苗勁松 黃淼淼 衛(wèi)正統(tǒng) 張暉 郭東琴

[摘 要] 在通識(shí)教育大背景下，將自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)上升為一種教育理念，一種教學(xué)思想和一種教學(xué)態(tài)度。以能力素質(zhì)培養(yǎng)為目標(biāo)，以工科非物理專(zhuān)業(yè)本科低年級(jí)學(xué)生為基本定位，緊密結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)程度和能力現(xiàn)狀，緊扣大學(xué)物理課程教學(xué)，深度挖掘略高于且緊貼教材和教學(xué)要求的探究?jī)?nèi)容，以課堂教學(xué)為牽引，逐步融入問(wèn)題探究的多個(gè)元素，使大學(xué)物理教學(xué)面向能力素質(zhì)培養(yǎng)有章可循，探索和實(shí)踐了如何在知識(shí)遷移中有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力。

[關(guān)鍵詞] 學(xué)習(xí)能力;素質(zhì);自主學(xué)習(xí);探究學(xué)習(xí)

[作者簡(jiǎn)介] 苗勁松（1969—），男，陜西西安人，碩士，信息工程大學(xué)副教授，主要從事大學(xué)物理研究;黃淼淼（1981—），河南潢川人，碩士，信息工程大學(xué)講師，主要從事大學(xué)物理研究;衛(wèi)正統(tǒng)（1987—），男，河南南陽(yáng)人，博士，信息工程大學(xué)副教授，主要從事大學(xué)物理教學(xué)及光信息技術(shù)研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）24-0109-04? ?[收稿日期] 2021-03-18

物理學(xué)是一門(mén)與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合的自然科學(xué)，其基本理論滲透于自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，是其他自然科學(xué)及技術(shù)相互融合的基礎(chǔ)和重要節(jié)點(diǎn)，在人才的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中具有重要地位。以物理學(xué)基礎(chǔ)為教學(xué)內(nèi)容的大學(xué)物理課程，是高等學(xué)校理工科各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的一門(mén)重要的通識(shí)性必修基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立科學(xué)的世界觀，增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)等方面，具有其他課程無(wú)法替代的重要作用，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。顯然，在通識(shí)教育大背景下，知識(shí)、能力和素質(zhì)三層次培養(yǎng)目標(biāo)中，知識(shí)目標(biāo)是最基本且最容易實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo);素質(zhì)目標(biāo)主要指科學(xué)思想、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法等科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。對(duì)于工科大學(xué)物理教學(xué)而言，能力目標(biāo)主要體現(xiàn)為學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力這三種能力的培養(yǎng)，在三層次培養(yǎng)目標(biāo)中起到承上啟下的作用，在人才培養(yǎng)中舉足輕重。而三種能力的培養(yǎng)，以學(xué)習(xí)能力最為基本，體現(xiàn)為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，這一能力培養(yǎng)能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，給學(xué)生的終生學(xué)習(xí)和后續(xù)發(fā)展提供后勁，是能力素質(zhì)培養(yǎng)中最務(wù)實(shí)和最核心的選項(xiàng)。

一、大學(xué)物理課程對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和探究學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的引領(lǐng)

物理學(xué)是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科，是其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，在人類(lèi)物質(zhì)文明的進(jìn)步和思維發(fā)展中起著重要作用。在學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)中，工科大學(xué)物理課程，無(wú)論從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程使用的方法手段，還是課程本身的實(shí)踐性特點(diǎn)，都具有其他課程所無(wú)法替代的重要作用。

（一）教學(xué)內(nèi)容方面

工科大學(xué)物理定位于基礎(chǔ)學(xué)科，教學(xué)內(nèi)容在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上有所延伸，不但涉及經(jīng)典物理，而且涉及近代物理以及科技前沿，呈現(xiàn)出由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由特殊到一般的循序漸進(jìn)過(guò)程，不但要求學(xué)生知其然，也要求學(xué)生知其所以然[2]。和中學(xué)物理相比較，盡管工科大學(xué)物理的深度和廣度均有所增加，但是工科大學(xué)物理所涉及的很多概念、知識(shí)、原理和規(guī)律，學(xué)生在高中已經(jīng)有所接觸，不會(huì)感到特別陌生，學(xué)習(xí)起來(lái)沒(méi)有跳躍感，這就為工科大學(xué)物理教學(xué)對(duì)其自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)實(shí)施方面

就教學(xué)實(shí)施而言，工科大學(xué)物理教學(xué)需要兩個(gè)學(xué)期，一方面該課程的教學(xué)過(guò)程能夠給學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)提供足夠的時(shí)間和空間。另一方面，工科大學(xué)物理一般在第二、三學(xué)期開(kāi)設(shè)，此時(shí)，學(xué)生對(duì)待知識(shí)的態(tài)度已經(jīng)由簡(jiǎn)單的接受和理解，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)規(guī)律的溯源，以及知識(shí)、原理間的因果關(guān)系和來(lái)龍去脈，對(duì)物理原理和規(guī)律有著足夠的探索欲望和內(nèi)在動(dòng)力;同時(shí)，這一階段的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了一定的高等數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)微積分思想有所了解，已經(jīng)具備用高等數(shù)學(xué)工具初步探究大學(xué)物理問(wèn)題的能力[3]，這就為其在大學(xué)物理課堂上自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的實(shí)施創(chuàng)造了條件。

（三）課程特性方面

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)和探究是物理學(xué)的靈魂。工科大學(xué)物理課程教學(xué)在凸顯其基礎(chǔ)教學(xué)、講授基本知識(shí)的同時(shí)，注重學(xué)生分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)，教學(xué)過(guò)程不但有課堂演示實(shí)驗(yàn)和理論講授，而且有驗(yàn)證性、探究性等操作實(shí)驗(yàn)，形成了由實(shí)驗(yàn)到理論再到實(shí)驗(yàn)的一個(gè)完整的科學(xué)探究體系[4]。這一體系本身就是在探究中學(xué)習(xí)，相對(duì)于其他學(xué)科，在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力方面，具有明顯優(yōu)勢(shì)，并能夠使學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)本科和碩士階段學(xué)習(xí)和科研能力的無(wú)縫銜接。

二、自主學(xué)習(xí)能力和探究能力培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐

大學(xué)物理課程教學(xué)對(duì)學(xué)生探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，要以探究性課堂教學(xué)為牽引，結(jié)合培養(yǎng)對(duì)象的工科非物理專(zhuān)業(yè)本科低年級(jí)這一特點(diǎn)，因材施教，從課堂教學(xué)入手，創(chuàng)設(shè)緊貼教材和教學(xué)要求、但略高于教材和教學(xué)要求的探究問(wèn)題，嘗試開(kāi)展多種形式的自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐。

（一）在小問(wèn)題的知識(shí)遷移過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

教材是教學(xué)實(shí)施的重要參考，但是教學(xué)實(shí)施不能受限于教材。物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，工科大學(xué)物理教材將物理學(xué)基本理論和實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合，這種結(jié)合體現(xiàn)了物理學(xué)的本質(zhì)。無(wú)論是教材的編排還是教學(xué)過(guò)程的實(shí)施，都要緊扣課程教育教學(xué)的主線和核心內(nèi)容，因此，教材中將有些邊緣化的內(nèi)容或結(jié)論，在基本公式或原理的基礎(chǔ)上，不加證明地用“實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)”“由此可見(jiàn)”“顯然”等語(yǔ)言給出。其實(shí)，由于授課對(duì)象的不同，有些結(jié)論并不是很“顯然”，而是需要適當(dāng)推導(dǎo)或證明，否則，對(duì)于學(xué)生的理解而言，就會(huì)形成“斷層”。這些內(nèi)容大部分不難，這就給老師帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)留下了足夠空間，相對(duì)較難的內(nèi)容由老師講授，比較簡(jiǎn)單的內(nèi)容，可以在老師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究，打通學(xué)生理解層面的這最后“一公里”。學(xué)生完全釋疑、不斷獲得成就感的同時(shí)，培養(yǎng)了其自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力。比如熱學(xué)部分，溫度越高最可幾速率越大，麥克斯韋速率分布函數(shù)峰值點(diǎn)下移，工科大學(xué)物理教材只是將這一結(jié)論定性地進(jìn)行了說(shuō)明，其實(shí)，這一結(jié)論可以很簡(jiǎn)單地由麥克斯韋速率分布函數(shù)和最可幾速率成反比這一數(shù)學(xué)關(guān)系式來(lái)解釋[5];再比如，牛頓環(huán)干涉一節(jié)，工科物理教材將牛頓環(huán)半徑給出來(lái)之后，一般都會(huì)說(shuō)“由此可見(jiàn)，牛頓環(huán)是一系列內(nèi)疏外密的同心圓環(huán)”，其實(shí)這并沒(méi)有將此問(wèn)題說(shuō)透，尤其沒(méi)有說(shuō)透為何內(nèi)疏外密。其實(shí)，對(duì)于學(xué)過(guò)微積分的學(xué)生而言，對(duì)牛頓環(huán)半徑公式兩邊進(jìn)行微分，可以很簡(jiǎn)單地證明牛頓環(huán)內(nèi)疏外密。其實(shí)，這些問(wèn)題是數(shù)學(xué)和物理的學(xué)科交叉或者邊緣性問(wèn)題，數(shù)學(xué)和物理都覺(jué)得“無(wú)關(guān)大礙”，甚至“懶得講解”。數(shù)學(xué)是和物理結(jié)合最為緊密的自然科學(xué)，然而，學(xué)生卻往往不知道數(shù)學(xué)工具在物理上如何應(yīng)用，這些問(wèn)題不弄清楚就會(huì)在學(xué)生的心中永遠(yuǎn)留下一塊陰影，對(duì)物理規(guī)律的深度理解以及嚴(yán)密性有所懷疑。同時(shí)，這些問(wèn)題的難度，對(duì)學(xué)生而言，呈現(xiàn)為“伸伸手就能夠得著”的狀態(tài)，是最能激發(fā)學(xué)生探究興趣、最能培養(yǎng)學(xué)生自信的內(nèi)容，這些問(wèn)題一旦在老師的引導(dǎo)下，由學(xué)生自主學(xué)習(xí)探究解決，會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生很強(qiáng)的成就感，對(duì)其學(xué)習(xí)動(dòng)力的促進(jìn)，會(huì)起到牽一發(fā)而動(dòng)全身的功效。因此，在老師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生從這些簡(jiǎn)單問(wèn)題入手進(jìn)行自學(xué)和探究，不但培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的自信，也培養(yǎng)了學(xué)生將數(shù)學(xué)等課程知識(shí)向物理課程的遷移，以及物理向后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的遷移能力，還讓學(xué)生養(yǎng)成了“于不疑處有疑”的好習(xí)慣，這樣就有效提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)能力。