“互聯網+”背景下“大學物理”緒論課的教學研究與實踐

［摘 要］ 在“互聯網+”背景下，通過雨課堂和學校網絡教學平臺，對“大學物理”緒論課進行線上線下混合式教學研究。通過線上問卷調查和學生建立初步交流，線下教學重點闡明“為什么學”及“如何學”兩個問題，課后利用學校網絡平臺，線上學習相關擴展視頻，闖關完成章節任務點以及物理學小知識檢測等。通過教學實踐發現，在混合教學模式下，可以明顯提高學生學習興趣，激發學生求知欲，提升學生對教師的信任度，為“大學物理”課程后續的混合教學模式提供了良好的開端。

［關鍵詞］ 大學物理；緒論課；混合式教學

［基金項目］ 2023年度安徽省高等學校質量工程項目“基于OBE理念下物理學專業課混合式教學探索與實踐——以我校物理學專業課程為例”（2023jyxm1286）；2022年度學院“課程思政”示范課程建設項目“‘電磁學’課程思政”（wdxykcsz202201）；2022年度安徽省高等學校省級質量工程項目“‘電磁學’線下課程”（2022xxkc037）

［作者簡介］ 黃武英（1974—），女，安徽歙縣人，博士，安徽師范大學物理與電子信息學院副教授，碩士生導師，主要從事大學物理教學改革研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）17-0113-04 ［收稿日期］ 2023-03-21

引言

“大學物理”課程是高等學校理工科專業的一門重要的專業基礎課，該課程所教授的基本概念、基本理論和基本方法是構成學生科學素養的重要組成部分［1-2］。學習“大學物理”能有效地提升學生的科學思維及用物理方法解決實際問題的初步能力，在人才培養中有十分重要的作用。如何有效提高教學效果和教學效率，是高校教學面臨的主要問題。混合教學模式是傳統教學和線上教學的有機結合，它把教學的時間和空間都進行了延伸［3-4］。通過混合式教學，可以讓“教”和“學”不必局限在同一時間同一地點發生，給學生較為充分的主動選擇權，有利于培養學生自主學習意識和提升自我學習能力，可以有效提高教學效率和教學效果［5］。

緒論課是“大學物理”課程的首個教學環節。師生之間通過教習緒論課進行初步交流，是彼此間建立合適教學方式的第一步。如何利用緒論內容激發學生的學習興趣、樹立學生的學習信心、突出“大學物理”課程的重要性成為關鍵［6］。大學物理緒論課一般控制在1～2個課時內完成，主要涉及以下四個方面：（1）調查學生情況——掌握學生的學習態度；（2）論述物理學對科技生產的影響——講清楚為什么學習大學物理；（3）明確“大學物理”的研究對象和研究方法——讓學生明白要學習哪些內容；（4）介紹大學物理學習方法以及考核評定方法——引導學生如何學好大學物理。

一、開展線上問卷調查，師生建立初步交流

初上緒論課時，課堂教學中更多開展線上互動，可以提高學生關注度，吸引學生注意力。緒論課開始，筆者會花大約10分鐘時間通過雨課堂初步調查學生的情況，比如：（1）你理想的大學生活是怎么樣的？（2）你對現在的大學生活滿意嗎？（3）你對未來的學習生活如何規劃？通過對本校數學與應用數學專業和環境科學與工程類專業學生進行初步調查，發現大部分學生理想的大學生活是充實、自由、自主的，60%左右的學生認為目前的大學生活尚可，但也有10%左右的學生對目前的大學生活不滿意；未來的學習規劃方面，約有40%左右的學生選擇考研深造，50%左右的學生猶豫是否考研，還有10%的學生得過且過很迷茫；而對大學物理課程的學習，50%的學生目前還是停留在提高該課績點的階段，不知道該課程對后續專業課的學習有什么作用，而有將近10%左右的學生抱著只求考試通過的態度。通過一系列問卷調查，教師及時調整講課思路。比如針對部分學生對目前大學生活不滿意的現象，會舉例說明學生及時調整心態盡快適應大學生活的重要性；針對部分學生學習“大學物理”課程比較盲目，在講述為什么學“大學物理”時，側重講述物理學對人類生活的貢獻以及“大學物理”對后續學習專業課程的幫助等，以此激發學生的學習興趣。通過問卷調查，從心理上和學生拉近了距離，提升了學生對教師的信任度，教師也了解了學生的思想動態，為后續的教學合作打下良好基礎。

二、論述物理學對科技生產的影響，明確“大學物理”重要性

學習物理學有何重要性？筆者通過適當介紹物理學對社會生產力的發展與變革的影響，并結合不同的專業特征介紹物理學在現代生活中的應用，進而讓學生認識到物理學在理工科專業的重要地位。緒論課中首先通過介紹物理學的發展歷程來著重說明物理學的發展對人類生產生活的貢獻，如何影響大家的生活。在介紹經典物理學的發展過程中，著重介紹物理學的發展和三次工業革命的關系［7-8］。比如，17、18世紀經典力學、熱學的發展，推動以蒸汽機為代表的第一次工業革命；19世紀電磁理論的發展，帶動以電氣化為特征的第二次工業革命；20世紀初近代物理的發展，相對論和量子力學的建立，推動以信息技術為代表的第三次工業革命。在物理學的發展過程中，每一次重大的發現和突破都引發了新技術的產生和發展。通過介紹物理學對現代科學和技術的影響，極大地提升學生學習“大學物理”的內驅力。另外，筆者把一些相關的物理學發展史的小視頻放在學習通中，讓學生課后根據自己的興趣有選擇地去了解物理學發展過程中的一些重要事件，并在學習通任務點中設置相應的習題，方便學生自我檢驗（見圖1），教師可以根據學生情況設置成闖關模式，也可以設置定時開放。

除了介紹經典物理學的發展史，筆者還結合不同的專業介紹“大學物理”和這些專業的關系。比如，對數學與應用數學專業的學生，討論物理模型的建構思維對數學建模的影響；對環境科學與工程類專業的學生，介紹各類環境中的物理問題，如噪聲、光污染的處理中涉及的具體物理問題。2022年秋季學期開學初，重慶縉云山火災通過“以火滅火”的方式撲滅，因此在緒論課就介紹“以火滅火”的氣壓原理。針對這些物理小知識，緒論課中通過線上測試的方式來了解學生的聽課情況（見圖2），讓學生慢慢熟悉混合教學模式。通過對這些學生所熟悉的生活以及專業領域中牽涉的物理問題進行介紹，讓學生深刻意識到“大學物理”的學習對其進一步學習專業知識的必要性和重要性，以此來提高學生的學習動力和學習興趣。

三、闡明大學物理的研究內容和研究方法，厘清大學物理知識的重難點

在上緒論課時，首先請學生思考什么是物理學？物理學的研究任務是什么？筆者從物理學是研究萬物之理的科學出發，介紹物理學的研究任務：研究宇宙間各種物質的各層次結構、相互作用和運動規律及它們的實際應用。筆者從物理學的研究對象——物質和研究內容、運動這兩方面來說明“大學物理”教學內容，重點介紹“大學物理”課程的研究對象包含了哪些物質，以及這些物質的不同運動形式帶來的物理學分支學科，如力學研究物體的機械運動、熱力學研究分子的熱運動等。通過各個分支學科的介紹，讓學生大致掌握“大學物理”的基本脈絡，使得學生做到“心中有數”。

作為一名大學生，除了掌握一些基礎的科學知識，還應該具有基本的科學思想和科學方法。在強調“大學物理”教學內容的同時，需要大致介紹大學物理的研究方法，如模型法、分析法、演繹法、歸納法、實驗法等［9］。針對不同的研究內容采用不同的研究方法，如在研究物體的平動時采用質點模型，而在研究物體轉動時采用剛體模型，這是研究同一物體的不同運動時采用的不同理想化模型（抓住主要因素、忽略次要因素）。通過適當介紹物理學的研究方法，可以讓學生明白，解決物理問題的方法、途徑多種多樣，學習時更要關注物理的研究方法，學習前輩們解決物理問題的思維方式，從而提高自身的學習能力。

由于學生對中學物理比較熟悉，而大學物理教材的各個分支還是和中學一樣，很多學生拿到教材的第一反應是中學已經學過相關內容，自認為大學物理是中學物理的簡單重復，在學習過程中容易產生輕視心理。因此，在介紹大學物理內容時，更強調大學物理和中學物理內容的差異，讓學生意識到大學物理的學習內容是中學物理內容的深化和拓展，是物理概念和規律的螺旋式上升。比如中學物理研究物體的勻變速直線運動，但是現實生活中物體大都是曲線運動，因此研究大學物理問題需要更復雜的數學工具。再比如，中學物理用到繩索時經常會說“輕質繩”，這是為什么呢？還有牛頓當初描述牛頓第二定律內容時真的是高中所學的這樣嗎？通過一些具體例子的對比和設問，讓學生明白大學物理和中學物理課程研究對象和研究內容的差別，重視大學物理課程的學習，讓他們在學習該課程時不掉以輕心。

四、指導學生學習方法，做到“授之以漁”

好的學習方法不僅事半功倍，還大大提高學生的學習興趣。每一門課程都有自己的特點，也有特定的學習方法。很多學生習慣中學時采用的“題海戰術”而缺乏獨立思考的過程，更不會用高等數學這個“工具”來幫助理解和解決大學物理問題。部分大學生難以轉換學習方法，這為大學物理的學習帶來了很大的負面影響。在緒論課中，不僅要強調中學物理和大學物理內容上的差異，更要提醒學生轉變學習方法，讓學生放棄中學時期形成的物理觀念，以初學者的心態去認真學習，逐步體會一個全新的物理世界。

在指導學生大學物理的學習方法時，首先，根據不同專業需求指定不同參考書目，比如，對數學與應用數學專業的學生指定牛頓的《自然哲學的數學原理》為課外參考書目，而對環境科學與工程類專業學生，則指定趙凱華的《新概念物理教程》為主要參考書目，并引導他們有針對性地查閱學習相關參考書目。同時，在學校的MOOC平臺引入一些優秀課程，上海交通大學董占海教授的MOOC視頻、北京理工大學胡海云教授的“大學物理——電磁學”，讓學生預習或者復習時去查看相關視頻。其次，介紹本人以及上課特點，包括本人專業背景、講課方式、線上任務點分布及要求、線下教學要求、考核方式和答疑方式等。不論什么學習方法，大學生提高自主學習的能力最為關鍵，在“大學物理”課程教學中，筆者持續有意識地培養學生自主學習能力，使學生保持良性的學習循環。比如，部分知識點采用學生課后線上視頻學習，其中線上教學中視頻任務點和章節測驗大約各占50%，線上教學主要結合學生觀看視頻時長和章節檢測的方式評定學生成績，并通過學習通及雨課堂和教師互動，達到檢驗和答疑目的；強調章節知識點的整理和總結，不定期檢查筆記等。最后，為了幫助高等數學基礎比較薄弱的學生，筆者會將高等數學中的微積分、矢量函數的運算進行簡單總結，把公式整理發給學生，讓學生將來遇到相關數學問題時可以查閱，消除學生對高等數學的恐懼感，提升學習的自信心。通過這一系列教學手段的使用，讓學生逐漸增強學習動機，提高學習興趣，提升自主學習能力，達到“授之以漁”的目的。

結論

本文探討了對“大學物理”緒論課采用線上線下混合教學模式，比如通過調查問卷的形式了解學生的思想動態、課堂上重點強調為什么要學習、如何學習大學物理、課后通過線上拓展視頻、物理小知識的趣味檢測等方法，擴大學生的視野，改變學生學習“大學物理”的態度。通過對緒論課的學習，學生清楚地意識到該課程的重要性以及提高思維能力的重要性，從而激發學習興趣。引導學生逐步掌握“大學物理”課程的知識點和學習方法，從而使學生對該課程的學習始終沿著正確的方向發展，這對于提高高校本科教學質量有著重要的意義。

參考文獻

［1］林春艷，劉永軍.大學物理緒論課教學探討［J］.物理通報，2007（9）：13-15.

［2］丁亞瓊.大學物理緒論課的設計：從增強學生的自我效能感的策略出發［J］.教育現代化，2018，5（18）：187-188.

［3］張睿，王祖源，張志華，等.同濟大學普通物理混合式教學的研究與實踐［J］.物理與工程，2021，31（6）：144-152.

［4］張麗萍，石巖，孔令宜.三大系統下的大學物理“混合式”教學構建：以緒論課為例［J］.大學物理，2021，40（8）：57-62+85.

［5］萬若楠，孫小廣.大學物理混合式教學模式探索與實踐［J］.物理通報，2022（8）：16-19+24.

［6］李忠秀，王建波，李萍.新農科背景下大學物理緒論課設計與實踐［J］.物理通報，2021（2）：11-14.

［7］何偉巖.大學物理緒論課教學內容設計［J］.物理通報，2017，36（3）：26-28.

［8］郭紀源，劉旭東.基于生活科技的大學物理緒論教學研究與實踐［J］.高等函授學報（自然科學版），2013，26（2）：24–27.

［9］王鈺茹，劉協權.軍隊院校大學物理緒論課改革與實踐［J］.物理與工程，2021，31（5）：133-138.

Teaching Research and Practice of the Introduction Lesson of College Physics under the Background

of “Internet +”

HUANG Wu-yinga， TAO Hai-shengb

（a.School of Physics and ELectronic Information， b. School of Ecology and Environment， Anhui Normal University， Wuhu， Anhui 241002， China）

Abstract： Under the background of “Internet +”， the online and offline blended teaching research on the introduction lesson of College Physics is carried out through the Rain Classroom and the campus network teaching platform. It includes establishing preliminary communication with students through" online questionnaire survey， highlighting the two issues of “why to learn” and “how to learn” through offline teaching， learning related extended videos by means of the campus online platform， breaking through the chapter task points and testing the physics tips after class. Through teaching practice， it is found that under the blended teaching mode， students’ interests in learning can be significantly improved， their thirst for knowledge can be stimulated， and their trust in teachers can be improved. This provides a good beginning for the subsequent blended teaching mode of College Physics.

Key words： College Physics; introduction lesson; blended teaching mode