以學生為中心的力學課程教學改革研究

摘??要：力學是物理學專業(yè)的核心課程之一，該課程涵蓋內(nèi)容較寬泛，理論知識點較多，主要研究宏觀物體在低速運動下的運動規(guī)律。對于物理學專業(yè)大一學生而言，要學好這門課程需要從思維模式、學習方法等方面進行轉(zhuǎn)變。以學生為中心的教育理念可以有效推動學生發(fā)現(xiàn)并解決問題能力的提高。本文從教學理念、教學設(shè)計、教學方式三個方面對力學課程進行改革探索，力求促進學生長遠發(fā)展。

關(guān)鍵詞：力學;以學生為中心;教學改革

力學課程是一門研究宏觀物體在低速運動下的運動規(guī)律，同時解決實際問題的專業(yè)核心課程，在精密儀器、大型工程、建工防災(zāi)、火箭發(fā)射、人造衛(wèi)星、能源與機器人等方面都有重要的作用。[1-2]力學是我院物理學（師范）專業(yè)的專業(yè)學科平臺課程，主要講授質(zhì)點、質(zhì)點系、剛體、流體在低速運動下的運動規(guī)律，研究振動、波動等運動形式，同時對相對論進行簡要介紹。

力學開設(shè)在本科一年級第一學期，是物理學專業(yè)學生最早接觸的專業(yè)基礎(chǔ)課程，由于大一學生剛剛進入大學校園，要接受新思想、新概念、新方法，需要從中學被動性學習到大學主動探索性學習模式進行轉(zhuǎn)變。[3-4]此外，力學中的知識點，角動量、振動、波動、相對論等在高中階段均是選修內(nèi)容，因此存在學生學習難度大，教師難教的問題。伴隨著高等教育教學改革的不斷深入，以及堅持“以本為本”，推進“四個回歸”的教育形勢下，力學課程在課程體系、教學內(nèi)容、教學手段和方法等方面都發(fā)生了一定的變化。

現(xiàn)代教育教學倡導“以學生為中心”，要求高校教師轉(zhuǎn)變以教師為中心的理念，課堂的主體由教師轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生，在教師教學過程中關(guān)注到學生的長遠發(fā)展，發(fā)揮引導和啟發(fā)的作用。[5]?需要教師自身具備引導和激活的能力，及時的對學生掌握的知識和關(guān)注的知識點進行引導，嚴格把握整個教師教學和學生學習的過程。要圍繞力學課程的教學目標，即作為物理學專業(yè)的專業(yè)核心課程，通過物理知識的傳授，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，訓練學生抽象思維、創(chuàng)新思維和邏輯思維能力;在教學中貫穿課程思政，培養(yǎng)學生正確世界觀、人生觀和價值觀，弘揚社會主義核心價值觀，立德樹人，使學生全面發(fā)展。因此，通過力學課程的教學實踐結(jié)合課程特點，從教學理念、教學設(shè)計和教學方式等幾個方面，談一談力學教學中“以學生為中心”的課程改革。

• 力學課程的特點

力學是一門64學時的課程，通過力學課程的學習，使學生能夠系統(tǒng)的掌握力學的基本概念、基本理論、常用的分析方法，學會處理簡單的力學問題，能定性分析一些常見的力學現(xiàn)象，理解力學與其他學科的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)跨學科、跨層次的通識觀念，保持好奇、創(chuàng)新的科學精神。力學是物理學的入門課程，力學的基本概念和方法應(yīng)用于物理學的各個學科，物理學又是自然科學的基礎(chǔ)。熟悉力學的基本知識，為以后物理和其他相關(guān)學科的學習就做好了準備，有助于學生理解各個領(lǐng)域、不同層次的自然現(xiàn)象。力學課程重視基本概念的理解，在熟練掌握基本知識的基礎(chǔ)上，廣泛涉獵不同領(lǐng)域、不同層次的力學現(xiàn)象，強調(diào)力學與其他學科的內(nèi)在聯(lián)系，培養(yǎng)學生的通識觀念。

從物理學各學科的關(guān)系來看，力學是其他學科的基礎(chǔ);從研究規(guī)律來看，力學所研究的機械運動規(guī)律應(yīng)用廣泛，無論是精密儀器，大型工程，還是火箭發(fā)射，人造衛(wèi)星等方面都有力學的直接應(yīng)用;從學習過程來看，學好力學是學好物理學的重要開端。力學是學生未來在科研、教學中不可缺少的組成部分，作為大學新生第一門專業(yè)核心課程，本課程為后續(xù)電動力學、理論力學和量子力學的學習奠定基礎(chǔ)，本課程是起點和關(guān)鍵，幫助學生轉(zhuǎn)變思維方式，適應(yīng)大學的教育方式，并能夠建立勇于挑戰(zhàn)困難的勇氣，是這門課程天然的使命。適當?shù)臑槲锢韺W前沿打開窗口，開闊學生眼界、啟迪并激發(fā)學生的探索和創(chuàng)新精神，更深層次地提升其科學素質(zhì)。

力學課程一般開設(shè)在物理學專業(yè)大一年級第一學期。一年級的學生需要從中學的學習方法、思維方式進行轉(zhuǎn)變。首先，中學物理中的物理問題和物理模型都是簡化的，比如，中學物理中的物理量大多是不隨時間發(fā)生變化的常標量，而大學物理中需要解決更接近于實際的問題，物理量大多是變化的、有方向的矢量，需要用到微積分和矢量的思想去分析和解決問題。大一學生對微積分以及矢量等數(shù)學工具的使用并不熟練，而力學正是基于微積分和矢量等數(shù)學工具進行分析。

其次，力學課程包含較多的基本概念、基本理論，其中動量、振動、波動、相對論等在中學階段均是選修內(nèi)容，學生對概念、定理的理解并不深入。中學物理的教材中概念原理較少，習題較多，而大學物理的教材更側(cè)重于概念原理的論證，習題較少。中學物理往往是給出一個特殊情況下的結(jié)論，應(yīng)用這個結(jié)論去解題，而大學物理更多的是分析結(jié)論是怎么來的，通常會給學生造成簡單的知識復(fù)雜化的印象，增加學習難度。

最后，中學物理的教育更注重知識點的記憶和運用，而大學物理的學習是為了積累學生的科學文化知識，提高學生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力和科學素養(yǎng)。大學第一年里，學生要接受新思想、新概念、新方法，需要從中學時期學習的特殊條件下的特殊結(jié)論過渡為用一般的方法、數(shù)學的手段，解決一般性的問題。

從課程內(nèi)容上講，力學課程存在知識點多、晦澀難懂的問題，學生在課堂上需接收大量新信息，有較少時間消化理解，并且?guī)缀鯖]有時間做練習，所有的作業(yè)練習基本都是在課后完成，增加學生學習負擔和心理壓力。從學生發(fā)展上講，一年級同學仍保留中學知識體系，習慣于知識點的記憶與運用，認為能解題尤其是會解難題是學好力學的標準。然而，大學力學課程的學習，目的不僅僅是學習知識，更是要學生跟上時代發(fā)展形式，打破僵化思想，了解物理本質(zhì)，形成科學的思維方式。

傳統(tǒng)教學環(huán)節(jié)形式單一，往往只注重基本理論知識的講解，缺乏與實際生產(chǎn)生活應(yīng)用的結(jié)合，不利于學生對知識點的理解，容易形成物理學專業(yè)難學、不想學習物理的想法。而且教學理念、教學方法也以灌輸式為主，不能與時俱進，不符合00后大學生所處的時代特點，導致學生學習缺乏主動性，沒有形成良好的物理思維。所以，對于力學課程的教學改革，必須結(jié)合教學設(shè)計、教學方式、教學理念等多方面，巧用思政元素，才能更加有效地提高學生對力學課程的理解能力，培養(yǎng)學生的科學思維方式、解決實際問題的能力以及樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀。

2?力學課程的教學改革

2.1?教學理念改革

長期以來，課堂教學中往往以教師為中心，學生只能被動的接收教師傳遞的信息，教學成了教師的獨角戲。教學理念的改革，需打破傳統(tǒng)教學理念的束縛，踐行“以學生為中心”的教學理念，歸還學生在學習過程中的主體地位，從學生出發(fā)，通過課堂學習，使學生覺得力學知識學習有價值，并且學習內(nèi)容有趣，愛學習。

以學生為中心教學理念的培養(yǎng)目標非常重要，教學設(shè)計和教學方式主要是圍繞培養(yǎng)目標進行的。本專業(yè)新一輪培養(yǎng)方案按照以學生為中心理念進行，物理師范專業(yè)人才培養(yǎng)畢業(yè)要求包括：遵循師德規(guī)范;熱愛中學教育事業(yè)，具有鄉(xiāng)村教育情懷;具備較好的學科素養(yǎng);具有很強的教學能力;掌握班級指導技能;具備綜合育人能力;具備終身學習意識和反思研究能力;具有溝通合作精神共8項能力及細分指標。教師在教學過程中以支撐畢業(yè)要求為基礎(chǔ)反向進行教學設(shè)計，實現(xiàn)對教學目標和畢業(yè)要求的支撐，將重點放在學生的長遠發(fā)展上，實現(xiàn)學生的多元化學習需求。

教師應(yīng)給予學生更大的發(fā)展空間，力學課程的學習為學生后續(xù)理論力學、電動力學、量子力學的學習及終身學習打好基礎(chǔ)。教師在授課過程中做到知識-能力-素質(zhì)的有機融合，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和專業(yè)技能;課程內(nèi)容反映前沿科技和時代發(fā)展，教學形式多樣，呈現(xiàn)先進性和互動性;課程有一定難度，激發(fā)學生的潛能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。將課程思政融入教學，通過力學知識在精密儀器、大型工程、建工防災(zāi)、火箭發(fā)射、人造衛(wèi)星、能源與機器人等領(lǐng)域的重要作用，加深學生對本專業(yè)歷史、行業(yè)現(xiàn)狀、未來發(fā)展趨勢的了解。

2.2?教學設(shè)計改革

《力學》是一門64學時的課程，內(nèi)容多、范圍廣，如何在有限的時間內(nèi)，讓學生理解物體在低速運動下的運動規(guī)律、了解在各領(lǐng)域中力學的重要應(yīng)用，需進行精心的內(nèi)容整合和課堂設(shè)計，讓學生在每一節(jié)課堂中有所學，有所得，有所悟。在傳統(tǒng)的教學設(shè)計中，學生通常處于被動地位，對學習計劃全然無知。教師在制定教學設(shè)計時忽視學生的主動性、創(chuàng)造性和積極性，在備課過程中只注重教材內(nèi)容，忽視了學生這一主體，沒有做好學情分析，忽視對教學對象的研究。學情分析包括學生知識基礎(chǔ)、接收新知識的能力、對待學習力學的態(tài)度，在對學生進行學情分析的基礎(chǔ)上，加深對授課學生的了解，教師才能在課堂上做到有的放矢。

因此教學設(shè)計的改革，探索“線上+線下”混合式教學，以學生為主。利用“云班課”進行課前預(yù)習，在課前將PPT課件推送給學生，要求學生課前按照教材、課件進行預(yù)習。同時選擇優(yōu)質(zhì)在線課程作為線上學習資源，15分鐘左右微課視頻作為每節(jié)課預(yù)習視頻，視頻可選擇知識點講解、物理學家的故事、物理學史、相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展前沿、近現(xiàn)代物理成就等內(nèi)容，激發(fā)學生的學習興趣和科技報國的家國情懷和使命擔當。結(jié)合線上教學，不僅可以通過數(shù)據(jù)了解學生學習情況，還可以更好的融入思政元素，樹立學生正確的人生觀、世界觀和價值觀。

“線下”教學過程中可利用翻轉(zhuǎn)課堂等教學方法，在充分了解學生整體水平后，可增加學生討論的占比。力學第一章物理學和力學，以及第二章質(zhì)點運動學，主要以教師講授為主，注重學生高中學習模式向大學的轉(zhuǎn)變，以及微積分和矢量工具的使用，引導學生培養(yǎng)正確的物理思維方式。后續(xù)的章節(jié)可逐漸增加學生討論環(huán)節(jié)，每章最后一次課以課堂討論為主，對每章知識點進行總結(jié)，并對可應(yīng)用領(lǐng)域進行剖析。每個班分成5個小組，每個小組6-7人，小組進行評優(yōu)比賽。培養(yǎng)學生主動性、探索性學習，從中學時期老師追著學，到大學階段追著老師學的學習模式進行轉(zhuǎn)變。同時注重培養(yǎng)學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，體現(xiàn)學生的學習主導地位和教師的引導主導地位。

2.3?教學方式改革

傳統(tǒng)教學方式中以教師講授為主，講授法一直在高校課堂中占主體地位，但是隨著信息化社會的發(fā)展，講授法越發(fā)體現(xiàn)其弊端，出現(xiàn)學生缺乏學習興趣、注意力不集中、創(chuàng)造性思維得不到鍛煉等問題。因此，教學方式的改革勢在必行。以學生為中心教學方式應(yīng)探索學生的主導地位，課堂教學方面注重理論知識講解的同時，更加注重培養(yǎng)學生獨立思考、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，批判性、創(chuàng)造性的思維，引導學生求真學問，練真本領(lǐng)。

在教學方式轉(zhuǎn)變的過程中，需注意以下三點。

第一，案例分析，增進學生理解。教師在講解過程中通過生活常識、科學實驗、實際應(yīng)用等案例進行分析，將課程內(nèi)容引入“低起點”。在抽象的知識概念中，案例分析可以提高課堂效率、提高學生對知識的理解力、激發(fā)學生的學習興趣，使學生的學習態(tài)度從“要我學”到“我要學”發(fā)生轉(zhuǎn)變。如在力矩概念講解中，通過手推門的實際應(yīng)用進行解釋;在碰撞教學中，由航空探測器的引力彈弓效應(yīng)引入等。力學課程與現(xiàn)代科學技術(shù)及日常生活緊密結(jié)合起來，讓學生意識到力學就在身邊，增強學習興趣以及對知識點的理解能力。

第二，任務(wù)驅(qū)動，激發(fā)學生思考。教師在課上需創(chuàng)設(shè)問題情景，為學生布置具有一定難度，但又是力所能及的目標問題，尤其是與學生實際應(yīng)用相關(guān)的問題。問題越貼近實際，越會激發(fā)學生思考的熱情。教師在課后要對學生分配數(shù)量合理、難度適中的習題任務(wù)。課上時間有限，學生沒有較多的時間練習，在教師的引導下，學生容易造成全部學會的假象，需要督促學生課后對學習成果進行檢驗，達到教學目標的“高要求”。

第三，分組討論，培養(yǎng)學生思維。在大學課堂上，學生通常缺乏主動回答問題的熱情，將學生分小組學習可以有效解決這一問題。教師布置問題后，學生在小組內(nèi)充分討論，每位同學可自由表達觀點，培養(yǎng)學生自主學習能力和創(chuàng)新能力，并且有利于知識的內(nèi)化吸收。同時利用最新科技應(yīng)用反哺教材，向?qū)W生傳遞教材中缺失的內(nèi)容，拓寬學生視野。與此同時教師必須要注意與學生及時信息溝通，否則會造成學生錯誤觀點得不到糾正，創(chuàng)新觀點得不到分享的現(xiàn)象。

結(jié)語

大一階段正是學生轉(zhuǎn)變學習方法、思維模式的關(guān)鍵時期，大一學生保持飽滿的學習熱情和對新生活的憧憬，因此，如何有效地轉(zhuǎn)變思維模式、學習方法，提高學生學習效率成為亟待解決的問題。在力學的課堂教學中，適當?shù)匾氚咐治觥⒆⒅乩碚撝R與實際生產(chǎn)生活、科技發(fā)展相結(jié)合，能夠加深學生對晦澀難懂知識的理解，增加學習興趣;教好第一門專業(yè)課，可增加學生信心，為后續(xù)的物理學專業(yè)課程學習打好基礎(chǔ)，使學生成為真正社會所需要的創(chuàng)新型人才。

參考文獻：

作者簡介：趙琪（1991—??），女，漢族，黑龍江安達人，博士研究生，講師，物理系主任，凝聚態(tài)物理。