“基础物理与实验”课程实施理实一体化教学模式的探索.pdf
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1、“基础物理与实验”课程实施理实一体化教学模式的探索吴天安,杨晓娜,张晓旭,李奇(战略支援部队信息工程大学基础部,河南 郑州,450002)随着科技的日新月异,在现代化战争中,装备的更新换代或战争环境的变化周期不断缩短,这对军士掌握新知识、新技能的要求越来越高。物理学中的基本概念、基本理论和基本方法是学生科学素养的重要组成部分,是学生以后学习新理论、新知识、新技术的基础。但一些学生理论基础薄弱,抽象思维能力较差,在学习物理理论课程时存在一定的困难。理实一体化教学是理论与实践相融合的一种教学模式,能够打破以往理论讲授环节比较集中,实验单独进行的弊端,强调学生为主体,可在课堂教学中实现师生“教、学、
2、做”三合一,理论教学与实际操作相辅相成,有助于解决当前的教学困境。针对理实一体化教学模式的改革,应用型本科院校在人才培养方面进行了不少的尝试1-4。如南京理工大学从应用型本科的人才培养需求出发,针对传统单片机课程的特点,立足理实一体化教学理念,以“应用”为目的构建课程和教学内容体系,实现了理论教学与实践教学的有效结合5。海军工程大学对电路课程教学模式进行了探索,重构课程教学内容体系、开展层次化教学实践设计、制定全程化教学考核方案,构建了以学生为中心、以能力培养为导向的理实一体化教学改革模式6。上述研究主要集中在实践性比较强的课程,针对物理课程的探索还比较少。近年来,电子科技大学、北京航空航天大
3、学、郑州大学等高校针对物理、化学等课程进行了理论与实践相融合的初步教学探索7-11,有效提高了教学质量。以上课程的教学成果都为物理课程的理实一体化教学改革提供了借鉴。一、物理课程教学存在的主要问题(一)学生基础参差不齐通过调查问卷分析可知,学生学习经历与背景有着较大差距,不仅有高中或中专学历(占比大于90%),还有部分大专学历(占比不足 10%),这给课程教学带来了一定的困难。根据课前学生的自我认知与评价可知,部分学生认为自己仅具有初中水平,甚至个别学生认为自己从未学习过物理,仅有不到 20%的学生认为自己具备高中的物理水平。如此薄弱的物理基础,给课堂教学带来了不小的挑战。在近三年的教学实践中
4、,笔者发现许多学生的数学基础薄弱,甚至有些学生不具备基本的数学语言表述能力,而学好物理的一个前提条件就是必须具备良好的数学基础。面对“学生难学、教师难教”的实际问题,需要精准找出原因所在,并提出行之有效的对策,这样才能真正提高物理课程的教学质量。(二)理论与实验教学单独开设,不能同频共振在传统的教学模式中,物理课程的理论课与实践课独立开设,并由不同的教师承担。理论课堂上,教师注重知识点讲解、公式推导和习题运算,但是由于物理知识比较抽象且学生综合素质不够高等,教师的“教”与学生的“学”都面临不小的困难。实践课堂上,教师的教学重点在实验仪器、实验操作、注意事项、数据处理等方面,为了保证学生顺利完成
5、实验,教师通常采用演示教学法,手把手地辅导学生完成实验,导致实验主要以模仿为主,不能有效与理论知识相衔接。(三)评价方式单一,不够科学全面教学评价是学校实行教学管理的一个重要组成部分,它是检验教师教学成果和学生学习效果的有效方法。在原有考核方式中,物理课程的理论知识考核评价方式大多是平时作业和期末考试这两种方式,并以终结性考核为主,很少关注学生在课堂上与教师的互动等方面。在实践部分的考核中,对学生实际实验DOI:10.16681/ki.wcqe.202323038作者简介:吴天安(1981),男,副教授。研究方向:物理实验教学,非线性光学。摘要:为了提高课程教学效率与质量,促进学生全面发展,文
6、章首先分析了物理课程教学存在的主要问题,然后提出了“基础物理与实验”课程实施理实一体化教学模式的策略。关键词:理实一体化教学模式;“基础物理与实验”课程;思政教育中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:2095-6401(2023)23-0158-04西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期西部素质教育2023 年 12 月第 9 卷第 23 期水平的评价也是以教师为主体,以实验报告的结果为评价的主要依据。同时,考核中对“理”与“实”的评价相对独立,没有形成一个统一的整体,不利于引导教师的“教”与学生的“学”。二、“基础物理与实验”课程实施理实一体化教学模式的策略物理课
7、程实践教学本应与理论教学相辅相成,即理论和实践水乳交融,实中有理,理中有实。理实一体化教学是一种理论与实践相融合的教学模式,打破了以往教学活动中理论讲授环节与实践环节各自独立开展的局面。经过两年的教学实践,战略支援部队信息工程大学(以下简称“我校”)将物理理论课程与实验课程进行有机融合,整合为“基础物理与实验”课程,使师生在课堂教学中实现“教、学、做”合一,理论教学与实践环节相辅相成,让学生在实践中提升对于物理知识的理解程度,一定程度上解决了物理教学的困境。为适应实战化需求,本文根据“基础物理与实验”课程教学的一些特点进行场所、内容、教材、方法、考核等方面的改革,探索理实一体化教学模式,以便使
8、其更适合现代军士的职业发展。(一)建设满足理实一体化教学需求的物理实验室理实一体化教学需要在实验室内开展理论教学和实践教学,故该实验室要同时具备理论学习的功能和实验操作的功能。在传统的教学模式中,实验课在实验室开展教学活动时,需要分组进行小班化教学,必须开展多轮循环才能完成实验教学;理论课程在教室开展教学活动时,一般实行大班化教学。由于实验场所面积和仪器设备数量的限制,实验室根本无法同时承担理论课与实验课的教学任务,这种在空间上的分离不利于理实一体化教学模式的实施。对此,只有建设符合理实一体化教学要求的实验室,使其同时满足理论课和实验课的教学要求,才能收到事半功倍的效果。为此,根据承训规模、教
9、学任务,我校建设了 14 个物理实验室,每个实验室拥有至少30 个实验位,并配有功能齐全的多媒体设备。在建设理实一体化教室时,我校应遵循以下原则:一是实验室的布局合理,不仅便于开展实践教学,同时能够满足理论教学的需要;二是体现专业特色,符合为战育人的需求,并且最好具有多功能性;三是要突出为教学服务的理念,完善相应设施,推动理实一体化教学的开展。(二)重构理实一体化教学模式下课程内容体系“基础物理与实验”这一课程是学生在第一学期学习的一门必修课程,其教学质量将直接影响学生对后续课程的学习信心和热情。为了有效开展理实一体化教学,教师需要对适合理实一体化教学的内容进行筛选,并设计相应的实践内容,同时
10、教学过程中不再单纯讲授理论知识,而是要将理论教学融入实践教学中,让学生摆脱单一的学习方式,做到在理论讲解后进行实践教学,即通过实践教学深化学生对理论知识的理解。在前期教学实践的基础之上,“基础物理与实验”课程教师结合专业特色,将理论与实践知识点进行归纳整理,选取了物理实验基础、力学、电磁学和光学四大模块的知识,通过拆解重构,组成 6 个专题,包含 14 个实验项目,构成了以军事为牵引,以实验和现象为基础,以概念和规律为核心,各专题相对独立的内容体系,如图1所示。合理的专题化教学设计既保证了课程的系统性、逻辑性,同时又满足了教学的灵活性要求,有利于教师在有限的实验室条件下开展理实一体化教学,深化
11、学生理解。(三)编写体现“理”“实”融合的配套教材教材建设在高校人才培养中具有重要的地位和作用,为了实现理论与实践的合二为一,理实一体化教学内容需要突出一体化特色,并且符合教学内涵和特点要求。因此,加强理实一体化教材的开发和建设,丰富理实一体化教学资源变得十分迫切。物理课程与实验课程之前都有单独的教材,教学内容部分重复,理论与实验衔接较差,不能满足理实一体化模式下的教学需求。对此,教材的编写应遵循教育教学规律和人才培养规律,做到结构严谨、逻辑性强、体系完备且能反映教学内容的内在联系、发展规律及学科专业特有的思维模式,同时能够满足军士培养需要。为此,从理实融合的角度出发,张胜海等编写了一本编排科
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