基于能力導向下的大學物理研究性學習模式改革*

劉成岳 陳美霞 李國祥 宋逢泉

(合肥工業大學電子科學與應用物理學院 安徽 合肥 230009)

1 引言

目前在大學物理的教學過程中基本采取的是傳統的教師傳授模式，學生被動接受知識，作為學習主體的學生逐漸喪失了對知識的主動探索，對大學物理的自主性、研究性學習能力也在降低.同時對學生學習成績的評價過于單一，主要看最終的期末理論考試，這嚴重挫傷了學生學習大學物理的熱情和動機.本文從教學內容、教學方式及學生成績評定多元化等方面探討了基于能力導向下的大學物理研究性學習模式改革，在教學過程中培養學生學習的主動性、自主性、探索性，真正培養學生創造性思維和解決實際問題的能力[1，2].

2 加強直覺思維的培養 激發學生學習動機

直覺思維是一種直接的、不假思索、迅速的、思維跳躍性及領悟性的思維活動，是在人們依靠直感而不必經過嚴密的推導就能迅速理解并作出判斷的一種思維能力.在物理學的發展進程中很多偉大的發現都依賴于物理學家們的直覺思維的幫助.比如1820年7月21日，丹麥物理學家奧斯特發表了題為《電的沖突對磁針的作用的實驗》的論文，宣布了“電流的磁效應”,將電與磁聯系起來.奧斯特的發現使法拉第激動不已，他堅信物質之間的普遍性與統一性，大膽憑直覺做出磁變電的預測，并將研究興趣點由化學研究改為電磁研究.憑著自身的科學素養及敏銳的洞察力和直覺提出了場、場線，并提出近距作用觀點，這些原創性概念的提出打破了當時傳統概念，具有深遠的重大意義.并于1831年成功發現電磁感應定律.由此可以看出物理學家們的直覺思維在科學重大發現方面起到重要作用，當然這種創造性的思維素質是在大量的科學實踐中逐漸形成.這種創造性直覺思維給了科學家們探究科研問題的靈感[3].

在目前大學物理的教學過程中需要大量使用高等數學工具，比如大量用到微積分、概率論和統計等，這就使得在教學過程中存在一個誤區，可能過多地講解具體數學處理，從而弱化了問題的物理性，就使得學生感覺大學物理相對于初等物理來說僅僅加強了數學而已，物理的味道消失殆盡.學生學起來也覺得乏味，沒有激情動力.因此，建議在今后的物理教學中要逐漸淡化數學，數學僅僅是工具而已，而把精力投入到物理思想、物理過程的講解，還原真實的物理本質，這樣可以逐漸加深和培養學生的學習熱情.同時在具體的物理定理、定律及重大物理發現的講解過程中，采用“啟發性”教學模式，不是硬生生把具體知識灌輸給學生，而是把物理學家對物理重大發現的發現過程剖析給學生,和學生分享這個過程，逐漸熏陶和培養學生的直覺思維，提高學習大學物理的積極性和主動性.

3 理論教學與工程技術結合 提升研究性學習能力

對于任何一門課程我們的教學目標不僅僅是教授給學生具體的科學知識，而是以講授科學知識為載體，培養學生自主學習、終身學習的一種適應發展的能力，具有研究性探索學習能力.在大學物理的教學過程中如何提升學生研究性學習能力，降低學生對教師的過份依賴性，我們做了如下幾個方面的嘗試.

(1)建立大型大學物理演示實驗室

目前已經建立大學物理演示實驗基地，把以微電子學、光電技術.計算機、通訊、控制技術為核心的信息技術引入其中，大大開拓學生視野，也給學生提供一個科技創新的基地.大學物理演示實驗室的建立將大學物理理論教學與工程技術應用有機結合，學以致用.離開理論教學課堂，通過一個個具體的實驗操作探索，一個個物理圖像通過演示實驗建立起來，直觀形象，比如輝光放電、電磁波發射接收、掃描成像、激光全息等.這一系列演示實驗將理論教學與工程教育有機結合，讓學生保持好奇心，在探索中主動發現問題直到解決問題，這對學生終身學習能力和研究性學習能力培養起到了重要作用[4].

(2)鼓勵大學生開展研究性課題研究

為了進一步培養學生探索性、主動性求知欲望，合肥工業大學開展了校級、省級及全國大學生創新課題申報工作，鼓勵大學生積極申報專項研究課題，以此來培養學生的創新性和研究性學習能力.物理與工程技術緊密結合，可以給學生擬定一個選題范圍或者學生自主選題，確定課題后自行組建團隊，然后通過自己查閱相關文獻和資料并和指導教師討論設計方案、可行性論證、所需硬件配置,直到最終的實驗平臺搭建和測試結果等一一自主完成.在這個過程中學生不能單憑理論知識, 還需依靠實踐經驗來識別問題，找出求解方法，伴隨著技術的復雜性和挑戰性，更能刺激學生學習動力.充分訓練了學生發明、創新的能力，開闊了思路，培養了敏銳的直覺.同時也培養了學生團隊合作精神、溝通能力、工程設計能力及對物理學科相關前沿課題的掌握[5].

4 基于多媒體教學平臺的自主性學習的培養

多媒體等現代化教學手段應用于物理教學將有效改變以往單調的教學方式，可以將抽象的物理模型、復雜的理論知識更直觀地表達給學生，幫助學生建立物理圖像.同時運用多媒體等現代化教學手段展示物理學前沿和現代技術，為自主學習拓展學習空間，有利于培養學生的自主探究能力.

(1)現代物理前沿窗口建設

現代網絡技術為物理課程的自主學習提供前所未有的便利，互聯網資源走進教室，作為課堂教學的課后延伸.以微電子學、光電子技術、計算機、通訊、控制技術為核心的信息技術及與日常生活息息相關的新材料、新能源、探月工程、環境保護等相關前沿發展日新月異，知識更新速度加快，造成現有的物理教材不可能及時更新內容，不能一一反映現代最新技術的發展.而互聯網資源為學生掌握最新物理前沿打開了一扇窗口.同時考慮到學生課業繁重和不一定都是物理專業學生，擬將現代科學技術的新發展、新成果編寫成學生可以理解的科學普及課件，利用多媒體技術，生動形象、豐富多彩、通俗易懂地介紹給學生，以開闊學生的視野、活躍學生的思想、加強學生科學素質的培養.學生可以利用已學過的物理知識解釋、描述現代物理及相關領域的新發展、新成果，達到學以致用.同時也達到了強化物理課教學、拓寬學生的知識面、引發學生的學習興趣、激發學生的探索精神、啟發他們的創造性思維的目的.

(2)大學物理在線習題庫建設

根據“大學物理教學基本要求”， 把計算機多媒體輔助教學CAI(Computer Assisted Instruction)引入到大學物理在線習題庫的編寫之中，運用文字、聲音、圖形、圖像、動畫等手段把大學物理的教學內容生動形象地展現在學生面前，使學生在結束理論課教學的同時，通過人機交互自我測試，測試可以作為平時學生物理學習評價的一個因素.因此，它不僅能幫助學生加深對所學知識的理解，而且能有效調動學生學習的積極性和主動性，收到事半功倍的效果.開發大學物理在線習題庫，可以測試學生對物理基本知識的掌握程度.題型設計包括選擇題、填空題、判斷題、簡答題、計算題和證明題及虛擬仿真實驗等.題型設計將科學性、趣味性有機融合，學生在測試完成后提交時，評分系統立即給出成績，學生的成就感、滿足感得到體現，同時也可以發現自身的不足，以便及時調整學習策略[6].

(3)大學物理師生交流網絡平臺建設

目前很多高校都出現多校區，甚至跨地區辦學的現象，這就造成一種現象，教師授課結束后就匆匆離開，趕到另一個校區上課，以至于學生只能抓住課間休息的10 min找教師答疑.教師對學生的課堂掌握情況不能及時掌控，不利于及時調整教學策略，師生間情感交流的缺失往往也影響了教學效果的提升.鑒于這種現狀我們建立了基于全校大學物理課程的一個網絡學習平臺，固定安排教師在線答疑、在線交流，同時提供相關的學習資源分享給學生.這個平臺的建立為師生之間及學生之間的交流提供了便利，在一定程度上也促進了大學物理課程課后課堂的發展，對提高物理教學效果起到積極促進作用.

5 基于過程教學的大學物理課程成績多元化評價

目前對于大學物理學習成績和在培養目標上的實現程度主要來自于試卷考試，這種評價方法過于單一，一次考試成績并不能準確反映學生的真實水平，忽略了對學生學習過程的考核和評價會逐漸降低學生學習大學物理的熱情.目前我校貫徹倡導“能力導向一體化教學體系”，加大教學改革，提高教學質量，尤其是加強教學過程管理變得尤為重要.這具有一定的挑戰性，需要教師進行創新，需要在作業、考題、分析、設計、實驗中體現，從而達到真正能夠評測出學生在培養目標上的實現程度.以此為契機開展大學物理多元化評價體系建設具有十分重要的意義.結合筆者多年教學經驗，對評價方式多元化可以從多方面多角度開展.通過改變原有評分方式，建立平時分和考試成績相結合的評價方法，適當增大平時分的比值.目前我們已經實行將平時分的比例提高到50%.加大對學生學習過程的監控和評價，效果明顯，學生主動性得到積極改善，教學效果也凸顯出來.在大學物理的學習過程中對學生進行多方位評估，可以從學生課堂討論、課堂測試、作業、課堂設計比賽、撰寫專題報告、小發明、期中測試、期末測試、參加專題報告、參與科研項目和畢業設計等活動中獲取，多角度全方位對學生做出評估.同時我們也鼓勵學生組隊參加開展個人競賽和開展團體競賽.比如電子科學與應用物理學院組織學生參加瑞薩車模大賽，學生電路設計、硬件編程等許多能力得到了鍛煉和延伸，增強了自身研究性探究學習能力.自我價值也得到體現，為將來走入到競爭激烈的社會提供了思想準備.同時物理學是一門實驗科學，將實驗教學融入大學物理教學過程的評價中來.可以在原有演示實驗基礎上，增設一部分綜合性實驗和設計性實驗，既有趣味性又充滿挑戰刺激性，只要學生有好的創意和想法都可以申請到大學物理實驗中心進行創意設計，將構想變成現實，為今后擇業、創業提供前期培育孵化基礎[7，8].

6 結束語

大學物理教學改革是一項復雜廣泛的系統工程，本文僅僅就學生學習大學物理研究性學習模式進行了有益探討，并提出基于教學過程的大學物理多元化評估.這些有意義的嘗試和探索希望對大學物理課程提高教學質量，培養學生的創新能力、實踐能力方面有一定參考價值，這同時也是擺在廣大教育工作者面前的一項重要課題.

參 考 文 獻

1 徐志君，施建青.大學物理課程研究性學習模式的構建. 中國大學教學, 2016(4):36～39

2 劉成岳，宋逢泉，孫林.工科物理教學改革和學生創新能力的培養.合肥工業大學學報(社會科學版),2006,20(10):103～105

3 劉東.工科物理實驗教學與測評系統：[學位論文].合肥:合肥工業大學,2002

4 陳美霞，劉成岳.CAI在大學物理教學改革中的應用研究.合肥工業大學學報(社會科學版),2006,20(3):48～50

5 吳丹.淺談研究性學習模式.赤峰學院學報(漢文哲學社會科學版),2007,28(6):133～134

6 周恕義.多媒體CAI開發實用教程.北京:中國水利水電出版社,1999

7 羅曉琴.大學物理實驗成績評定方式探索.實驗科學與技術,2011,9(5):102～104

8 熊翠秀.大學物理實驗成績評定方式的探索與改革.電腦知識與技術,2016,12(1):160～161