《大學物理》小班多層次教學模式與思政元素融合的實踐與探索

畢嵐，楊志紅

（南京郵電大學理學院，江蘇南京 210023）

《大學物理》是高等理工科院校本科學生的一門重要的必修的基礎理論課程，其主要內容包括經典物理中的力學、熱學、電磁學、光學，以及近代物理中的相對論和量子力學基礎。要求學生了解自然界中常見的運動形式和基本物理現象，更重要的在于培養學生基本的科學素養，掌握對實際問題進行合理簡化，建立理想物理模型的方法，提高學生邏輯思維以及解決科學問題的能力。該課程涉及專業廣，人數多，后續對接課程寬，常采用大班授課的形式。并且大學物理課程面向學生群體是大一大二的新生，這個時間節點是大學生形成獨立人格，構建價值觀的重要時期，課程中融入思政教育是非常重要且必要的。

目前，雖然大班制教學可以緩解高校師資壓力，降低教育成本，但仍存在諸多弊端如壓抑學生個性，缺乏師生互動，“灌輸式”學習狀態等[1]，因此小班討論課教學、慕課、翻轉課堂等方式成了近年來教學改革強有力的手段[2，3]。小班教學則優勢明顯，適宜于在有限的學時，基于現有的資源可以最大限度地實現創新型人才的培養[4]。另外一個顯著的問題是在大班制的大學物理課程融入“立德樹人”的思政教育，如果單純靠教師輸出，容易顯得生硬，加上教師課程思政存在認識不足以及不夠重視，會導致課程育人功能不顯著。

基于上述認識，筆者持續在近五個學年的《大學物理》課程教學中，嘗試從“以學生為主體，以學為中心”出發，在南京郵電大學貝爾學院理工科強化班開展了小班制多層次立體化研究性教學模式的教學實踐，把學生被動地學習轉變為主動地學習，在多層次教學活動中，避免顯性低效的思政教育，探索、挖掘、歸納與總結隱性融入思政教學的合理方式，提高學生對思政內容的感受和認可，為構建大學物理課程的小班制多層次教學積累了有效的教學經驗。

一、教學設計

小班制教學是指以學生發展為本，在縮減學生班級規模的基礎上，對教學各個環節進行改革的教學活動[5]。落實到具體課程中，貫穿整個小班化研究性教學體系中的關鍵問題是：如何緊扣教學內容，多層次地豐富教學，以學生為主體，關注學生個性的發展，提高學生分析問題、解決問題的能力，幫助學生理解預科研的基本方法，同時正確引領三觀，思政育人是本課程的設計重點。

貝爾學院理工科強化班每班人數在30人左右，學生思維活躍，自主學習能力強，適宜開展小班制分層次研究性教學活動。教學設計與思路如下（圖1）：首先，緊扣《大學物理》的基本教學內容，保障基本課堂教學質量。其次，在每學期的首月開展國外優秀教材閱讀本學期課程的學習內容，完成讀書報告的活動。一方面進行預習本學期相關內容，另一方面也增加學生閱讀外文文獻的經驗。再次，在第二、三個月即學生已對本學期內容有了大致了解，同時又避開學生復習迎考階段的時間里，確保學生有足夠的時間和精力高質量地完成該項任務，由教師推薦課題方向，開展與教學內容緊密相連的專題研究“預科研”活動。最后，安排匯報總結活動，合理評價學生工作，肯定學生工作的閃光點，點撥和啟發學生的研究思路，確保多層次教學的完整性和有效性。

圖1 多層次教學設計思路與安排

二、多層次教學實踐與策略

建構主義教學理念認為學生應該主動建構知識體系，并強調師生、生生合作交流[6]。學生在學習應處于中心地位，小班化教學優勢明顯，教師有足夠的精力關注到每位學生的成長，保證師生之間交流溝通。近年來，學生的學習應處于中心地位，保證學生個性發展的呼聲日益增高，因此，小班制教學成為高等教育的一個重要發展趨勢。其中，發揮學生的主體地位；實現教學的個性化目標；開發學生的創新性潛能；幫助學生樹立正確的價值觀和世界觀，這些均為小班制多層次教學實踐應該達成的目標。

（一）讀書報告

閱讀并翻譯美國經典的優秀的物理教材，如《Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics》和《College Physics》，是第一層次最先啟動的教學任務，學生自主選擇感興趣的內容，一個小班30人的翻譯內容基本能覆蓋本學期教學的核心內容。優秀國外教材中大量科技前沿和實際應用極大地擴展了學生的知識面，與學生所用教材相輔相成，教師在課堂教學中也穿插介紹每一位學生的翻譯成果，極大地肯定了學生的工作，豐富了課堂教學，激發了學生的學習興趣，也明顯提高了學生課堂學習的參與度。

如在電磁學中的巧用電容測量大氣電場，燃煤電廠的靜電除塵，范德格拉夫起電機，法拉第冰桶，雷雨風暴中的駕駛員安全問題，老化燈泡的原因，永磁體漂浮實驗，心電圖原理，離子發動機，光學中的激光創傷處理，光壓測量，DNA的x射線衍射，望遠鏡與顯微鏡的成像原理，光學錯覺現象，彩虹的形成，海市蜃樓現象，波動中的管風琴中的駐波，沖擊波現象，量子力學中的電子顯微鏡結構及原理等，極大地激發了學生的學習興趣。

有了這一基礎，在后續的課堂教學中，學生不再被動地接受知識，而能夠做到主動地建構自己的知識，這一點與建構主義教學觀完全吻合。同時，翻譯成果則由教師篩選，將完成質量較高，內容新穎的翻譯報告，以推薦閱讀材料的形式上傳到班級群，作為班級學習共享資料，構建課程預習的網絡資源。翻譯成果共享為班級以及下一屆的學習資料，使得多層次教學有一定的延續性。

（二）專題研究

基于物理課程的小專題研究是重要的第二層次的教學環節。這種專題研究模式下研究性學習方法提倡學生自主學習，強調在師生交流和生生交流中展開合作學習，首先，需要教師遵循“以人為本”的教學理念，積極發揮隱形主導作用，與學生平等對話，建立一個自由和諧的學習氛圍。考慮到對象是大一大二的學生，缺乏科研經驗，學生自主選題容易過大過空，初次面對研究課題毫無頭緒，因此，推薦合適的選題方向是本項教學活動的設計要點；給出選題方向后，要尊重學生學習自主權，讓學生根據興趣選擇大方向，去進行文獻調研，在每次課題活動中，均會有一兩個學生由于中意的課題已被選走或者提供的選題方向不滿意，我們則鼓勵他們自選合適的研究課題，并對學生的研究能力做出評估，力保學生自選的課題屬于“跳一跳夠得著”的狀態；最后，平均每個方向的研究人數控制在2～3人，每次交流可以以小組的形式，因為小班制人數少，教師有足夠的精力參與學生研究論文的撰寫，幫助每位組員找到適合自己的子課題。

在接下來的課題研究中，教師需要隨時跟蹤學生的研究進度，在兩個月的研究時間中，選定研究方向約1周時間，課題背景文獻初步調研約2周，隨后確定研究子課題，論文的初步撰寫約3周，提交論文初稿，教師看過初稿后給出定稿、小修、大修意見，與教師溝通后于兩周內定稿。在教學實踐中，完成質量高而直接定稿人次僅占15%，絕大部分學生都存在各種問題需要修改初稿重新提交，而學生在寫作中暴露的問題集中有以下幾點：小論文選題容易不合適；行文特點易走兩個極端，偏教材化或偏口語化；對論文基本格式不熟悉，不會撰寫摘要，不會編輯公式等。原因在于他們缺乏相應的訓練，然而隨著社會對高層次人才日益增長的需求，大學生需要在大學初期體會“預科研”的基本方法，課程中小專題研究活動的設置正好滿足這樣的需求。

習近平總書記強調各類課程應與思想政治課形成協同效應，落實立德樹人的根本任務。大學物理是一門理論性和實踐性都很強的學科，物理解決問題的思路大方向都是簡化模型，忽略次要矛盾，抓主要矛盾的過程，本身就是辯證唯物主義的體現。無論是物理學科中的基礎概念、定義，還是在生產生活中的應用、先進技術等，往往都包含著豐富的哲學思想，也是思政育人的最佳切入點。如何選擇合適的課題，以物理內容為載體，以思想政治教育為靈魂，讓學生在自主探索的過程中實現課程的育人功能是極其重要的。

首先，每位科學家的勤奮執著背后的故事都激勵著學生熱愛科學的熱情，例如，電磁學中與科學家有關的單位、X射線與諾貝爾獎的不解之緣、法拉第十年如一日地堅持——動磁生電，吳有訓在康普頓效應中的貢獻，富蘭克林與避雷針的故事，愛因斯坦與玻爾的世紀之爭——光子箱實驗等小課題，均有助于潛移默化地讓學生實實在在感受到科學家研究經歷中的正能量和工匠精神，為追求真理，排除萬難，永不言棄的大無畏精神，其中值得一提的是，我國古代勞動人民智慧和才干也是科學史上重要的歷史遺產，對物理學科的發展提供了重要的貢獻，例如，墨子在光學中的獨到理解，莊子在相對運動中的正確闡述，沈括在夢溪筆談中對地磁的理解等小課題均可增強學生對中華文化的認同感。

其次，生活中的物理問題往往能夠激發學生對物理現象及問題探究的熱情，只有在學習積極性被調動的基礎上，思政教育才能達到很好的效果。比如城市污染之熱島效應及防護，光污染的防護措施，地月變遷的歷史及猜想，地磁場的演化和未來，共振的利與弊等小課題引導學生關注與社會發展息息相關的問題，提高學生的環保以及能源節約的意識，提高學生的社會責任感和使命感。

再次，物理在科學技術的應用特別是科技前沿可以有效地培養學生科學素養，對學生開展科技國情教育，激發學生的愛國之心。例如，我國磁懸浮列車的車速，受控熱核聚變中的超導托卡馬克裝置，墨子號量子通信衛星的實例，對超光速實驗的猜想，偏振技術在3D電影中的應用，多普勒彩色超聲診斷技術在醫學中的應用，北斗導航——萬有引力與航天，5G技術的發展，中國天眼——最大的射電望遠鏡等課題一方面加深對基礎內容的理解，另一方面，將祖國的偉大成就展現給學生，也能增強學生的科技興國信念，增強學生的民族自豪感和自信心。

最后，物理研究的眾多內容源于馬克思主義物質觀、運動觀和世界觀，熱學中的各類永動機。例如，磁力永動機、浮力永動機等均可以讓學生體會到能量是守恒的，想不勞而獲，投機取巧是不通的，學習也需要端正態度，踏實做人，認真做事，樹立正確的人生觀和價值觀。在專題研究中融入思想政治教育方法，讓學生在自主學習中得到人生感悟和思考，學出哲學，學出思想，學出精神，這是有效實現潛移默化的思政教育的教學方法。

（三）匯總評價

多層次教學的最后一步是教學評價，小班制可以讓教師有足夠的精力對每位學生的工作加以點評，并進行優秀工作展示，學生采用PPT、視頻、動畫等多種方式全面展示自己的工作，其中學生還會有意識地展示包含中國元素的圖片，讓他們獲得成功的體驗，另一方面也給其他學生帶來正面積極的影響。相較于單一的試卷評價，小班制分層次教學更關注每一個環節學生的參與度，關注每一個學生的學習能力差異及個性特點，如在課堂提問每位學生都會被關注到；在翻譯和專題研究中遇到問題，通過和教師面對面的溝通，都能通過交流找到問題的關鍵，確保能力不同的學生在研究過程中都有不同層次的收獲。教師對每個學生學習狀態做到心中有數，能夠針對不同學習能力的學生設計問題。實現教學過程中的“分層次教學，因材施教”。同時，多元智能理論關注學生個性發展，注重教師和學生之間的交流與溝通，要求平等師生關系[7]。小班制讓教師有機會及時了解每一位學生的學習狀態，及時與學生溝通確保足夠的師生對話，才能保證評價的準確性，真正保障分層次教學的質量。

三、結束語

遵循“以人為本”的教學理念，教師應該從傳統的以教師為主體的教學方式轉變為“以學生為主體，教師發揮隱性主導”的教學模式。要善于啟發學生獨立思考解決問題，培養學生分析、比較、概括、判斷等基本科研能力。要注意學生和教師的平等地位，與學生平等對話，建立一個自由和諧的學習氛圍。在小班制多層次教學中，通過融入課程思政教育的元素，將物理基礎知識與生活實踐相結合，將歷史發展與前沿技術相結合，將顯性教育和隱性教育相結合，既豐富了課程的內涵，也有利于培養學生的科學素養，實現了教書育人的根本的教學目的。

不難看出，小班制分層次教學是未來高等教育的發展趨勢，實踐結果顯示多層次小班教學極大地提高了學生參與課堂教學的積極性，激發了學生對物理現象及問題探究的熱情，同時也對教師的教學能力、創新思維及工作熱情提出了更高的要求。當然，這是一項長期的工作，需要教師不斷地辛勤付出，不斷地摸索和總結，不斷積累經驗對整個教學過程進行優化，探索課程思政與物理知識點的結合，才能找到素質教育的最佳方法，完成“教書育人”的根本任務。