PBL結合CBL的教學方法在“大學物理”課程中的應用

龔秀

關鍵詞：大學物理;以問題為基礎;以案例為基礎;教學改革

1概述

“大學物理”是一門理工科專業的必修課程，主要培養學生分析問題與解決問題的思維方法以及科學探索精神。該課程與理工科類的其他專業課程都有著不可分割的聯系，物理學原理對科學技術的理論解釋能有效地激發學生的學習興趣，并且對學生專業課程的學習起著關鍵性的作用。在近、現代自然科學技術的發展過程中，物理學在其中產生了深遠的影響。因此，“大學物理”是工程應用和科學技術中不可或缺的一門基礎性學科。

然而“大學物理”課程內容以物理原理和理論公式推導為主，這導致了學生學習非常困難、學習興趣低下和課堂參與度不高。此外，對于理工類學科的發展、學生專業素質提高以及相關專業人才的培養都有諸多不足。因此，我國主張通過大學教育改革來改變這種現狀，筆者也結合近幾年的教學過程，總結發現了以下的問題：

（1）大學物理教材理論性強，知識點抽象，導致學生由于學習困難，從而使學生的學習積極性不高的問題。

（2）傳統的教學方式太過單一，導致課堂枯燥乏味進而使學生在課堂上的參與度不高的問題。

2以問題為基礎的教學方法與以案例為基礎的教學方法的概述

以問題為基礎（ Prohlem-Based Learning，PBL）的教學方法是以學生作為教學的主體，以分組討論的教學模式下進行的，在老師的指導下以某一具體的問題進行深入教學的一種教學方法。PBL教學法主要包含有以下幾個特征：

（1）PBL教學具有開放性。

（2）要求對問題具有一定的分析能力和對資料的查閱和汲取的能力。

（3）師生合作學習的特點。以案例為基礎（Case-Based Learning，CBL）的教學方法是以具體的案例引導學生學習。

PBL與CBL的教學方法都是以教師為中心轉換到以學生為中心，以提升學生的綜合能力和綜合素質，培養學生的自主學習能力、創新能力及團隊協作能力為主要任務和目的，對我國高校的教學改革與探索起著巨大的促進作用。通過PBL結合CBL的教學方法是以問題為先導，以學生為主體，以教師主導學生自主討論的一種教學形式。

PBL教學方法結合CBL教學方法的一般實施步驟如下：

（1）對學生進行分組。

（2）教師提出具體物理學問題。

（3）學生課下圍繞問題收集相關資料。

（4）學生在課上以小組的形式對問題進行分析討論。

（5）教師對學生討論的結果進行點評總結與擴展。

這種以教師為主導，學生為主體的教學方式，有利于提升學生對“大學物理”這門課程的興趣以及提高學生對課堂的參與度，提高學生的團隊協作能力、創新能力和應用知識的能力。

3以問題為基礎結合以案例為基礎的教學方法在“大學物理”課程中的應用

3.1“大學物理”課程的特點

“大學物理”這門課程主要介紹了運動學和力學、熱學、光學、電磁學、近代物理等知識點及其基本應用。“大學物理”是一門核心基礎課，包含了很多理論的推導和數學計算公式，是所有理工科專業的必修課程，在大學學習中起著至關重要的作用，并且對高等數學知識的掌握要求較高。

3.2 PBL教學方法結合CBL教學方法的案例展示

例如，以教授偏振光這一節知識為例，筆者首先通過PPT課件、視頻以及flash動畫演示等教學手段，讓同學們初步理解和掌握偏振光這一節的基礎知識，例如什么是偏振光、偏振光的分類、偏振片與起偏器、馬呂斯定律和布儒斯特定律等，再通過課堂實驗演示，幫助同學們理解和具體體會偏振光這一物理概念。例如在課堂上用兩個偏振片做偏振光的檢驗實驗，如圖1所示，兩個平行放置的偏振片P1和P2，偏振片上的黑色箭頭表示偏振片的偏振化方向。當自然光垂直到P1偏振片上時，只有與偏振片的偏振化方向平行振動的光可以通過偏振片P1，當我們轉動P1時，我們發現透過P1的光強始終只有原始光強的一半，不隨轉動而變化，因此表面自然光中光矢量是均勻對稱分布的。偏振片P1用來產生偏振光時，我們稱它為起偏器。為了我們能更好地觀察到偏振光，將透過P1而形成的偏振光垂直入射于偏振片P2的表面，這時我們以光傳播的方向為軸心緩慢的轉動偏振片P2，由于只有光振動方向平行于P2偏振化方向時才允許通過，這時我們可以明顯的觀察到光強將隨著P2的轉動而變化。當偏振片P2與偏振片P1的偏振化方向相同時，透過偏振片P2光強最強。當偏振片P2與偏振片P1的偏振化方向垂直時，透過偏振片P2光強為零，稱為消光。我們發現，但我們將偏振片P2轉動一圈時，透過P2的光會出現兩次光強最強和兩次消光現象。這種現象只有入射到偏振片P2上的光為線偏振光時才會出現，因此我們可以通過這種現象來判斷入射光是否為線偏振光，這時我們把偏振片P2叫作檢偏器。

通過上述實驗，我們可以順勢引入馬呂斯定律，對比圖1，當線偏振光透過偏振片P2后，線偏振光與偏振片P2成一定夾角，做出馬呂斯定律示意圖（圖2），根據示意圖講解馬呂斯定律，由幾何關系可知：A= AoCOSa（A與Ao分別表示對應偏振片光矢量振幅，儀為線偏振光與檢偏器P2的夾角）。因此有光強I與振幅A的關系我們可以得出：

通過上述理論教學和實驗演示，同學們已基本了解偏振光這一節知識，然后通過所學知識解決相關的實際問題，案例一，當汽車在夜間行駛時，遇到對面有來車，為了防止炫目的車燈影響駕駛員駕駛，我們會將遠光燈轉換為近光燈，車輛減速慢行。如何利用偏振片的知識改善汽車車燈？案例二，在艷陽高照的晴天駕駛汽車，城市中高樓大廈的玻璃墻反射回來的太陽光會影響駕駛員的操作，怎樣利用偏振光知識設計一副可以擋住反射光的太陽鏡？案例三，太陽光照射在玻璃表面、水平面和光滑桌面時，反射光和折射光都是偏振光，隨著角度的變化而變化。當我們拍攝這些光滑物品的時候，在這些物品表面常常會有耀斑出現在我們的鏡頭里面，這是由于反射光波引起的，如何在拍攝時利用偏振光的知識減弱這種干擾？要求在課下自主查閱相關案例的資料解決以上案例中的問題，并且進行小組討論，有效地提高學生獨立自主的學習能力和團隊意識。通過課下的自主學習，每個小組需派代表上臺闡述結果及案例解決方案，并給出在各種實例中偏振光的光路圖，最后，其他組的同學們會對該小組提出一些問題，該小組需委派一名代表為同學們答疑解惑。在每組成員闡述結束后，筆者會對學生的解決方案給出適當的評價和總結，通過分析討論結果，引導同學們分析案例問題產生的原因、解決方案的合理性以及偏振光這一節知識深入理解。

PBL結合CBL教學方法是以學生為主老師為輔的課堂，通過討論探究的方式完成課程內容。可以有效地提高學生獨立自主的學習能力，鍛煉學生的自我表達能力，有效地提升師生之間的交流互動能力，這樣的討論過后，充分發揮了學生的主觀能動性，帶動了同學們積極思考問題，這也非常符合新課改的一系列要求，提升學生的課堂參與度、訓練學生的自主學習能力和語言表達能力，老師最后的總結起到了畫龍點睛的作用，讓同學們能更快地理解和運用所學的知識，提高用理論解決實際問題的能力，大大調動了學生的學習積極性。師生雙方的討論、交流，做到相互啟發、相互學習。最終達到“提升教師的課堂駕馭能力、促進學生自學能力發展”的目的，達到了更好的教學效果和教學目標。

3.3 PBL教學方法結合CBL教學方法在實際教學中的局限性及應對策略

在教學過程中，雖然PBL與CBL相結合教學方法克服了諸多教學問題，教學質量也有所提高。但在實際的教學操作中仍出現一些不可避免的問題，不能達到筆者的教學預期。筆者就以在大學物理這門課程的教學過程中采用PBL教學方法結合CBL教學方法教學時出現的典型問題為例，并根據具體的問題提出對應的策略。

傳統教學中，老師多以講授法完成教學任務，學生習慣了這種以聽老師講授為主的被動式教學模式。當老師突然采用PBL與CBL相結合教學方法進行授課，要求學生在面對問題要獨立思考、在課下進行資料與文獻的查閱并且要求小組討論，并給出對問題的合理解決方案，這與傳統模式下填鴨式的教學有著巨大的不同，導致在實際的教學過程中部分學生不適應這種教學方式，筆者在大學物理這門教學課程中總結出了三個典型的教學問題：

（1）部分學生在小組討論問題時不發表己見，總是隨波逐流地附和其他同學。

（2）在課下查閱資料解決問題時，部分同學總是抱著一種依賴思想，認為小組的其他同學會去完成任務。

（3）部分同學沒有團隊協作意識，和小組成員協作能力差。

對于出現以上問題的這部分同學，在采用PBL教學方法結合CBL教學方法教學時，總是把自己置身于課堂之外，以一個旁觀者的身份進行學習，這明顯與筆者的教學初衷相背離，沒有達到預期的效果。為了提高這部分學生的積極主動性，更快地接收以PBL教學方法結合CBL教學方法的新教學模式，筆者根據上述問題給出了合理的應對策略。

筆者在教學中發現這部分學生懈怠學習，沒有端正學習態度，很大一部分原因是因為在進行PBL教學方法結合CBL教學方法教學時，沒有說明具體的考核標準和學習指標，其次是部分學生性格過于內斂，不知道如何融入小組中。針對上述問題，教師應該提前與學生進行溝通交流，闡明課程的重要性，并給出明確的小組學習要求，對小組成員的分工進行細化并作為期末考核參考條件，充分調動那部分在教學邊緣觀望的同學回到課堂上來，對于性格內向的學生，老師應該多與他們交流溝通和引導為主，增加學生的發言自信心。實踐表明這些策略確實可以有效提高教學效果。

結語

大學物理課程是一門以理論為主導的理工科基礎課程，對于先修高等數學課程的要求較高，所以同學們一開始就帶著一種畏難情緒學習，這導致該課程的教學難度大大增加，再加上傳統的教學模式比較刻板生硬，導致大部分同學的學習積極性不高。為了激發同學們對大學物理課程的學習興趣，提高課堂學習效果，筆者對教學方式做了適當的調整，通過以問題為基礎結合以案例為基礎的教學方法，大大提高了學生對所學知識的運用能力。以具體實際有趣的問題為誘導，充分調動同學們討論問題、分析問題與思考問題的積極性，增加課堂的趣味性，學生在課堂的參與度和對大學物理的學習興趣都有明顯的提高。

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