“大學物理”課程教學實踐與思考

霍二光 張曉渝

江蘇省微納熱流技術與能源應用重點實驗室，蘇州科技大學物理科學與技術學院 江蘇蘇州 215009

物理學是當今科學研究中較為重要的一門學科，是許多交叉學科和新興學科產生和發展的基礎。大學物理是理工科專業學生的必修課程，該課程不僅能夠帶領學生發現自然界的普遍規律，更能培養學生的綜合素質和能力，同時為學生學習其他理工科奠定良好的專業基礎。但是，由于大學物理課程所涉及內容較為晦澀難懂、涵蓋知識面較廣、知識點較為復雜，比如運動學、牛頓力學、振動、波動、熱力學、電磁學、光學等多種學科，學生理解起來困難。因此，學生往往在前期較為簡單的運動學課程具有較濃厚的學習興趣，但是從熱力學內容開始隨著學習難度加大，學生在學習過程中會逐漸喪失學習興趣，以至于到最后只能保證期末考試取得及格成績。所以，大學物理課程的教學改革和發展必須隨著教學手段的豐富而不斷深入。近年來，現代教育理念指導的逐漸深入，結合人才培養的需求以及新課標的發展方向，勢必要對大學物理教學大綱進行修訂和革新。為達到預期的教學效果，將教學方法和教學手段進行了整改，結合現代數字化發展[1]，在教學過程中將傳統板書與多媒體教學技術相結合，創建大學物理相關教輔網站，并將思政教育與課程內容緊密結合，進一步強化師生對該門課程的深入理解。接下來本文將基于對該門課程的實踐展開詳細探討。

1 課程目標的設定

讓學生理解物理學的基礎知識和基本原理；培養學生科學的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀；重點掌握經典力學、熱學、電磁學、波動與光學、近現代物理學等基本理論知識；樹立學生的工程意識，使學生能使用物理學基礎知識來處理工程技術中遇到的實際問題，并培養學生提出、分析和解決問題的綜合應用能力；掌握物理學研究的基本思想和方法；培養學生自主學習能力，提升學生自主建構知識體系的能力，為學生參加工程實踐以及畢業后在實際工作中具有較強地適應能力和創新能力打下必要的物理基礎。

2 課程教學方法的實施

該門課程主要采用課堂講授和課堂討論相結合的方式。具體教學方法設定如下：

2.1 課堂講授過程的實踐

教學過程采用以章為主的單元組織教學法，以課堂講授為主，結合多媒體課件輔助教學，教學中強調理論與實際并重，各章安排一定課時的習題課。采用類比聯想及啟發式教學，激發學生主動學習的興趣，培養學生獨立思考、分析問題和解決問題的能力，引導學生主動通過實踐和自學獲得自己想學到的知識；有機融入思政教育內容，將愛國教育與課程實踐相結合；將課內討論和課外答疑相結合，學生必須完成一定量的作業。

2.2 課堂討論實踐

圍繞物理學基礎知識在現代科學與技術中的廣泛應用，布置學生完成一些調研報告。結合本專業的實際需求，指導學生查找資料，圍繞一些實際工程問題，討論如何運用所學的物理學基礎知識解決問題，形成調研報告。通過調研報告的訓練，提高學生的物理應用能力及創新意識。

3 課程考核及評價的實踐

3.1 課程考核方式

大學物理屬考查課，總評成績以五級制評定，成績評定一般為平時成績占60%，期末考試成績占40%。平時成績由書面作業、課堂考勤、課程論文組成。期末成績以考卷的方式進行考核，各考核環節所占分值比例可根據具體情況微調。

3.2 課程評價總結

大學物理是一門知識面廣、知識點復雜的課程，因此教師需要在教學過程中采用多種教學手段、理論聯系實際和課程思政的方法來調動學生的學習積極性。在教學過程中教師要做到語言流利、通俗易懂，能夠與學生進行親切互動，通過烘托課堂氛圍達到教學目的；大學物理難度較大，特別是從熱力學部分開始，學生學習較為吃力，教師可通過講解實際的案例來使學生對理論知識的認知更為形象，也更加深刻；每堂課采用課前預習、課后復習的學習方法，通過慕課課程學習來加深學生對相應知識點的學習記憶并更加牢固地掌握；課程設置要充分考慮課程進度和課程難易程度，做到難易有機結合、知識深度恰當，以達到良好的教學效果；通過較為輕松的課堂氛圍和通俗易懂的課程講解，學生出勤率高，對知識點的掌握程度較好。整個學期給學生下發8～10次平時作業，學生的作業完成度高。整個班級期末考試成績較好，試卷整潔，成績理想。

4 課程教學模式、教學方法的改革實踐

對于該門課程我們主要對教學模式和教學方法進行了改革，具體改革如下：

4.1 教學模式的改革實踐

“大學物理”是理工科學生的一門必修課程，每學期上課人數較多，教學任務也相對較重。采取課堂教學這一種模式，顯然教學效果不是特別理想。因此，我們開設了慕課課堂，讓學生提前通過慕課課堂學習，將重點內容提前預習，這樣學生可以在課堂教學環節跟得上教師的步伐，使得教師的教學效率更高，學生的學習勁頭也更足[2]。我們發現增加慕課這一輔助的手段后，即便是教室聽課的學生再多，課堂氛圍依然能夠像小班教學那樣良好，達到了非常理想的教學效果。此外，教師將短視頻技術引入教學中，借助軟件技術將物理模型形象化。在線課堂與短視頻技術相結合，可幫助教師在教學過程中給學生以具體實際的畫面，可為學生對相關知識點的學習提供想象的空間，并可調動學生的注意力，達到更好的教學效果。借助于慕課和短視頻技術，可有效改善“大學物理”傳統教學中存在的學生理解程度低、注意力易轉移、想象力較差等不足[3]。思政教學也是目前大學物理教學改革的一個重要方向[4]，在大學物理教學實踐中，教師應著重將祖國建設、偉大成就、努力奉獻、科研精神等思想政治教育內容有效融入大學物理課程內容中，進而提升學生的思想道德水平。

4.2 教學方法改革實踐

對于這門課程，教師需要備課，通讀教材、做習題、了解授課對象，知曉教學大綱，從中了解教學內容和要求，另外還應準備教案，為設計課程做準備。那么我們采用OBE教學[5](產出導向教育或成果教育，即Outcome Based Education，簡稱OBE)，即強調學生學到什么而不是教師教了什么；強調教學過程的輸出，而非輸入；強調研究型教學模式，而非灌輸型教學模式；強調個性化教學而非車廂式教學，將OBE教學理念融入教學環節，達到意想不到的效果。

另外，教師在做PPT時注重視覺效果，做到布局合理、對比度要清晰。講課的時候應當抑揚頓挫，注重板書，注重與學生的目光交流，同時注意情景導入、實驗導入、實例導入，以啟發學生為主的互動式教學模式。這一環節可以引入案例教學，比如引入一些科研內容、相關期刊等；在課程的導論部分引入課程思政元素，比如民族自信心、傳統文化、辯證法等；讓學生思考一些散文句式或是詩句運用到該門課程中。

此外，教師要注重理論和實踐相結合，這需要進行相應的課前準備。首先，根據“大學物理”課程內容，可將其分為如下九個部分：“運動學”“牛頓力學”“動量守恒”“能量守恒”“簡諧振動”“機械波”“理想氣體動力學”“熱力學”“電磁學”。然后，將這九大部分繼續分解為幾個的小知識點，并尋找實際生活中的具體例子與之一一對應。因此，在進行相應知識點的講解時可結合實際生活中存在的例子，比如講到熱力學中制冷循環時，可以通過向學生講解日常所見空調的工作原理，制冷劑在循環時的狀態變化等內容來加深學生對這部分內容的印象。

教師可通過采用“短視頻+在線課堂”的方式可提高學生的學習興趣。在上課時教師與學生認真討論短視頻所講解的內容，引導發現并建立課程內容的外在現象與物理規律間的內在聯系，有效引導學生對相關知識點的融會貫通，真正掌握相關知識點。良好的教學效果不僅靠教師的努力備課和課程講授，學生學習的主動性和有效建議也是提高教學質量的重要保障。因此，教師與學生討論的同時，認真把握學生目前的學習動態和對知識點的掌握情況，及時接收學生在教學方面的反饋信息，基于學生學習的特點不斷修訂教學課件和完善教學方法。為充分發揮學生學習知識的主觀性，可將學生分為幾個小組來討論學習的知識點，從學生學習的角度來交流課堂和短視頻講解的知識點，這種學習方式可以提高學生主動學習的能力，防止某些學生不認真聽課，也可提高“大學物理”的教學質量，并且每個討論小組可收集對課堂和短視頻的修改意見，幫助教師進一步修改相應內容的短視頻。基于教師的課前準備，以日常生活中常見的物理現象作為課堂教學的重要內容，將“大學物理”枯燥的知識點與實際生活相聯系，來提升學生的學習興趣。

每位學生都有自己獨特的生活經歷，因此也可讓學生在課前預習相應知識點的同時，準備一些自己經歷過的與相應知識點相聯系的物理現象，在教學課堂上可隨機提問學生，并為學生深入講解該物理現象所表現出的物理規律。以講解制冷循環為例，學生會提出夏季空調在室內低溫處制冷、在室外高溫處放熱的物理現象，并提出為何會出現該現象的疑問。在對學生疑問進行講解的時候，首先介紹一些空調的基本工作原理，然后通過講解蒸發壓力與蒸發溫度的關系，進一步說明制冷劑在蒸發器時的蒸發溫度低于室內溫度，進而發生蒸發吸熱來對室內進行制冷。因此，在進行“大學物理”課程學習的同時，學生可通過所學知識點來了解世界、解釋物理現象。基于該教學方法，學生的學習態度與傳統“大學物理”學習方法相比更為積極，這樣的教學模式可極大地提高學生的學習興趣。

思政教育與課程內容的有機整合。在進行大學物理知識點的講解時，可將課程教學內容與祖國建設和偉大成就、勞動模范的努力奉獻、我國科學家的科研精神相結合。例如在講到制冷循環時，教師通過講解碳達峰、碳中和的發展目標對世界和我國生態文明建設的重要性，來說明提高制冷循環COP以節省能源的必要性，更體現了大學物理相關知識在實現國家節能減排目標過程中的重要作用。

教學過程中適當地采取同行評價、督導評價、學生評價，以便督促和幫助教師改進教學效果。另外采用基于信息技術的現代化教學模式與教學手段，如SPOC的翻轉課堂、混合式教學等方式。教師將先進技術融入教學中，發現我們的教學效果有了明顯提高。

結語

經過大學物理教學實踐及從課程目標到教學方法的改革實踐，通過上述“課堂講授和課堂討論相結合”“理論和實踐相結合”“思政教育與課程內容相結合”“課堂教學與慕課學習相結合”的教學方法，學生的理論知識學習的更加透徹，潤物細無聲地將思想政治教育與大學物理課程緊密結合，實現了學生的思政水平和理論知識雙發展。學生學習成績穩步上升，綜合能力得到提高，學習積極性大幅度提高，精神面貌煥然一新，自主學習動力增強，參加各種校內活動和科研競賽的積極性高漲，思政水平大幅度提高，綜合素質得到提升。