突出農林特色 實施差異教學
——適應少學時的北京林業大學物理課程體系改革與實踐*

陳 菁 何彥雨

(北京林業大學理學院 北京 100083) (北京林業大學工學院 北京 100083)

2004年，響應教育部號召，我校啟動精品課程建設工作.目前我校大學物理課程體系包含物理學A(96學時)，物理學B(80學時)，物理學C(48學時)3種類型，以及相配套的、獨立設課的物理實驗課程.在2005年結題并建設完成的物理學B精品課程的基礎上，近年來我們又針對不同的學科要求、不同的生源基礎，進一步建設適應農林院校少學時、具有農林院校特色的大學物理精品課程體系，全面推進關于大學物理理論課程和實驗課程的教學內容、教學方法和手段等方面的改革，并注重在實踐中檢驗改革成效.努力在大學物理課堂上，既要講清基本理論、夯實學生的科學素養，又要做到能為后繼專業基礎與專業課程的學習及進一步獲取有關知識奠定必要的物理基礎.

1 農林院校大學物理教學現狀與解決方案

針對目前農林院校的大學物理教學現狀，從我校課程內容、學時安排、學時與教學內容的矛盾、學生特點、教材特點等方面作如下分析：

(1)農林院校大學物理課程教學長期沿用理工院校的教學內容，缺乏農林、環境、生命科學特色.

(2)教學內容的龐雜與教學學時較少的矛盾突出.

(3)學生對于開設大學物理課程的重要性和必要性認識不足，學習物理課程的積極性不高.

(4)來自不同省份或者高考科目選擇不同的學生,其物理基礎參差不齊.

(5)教材對于現代物理中的前沿內容，只是稍作擴展和延伸，淺嘗即止，無法開闊學生的視野.

(6)傳統實驗課程教學模式僅使學生機械性地完成操作過程，缺乏“自主性”和“創新性”培養，與提高大學生動手能力和創新實驗設計能力要求相矛盾.

針對以上問題，我校課程改革的解決辦法如下：

(1)編寫出版針對農林院校少學時物理教學的專用教材.

(2)調整教學內容，強化與林學、生命科學等學科相關的物理學內容，弱化與學科相關度較小的內容，同時考慮中學物理內容和高考改革的影響，注重保持物理知識結構的完整性，形成滿足“農林類專業物理學課程教學基本要求”的教學計劃，以緩解少學時的矛盾.

(3)創新教學形式，使用獲國家獎的演示實驗素材，并自主研發“課堂表決器”，開展互動反饋式教學實踐，自主建設開發大學物理課程網站，提高學生課堂參與度及自主學習的積極性.注重啟發式教學，把與物理理論相關的農林業應用實例和科學前沿內容以例題、前言引導問題等方式引入到課堂教學中.開設全校素質選修課《物理與人類文明》，以通識教育的方式講述物理科學體系，提高學生學習興趣.

(4)實施差異化教學，提高教學針對性.通過教輔材料的差異化，實施分層次教學.降低基礎差學生的學習起點，引導學生自學，補齊中學基礎的差異.對基礎好的學生增設拓展訓練.

(5)出版全國高等農林院校“十二五”規劃教材《大學物理實驗教程》，增加學生獨立完成的選作實驗項目和綜合創新性實驗項目，實現學生從“學實驗”到“做實驗”的轉變.自主研發和建設物理實驗系統(已成功申請軟件登記)，能客觀評價實驗成績并逐步實現無紙化實驗教學，提高物理實驗的信息化水平.

(6)注重提升教師素質.主講教師積極參加各種教學競賽、培訓、進行教學改革研究，提高教育教學水平.

2 改革思路

以上解決目前少學時大學物理課程困境的方法主要實現于我校每門大學物理課程中，具體實施思路如下.

2.1 物理學B(80學時)改革思路和建設目標

作為課程體系中最早建設的精品課程，課題組選用優秀教材，制作多媒體課件，靈活運用各種教學方法，調動學生學習的積極性，保證教學效果好，并為學生自主學習提供參考資料.教學檔案資料齊全.

2.2 物理學A(96學時)改革思路和建設目標

作為本校物理課程中最多學時的課程，該課程建設過程中，重點加強主講教師的教育理論及專業理論的學習，選用優秀教材，制作具有農林特色的多媒體課件，完善課后習題庫和試題庫.采取多種教學方法，激發學生的潛能，調動學生學習的積極性，合理使用現代教育技術手段，提高本科教學水平.

2.3 物理學C(48學時)改革思路和建設目標

本課程是針對少學時的物理課程，該課程的建設重點在于根據不同學習基礎，調整教學內容，建設自學模塊自考題庫，重編教學目標手冊，建立重點難點課程集體備課制度，給學生指定不同層面的參考書及相應電子資料，進一步規范物理學C的公共基礎課教學模式，更好地解決和專業課的銜接問題，提高我校基礎課程在同類院校中的地位.

2.4 物理學實驗(40學時)改革思路和建設目標

重點對實驗項目進行合理的增減，力求對物理知識的覆蓋面大.改進教學形式，發揮學生的主體作用，提高學生學習的主動性和積極性.豐富實驗課教學手段.調整實驗報告的提交形式及考核方式.建設物理實驗網絡教學網站，提高學生的積極性與主動性，培養學生的實踐探索能力[1].

2.5 物理教學信息化系統建設思路和目標

課程建設越來越注重信息技術與教學相結合,以實現教學的新突破.為了提高教學的深度、廣泛性和針對性，建設適合農林院校少學時大學物理理論課程和實驗課程的網站和系統.通過對教學系統的設計與具體功能的實現，依托現代教育技術手段，挖掘整理豐富多彩的信息化教學資源，將網絡信息化技術應用于傳統的物理教學，用來拓寬學生視野，激發求知欲望，提高自主學習能力，解決師生之間交互的困難.

3 改革措施

3.1 物理學B改革措施

(1)將原有多媒體課件文字敘述部分減去一些，將演示實驗和動態效果加入其中，并增加適當例題，使課堂教學更加生動活潑，互動性強.

(2)購買國家級大學物理題庫和獲國家獎的演示實驗素材，使教學條件進一步得到改善.

(3)在原有教學目標測試手冊的基礎上，根據清華大學教材重新調整作業習題、增加討論題和思考題，編輯成冊并印刷出版.

(4)調整原有試卷庫的題目，制定標準答案和評分方法，形成標準試卷庫.

3.2 物理學A改革措施

(1)根據教育部頒布的教學大綱，結合我校教學計劃的實際情況，重新調整教學大綱的部分內容，形成滿足“農林類專業物理學課程教學基本要求”的教學計劃.加強物理理論課程及相關專業課程的聯系和前沿知識的引入.

(2)創新教學形式，使用獲國家獎的演示實驗素材，合理使用現代教育技術手段，發揮學生的主體作用，采取教師講解、學生自學、師生討論等多種方式對本門課進行學習.

(3)自主研發“課堂表決器”讓課堂“動起來”.在物理學A課程上開展互動反饋式教學實踐[2].

(4)在原有教學目標測試手冊的基礎上，重新篩選新的習題庫和試題庫：習題分為預習題目和作業習題，均以章為單位配套，并附上詳細的答案和解題思路，每章的題目突出教學重點.完成了十套適合物理學A課程的試卷，規范試卷格式，形成標準試卷庫.

3.3 物理學C改革措施

(1)聯合國內9所農林高校于2009年共同出版專用教材《大學物理教程》(2016年再版)，是教育部物理教學指導委員會在農林院校中的推薦示范教材，我校作為主編在同類院校中已得到了同行的廣泛認可和好評.

(2)根據教育部物理教學指導委員會的要求，結合中學教改情況，對現有教學內容進行調整，加強物理理論課程及相關專業課程的聯系，使其更加科學合理.

(3)建設自學模塊自考題庫，作為課程教學先導課.并修訂習題冊及習題解答，為學生指定不同層次的參考教材及習題解答，實現不同學習基礎的學生的差異化教學.

(4)建設物理學C精品課程網站，實現優質教學資源共享，增強學生與學校的互動，學生與教師的溝通以及學生之間的交流和討論.

3.4 物理學實驗課程改革措施

(1)調整實驗項目安排，增加需要學生獨立完成的選作實驗和綜合性、創新性實驗項目[3].

(2)自主研發和建設物理實驗系統(已成功申請軟件登記)，能客觀評價實驗成績并逐步實現無紙化實驗教學，提高物理實驗的信息化水平.

(3)課題組教師編纂出版全國高等農林院校“十二五”規劃教材《大學物理實驗教程》.

3.5 物理教學信息化系統建設措施

(1)自主研發的“課堂表決器”讓課堂“動起來”，開展互動反饋式教學實踐[2].

(2)自主建設開發物理學C精品課程網站，為少學時物理學習的學生，挖掘整理豐富多彩的信息化教學資源，作為課堂教學資源的有力補充，輔助實現不同學習基礎學生的差異化教學.

(3)自主建設開發大學物理課程網站，已在全校公選課《物理與人類文明》中使用，課程對象涵蓋本校所有專業學生，尤其為文科學生提高科學素養起到積極作用.

(4)自主研發物理實驗系統，實現實驗選課、實驗預習及系統自動考核預習成績、系統預判實驗報告等功能，讓學生可以通過網絡進行基本實驗能力的訓練和考察，同時幫助學生進行實驗項目的預習和復習.

(5)面向全校開設《物理與人類文明》素質選修課，將物理科學體系以通識教育的方式，結合人類文明大背景，向各專業學生做出全面的、多角度的闡釋.課程對象覆蓋全面，包含文科專業.

4 改革措施的創新點

(1)編寫出版適應農林院校少學時的大學物理理論和實驗教材.理論教材上，在保持物理學知識和結構體系完整的前提下，強化與林學、生命科學等學科的銜接和應用.實驗教材上，設置不同層次實驗的難易程度，增加選作、綜合性及設計性實驗.

(2)自主開發建設兩套物理課程網站和一套物理實驗系統(可計算機和手機操作).3套教學系統均為開放系統，可持續性強.自主研發“課堂表決器”，提高學生課堂參與度，讓課堂“動起來”.

(3)重新制作具有農林特色、滿足教學要求的多媒體課件.以例題、前言引導問題等方式把與物理理論相關的農林業應用實例和科學前沿內容引入到課堂教學中，使課程內容技術性、綜合性和探索性的關系處理得當.

(4)實現差異化教學.編寫不同層次的教輔材料，為學生指定不同層次的參考教材及習題解答.通過實施分層次教學，降低基礎差學生的學習起點，引導學生自學，補齊中學基礎的差異.對基礎好的學生增設拓展訓練.

5 成果實施情況及已取得成績

(1)主編理論和實驗教材，廣泛應用于大學物理教學課堂.

主編并出版了農林院校少學時大學物理專用教材《大學物理教程》(2016年再版)，體現農林特色,是教育部物理教學指導委員會在農林院校中的推薦示范教材，發行量為 22 449冊，使用范圍涵蓋海南大學等高校.2015年編撰出版的《大學物理實驗教程》，是全國高等農林院校“十二五”規劃教材，我校物理實驗教學指定教材，發行量18 879冊.兩本教材在農林院校中已得到了同行的廣泛認可和好評.

(2)具有農林院校特色的多媒體課件在課堂教學中廣泛引入，教師授課獲得學生好評.

將演示實驗和動態效果加入多媒體課件中，并增加適當例題，注意以例題、前言引導問題等方式把與物理理論相關的農林業應用實例和科學前沿內容引入到課堂教學中，使課堂教學更加生動活潑，互動性強，教師授課獲得學生廣泛好評.特色多媒體課件以及生動教學形式的運用，也使得陳菁老師和姚宇峰老師等主講教師在教學競賽中屢次獲得最佳演示獎.

(3)實施差異化教學，初見成效，加強了教學針對性.

通過實施分層次教學，學生可以根據自身基礎，選擇不同輔助教材和不同習題難度進行自覺地自學，最終達到補齊中學基礎的目的.針對基礎好的學生的拓展訓練也使其得到更大的進步和發展.通過改革發現，學生的物理成績不斷提高，物理學A的期末考試及格率持續提高，已由83%左右提高到上學期的92%.以前學生參加全國部分地區大學生物理競賽，因為少學時教學，又同在一類院校，我校學生與傳統理工強校同臺競技時常處于劣勢，近年來我校有了一等獎的突破，2016年工學院高天嘯獲得一等獎、理學院鄧妍獲得二等獎.

(4)物理課程體系信息化建設成為師生互動的良好平臺.

各景區都有其合理的環境承載量，但長假期間游客洪流般涌入各景區，造成了景區負荷嚴重超載，一些自然和人文景觀景點受到了污染和損害[2]，基礎設施損耗加劇，留下了大量垃圾。降低了游客的享受效用，影響了游客的觀景興致和審美情趣，景區所在地居民的生活環境被干擾，產生抵觸情緒。雖然帶來了巨額的經濟效益，但景區的可持續發展難以為繼。

物理課程體系包含自主研發的“課堂表決器”、自主建設開發的物理學C精品課程網站和文科物理公選課網站、自主研發的物理實驗系統.已形成一系列優質虛擬教學資源的共享平臺，將虛擬教學資源和真實課堂教學相結合，形成互補效應，打造高水平的虛實結合的教學模式.在課堂之外建立長效的師生聯系途徑和課外學習環境，大大提高了學生學習的實效性.教師也能及時調整自己的教學進度和深度，課下及時反思，利用存檔數據進行教學質量評價，因人施教、有的放矢.

(5)優質的教學質量正不斷提升專業吸引力.

通過改革，我校物理課程教育教學水平不斷提高，得到各兄弟學院的認可和支持，比如2015年工學院調整教學計劃，把大學物理課程由48學時物理學C調整為96學時的物理學A，機械專業把物理實驗課類型由專業選修課調整為必修課，車輛專業的物理實驗課程仍為選修，但都是全員選課.自2015年全校公選課程《物理與人類文明》開課以來，每年選課人數不斷增加，達到四五個自然班以上，教學效果反饋良好，不同學科背景的學生了解到物理學對人類文明的貢獻，促使學生對于開設大學物理課程的重要性和必要性有足夠的認識.

(6)實驗教學多管齊下，促使學生動手和創新能力不斷提高.

實驗教學中結合專業特點，增加學生獨立完成的選作內容，增大知識覆蓋面，并根據難易程度分為不同層次后，很好地調動了學生主動學習的積極性，不斷提高學生獨立完成實驗能力和實驗動手能力.增加綜合性及設計性實驗，結合國家及省部級的大學生創新設計大賽及物理實驗競賽等，極大提高了學生實驗探索的興趣，不斷增強學生實驗創新能力.近5年來，我校參加北京市大學生物理實驗競賽35組，共有26組獲獎，獲獎率達75%，并多有一等獎的斬獲.

(7)通過課程改革建設，激發教師提高自身教學水平的熱情.

際教學中去，不僅使學生獲益匪淺，還推動了我校大學物理教學質量的整體提高.

6 總結

通過對通識必修課物理學A,物理學B,物理學C以及物理實驗課程精品課程的建設，以及全校素質選修課程——《物理與人類文明》網站的建設，整個物理教學體系中的各個環節均得到進一步完善，已將我校大學物理課程建設成為完整的、區分難度層次的、針對農林院校少學時的、有特色的、規范的大學物理理論和實驗課程教學體系，覆蓋全校各專業(包含文科物理).有效解決了農林院校物理課程教學內容陳舊，缺乏特色，課程體系繁雜但課時較少的問題，引領了農林院校基礎教育教學的發展趨勢.在改革中注重科技手段的運用，有效提高了學生參與度，提升了整體教學效果，促進了信息技術與教育教學深度融合，具有很強的創新性.教學成果在教學實踐中反復改進，在實踐中檢驗改革成效，目前各項教學成果仍在使用，體現了項目的良好成效性，在農林院校中具有很高的推廣價值.