基于案例式教學法力學與理論力學課程關聯教學的研究*

尹向寶 任常愚 金永君 丁紅偉 石宏新

(黑龍江科技大學理學院 黑龍江 哈爾濱 150022)

基于案例式教學法力學與理論力學課程關聯教學的研究*

尹向寶 任常愚 金永君 丁紅偉 石宏新

(黑龍江科技大學理學院 黑龍江 哈爾濱 150022)

根據當代教育的發展和理論物理教學中存在的問題，針對工程人才短缺和本科生培養質量問題，提出基于案例式教學法在力學與理論力學課程關聯教學的思想，介紹了案例式教學法的基本內涵，同時探索了案例式教學法在力學與理論力學課程關聯教學的研究，為培養國家急需人才提供了理論與實踐的保障.

案例式教學法 關聯教學 應用物理學

在學校“大內涵”發展觀的指引下，緊緊圍繞人才培養這一核心任務，把“立德樹人”“提高質量”貫穿于推動學校改革發展的始終，以構建特色鮮明的高水平應用型人才培養體系為抓手，提高教學質量已成為高校的重要課題之一.本科生專業課程改革是教育供給側改革，要以學科專業知識體系構建為本,以學生需求為本，完善課程體系,優化課程內容，注重前沿引領和方法傳授，打造專業聯盟、課程聯盟，積極推進案例式教學，進一步完善本科課程體系.為了推動應用物理學專業課堂教學質量和水平的提高，應用案例式教學理論聯系實際, 把教師的教和學生的學有效結合起來, 注重調動學生的學習主動性, 是一種行之有效的教學方法.力學與理論力學課程是高等院校應用物理學專業的兩門專業必修課，具有抽象理論性強、內容多和課時少等特點，并且各高校依據物理專業人才培養方案，多數高校都是由專業教師同時承擔兩門課程的教學工作,隨著課程的深入，學生普遍反映較難學.因而筆者基于課堂教學實踐，并結合本課程的教學要求，首先對物理學專業案例式教學法的內涵進行闡述，進而提出了在力學與理論力學課程教學中, 合理應用案例式教學法能有效增強授課的實效力、吸引力, 從而收到了預期的教學效果.

1 物理學專業案例式教學法的內涵

近年來，為全面落實教育部關于實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”的精神，國內有些高等工程技術大學已經開始著手嘗試進行案例式教學法教育改革.案例式教學法又稱蘇格拉底式教學法,是1870年前后由哈佛大學法學院前院長Christopher Columbus Langdell開始使用于教育之中.案例式教學法的核心是案例分析,案例分析是指在課堂上引入一個真實發生過的與科學緊密相關的事例并對其進行科學分析[1].教師的教和學生的學, 是一對矛盾統一體.在這一對矛盾中, 教師起主導作用, 教師的任務是傳授書本知識, 引導學生進行學習; 學生是教育的對象, 又是學習的主體, 他們不是消極的知識接受器,教師也不可能填鴨式地硬把知識灌進他們的頭腦中.依據教學目的與要求,以案例為基本素材,將學生引入一個特定的真實情景中,通過師生、生生之間雙向和多向互動,積極參與,平等對話和研討,促進學生充分理解問題之復雜性、變化性和多樣性等屬性的教學方法.書本知識要被學生真正接受, 轉化為他們自己的智力財富, 必須通過學生自己發揮主觀能動性, 都要依靠學生的學習主動性.

案例式教學法則是把教師的教和學生的學有效結合起來, 注重調動學生的學習主動性, 從而取得較好效果的一種教學方法.將所講授的內容，同緊密接觸的生活實際相結合，同學生畢業后從事物理學或相關的科學技術領域的能力需求相結合，重在對物理思想的系統性和邏輯性的闡述.課堂教學作為教學的中心環節和最基本的組織形式，是影響教學質量的關鍵，教學模式是各教學環節中最重要的一環.近年來，針對應用物理學專業力學課程與理論力學課程的講授，我們已經進行了前期的教學探索，根據不同教學內容采用了研究式教學法、實驗式教學法、協同式教學法、討論式教學法等，收到了較好的效果，并在此基礎上我們把中國“按部就班式”和“案例式”教學方式進行和諧地統一，提出了應用物理學專業課堂教學新的教學模式，即理科“案例式教學方法”，并研究該方法在力學與理論力學課程的關聯教學.

2 案例式教學法在力學與理論力學課程關聯教學的研究

力學與理論力學課程教學的共同點與區別在于，除分析力學部分外,二者在理論體系和基本原理上相同，不同的只是理論探討深度不同，力學著眼于從物理現象出發,采用分析歸納的方法,導出物質運動的經驗規律,重在培養學生從感性到理性的認識過程,強調學生對基本物理概念的理解和討論,理論力學則側重于從已知經驗規律出發,采用演繹法,推理出力學各種性質,重在培養學生的理性邏輯思維能力.因此結合實際設計出科學、可行的研究路線和方法，是保證順利完成高質量課程教學的必要條件.案例式教學法在力學與理論力學課程關聯教學項目的研究內容主要包括以下方面：

(1)采用案例式教學，利用精選典型案例在力學與理論力學課程教學內容的科學組織、教學進度的有效安排、教學方法的合理應用、難度要求等方面進行有效銜接，從而使兩門課的銜接突出地體現在從力學到理論力學螺旋式前進過程的這個基本點上.

(2)以教學大綱、授課計劃為主體，根據應用物理學科特點，理清物理學中力學與理論力學課程每一分支學科主線，精選典型案例緊扣知識點，形成問題鏈，重組教學內容，同時在精講基礎知識、基本概念的同時，對學科前沿、歷史發展、人文素質、工程實踐等全面滲透.

學校大力推進教學方法改革，積極倡導基于現代信息技術的“案例式教學”，培養學生自主學習能力.以多普勒效應內容講授為例，通過火車鳴笛的聲音變化以及多普勒效應理論分析馬航MH370航班的去向等視頻，設疑提出問題,造成懸念引入新課，激發學生進行思考，并且在教學中注意將多媒體教學與板書教學相結合，利用視頻、動畫、演示實驗等現代化教學手段，將板書的理論推導和現代信息技術手段緊密融合，重要的概念、定理、公式、結論顯示在屏幕上,而這些概念、公式等的推導和說明在黑板上分析,例題的題目在屏幕上顯示,而例題的講解則根據學生的具體掌握情況靈活地在黑板上分析推導，多媒體技術與板書兩種教學方式各取所長，相輔相成，達到很好的教學效果；并結合利用多普勒效應便攜雷達可以隔墻看人、手勢操控電腦、激光冷卻等工程技術上的先進技術應用，結合理論力學中光的多普勒效應，將講授知識與前沿領域研究動態相對接，拓寬學生視野，將邏輯性與歷史性有機結合，體現理論聯系實際，利用精彩的案例將抽象的問題形象化，夯實對物理規律的理解和應用，培養學生自主學習能力.

3 案例式教學法在力學與理論力學課程關聯教學中實踐創新意識的培養

興趣是最好的老師，執著、創新源自興趣.力學與理論力學的力學模型背后蘊藏著大量的工程背景，每一個力學模型都可找到與之對應的生活或工程實例，采取案例式教學法，結合我校辦學特色，在講解過程中，努力營造從工程實踐中來這一背景，最后再回到工程實踐中去，突出了教學重點.例如在講解動量定理知識點時，采用高壓水槍案例，引導學生用動量定理求解水力采煤機高壓強力水流對煤層的沖力；在講解非慣性系質點力學時，采用太空調姿案例，引導學生分析當飛船在太空中圍繞地球飛行時，由于航天員活動的影響，會給飛船飛行狀態帶來變化這一情況，需要及時進行姿態調整，否則，飛船就可能出現傾斜甚至翻滾，影響任務的完成，以此完成非慣性系中質點動力學問題.為達到實踐創新意識培養的目的，采用的研究途徑與方法主要有：

(1)調查研究法.通過問卷調查、學生座談等方式，全面了解我校力學與理論力學課程學習現狀，收集學生對物理課講授內容、方法的意見和建議，擬定實施計劃.

(2)文獻研究法.查閱國內外高校有關案例式教學的實施情況以及力學與理論力學課程教學可資借鑒的優秀經驗，通過文獻研究啟迪項目組成員的思想，開闊研究思路.

(3)經驗總結法.從縱向(物理專業本科班級)和橫向(同一年級不同班級)總結采取不同物理課教學方式的教研經驗，為構建力學課程與理論力學課程的教學體系、深化教學改革、培養高素質人才積累經驗，總結經驗，不斷改進，逐漸擴大適用面，目前，此教學收益面已經涉及全校理學學科的學生.

通過案例式教學法在力學與理論力學課程關聯教學，學生普遍反映基本理論內容變“少”了，公式也變“少”了，知識點也不再零散，容易理解了.同時，以關聯教學的方式表達知識點間的邏輯關聯，也能很好地鍛煉學生的邏輯思維能力與綜合分析能力，使學習更加有興趣.

1 李策，叢紅璐，王寶麗,等.處理好工科物理與理論力學的銜接和支撐問題.物理通報,2013(12):32～34

2 孫紅輝，趙選科，沈曉芳.大學物理案例式教學中案例選取探討.課程教育研究,2016(4):157

3 陳玉榮.試論案例教學法.中國職業技術教育,2004(11):19～21

4 李復，安宇 .普通物理力學與理論力學的整合.大學物理，2004(12):51～55

*2015年教育部高等學校物理學類專業教學指導委員會教學研究項目“基于案例式教學法力學與理論力學課程關聯教學的研究與實踐”，項目編號：JZW-15-LX-10

尹向寶(1978- )，女，副教授，主要從事液晶光學器件的應用研究及物理教學工作.

2017-02-08)