提高學生學習興趣及參與度的《大學物理》課程教學改革

摘 要：本文對高職微電子技術專業《大學物理》課程進行以提高學生學習興趣及參與度為目的的課程教學改革。教學改革具體從調整教學內容結構、融入物理學史知識、變更實驗內容三方面著手，構成知識框架-歷史發展-核心知識-知識應用-配套實驗的教學實施模式，在課程教學改革中突出興趣引導，重視過程高于結果。

關鍵詞：大學物理;學習興趣;參與度

中圖分類號：G642.0 ?文獻標識碼：A

一、課程基本情況

（1）課程定位及目標?！洞髮W物理》是我校微電子技術專業一門基礎課程，其任務是：讓學生能夠構建起物理思維模式，對物理學的整體內容有所了解，尤其重點在于靜電、磁場、電磁效應幾個方面，為學生今后進行電類專業課程學習打下良好的基礎。本門課程是進一步學習本專業其他專業課程的基礎。

（2）課程現狀及問題?！洞髮W物理》課程在實際的教學過程中，最常見的問題就是學生對學習本門課程沒有較高的興趣，只是迫于學業壓力而進行常規學習。而學生沒有學習興趣的原因也就是教學過程中所存在的問題。目前《大學物理》課程遇到的最大的問題有這么幾個方面：第一，課程理論性較高，學生學習時感到比較枯燥、難以理解。第二，課程內容與實際生活缺乏直接聯系，學習過程比較抽象。第三，現有實驗內容陳舊，難以激發學生的學習興趣。第四，課程內容廣泛，在有限的課時之內難以將物理問題為學生進行詳盡講解?；谝陨系囊恍﹩栴}，目前《大學物理》課程的現狀就是：老師滔滔不絕、學生不知所云;老師蜻蜓點水、學生所學寥寥;課程內容老生常談、所學知識與我無關;物理知識包羅萬象、學期結束只得皮毛。

（3）教材使用及建設?！洞髮W物理》課程目前使用的教材是《大學物理基礎》，這本教材是由蘇州大學出版社出版、《大學物理基礎》編寫組編撰的。這本教材適用于高職高專學校使用，屬于高等職業教育規劃教材。其內容涵蓋力與運動、熱力學、振動與光學、電磁學、近代物理五個部分，屬于傳統物理教學的五大領域。與高中物理相比，其知識結構建立在微積分的數學基礎之上，與本科物理相比難度上又有所降低。目前課程使用的擴充性材料包括：《物理（工）》《物理學史》《西方科學史》，這些補充材料沒有作為教材或者補充教材面向學生發放，但教師在授課過程中進行了使用。目前課程沒有專門的實踐性教學場所，課程內容中所涉及的實驗內容一部分在理論課堂中進行，一部分在其他專業實驗室中進行。

基于課程基本情況，為了解決課程存在的問題，我們在課程教學內容及教學實施過程進行了改革，以提高學生興趣及參與度。

二、課程教學內容改革

《大學物理》課程的改革主要針對目前課程教學過程中存在的一些問題，主要改革方面為以下三個方面：調整課程內容結構、融入物理學史知識、變更實驗內容。在這三個方面改革的基礎之上，全面改變《大學物理》課程教學過程的實施，真正做到寓教于樂，用興趣激發學生的學習熱情。

（1）調整課程內容結構?！洞髮W物理》課程所涉及的物理知識非常廣泛，普通本科院校的理工類專業學生通常需要2個學期130左右課時的學習才能夠全部學習完成。目前我校微電子技術專業只在第一個學期開設《大學物理》課程，并且課時為32學時。學生在一個學期32個課時的條件下是很難全部將物理知識進行了解掌握的。因此在課程內容方面，我們對《大學物理》課程進行重大改變：去除熱力學、振動與光學兩大部分，削弱力與運動在課程中所占比例（12課時），將大部分課時投入于電磁學部分（16課時）。由于近代物理部分在傳統物理教學中所占比例已經不是很大，因此在這里不做重大更改（2課時）。課程開始時需要進行數學知識補充（1課時），再留有部分機動時間（1課時），這樣就形成了嶄新的《大學物理》課程內容結構。

（2）融入物理學史知識?！洞髮W物理》課程最大的問題集中在學生在學習的過程中感覺枯燥無味，提不起興趣。從初中開始進行物理學習，經過高中對物理學習的高考標準流水線處理，進入大學之后，學生很難對物理學的各種定律、公式提起任何興趣。如果想提高物理教學的效果，必須要讓學生由被動學習轉為主動學習，這個轉變能否成功，就取決于學生是否對這門學科有興趣。物理學科實際上是非常有意思的一門學科，物理學的知識滲透在我們日常生活的各個方面，物理學的發展也經歷了許多神奇的歷程。在傳統的物理教學過程中，教師只重視傳遞給學生怎樣的知識，而不重視告知學生這些知識的來歷。即便在一些教科書中有對物理學史的涉及，也只是略微帶過而已。我國早有物理教育學家指出，在物理教學的過程中應適當加入物理學史的知識。了解物理學發展歷史是對物理學知識的一種尊重，更是對物理學科學嚴謹精神的傳承。同時，對物理學史的增加，要與學科知識相結合起來。本門課程在改革的過程中將熱學和光學部分刪除，重點強化電磁學部分，因此在物理學史介紹的過程中也以電磁學方面物理學史知識為重點，以代表性的科學家為主線，將物理學史知識與學科知識有機結合起來。在對物理學史的介紹過程中，一方面要介紹物理學家所取得的各種成果，另一方面更要介紹物理學發展的曲折過程，以及偉大的物理學家在推進物理學發展過程中所貢獻的力量、所經歷的磨難。讓學生從物理學發展歷史之中，學習一種為科學獻身的精神，學習一種不畏艱辛努力向前的姿態，學習一種認真嚴謹、一絲不茍的生活態度。對物理學史知識的引入，利用文學方法手段處理，再增添一些故事性成分，增強其可讀性和可聽性，可以極大的提高學生的學習興趣，只有把學生的學習興趣牢牢抓住，才能在教學的過程中取得成功。否則即便是能夠在期末考試中得到滿分的學生，如果沒有興趣，這樣的教育也是一種失敗。

（3）變更實驗內容?！洞髮W物理》的傳統實驗我們在這里不再贅述，如果要想建立一個能夠承擔全部大學物理課程實驗的實驗室，需要學校方面有較大的投入，包括資金投入和人力投入。對于高職高專學校，其《大學物理》課程的設置并不是為培養研究型人才的，而是要為后續的技能型人才培養課程體系提供基礎，因此投入這樣的全套物理實驗室也是沒有必要的。因此在我校的《大學物理》課程實施過程中，我們將傳統物理課程實驗也進行了改革。利用現有實驗條件，開設不需要復雜設備的物理實驗，尤其開設一些由學生自己動手準備實驗材料的物理實驗，如“自由落體運動的研究”、“重力加速度測定”等等實驗。這些實驗雖然比較傳統，但在實施的過程中由學生自己組織實驗材料，突出學生的自主性。尤其需要注意的是，物理實驗由原來的驗證性為主，要力爭轉向探究性轉變，激發學生的自主學習興趣。因此在實驗課程的設置方面，就要盡量避免“標準答案”的出現。例如在“重力加速度測定”實驗中，測定無錫地區重力加速度，學生使用不同的測量方法，進行大量數據的采集，最終得到自己的實驗結果，無法比較誰的結果是正確或錯誤的，只能評判誰的方法更優化更準確?！洞髮W物理》課程中實驗環節與傳統實驗課程的不同之處還要突出一點，就是數據的處理。在物理學史發展過程中，任何一條定律的提出或證明，都是建立在大量的測試數據的基礎之上的。因此實驗課程不能只以學生學會怎樣“做”為目標，而要讓學生在大量數據測量的過程中，充分體會物理學研究的神圣性和嚴謹性，通過對同一簡單實驗的反復測量，來學習物理學家在研究物理問題時的態度和精神。同時結合一年級計算機課程的學習，讓學生學習使用計算機軟件對海量數據進行系統化處理，對各個學科的知識進行融會貫通。

三、課程改革實施過程

經過改革后的課程在具體的實施過程應呈現出這樣的一個模式：知識框架介紹→歷史發展過程→核心知識講解→相關物理知識應用→配套實驗環節（存在實驗內容的部分）。而其中在介紹“歷史發展過程”和“核心知識講解”這兩個過程往往是相互套嵌進行的，也就是一邊講解歷史發展過程，一邊講解當時的物理學家是如何對這些物理知識進行分析總結的。下面以“質點運動學”課程為例進行簡單介紹：

（1）知識框架介紹。介紹質點運動學研究的主要對象：質點、平動、轉動。質點的概念是如何被物理學家引入的，平動和轉動的區別，現實生活中常見的平動現象和轉動現象。

（2）歷史發展過程。古希臘時期開始對物理學中的運動問題進行研究，伽利略時代將物理學研究引入正軌，伽利略對質點運動學的重要貢獻以及他為何兩次進入羅馬遭到截然相反的對待。牛頓對運動學的系統研究，牛頓、胡克、哈雷等人在運動學發展過程中做的貢獻以及他們終身的爭論。運動學中非常重要的萬有引力定律是如何又一個小小的打賭而引起發現的，蘋果究竟有沒有掉到牛頓的頭上。

（3）核心知識講解。利用微積分的方法分析質點運動過程中位移、速度、加速度的關系（牛頓早年與胡克的通信內容）;常見的運動是如何進行平動、轉動分類的（開普勒如何在谷地的基礎之上進行天體運動規律探索）;最常見的一種勻加速運動——自由落體運動（從伽利略的比薩斜塔實驗到牛頓三定律的提出）;質點運動學的總規律——牛頓三定律（牛頓出版《自然哲學的數學原理》）。

（4）物理知識應用。早期知識應用：冥王星的發現（原有行星運動軌道與真實運動軌道的區別）;近代知識應用：萊特兄弟的飛機飛行如何發現牛頓經典力學在高強度引力條件下的局限性、愛因斯坦如何以相對論原理全面超越牛頓經典力學。

（5）配套實驗環節。開展假想實驗，要求學生自己收集相關資料，研究自己從多高的高度開始自由落地降落在地面上時會引起骨折。學生要自己收集人體骨骼強度、韌性資料，計算骨骼支撐能力與體重的關系。配套進行木棒（讓學生用空筆管代替）捆綁石塊從高出下落實驗，捆綁石塊重量由學生根據自身體重與骨骼關系確定。

四、課程改革主要創新點

在《大學物理》改革的過程中，我認為主要的創新點有以下幾點：

（1）突出興趣引導。興趣是最好的老師，學生有興趣學習才能達到最好的教育效果。在《大學物理》授課的過程中，我們利用講解物理學史的機會，將物理學知識融入一個個小故事之中，娓娓道來，讓學生融入其中。在實驗環節，突破傳統實驗，在物理原理知識不變的情況下，設計與學生實際相關的實驗，讓學生感到做實驗的樂趣所在。

（2）重視過程高于結果。在學生學習的過程中，教師重視學生的學習過程，關注他們在學習時的參與程度，利用學生的興趣所在把學生的精力牢牢控制在課堂之中，而對于學生根據自身情況所完成的作業、實驗，不設置標準答案。重視過程考核，逐步減輕結果考核所占比重。

參考文獻：

[1]魏巍.高職“大學物理”教學中存在的問題和改革策略[J].科教導刊（上旬刊），2018，（01）：94-95.

[2]丁蘭.高職《半導體器件原理》課程項目式教學改革探索[J].高教學刊，2015，（22）：151-152.

作者簡介：魏巍（1980—），男，河北石家莊人，碩士，副教授，教務處副處長，主要從事電子與液晶顯示技術研究。