侯利潔 劉興來(lái) 崔文麗 楊 艷 王建邦

(中北大學(xué)理學(xué)院,山西 太原 030051)

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大學(xué)物理多元課堂教學(xué)方法的實(shí)踐與探索

侯利潔 劉興來(lái) 崔文麗 楊 艷 王建邦

(中北大學(xué)理學(xué)院,山西 太原 030051)

根據(jù)教育部本科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)體系,要求在課程建設(shè)中,積極改進(jìn)教學(xué)方法與手段,采用啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)方法.本文探討在大學(xué)物理課堂教學(xué)中,根據(jù)不同章節(jié)教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生實(shí)際,采用上述先進(jìn)的教學(xué)方法以提高教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐與探索.通過(guò)實(shí)踐,有效地轉(zhuǎn)變學(xué)生由接受性學(xué)習(xí)方式到多樣化學(xué)習(xí)方式,同時(shí)教師由注入式的教學(xué)行為到啟發(fā)式、討論式的教學(xué),提高大學(xué)物理課堂教學(xué)質(zhì)量.

大學(xué)物理；多元課堂教學(xué)；探索

目前,課堂教學(xué)方法改革[1]是我國(guó)高等學(xué)校本科教學(xué)改革最“接地氣”的一環(huán).正如教育部周遠(yuǎn)清所指出的“沒(méi)有什么時(shí)候比現(xiàn)在對(duì)教學(xué)方法改革的要求更為迫切、更為強(qiáng)烈了”“教學(xué)方法的大改革,可能是今后深化教學(xué)改革、質(zhì)量大提高的一個(gè)切入點(diǎn)和突破口”.牛津大學(xué)的那句話說(shuō)得好： “導(dǎo)師在學(xué)生面前噴煙,直到把學(xué)生心里的火把點(diǎn)燃”,課堂教學(xué)中,教師如何“在學(xué)生面前噴煙”,點(diǎn)燃“學(xué)生心里的火把”,把教材中“冰冷的美麗”的知識(shí)點(diǎn),轉(zhuǎn)化為課堂上學(xué)生“火熱的思考”？本文探索靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法來(lái)提高大學(xué)物理課堂教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐與探索.

1 學(xué)生課前預(yù)習(xí)與參與式方法

學(xué)生是否主動(dòng)參與課堂教學(xué),是保證上課效果的關(guān)鍵.但學(xué)生要主動(dòng)參與而不是被動(dòng)接收,關(guān)鍵是要做到課前預(yù)習(xí),帶著預(yù)習(xí)中對(duì)教學(xué)內(nèi)容的了解與問(wèn)題來(lái)到課堂,才有可能主動(dòng)參與老師設(shè)計(jì)的各種教學(xué)環(huán)節(jié).對(duì)于側(cè)重介紹物理實(shí)驗(yàn)的知識(shí)點(diǎn),學(xué)生通過(guò)預(yù)習(xí)可以掌握一部分內(nèi)容,這時(shí)采用學(xué)生參與式的教學(xué)方法容易獲得成功.例如,光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與規(guī)律,學(xué)生對(duì)教材[2]上的陳述并不難理解,且學(xué)生有普朗克能量子量子化的概念和相對(duì)論的基礎(chǔ),加之?dāng)?shù)學(xué)處理也不復(fù)雜,這時(shí)讓學(xué)生上講臺(tái),或簡(jiǎn)介本節(jié)主要知識(shí)點(diǎn),或在黑板上提出預(yù)習(xí)中存在的問(wèn)題,之后教師根據(jù)學(xué)生的陳述或表述,組織課堂討論.討論中教師不必總是站在講臺(tái)上面,而站在學(xué)生的旁邊或后面,或聽(tīng)學(xué)生表述見(jiàn)解,或做學(xué)生的助手,或成全他們陳述想表達(dá)的觀點(diǎn)、看法,不怕這些觀點(diǎn)、看法是否很準(zhǔn)確,不怕這些陳述不十分完整,教師及時(shí)的“點(diǎn)撥”,往往能引起學(xué)生們的高度關(guān)注,達(dá)到預(yù)想不到的效果。引導(dǎo)、組織學(xué)生參與課堂教學(xué)時(shí),教師可靈活采用多種方法,一是教師以點(diǎn)名方式組織全體學(xué)生參與討論；二是讓學(xué)生到講臺(tái)上回答其他學(xué)生發(fā)問(wèn)或教師的提問(wèn)；三是教師挑選出問(wèn)題,讓學(xué)生自由起立回答；四是教師在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上,補(bǔ)充、點(diǎn)撥與小結(jié)相關(guān)問(wèn)題的物理思想、物理方法、物理概念與物理規(guī)律.由于預(yù)習(xí)是學(xué)生參與課堂教學(xué)的基礎(chǔ),我?；づc環(huán)境學(xué)院13級(jí)一位學(xué)生說(shuō)“從不預(yù)習(xí)的我逐漸學(xué)會(huì)了預(yù)習(xí),或許,這也是我一年來(lái)最大的收獲了”.她從切身體會(huì)中總結(jié)了預(yù)習(xí)的5點(diǎn)好處:(1)上課不再盲目,做到有的放矢.特別是老師上課方式[3],不預(yù)習(xí)直接聽(tīng)很費(fèi)力,效果不佳.(2)預(yù)習(xí)時(shí)就找出問(wèn)題,而后分析研究問(wèn)題,解決不了的寫(xiě)在提問(wèn)紙上[4],后來(lái)分析能力也慢慢提高了,大腦里的問(wèn)號(hào)才不會(huì)越積越多.(3)提高了能力.一方面是自學(xué)能力,由被動(dòng)學(xué)到自學(xué)是一個(gè)很大的提高,剛開(kāi)始的一個(gè)禮拜的確感到有點(diǎn)吃力,但最后自學(xué)變成了一種習(xí)慣,不預(yù)習(xí)心里就不踏實(shí),與其這樣,干脆選擇提前預(yù)習(xí),讓上課變得快樂(lè)一點(diǎn)；另一方面便是提煉能力,兩節(jié)的內(nèi)容要在10分鐘內(nèi)講完,隨便預(yù)習(xí)一下只能照著課本念書(shū),因此語(yǔ)言必須簡(jiǎn)煉,不能拖泥帶水.(4)主動(dòng)預(yù)習(xí)后,課堂積極回答問(wèn)題,進(jìn)入了一個(gè)良性循環(huán),信心增強(qiáng).(5)抓緊了時(shí)間,一周23節(jié)大課,所以只能利用周六日的時(shí)間來(lái)預(yù)習(xí).我校信息工程學(xué)院13級(jí)的一位學(xué)生也這樣說(shuō)：“我認(rèn)為對(duì)我影響最大的是預(yù)習(xí).”

2 例題、習(xí)題的討論式方法

除在學(xué)生預(yù)習(xí)基礎(chǔ)上組織學(xué)生參與式教學(xué)方法外,有的教學(xué)內(nèi)容側(cè)重在特定物理過(guò)程中理解與應(yīng)用物理知識(shí)點(diǎn),例題與習(xí)題就是這類(lèi)知識(shí)點(diǎn)的典型.圍繞形式化的例題或習(xí)題,可以在課堂上組織學(xué)生討論、爭(zhēng)辯、做答案.例如,在學(xué)習(xí)半導(dǎo)體摻雜能級(jí)計(jì)算[5]時(shí),有一道習(xí)題是,已知GaAs的相對(duì)介電常數(shù)εr=10.4,若取m*=0.07me,me為電子的靜止質(zhì)量,試確定GaAs中施主的電離能.在批改學(xué)生作業(yè)時(shí),發(fā)現(xiàn)學(xué)生就這道題畫(huà)出3種不同的原理圖,但3種圖都不規(guī)范.如第一種圖在半導(dǎo)體價(jià)帶中未標(biāo)出空穴(價(jià)帶不是滿(mǎn)帶),第二種圖是以氫原子結(jié)構(gòu)圖原封不動(dòng)表示類(lèi)氫原子(5價(jià)原子不同于氫原子),第三種圖是以原子能級(jí)圖代替固體能帶圖.我們抓住這個(gè)習(xí)題,在上課時(shí)請(qǐng)這3位學(xué)生在黑板上分別畫(huà)出各自的圖,然后組織全班學(xué)生討論.每張圖有何缺陷？正確的原理圖是什么？通過(guò)對(duì)3幅圖的討論,教師了解了學(xué)生,學(xué)生了解了自己.我們發(fā)現(xiàn)在課堂討論中,安排一定時(shí)間選幾個(gè)有代表性解法(無(wú)論正確與否)的學(xué)生,到黑板上畫(huà)圖或?qū)懝奖硎鏊麄兊南敕ㄅc算法,然后,或讓計(jì)算正確的學(xué)生當(dāng)場(chǎng)講解,或組織學(xué)生結(jié)合自己的作業(yè)本討論,哪是正確,為什么？哪是錯(cuò)誤,為什么(控制好時(shí)間,點(diǎn)到為止)？只要問(wèn)題突出,組織得法,可以說(shuō),課堂上學(xué)生的注意力、思維、興趣達(dá)到極至.

3 深度思考與探究式方法

在學(xué)習(xí)原子核的結(jié)合能時(shí)有學(xué)生問(wèn):一個(gè)自由質(zhì)子與一個(gè)自由中子結(jié)合成氘核時(shí)質(zhì)量數(shù)守恒,如何理解這一過(guò)程還有質(zhì)量虧損？這是一個(gè)很有深度的問(wèn)題,按常規(guī)應(yīng)由教師回答,但教師沒(méi)有直接回答,而是以師生問(wèn)答方式組織學(xué)生參與討論.教師首先問(wèn)什么是質(zhì)量數(shù)？學(xué)生都能回答.接著問(wèn)什么是質(zhì)量數(shù)守恒？學(xué)生也能從一個(gè)自由質(zhì)子與一個(gè)自由中子結(jié)合成氘核核反應(yīng)方程中找到答案.什么是質(zhì)量虧損？學(xué)生也能順利地從教材中找到答案.然后問(wèn)出現(xiàn)質(zhì)量虧損是否質(zhì)量不守恒？教材中已指出如果考慮到一個(gè)自由質(zhì)子與一個(gè)自由中子結(jié)合氘核時(shí)放出的γ光子的動(dòng)質(zhì)量,此系統(tǒng)反應(yīng)前后總質(zhì)量是守恒的.在此基礎(chǔ)上回到學(xué)生提出的上述問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生回顧相對(duì)論中靜質(zhì)量、動(dòng)質(zhì)量、總質(zhì)量的概念,之后告訴學(xué)生注意質(zhì)子與中子的質(zhì)量數(shù)只是靜質(zhì)量的整數(shù)表述,是靜質(zhì)量的近似描述,質(zhì)量數(shù)守恒只表明核反應(yīng)前后核子數(shù)的整數(shù)關(guān)系,而核子質(zhì)量整數(shù)(質(zhì)量數(shù))之外的那一部分,在核反應(yīng)中因核子相互作用而發(fā)生了變化,這一變化就是質(zhì)量虧損的原因,也是核子有無(wú)相互作用的表現(xiàn).學(xué)生提出的類(lèi)似問(wèn)題還很多,要不要在課堂上組織學(xué)生進(jìn)行探究、能不能組織學(xué)生在課堂上探究呢？我們的看法是,即使在地方院校大學(xué)物理課程層面上,應(yīng)該多給學(xué)生提供探究式學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì).理由很簡(jiǎn)單,通過(guò)學(xué)生自己的思考與實(shí)踐,用同樣的方法處理不同的問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)其中的差異并解決之,會(huì)起到事半功倍的效果.如在激光原理那一章,介紹了如何描述自發(fā)輻射與受激吸收的概率之后,將受激輻射的概率描述交由學(xué)生來(lái)做.學(xué)生說(shuō)： “我不斷地體驗(yàn)到了其中的樂(lè)趣”.

4 抽象思維與啟發(fā)式方法

廣義的啟發(fā)式是一種教學(xué)原則,以上介紹的參與式、討論式與探究式諸方法中都離不開(kāi)貫徹啟發(fā)式教學(xué)原則.狹義的啟發(fā)式是一種教學(xué)方法,它也是廣大教師在教學(xué)改革中關(guān)注的教學(xué)方法之一.在大學(xué)物理中不乏需要應(yīng)用幾何、代數(shù)、分析的數(shù)學(xué)語(yǔ)言處理相對(duì)抽象的知識(shí)點(diǎn)；不乏需要從微觀角度分析宏觀物理現(xiàn)象機(jī)理的知識(shí)點(diǎn)；不乏需要從物質(zhì)的不同層次的相互作用、運(yùn)動(dòng)與結(jié)構(gòu)中來(lái)認(rèn)識(shí)事物的知識(shí)點(diǎn)；不乏需要從在特定物理過(guò)程中理解普遍物理規(guī)律的知識(shí)點(diǎn),對(duì)這類(lèi)知識(shí)點(diǎn),教師的講述要相對(duì)多一點(diǎn),講授時(shí)間要相對(duì)長(zhǎng)一些,采用啟發(fā)式教學(xué)法比較合適.例如,磁場(chǎng)安培環(huán)路定理、位移電流假設(shè)、狹義相對(duì)論、薛定諤方程、描述氫原子的3個(gè)量子數(shù)和晶格振動(dòng)等內(nèi)容.教師講授多一點(diǎn)并不等于“灌輸”而是在“問(wèn)中教,教中問(wèn)”[6]；教師講得多一點(diǎn)并不等于一講到底,而是學(xué)生在“問(wèn)中學(xué),學(xué)中問(wèn)”；教師講得多一點(diǎn)并不等于事無(wú)巨細(xì),面面俱到而是圍繞核心內(nèi)容,突出重點(diǎn)、分散難點(diǎn),一切要著眼調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)與探究的積極性.不過(guò),啟發(fā)式最重要的環(huán)節(jié)是提問(wèn).例如,一維無(wú)限深勢(shì)阱問(wèn)題是量子物理中一個(gè)典型問(wèn)題,求解過(guò)程簡(jiǎn)單,所采用的數(shù)學(xué)方法也并不復(fù)雜.但為了引導(dǎo)學(xué)生理解一維無(wú)限深勢(shì)阱[2]模型的提出以及模型的意義,教師問(wèn)：為什么要將金屬中自由電子的勢(shì)能模型化？引導(dǎo)學(xué)生理解教材中先取勢(shì)能的平均值然后令勢(shì)能平均值為零的理由,以及電子不能輕易逸出金屬(不考慮冷發(fā)射).為了讓學(xué)生把握求解步驟,教師問(wèn)：為什么要把一維定態(tài)薛定諤方程中Ψ(x)前的常系數(shù)令為k2？為幫助學(xué)生自己破解這一問(wèn)號(hào),教師指出該方程中數(shù)學(xué)上有將該常數(shù)取平方的理由,當(dāng)學(xué)生已看到該常數(shù)恒為正的性質(zhì)后,教師順勢(shì)問(wèn)為什么只能用k2而不能用別的符號(hào)呢？當(dāng)學(xué)生看到非相對(duì)論的動(dòng)量-能量關(guān)系后,他們對(duì)這一問(wèn)題也就明白了,也就容易理解隨后的能量量子化概念了.接下來(lái)在由方程的通解求特解過(guò)程中,教師問(wèn):在由方程的通解求特解過(guò)程中,為什么說(shuō)方程的邊界條件是Ψ(0)=0及Ψ(a)=0?為什么要用歸一化條件確定常數(shù)A等等.同樣采取教師在“問(wèn)中教,教中問(wèn)”,學(xué)生在“問(wèn)中學(xué),學(xué)中問(wèn)”的方式.教的最終目的應(yīng)該是為了“學(xué)”.有學(xué)生說(shuō)：“通過(guò)一個(gè)學(xué)期的鍛煉,漸漸養(yǎng)成了自學(xué)的習(xí)慣,這不僅是知識(shí)的獲取過(guò)程,更是自主能力培養(yǎng)的過(guò)程,學(xué)習(xí)大學(xué)物理的方法同時(shí)我也可以運(yùn)用到其他科目的學(xué)習(xí)”.

5 結(jié)語(yǔ)

有師者云:有施教之功,貴在引路,妙在開(kāi)竅.長(zhǎng)此以往“乃為善教者也”.

[1] 教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)基礎(chǔ)物理教學(xué)改革創(chuàng)新的倡議[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2014,(11):4-6.

[2] 王建邦,張旭峰,楊軍,等.大學(xué)物理學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014:120-123.

[3] 侯利潔,劉興來(lái),崔文麗,等.采用多種方法提高大學(xué)物理課堂教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐與探索[J]//2014年全國(guó)高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教育學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.物理與工程S1,2014:65-66,69.

[4] 楊艷,劉興來(lái),胡俊麗,等.大學(xué)物理教學(xué)中師生一對(duì)一問(wèn)答的實(shí)踐與探索[J].物理與工程,2013,23(2):49-50.

[5] 王建邦,趙瑞娟,侯利潔,等.大學(xué)物理解題思路、方法與技巧[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014:187.

[6] 侯利潔,劉興來(lái),崔文麗,等.“教中問(wèn)、問(wèn)中教;學(xué)中問(wèn)、問(wèn)中學(xué)”的課堂教學(xué)方法的實(shí)踐[J].物理與工程,2013,23(1):62-63.

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PRACTICE AND EXPLORATION OF MULTIVARIATE CLASSROOM TEACHING METHODS IN COLLEGE PHYSICS

Hou Lijie Liu Xinglai Cui Wenli Yang Yan Wang Jianbang

(School of Science,North University of China,Taiyuan,Shanxi 030051)

According to the quality evaluation index system of the Ministry of Education about the undergraduate professional talents training,it is required to improve teaching methods and means actively,and use the heuristic,inquiry,discussion,participation type teaching method during the construction of curriculum.This paper discusses how to explore of the foregoing diversity of teaching methods to improve teaching quality in the classroom teaching of university physics,according to the different sections of the teaching contents and students’ practical.Through practice,we try to effectively change the students from reception learning to a variety of learning methods,and change the teachers from the injection teaching type to the heuristic,discussion-based teaching type in order to improve the quality of classroom teaching of university physics.

university physics;multivariate classroom teaching;exploration

2015-03-31

山西省教育教學(xué)改革項(xiàng)目(J213052)，中北大學(xué)高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目.

侯利潔，女，講師，主要從事大學(xué)物理及大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究工作，研究方向?yàn)槟蹜B(tài)物理.applegirl36@126.com