《大學(xué)物理》分模塊教學(xué)的探索*
——以《大學(xué)物理》教學(xué)實行分模塊教學(xué)

李俊玉 馮世全 蔣逢春

(鄭州輕工業(yè)學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 河南 鄭州 450001)

物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和運動形態(tài)基本規(guī)律的科學(xué)，其理論和實驗的每一次進步都推動著人類社會的發(fā)展．大學(xué)物理課程在為學(xué)生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ),培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀,增強學(xué)生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識等方面,具有其他課程不能替代的重要作用[1],然而在學(xué)習(xí)過程中，大多數(shù)學(xué)生卻對大學(xué)物理不感興趣，學(xué)業(yè)成績也差強人意．究其原因，除了課程本身難度較大外，另一個根本原因就是學(xué)生從學(xué)習(xí)方法和思維習(xí)慣上難以適應(yīng)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)．其實物理對于絕大多數(shù)大學(xué)生來說并不是一門陌生的課程，理論上有中學(xué)物理的基礎(chǔ)應(yīng)該可以降低大學(xué)物理學(xué)習(xí)的難度，然而事實并非如此．可見二者之間的順利過渡與和諧銜接已經(jīng)成為物理教育急需解決的問題之一．

1 中學(xué)和大學(xué)物理的課程設(shè)置特點

河南省高中自2008年實行新課改至今已將近10年，新課程內(nèi)容改變了過去的“難、繁、偏、舊”和過于注重書本知識的現(xiàn)狀，加大了探究內(nèi)容，提高了學(xué)生的參與度，增加了廣度，降低了深度．強調(diào)從生活走進物理，從物理走向社會，注重保護探索興趣，注重培養(yǎng)物理實驗、科學(xué)探究能力．加強課程內(nèi)容與學(xué)生生活以及現(xiàn)代社會和科技發(fā)展的聯(lián)系．從而使中學(xué)物理的內(nèi)容更具現(xiàn)代化氣息．

高中物理新課程標準[2]由模塊構(gòu)成，教材分類更加合理,分為選修課和必修課．其中物理1和物理2為共同必修模塊，選修課分為3個模塊，第一個模塊有3本書，適用于文科學(xué)生選修，第2個模塊有兩本書，適用于技術(shù)類學(xué)生，第3個模塊有5本書，適用于理工類的學(xué)生．高中理科學(xué)生學(xué)習(xí)的各模塊的內(nèi)容為：

必修1：運動的描述、相互作用與運動規(guī)律；

必修2：機械能和能源、拋體運動與圓周運動、經(jīng)典力學(xué)的成就與局限性；

選修3-1：電場、電路、磁場；

選修3-2：電磁感應(yīng)、交變電流、傳感器；

選修3-3：分子動理論與統(tǒng)計思想、氣體與物態(tài)變化、熱力學(xué)定律與能量守恒；

選修3-4：機械振動與機械波、電磁振蕩與電磁波、光、相對論；

選修3-5：動量守恒、波粒二象性、原子核與原子結(jié)構(gòu).

大學(xué)物理我們學(xué)校采用的馬文蔚第五版的教材，課程安排如下：

教材分為上下兩冊，上冊為力學(xué)和電磁學(xué)部分，下冊是振動、波動、光學(xué)、熱學(xué)以及近代物理部分．但在深度和廣度上都有加深和拓展，而且與高等數(shù)學(xué)知識的結(jié)合比較緊密，大學(xué)物理中要用到的高等數(shù)學(xué)知識，有許多內(nèi)容學(xué)生在高等數(shù)學(xué)課還沒學(xué)過，所以難度增加了．

現(xiàn)行大學(xué)物理教材內(nèi)容與高中物理相比較重復(fù)過多，而與日常生活、所學(xué)專業(yè)以及社會高科技發(fā)展與物理前沿的結(jié)合不密切，使學(xué)生感到大學(xué)物理理論性強，缺乏實用性．新課改以來，學(xué)生對物理模塊內(nèi)容實行選修，某些學(xué)生對某個模塊根本沒有接觸過，大學(xué)物理內(nèi)容深奧，學(xué)習(xí)起來很難理解．極大地抑制了大學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣．

2 調(diào)查結(jié)果及分析

近兩年每學(xué)期末，對電氣工程學(xué)院學(xué)完大學(xué)物理的二個專業(yè)的學(xué)生都進行了大規(guī)模的調(diào)查，分別對高中內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況和對大學(xué)物理的掌握程度進行的調(diào)查，并讓學(xué)生提出了意見和建議，具體總結(jié)如下.

調(diào)查共收到調(diào)查表2 414份，參與調(diào)查的學(xué)生大部分來自河南省，占一半以上．其余的學(xué)生來自其他省份，還有一小部分學(xué)生來自海南等地，基礎(chǔ)相對較差．參加理科高考的都學(xué)的選修3系列，調(diào)查顯示99%以上的學(xué)生都學(xué)習(xí)了必修1和必修2，選修1和選修2．選修3，選修4，選修5為高考選學(xué)內(nèi)容．相當一部分學(xué)生只選了其中的一部分，70%以上的同學(xué)都沒有學(xué)習(xí)選修3，而30%左右的人沒學(xué)過選修4或選修5，通過總結(jié)得出，熱學(xué)部分對絕大部分同學(xué)來說，應(yīng)該是一個全新的內(nèi)容．其次動量，相對論和量子力學(xué)也有相當一部分同學(xué)沒有基礎(chǔ)，我們課堂教學(xué)中要充分考慮到這一點．

本次調(diào)查同時調(diào)查了學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的情況，學(xué)生認為剛體力學(xué)、波動光學(xué)、熱學(xué)、相對論和量子力學(xué)最難掌握，這基本上與高中掌握的基礎(chǔ)相對應(yīng)，高中物理學(xué)過的，學(xué)生認為很好接受．其次是電學(xué)部分，學(xué)生在高中基本都選學(xué)了電學(xué)部分，但是大學(xué)物理電學(xué)部分的內(nèi)容與中學(xué)物理相差較大，一是與微積分相結(jié)合，二是引入的高斯定理求電場強度、安培環(huán)路定理求磁感應(yīng)強度等全新的思維模式．

3 教學(xué)中存在的問題及對策

針對本次調(diào)查結(jié)果以及學(xué)生幾年來的學(xué)習(xí)和考試情況，對學(xué)生的基本情況進行了深入的分析，大部分學(xué)生一開始上大學(xué)物理課都還是比較認真積極，隨著課程的深入，很多學(xué)生尤其是高中沒有選修該模塊的學(xué)生跟不上教學(xué)的進度，上課不認真聽課，玩手機、做其他作業(yè)，課后抄作業(yè)現(xiàn)象嚴重，其原因可能是對課程的內(nèi)容不感興趣，聽課跟不上教師講課的速度，自己學(xué)習(xí)又有一定的難度，久而久之便產(chǎn)生了自我放棄的念頭．還有相當一部分學(xué)生高中時學(xué)習(xí)緊張，一上大學(xué)，沒有了升學(xué)的壓力，思想便產(chǎn)生了松懈的念頭．教師如何根據(jù)學(xué)生已有的基礎(chǔ)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性顯得尤為重要．

2013年河南省教育廳推出精華科技有限公司的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間，我們率先使用并取得了良好的效果．《大學(xué)物理》網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間已經(jīng)在線使用了4年，上傳了豐富的課件、視頻、習(xí)題資源，可以滿足學(xué)生在線學(xué)習(xí)、討論、提交作業(yè)、在線測試等要求．我們根據(jù)調(diào)查結(jié)果建立了模塊化資源，分為力、熱、光、電、近代物理5大模塊．每一個模塊以章節(jié)為單元，設(shè)置了教學(xué)要求、學(xué)習(xí)目的、PPT課件、重難點微課視頻講解、課后練習(xí)題等模塊資源．采用引導(dǎo)式、討論式的教學(xué)方法，讓學(xué)生有目的有針對性地選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，使不同基礎(chǔ)的學(xué)生都能跟上學(xué)習(xí)的進度．激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性．培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新意識和科學(xué)素養(yǎng)．

針對學(xué)生對模塊內(nèi)容的掌握情況，教學(xué)內(nèi)容和方法如何調(diào)整？

(1)簡單的自學(xué)為主．前3章質(zhì)點運動學(xué)和動力學(xué)學(xué)生基礎(chǔ)比較扎實，普遍認為比較簡單，重點是物理知識與微積分的結(jié)合，可以引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)．

(2)學(xué)生認為難學(xué)的模塊教師講解與學(xué)生討論相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生理解概念．第四章剛體力學(xué)對學(xué)生來說是一個全新的內(nèi)容，因為中學(xué)沒有接觸剛體的概念，對于轉(zhuǎn)動慣量、角動量來說也非常陌生，首先講清楚概念，通過做題加強練習(xí)，電磁學(xué)部分雖然學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，但是大學(xué)物理是從一個全新的角度來研究問題，高斯定理和安培環(huán)路定理在學(xué)生的頭腦中一點概念沒有，所以教師要從最基礎(chǔ)的出發(fā)，詳細的講解，盡量讓每一個學(xué)生掌握，并加大練習(xí)．尤其是右手螺旋定則在磁學(xué)中的應(yīng)用和高中學(xué)的左力右電要深入分析，讓學(xué)生徹底理解其中的含義．

(3)一般性內(nèi)容嘗試翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力．對于下冊書，調(diào)查顯示，機械振動和機械波學(xué)生都認為很簡單，波動光學(xué)部分和熱力學(xué)部分學(xué)生認為公式太多，很難記憶，這個知識點又是與高中物理脫節(jié)的部分，需要引導(dǎo)學(xué)生好好理解，自我總結(jié)，找到規(guī)律．由于學(xué)校一再壓縮學(xué)時，這幾年我們沒有把氣體動理論納入教學(xué)計劃，更是因為高中基本也沒有選學(xué)這部分的內(nèi)容．近代物理部分學(xué)生相對來說比較感興趣，一是因為中學(xué)都涉及過，再一點主要是因為與近代的科技發(fā)展直接相關(guān)，教師講課也更能擴展得開，學(xué)生對于常識性的、應(yīng)用性的、而非純理論的更加感興趣．但是量子力學(xué)部分關(guān)于薛定諤方程的那一部分比較抽象，大多數(shù)學(xué)生認為是比較難的．

我們在教學(xué)的過程中，要時刻考慮學(xué)生的感受和接受能力，學(xué)生認為難的不好理解的知識點和教師認為難的知識點完全不一樣，中學(xué)可以通過周考月考反復(fù)考督促學(xué)生，摸清學(xué)生的底細，而大學(xué)教學(xué)一學(xué)期只有一次考試，平時的作業(yè)基本也說明不了問題，因為很多學(xué)生作業(yè)參考同學(xué)的和習(xí)題答案．所以教師要和學(xué)生交流，不斷地掌握學(xué)生的動向．我們認為建立班級QQ群或微信群是一個很好的方法，學(xué)生在群里自由的暢談，互相學(xué)習(xí)互相交流，更拉近了學(xué)生與老師、學(xué)生與學(xué)生之間的距離．而且可以隨時掌握教學(xué)中存在的問題．

另外由于學(xué)生課程安排較多，學(xué)時有限，分專業(yè)分層次教學(xué)非常有必要．我們要深入了解各專業(yè)學(xué)生后續(xù)的專業(yè)課設(shè)置，可能會用到那些物理基礎(chǔ)，有目的地設(shè)置大學(xué)物理的教學(xué)計劃，讓學(xué)生學(xué)精學(xué)透，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)．

如何讓課堂生動有趣？調(diào)查顯示30%～40%的同學(xué)都覺得物理學(xué)枯燥，要求老師少講點理論的東西，講一些知識點得出的來龍去脈，講一些物理知識的應(yīng)用，與生活的聯(lián)系．教師要不斷地學(xué)習(xí)，了解科技的發(fā)展，要能展開，能讓自己的課堂吸引學(xué)生的注意力．

4 結(jié)論

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在的問題，加強中學(xué)物理和大學(xué)物理之間的銜接和過渡，針對不同的教學(xué)模塊采取適當?shù)慕虒W(xué)方法．模塊化教學(xué)不但可以提高教學(xué)質(zhì)量，而且更有利加強學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，更好為社會培養(yǎng)有知識有文化的高素質(zhì)的人才．