性，又兼顧近、現代物理學的新進展、新成就，同時注意科學素質和應用實踐能力的培養；從教學方法與教學手段方面要與教學內容協調統一。本文的目的在于開展小學教育綜合理科專業《自然科學概論》（物理）課程教學內容整合與教學方法的研究，以便培養的小學教師知識儲備更全面，知識更具有實用性，具備較強的工作能力，能夠勝任未來的小學教育工作。

一、教學內容的整合

（一）選擇經典物理核心內容

在物理學飛速發展的今天，經典物理的基本內容依然重要，特別是對于小學教育專業的學生，更應重視經典物理核心內容的教學，建立完善的知識結構。

在經典力學的領域里，質點運動學、牛頓運動定律、機械能守恒定律、動量守恒定律、角動量守恒定律是一個整體，為了保持知識結構的完整性，這幾部分內容缺一不可。剛體力學的研究對象是剛體，處理問題的方法與質點相似，通過剛體力學的教學可以使學生領悟比較教學法。教學采用循序漸進的方法，以牛頓三個定律為出發點開展教學，最終以動量、角動量和能量為基本概念，以三大守恒定律為核心建立涵蓋經典力學與現代力學的、完善的、系統的知識結構，掌握宏觀物體機械運動的本質規律。

電磁學部分以電荷和靜電場、電流和穩恒磁場、電與磁的相互作用、電路和磁路等作為基本教學內容，以場的概念為教學重點，圍繞場的相關理論教學，在復習重力場、引力場、保守力和勢能的概念及相互關系的基礎上講授靜電場和穩恒磁場的相關理論，通過復習，重新認識和理解學過的知識，為學習靜電場和穩恒磁場理論打下基礎，內容精練，脈絡清晰，形成有關場論的、完善的理論知識結構。

光學部分中傳統的幾何光學與現實生活密切相關，與大自然中每天看到的現象密不可分，是對小學生進行啟蒙教育不可缺少的必備知識。光的波動理論是電磁場、電磁波理論的延伸和應用，既建立了電磁學與光學之間的聯系，又通過利用電磁波理論解釋光的波動理論，鞏固了電磁理論的知識，提高了對光的波動理論的理解和認識。

熱學部分的教學應從中學階段注重宏觀熱學現象的教學轉移到大學階段注重宏觀和微觀兩個方面的理論教學。讓學生從宏觀方面了解熱學現象，通過定性或定量實驗學習并掌握熱學規律，從微觀方面學習物質的分子組成、分子運動的相關理論，建立微觀理論與熱現象、熱學規律之間的聯系，同時掌握從微觀角度分析認識宏觀事物發展變化規律的方法。

原子物理、相對論和量子力學部分理論性強，是教學中的難點。鑒于相對論和量子力學的研究成果使人類的認識從宏觀世界延伸到微觀世界、從低速運動延伸到高速運動，并推動了核能的發現與利用；特別是量子隱形傳態和量子計算機實驗研究的成功進行，使人們對量子力學產生了新的認識。這部分的教學內容應該避繁就簡，著重講述其基本思想、基本方法，并介紹這些思想方法在尖端科學技術中的應用。

（二）添加現實生活和物理發展的前沿內容

從現代科學技術發展和小學教育綜合理科專業人才的培養目標出發，將一些自然現象和日常生活應用方面的物理知識選入教學內容，用經典的物理基礎理論去認識世界、解釋自然現象，激發起學生的學習興趣；讓物理回歸自然生活，注重理論聯系實際，選一些與教學內容相關聯的閱讀材料，拓寬知識面，提高學生學習物理的積極性。

物理學理論與反映時代特征的高新技術密切聯系，加強近代物理和現代科學技術知識的教學，注重反映近幾十年來物理學的新成就、新應用，特別是服務于日常生活的現代科技儀器設備，如液晶顯示器、超聲波探測儀、寬帶應用技術等高科技設備，添加超導體材料、納米材料等新型材料的發展介紹，使學生了解近代物理的前沿和現代科學技術發展的新動態，啟發學生進行創造性研究的欲望，培養學生的探索精神和研究能力。

二、教學方法研究

（一）教學模塊與教學方法的統一

針對上述《自然科學概論》（物理）課程教學內容的不同模塊分別采用講授、自學和實驗實踐相結合的教學方法，實現教學模塊與教學方法的協調統一。講授物理學的基本理論和基本原理，利用專題講座或在教師指導下自學物理理論在日常生活、自然想象、科技前沿和工程中的應用。不同的教學內容模塊采用不同的教學方法，做到理論課為應用課奠定理論基礎，并通過應用課加深對理論的理解，了解理論在工程中的應用，以提高應用基本理論解決工程應用問題的能力。

（二）教學方法與學生能力的培養

教學模塊的選擇，可以為學生建立完善的知識結構，學習方法、學習能力的培養將使學生終生受益。在物理規律教學過程中，運用發現法教學，通過創設問題情境、構建假設、試驗探究、類比推理等學習活動，運用分析、比較、驗證、綜合等邏輯思維方法，形成規律。討論課是《自然科學概論》（物理）學課程的有機組成部分，通過交互式、討論式的教學，實現教學互動，發揮學生在教學活動中的主體地位，教授學生探索、認識、理解、應用物理規律的方法，可以將知識轉化為能力，提高學生的學習和研究能力。

注重微積分方法在解題中的應用。中學階段的物理教學方法強調對物理理論、計算公式的掌握和運用。大學階段涉及利用微積分分析、處理的問題很多，在課堂教學中加強學生運用微積分方法解決物理問題能力的培養，讓學生把微積分作為解決物理問題的核心工具，同時也把《自然科學概論》（物理）作為應用微積分解決實際問題的應用學科，對應用微積分的題目多講多練，使學生把微積分方法作為解決物理問題的有效工具。

根據教學內容安排課外閱讀、綜合問題分析、小論文撰寫等課外學習活動，尤其在物理發展前沿部分內容的學習中，安排涉及科技應用領域及物理學家開展科學研究方法等內容的課外閱讀，通過文獻的查閱和知識的綜合應用，理論聯系實際，培養學生自主學習能力、分析問題和解決問題的能力，拓展學生的視野。

（三）運用現代教育技術開展課堂教學

現代教育技術是高校教育手段中的重要組成部分，多媒體教學可以提高學生的學習效率，實現以學生發展為主的教育理念，促進教學方法和教學手段的變革。通過現代信息技術與《自然科學概論》（物理）課程的整合，增大教學信息量，提高教學效率。

運用現代教育技術開展課堂教學，發揮網絡的作用，營造素質教育和創新教育的學習環境，產生新的教學模式。網絡教育科學的規范自主學習模式，拓寬了教學的時空界限，改變了教與學的關系。在教師指導下學生通過網絡開展自主學習，提高學生的科學素質、創新思維和發現問題、分析問題、解決問題的能力。

運用現代教育技術開展課堂教學，發揮計算機的數值計算功能，豐富物理教學內容。如量子力學部分的教學中，以波函數為主線，依照解析公式畫出三維分布的氫原子波函數；電磁學教學中，能按電荷及電流的分布，繪制出電場與磁場的分布，極大地豐富了教學內容。運用現代教育技術開展課堂教學，發揮計算機的模擬功能，可以化解許多教學難點，通過數學模擬、動畫、作圖等形象化的表現手段，把抽象的物理概念形象化的表現出來，并對物理公式或概念從感性認識上升到的理性認識，如量子理論中學媒體和教學方法，培養知識儲備更全面，更具有實用性，具備較強的工作能力，能夠勝任未來教育工作的合格的小學教師。

［1］劉克哲，張承琚，等.物理學［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］程守洙，江之永，等.普通物理學［M］. 北京：高等教育出版社，2006.

［3］肖忠模，等.大學物理［M］. 北京：經濟日報出版社，2004.

［4］胡顯章，曾國屏.科學技術概論（第二版）［M］. 北京：高等教育出版社，2006.

G620

A

1672-4658（2016）01-0187-03

2015-09-08

［基金課題］2012年度邢臺學院教改課題.課題編號：JGY2014

喬建生（1965-），男，河北南宮市人，畢業于北京科技大學，博士，副教授，主要從事物理及材料物理的教學與研究.