軍校大學物理教學改革與學習自我效能感的提升

摘 要 本研究緊貼軍校大學物理課程的為戰性要求，以戰領教，更新和完善大學物理軍事應用實例庫，引入大學物理演示實驗，構建大學物理的實戰化教學內容。課程以賽促教，將學科競賽理念與模式融入教學，形成大學物理軍事應用實例教學模式，即軍事應用實例實驗探究理論分析解決問題拓展提高，以提高應用物理知識及物理原理分析和解決實戰化問題的能力。通過對學習自我效能感評價問卷的SPSS分析，研究結果表明，以戰領教、以賽促教的教學改革實踐能提升學員的學習自我效能感，尤其是在提高學習能力自我效能感方面有顯著成效。

關鍵詞 學習自我效能感;大學物理;教學改革

1 研究背景

大學物理作為軍隊院校本科學員的科學文化必修課，其新理論、新思想、新方法、新成果等推動著武器裝備更新換代，引導著戰爭模式的演化發展。這就要求軍隊院校大學物理教學既要完成教育部理工科類大學物理課程基本要求規定的必修內容，又要主動順應國防現代化和軍隊發展建設需求，充分發揮大學物理對軍事人才的知識構成、文化修養、綜合素質、創新能力及未來軍事職業發展的基礎性和長效作用[1-3]。

學習自我效能感是指大學生的學業能力信念，即大學生對自己能否利用所擁有的能力或技能去完成學習任務的自信程度，是大學生對控制自己學習行為和學習成績能力的一種主觀判斷[4]，分為學習行為自我效能感和學習能力自我效能感。

本研究通過問卷星調查了解學員的知識基礎、學習特點和興趣動機。知識基礎方面，高考首選科目為物理的占比96.5%，高等數學期末成績優良率為72%，可見大部分學員具有中學物理和高等數學基礎，但因大學物理的概念和邏輯結構與中學物理有很多相似性，導致學員存在大學物理是中學物理重復的疑惑，缺乏從中學物理研究現象到大學物理研究本質的思維轉變，缺乏用微積分表達大學物理思想的意識[5]。學員普遍認為課程太難了，理論知識難吸收，學習能力自我效能感不強。

興趣動機方面，調查結果顯示：86%的學員對成績期望在80分以上，表明學員關注知識內容、考試成績。59%的學員表明不清楚物理知識與崗位任職有何關聯，缺乏用物理知識解決軍事問題的意識，存在“學無所用”的懈怠思想，同時高中學習習慣導致學員重刷題，輕實踐，忽視物理建模、邏輯思維和知識遷移的訓練，不會學，學習行為自我效能感不高。

下面將詳細介紹筆者開展軍校大學物理課程改革的具體教學實踐。首先，以戰領教，動態更新大學物理軍事應用實例庫，引入演示實驗以構建實戰化教學內容。其次，以賽促教，將學科競賽題目與教學內容有機結合，將學術競賽模式融入教學以改革課堂教學模式。最后，通過學習自我效能感評價來檢驗課改成效。

2 以戰領教，形成軍事特色內容體系

2.1 動態更新教學內容，形成章節對應的軍事應用實例庫

一個出色的案例，是教員與學員就某一具體事實相互作用的工具;一個出色的案例，是以實際生活情境中肯定會出現的事實為基礎展開的課堂討論，是進行學術探討的支撐點[6]。

導入環節引用軍事應用實例可以激發興趣，讓學員帶著問題去聽課。如播放武警部隊夜間搜山抓捕攜帶有槍支的逃犯，從視頻中看到武警官兵使用紅外成像儀，于是提出問題：“紅外成像儀的原理是什么？”以此導入黑體輻射的新課教學。

課中在講完物理原理之后引入軍事應用，加深對相關知識內容的理解。例如在成功推導安培力后引入電磁軌道炮的軍事應用實例，將其設置為例題，引導學員應用安培力計算電磁軌道炮的出膛速度，加深對知識的理解與應用，進一步了解軍事前沿的高新技術。

拓展應用環節引入軍事應用實例，以鞏固知識和拓展能力為目的，應用物理原理、規律分析解決軍事應用實例，并將探究成果在“五分鐘物理”活動中展示，從而加深對所學知識的掌握和運用。如圓孔衍射課后拓展：判斷外媒新聞報道的真實性———間諜衛星能在高空中清晰識別車牌號碼嗎？本研究挖掘和整理大學物理的軍事應用實例，并將其引入教學，以加強物理與軍事的聯系，培養學員用物理知識解決軍事問題的意識。課程融入了98個軍事應用實例，形成章節對應的軍事應用實例庫，表1展示了電磁學部分的軍事應用實例。

2.2 物理以實驗為基礎，建立章節對應的演示實驗項目庫

楊振寧先生在談到物理教學時指出： “物理學最重要的部分是與現象有關的。絕大部分物理學概念都是從現象中來的[7]”。

課堂導入環節可通過簡單明了的實驗現象吸引學員的注意，鍛煉學員的觀察能力，激發學員的探索熱情。如靜電場中的電介質一節，通過演示帶靜電的塑料梳子可以吸引細小的水流這一直觀的實驗現象導入新課，引起了學員的關注，發現問題：“為什么帶靜電的梳子能吸引水柱？”進而引出介質的極化機理。

課中可應用演示實驗幫助學員建立物理概念，啟發學員探索物理規律。如實驗探究圓孔衍射，包含發現并提出問題—猜想假設—設計實驗—實施實驗—得出結論—總結交流的過程。首先從互動實驗中發現并提出問題：物點經小圓孔后成像是什么？ 引導學員分組實驗，觀察現象，發現點經小圓孔后成像并不是點，而是以幾何投影點為中心的像斑（明暗相間的同心圓環）。然后提出問題：為什么點經大圓孔后成像是點，經小圓孔后成像是斑？ 哪些因素會影響光斑的大小？ 引導學員猜想：圓孔孔徑越小衍射現象越明顯，波長越長衍射現象越明顯。最后，引導學員運用控制變量法進行實驗，驗證猜想，得到結論。通過實驗探究過程，顯性化實驗探究的科學方法，培養勇于探索的科學精神。

我校結合大學物理教學實際需求，分模塊按章節構建了大學物理演示實驗項目庫，共引入108個演示實驗，表2展示了電磁學部分演示實驗。通過演示實驗直觀展示物理現象，幫助學員建立物理概念，探索物理規律，提高學習能力自我效能感。

3 以賽促教，形成以學員發展為中心的教學模式

“以賽促教”是指以學科競賽促進課程改革，通過組織和參與一流物理學科競賽，將課程內容和競賽有機結合。這種融入了學術競賽的課堂教學改革模式，有效激發了學員學習興趣，提高學員分析解決問題的能力。

3.1 引入學科競賽題目，提高課程高階性、挑戰度

全國部分地區大學生物理競賽由北京物理學會和北京高校物理教學研究會主辦，由清華大學承辦，北京大學命題，賽題有深度，對大學物理教學具有啟示作用。如第37屆第17題：“一半徑為R，總電量Qgt;0的均勻帶電球面，電學教材中通常都用靜電場的高斯定理求得全空間靜電場分布：E（r）=｛0 rR，，為何未給出球面上的場強E（R）？ 有一位同學說因為靜電場高斯定理成立的條件是高斯面上不可有電荷，所以不能將高斯面取在球面上用高斯定理求E （R ）。那若是均勻的帶電球體，為何教材中可在有電荷的球體內取高斯面，用高斯定理求球體內的電場？ 電作用理論已得知真空靜電場能量密度ωe =1／2ε0E2，據此試求均勻帶電球面上的場強E （R ）。”該題目來源于教材而又高于教材，能加深對高斯定理的理解，能融會貫通整個電場的知識邏輯體系，能扎實學科基礎，促進專業成長和思維發展。

中國大學生物理學術競賽（CUPT）的賽題新穎有趣，引入大學物理教學能激發學習興趣、激起探究欲望，培養觀察力、分析解決問題的能力、團隊協作能力、創新能力，從而提高課程的挑戰度。本研究從全國部分地區大學生物理競賽和CUPT中挖掘32道賽題融入大學物理教學的不同模塊，提高課程的高階性和挑戰度。表3展示了部分電磁學模塊的題目。

3.2 融入CUPT理念，形成大學物理軍事應用實例教學模式

傳統的大學物理課堂基本屬于以教員為主、學員為輔的教學，效果好的可能與學員互動多些。學員在被動接受知識的情況下，未能形成主動解決實際問題的能力。CUPT以協同創新為根本理念，參賽隊伍就開放性物理問題的基本知識、理論分析、實驗研究、結果討論等進行辯論性比賽，在某種程度上很好地解決了“理論知識不會用”的問題。

如 圖1所示，我校將CUPT 競賽模式引入課堂教學，形成大學物理軍事應用實例教學模式。首先，從軍事應用實例中發現和提出問題，采用簡化、轉換、控制變量等方法進行實驗探究尋找規律。之后，通過建立模型并運用猜想、類比、邏輯推理、歸納總結等方法對問題進行理論分析，建立公理認知;應用理論分析的結果解釋實驗現象，達到理論與實驗自洽。接下來，進一步應用獲得的物理知識解決從軍事應用實例中發現和提出問題。最后，舉一反三，將知識遷移類比，拓展延伸至其他軍事案例。如《薄膜干涉》一節，以大學物理軍事應用實例創設情境，提出問題：為什么坦克和狙擊槍的觀瞄鏡在垂直方向上看呈藍紫色？ 引導學員簡化建立物理模型———薄膜，通過實驗探究薄膜等傾干涉現象，發現干涉條紋規律。引導學員理論分析推導明暗紋條件，定義增透膜、增反膜，定量求解觀瞄鏡鍍膜的最小厚度，比較鍍膜與不鍍膜情況下光強的損失差異，從而揭開“藍紫色”鏡頭的秘密。留疑待解：薄膜干涉在殲20隱形技術中的應用。應用物理知識和物理規律分析解決問題，設置例題，實現大學物理與軍事問題的融合滲透，在培養科學方法的同時，提高學習自我效能感。

4 學習自我效能感效果評價

本研究的學習自我效能感李克特五點量表問卷設計步驟如下：初步擬定問卷，通過預測試收集數據，應用SPSS軟件對問卷進行效度分析和信度分析，最終確定正式問卷（見表4）。評價者根據自身真實感受進行5級打分，1代表非常不同意、2代表比較不同意、3代表中立、4代表比較同意、5代表非常同意。學習能力自我效能感和學習行為自我效能感的得分之和就是學習自我效能感的總分，分數越高代表被測對象學習效能感越高。

問卷的探索性因子分析結果見表5，KMO 值為0.777，p 值接近于0，學習能力自我效能感和學習行為自我效能感兩個因子的方差解釋率值分別是50.119%，32.260%，旋轉后累積方差解釋率為82.380%gt;50%，意味著問卷能有效地提取信息，效度好。

問卷信度分析結果見表6，信度系數值為0.938，表明研究數據信度質量很高。針對“項已刪除的α系數”，任意題項被刪除后，信度系數并不會有明顯的上升，說明題項設計合理。

筆者向教改班（32人）和普通班（28人）發放問卷，分別收回有效問卷31 份和28 份，應用SPSS軟件進行差異性分析。如圖2所示，無論是自我效能感總分、學習能力自我效能感還是學習行為自我效能感，教改班的平均值均高于普通班。

進一步分析在學習能力自我效能感和學習行為自我效能感兩個維度上的差異，獨立樣本T 檢驗的結果表明，教改班與普通班在學習能力自我效能感方面存在顯著性差異（plt;0.05），教改班的學習能力自我效能感（平均值13.03，標準差2.81）顯著優于普通班的學習能力自我效能感（平均值11.36，標準差2.64）。

由此可見，以戰領教、以賽促教的教學改革實踐能提升學員的學習自我效能感，尤其在提高學習能力自我效能感方面有顯著成效。得益于學習自我效能感的提高，教改班參加學科競賽的積極性大幅度提高，CUPT 校賽參賽率達到74.19%（遠超普通班）。最終在校賽中，教改班獲團體一等獎，一名學員晉級地區賽，并于地區賽中榮獲“最佳反方”，一名學員于全國部分地區大學生物理競賽中榮獲全國一等獎。

5 結論

本研究在精準分析學情的基礎上，開展軍校大學物理課程教學改革的研究，旨在提升大學物理學習自我效能感。主要策略包括：（1）堅持以戰領教，為戰育人，動態更新大學物理的實戰化教學內容，注重與學科前沿、部隊演訓、軍事謀略的結合，形成軍事特色內容體系，成功解決了大學物理教學內容缺軍事應用的問題。（2）引入演示實驗，直觀展示物理現象，幫助學員建立物理概念，探究物理規律，解決物理理論知識難吸收的問題。（3）引入學科競賽題目，與教學內容有機結合，將學術競賽理念和模式融入教學，形成以學員發展為中心的教學模式，成功解決了學員不會學的問題。

結合物理學科特點，本研究擬制了初始問卷，再通過預測試收集數據、利用SPSS軟件分析、優化問卷，形成了一套大學物理學習自我效能感評價問卷，對教改班和普通班開展了大學物理學習自78我效能感評價。研究結果表明：以戰領教、以賽促教的教學改革實踐能提升學員的學習自我效能感，尤其是在提高學習能力自我效能感方面有顯著成效。

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基金項目： 教育部高等學校大學物理課程教指委課程思政案例立項（DWJZW2022KCSZ-22）;軍隊院校物理聯席會教育教學研究課題（2023JWL013）。