浅谈大学物理教学改革
摘要:本文简单介绍了近年来高校大学物理教学改革涉及的内容、手段以及形式等,说明大学物理课程教学改革是一项持续发展的长期工作。
关键词:大学物理教学改革信息技术交互式课堂
科技不断进步,社会对人才的需求也在不断变化。
21世纪高校蓬勃发展,为满足社会的需求,其培养模式也在不断适应社会。
21世纪的高等教育已经由精英教育向大众化教育转变,作为本世纪初兴起的独立本科院校及绝大部分地方高校的培养目标就是为社会输送应用型人才。
应用型人才大多是理工科出身的毕业生,而大学物理是理工科各专业必修的公共基础课之一,但近年来越来越不受重视,课时受到严重压缩。
事实上大学物理是基础学科,就基础学科的地位而言,其研究成果的数量和质量决定着一个国家的科学水平,因此多年来我们一直向物理学术方向发展,这与应用型人才的培养目标是相违背的。
就目前我国社会的需求来看,大学本科阶段如果有比较坚实的理科做基础,毕业生更易受到社会的认可,所以物理教学也成为必不可少的一个环节。
事实上,近年来高校已经开始关注物理教学的一系列问题,许多教师在课时非常紧张的情况下为了保证教学质量不随之下降,做了很多关于物理教学的改革。
1 大学物理课程的教学现状
应用型人才是指利用科学原理为社会创造直接效益的人才,他们的主要任务是将科学原理或新发现的知识直接用于与社会生产密切相关的社会实践领域[1,2]。
而准应用型人才的主体,大多来自地方性院校和独立学院中的理工科学生,但他们在大学物理课程的学习上遇到很多困难。
比如:绝大部分学生认为物理很艰涩且实用性不大,导致学习没有激情,缺乏主动性,所以就总体而言大学物理的教学效果是不理想的。
2 大学物理教学改革
针对上述状况,教学工作者首先就在更好地激发学生的学习兴趣,促进学生对物理知识的理解,提高学生分析和解决问题的能力,培养学生的探索和创新意识等这些方面下功夫,这也一直是“大学物理学”课程改革与建设的重点。
绝大部分地方高校和独立学院中的大学物理教学也围绕应用型人才的培养目标,大刀阔斧地进行教学改革。
本文简单介绍了这些年关于大学物理教学改革的工作。
2.1 教学内容的改革
提高教学质量首要的就是选择一本合适的教材。
市场上有很多大学物理教材及辅导材料,分别针对不同层次的学生,包括重点大学、一般地方性大学、独立学院的学生甚至网络、自考等学生。
对于独立学院的学生来说,学生的特点是基础相对薄弱,学习依赖性强,自信心不
足,所以选择一套内容全面、高深的大学物理教材,不会增加他们学习的主动性,甚至可能还有副作用。
但如果选择一套合适的教材在教学过程中可能起到事半功倍的作用,仍以独立学院来说,内容相对浅显、插图形象、重点明确的教材可能更恰当。
选择这类教材,大部分学生才有可能在课余时间看书,这就是学生主动学习的表现之一。
其次大学物理教学内容上也相应做了一些变动。
高校中大学物理是工科学生的必修课之一,且是学习其他专业基础课的前提。
但是大学物理课程本身的特点是内容多而杂、概念抽象、理解困难,而工科是许多应用型学科的总称,后续专业课的学习只是涉及到大学物理的部分内容,而不是全部,所以针对不同的专业,在大学物理的教学中除了做到面面俱到之外还要注意有侧重点。
比如:对土木工程的学生来讲,力学部分非常重要;对于电信专业的学生来讲,可能电磁学内容与专业课关系更加紧密。
有教师做过对比,对于后续课程有帮助的内容,学生就到课率、学习态度、上课的互动以及最后的教学效果来看,相比其他内容要好很多。
所以大学物理的教学工作,针对不同的专业特点,课时安排上可以作相应的调整。
这一工作已经在很多院校进行了,把大学物理分成A、B、C等几个类别,每一类别就内容、课时安排和教学目标上都有所侧重,根据不同的专业,选择不同的类别。
2.2 教学手段的改革
信息技术引入大学物理课程教学,在抽象的概念和形象的图像之间的建立了联系,有效丰富教学资源的同时还可最大限度地激发学生
的学习兴趣,帮助学生对物理概念的理解,增强学生分析和解决复杂实际问题的能力。
信息技术用于教学最常见的就是多媒体技术,最简单的多媒体可以展示图片,这些图片对理解物理概念有辅助作用。
例如动量与质量和速度两者都有关,可以通过图片说明现实生活中如果超载或者超速都会引起动量变大而增加其危险性,这样一来物理概念就与生活联系起来。
静态的图片之后,动画随后也发展起来,先有平面动画,如flash。
Flash中还可以通过添加图片、声音、视频等特殊效果,使应用程序更加丰富。
平面动画用简单的形式表现物理概念,比方光栅衍射的演示可以说明光栅衍射是由单缝衍射和缝间干涉结合起来的综合效果以及明确缺级的概念。
最近两年教改工作者正在努力尝试建立起三维仿真物理教学模型。
这种三维的仿真物理教学模型,采用软件模拟物理概念及实验全过程[3],使其具体化、生动化、数据化、可视化,从而突破了实际课堂上物理内容演示所受的课时、场地等条件和环境的种种限制。
三维立体模型功能强大,它具有旋转、放大、缩小等功能,使用也方便、广泛,如把它嵌入电子教案,因为形象直观可以在课堂上与学生全面互动,从多个角度观察、理解物理概念及物理过程的变化情况;它还方便插入到网页中,在网络中观察,作为网站建设的资源。
相信三维立体物理模型如全面投入使用,那在物理课程教学的改革中能产生极大的正面效果。
总之,信息技术的引入对于“大学物理学”课程教学的改革有着非常积极的促进作用,一方面对学生来说,有助于他们自主学习和个性发展,另一方面对教师来讲,有助于在教学过程中更好地实施
启发式、讨论式和探究式教学[3],及对学生能力的培养。
2.3 教学形式的改革
课堂的教学形式与上世纪相比已有绝大改观。
电子教案的使用使得教学变得灵活多变,主要表现在电子教案中可以方便的插入图片、动画甚至物理模型,使得物理教案内容丰富、形式多样。
但是长期使用会使教师越来越依赖电子教案,而使教学变得呆板、匠气,还有更关键的一点是,课时紧张信息量大的情况下,只能通过提高教学的速度来完成教学内容,这会使得学生在物理概念理解等方面出现困难。
物理概念的掌握程度直接影响了学生解题的正确率和对物理知识的灵活应用能力。
1893年J.M.Rice做过关于认知的研究发现[4],小孩在记忆几何的形状和规格参数时,他们只需被告知形状的名称和说话的方式,而不需要一个让孩子单独理解、思考的过程,但是随着年龄的增长,理解思考甚至想象越来越重要。
现在面对的是大一大二的学生,这个年龄的人记忆,早已脱离了死记硬背的阶段,对知识的掌握更需要理解。
而学习物理,首先一个就是对物理概念的深刻理解。
有人做过问卷调查,给相当多数量的学生做关于物理概念的试卷,考察其掌握程度,试卷采用多项选择题的形式[5],但其结果是工科物理学生,特别是独立学院的学生其得分是相当低的。
交互式课堂随之发展起来,这类课堂更关注学生的参与程度。
在课堂上教师与学生有互动,学生不再是处于被动的地位,而是学习的主体。
课堂上通过回忆、启发、问答等方式,通过图片的展示、平面动画的放映甚至物理模型的变形缩放、角
度的转换等加深对物理概念及物理变化过程的理解。
这种交互式的课堂能尽可能的激发学生的学习主动性、积极性。
因此,交互式课堂的采用就教学效果上讲比传统文化课程教学更有优势,最明显的例子就是考试成绩明显要高。
网络已经渗透到社会的各行各业,网站的建设是大学物理教学改革的又一形式。
大学物理课程教学网站,其内容覆盖课内与课外、理论与实践等多个环节:包括主页、物理资源、辅导系统、学生作品等模块,把课堂从教室内延伸至教室外甚至是整个网络世界,极大地拓展了学生的视野。
大学物理课程教学网站的建立目标是整合教学资源,为进行多方位的教学方法和教学手段提供一个完善的教学平台,从而提高学生的信息素养、探索能力以及创新思维能力。
3 结语
大学物理教学改革是一个循序渐进、与时俱进的过程,所以现阶段教学改革还远不能说成功,还有待发展和改进的地方,譬如:实时反馈机制还不够完善,有很大深入工作的空间。
总之,教学内容、手段、方法的发展和改进能够有效提高教与学。
对学生而言,学习物理的积极性、主动性提高,物理知识的掌握和应用能力有所提高,更有利于后续专业课程的学习;对教师来讲,在教学改革的过程更加了解学生,从而在以后的教学中更能够做到有的放矢,提
高大学物理的教学质量,更好的服务基础学科的教学。
参考文献
[1] 吴阿林.应用型人才的层次结构及其指标体系的研究[J].黑龙江高教研究,2006,(11):122～124.
[2] 胡南,李铁.应用型人才培养目标与大学物理教学改革[J].物理与工程,2010 (20):51～53.
[3] 吴天刚,王祖源.(物理教学数字化平台)之技术特征.数字技术与应用,2011(6):162～163.
[4] J.M.Rice,The Public-School System of the United States[M].The Century co.1893.
[5] Robert Beichner.An Introduction to Physics Education Research[M].Getting Started in PER,2009.。