基于“團隊學習”的基礎物理習題討論課教學改革的實踐與探索

李文靜 秦培勇(北京化工大學巴黎居里工程師學院 北京 100029)

1 引言

培養具有中國特色的卓越工程人才一直是我國高等教育著力解決的熱點問題.我國于2010年啟動“卓越工程師教育培養計劃”[1]，后續又在新工科建設背景下，提出實施“卓越計劃2.0”，可見國家對于卓越工程人才培養的迫切需求[2].而法國工程師教育在國際上享有盛譽，與其他國家工程教育相比具有著自己的優勢和特色.尤其是預科階段基礎課程，相比較于國內工科學校基礎課程，內容更加深入和廣泛，且設有與理論課配套的實驗課和習題課來加強對理論知識的鞏固與應用.

目前我國已有多所院校與法國工程師院校合作，引進法國先進工程師教育體系，創辦了本土中法合作辦學院校.但還未取得與法國工程師教育相同的成效，究其原因是我國學生習慣了傳統的被動式學習，學習的主動性、積極性差，進入大學后學習后勁不足.如何將法國工程師教育理念本土化，使其更好地服務于我國高等教育，創建具有中國特色的卓越工程師人才培養模式？這就需要在授課理念和授課模式上提高學生學習主動性.

2 國內基礎物理教學現狀

我國大多數高校的基礎物理課程采用教師講授為主的傳統教學方式，其特點就是教師通過講授的方法，將教材或者教案的內容直接呈現給學生，存在教學方法單一、教學評價片面、學生課堂參與度較低等問題，使得學生學習不主動，學習興趣不高，物理概念掌握不牢靠，從而養成不積極思考的陋習，傳統課堂上普遍存在“教師講，前排聽，中間玩，后排睡，邊邊角角學不會”等情況.

基礎物理課程是北京化工大學巴黎居里工程師學院一門重要的專業必修課，物理學的思維方法對培養學生分析問題和解決問題的能力、提高學生的科學素養、激發學生的探索精神和創新精神起著至關重要的作用.顯然，傳統教學方式中學生的被動式學習缺乏學習主動性和創新精神，無法對培養當代社會渴求的高素質創新型人才起到良好的效果.這就要求做出變化，以適應形勢的需要.

3 基礎物理教學新模式的探索與實踐

針對以上基礎物理教學中存在的問題，北京化工大學巴黎居里工程師學院積極響應習近平總書記對教育工作提出的“深化教育改革，推進素質教育”的明確要求，秉承“學生為主體，教師為主導”的教學理念，重新規劃設計了基礎物理的課程授課形式，并在習題討論課部分進行了創新型嘗試，提出了基于“團隊學習”的基礎物理習題課教學理念.習題討論課流程設計和解決傳統教學問題的做法如表1所示.

表1 習題討論課流程設計

3.1 洋為中用

引進和借鑒法國預科物理教學的授課方式，搭建理論講授與習題研討課平分秋色的理論教學模式，實現從平面知識到立體復合知識的過渡.

傳統教學模式講授的事實性知識是直白的、平面的；而更高層次的學問，也就是復合型知識，講究對知識的靈活應用.在傳統講授模式下，即便是學生暫時聽懂了，以為自己掌握了知識，但實際上，這種被動接收的知識是平面的、短暫的，且無法應對實際問題.而只有在進行大量的“主動檢索式練習”，進行更高層次的思考任務時，才能將知識內化.可見，習題研討課對于基礎物理知識的掌握有著至關重要的作用.我們將習題研討課作為與理論講授課同等重要的一部分，精心選題，將靈活性、綜合性和具有一定的開放空間作為選題原則，注重提高學生靈活應用知識、解決復雜的綜合性問題和舉一反三的能力.每周一次、每次兩課時的習題有效保障了學生創新型思維的培養和學以致用的能力.

3.2 基于“團隊學習”理念有效設計習題研討課解決小組作業弊端

《學記》中的“獨學而無友，則孤陋寡聞”和《論語》中的“三人行，必有我師焉”都強調了獨自學習的局限性和團隊學習的重要性.在此理念下開展“團隊學習”，充分發揮“同伴”在教學中的作用，可避免獨學無人切磋、思考不深入的問題，相反地，通過與同伴在思想上的溝通，取長補短，有效提升了學生的“學習力”.

通過有效設計團隊協作的“游戲規則”，解決了兩極分化問題.在以往小組合作討論環節中，主導發言、回答問題的大多是優等生，學習成績較差、基礎薄弱的學生則多會選擇渾水摸魚、無所事事，這樣的團隊合作，會讓好生差生的兩極分化更嚴重.這種現象可以通過“游戲規則”的巧妙設定來解決.在實踐過程中，我們規定小組成員無論好生還是差生獲得的作業分數都一樣，展示過程由教師隨機抽取小組成員(好生差生都有可能)上臺展示，成員展示情況決定小組所有成員分數.這樣，我們就把學習的主動權交給了學生，讓學生“勤學、自學、樂學”.在此過程中，教師也能更好地了解學情，不斷地了解學生對知識的理解和應用情況，并基于獲得的信息不斷設計能真正激發學生學習動力的教學“內容”與教學“戰術”.而且，同伴激勵的方式更容易鼓勵學生發揮自己的潛能，在挖掘自己潛能的過程中持續產生學習的動力.

3.3 加強“師生交互”和“生生交互”變被動為主動提高學生參與度

習題課采用小班授課，師生配比高，教師可與有問題的學生時時交互討論，為每位學生提供個性化問題解答.教師根據學生特點、基于互補原則將學生分組，小組成員各司其職，互相學習，時時探討，發揮特長，極大地調動了學生的積極性和主動性，學生參與課堂程度大大提升.每次習題課的作業內容現場分發，每次習題課都相當于是一次測驗，且小組作業與課程考核掛鉤，這促使學生在課前充分準備，在有限時間內解題.

3.4 團隊協作能力為未來復雜工程問題保駕護航

每次習題課均以小組作業形式完成，每一次作業完成的過程，都對提高學生的團隊協作精神起到一定的鍛煉作用.我們的學生未來面對的將是更加復雜的工程問題，學生具備良好的溝通能力和團隊協作能力將為其未來解決復雜工程問題打下好的基礎.

3.5 學生“角色轉變”——雙語表達能力的增強與知識理解的加深

習題課的最后環節是教師隨機抽取學生上臺展示自己小組的作業成果，從“臺下被動地聽”到“互動式參與課堂”，再到“上臺展示”,學生角色發生了根本性的改變，真正做到了“學生為主體”的教學方法.這種角色的轉變不僅增強了學生的表達溝通能力、演講展示能力，同時能在給別人講的過程中，發現自己的思維漏洞，對未來更加深入地理解所學起到顯著效果.

4 基于“團隊學習”的基礎物理習題課教學理念的教學成效

習題討論課的實施有效培養了學生在學習過程中求知的欲望、應對挑戰的能力和對學習的把控能力；提升了學生的“認知預演”能力，使學生通過與他人分享或講授鞏固了掌握的知識點；培養了學生對多通道知識點進行總結報告的能力，提升了學生對知識點的深度理解能力；培養了學生質疑問難的科學品質，給與學生自由創新的空間.對新形式習題課的調查結果如圖1和圖2所示.從學生反饋來看，支持新形式習題課的學生認為“新型的習題討論課可有效提高學生參與度，增加課程趣味性，激發了他們學習的動力，培養了他們通過討論進行深入思考的能力”；而選擇傳統形式習題課的學生則認為“小組討論環節和展示環節占用了課堂時間，教師講授時間縮短，這降低了課堂效率”.實際上，這種小組討論和習題解答過程的展示環節雖然表面看起來花在每個問題上的時間較長，但正是這樣花時間進行小組討論帶來的深入思考過程提高了學生分析問題的能力和舉一反三的能力.

圖1 “哪種習題課形式的學習效果更好一些？”

圖2 “是否支持采用新形式上習題課？”

自創新型習題討論課設計實踐以來，已經在我院多門基礎物理課程上推廣實踐，其習題內容是這些課程教材建設中重要的一部分，與理論講授部分形成了完整的課程結構體系，在激發學生學習動機與熱情、提升學生課堂參與度、有效提高教學質量上發揮著重要作用.

5 結束語

作為一所落地于國內的工程師學校，在新工科建設背景下，我們希望能夠借鑒法國工程師教育的成功經驗，“習題討論課”便是法國工程師教育成功的一個殺手锏，此成果中加以巧妙設計的基于“團隊學習”的習題討論課可以謂之“加強型殺手锏”，它結合了法國工程師教育體系中的習題課與“翻轉課堂”模式，且融入了“團隊協作”，具備以上新教學模式的優點，勢必在我國“卓越工程師教育培養計劃”中貢獻力量.