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摘要：为了提升大学物理教学效果，文章从拓展大学物理授课内容、优化大学物理教学方法、创新大学物理 教学模式、改进大学物理考核机制四个方面论述了生物科学专业大学物理教学改革。
大学物理是生物科学专业本科教学计划中一 门 重要的专业必修课，该课程主要介绍普通物理学的基 本概念、基本原理和研究方法[1]。大学物理课程的教学 效果对学生今后进行更高层次的学习、应用和研究有 着深刻的影响 。通过本课程的学习，学生可对自然界 中物质最基本、最普遍的运动形态及其基本规律产生 比较系统的认识;了解各种理想物理模型，并能够根 据物理问题的性质和需要，抓住主要因素，略去次要 因素，对研究的对象进行合理的简化;掌握物理学中 最基本的概念和原理，能运用物理学的理论、观点和 方法及矢量、微积分等数学工具分析、计算一般难度 的物理问题，并能根据单位、数量级及与已知典型结 果的比较，判断结果的合理性[2] 。但与此同时，大学物 理课程内容非常丰富， 物理概念和定理定律繁杂，物 理模型也具有多样化的特点，而对于大多数非物理学 师范专业的学生来说，脑海中并未建立完整的物理框 架，再加上大学物理更多地体现出矢量性和微积分思 想，因此在学习大学物理的过程中，学生显得比较困 难，对学习大学物理积极性不高[3] 。基于此，笔者结合 自己最近几年的物理教学经验，围绕课堂教学内容和 教学模式进行创新改革，以期能提升学生学习兴趣及学习积极性。
一、拓展大学物理授课内容
学生在学习大学物理课程时，往往以物理教材作 为学习的主要资料，局限于物理教材这一本书的内 容，以致认为自己在教材中了解和掌握的知识是成熟 而全面的，当然有相当一部分教师可能也会有这种想 法。对此，教师应该引导学生从不同角度剖析、解决同 一个问题 。尤其是随着科技的进步，物理学的研究领 域越来越广泛，出现了更多交叉学科，如生物物理、物理化学、凝聚态物理等，物理知识也在不断更新[4]，所 以教师在课堂上传授的教学内容不应局限于书本，而 是要跳出书本，引领学生了解物理科技前沿知识，紧跟 科技时代步伐 。概言之，教师应该引领学生用发展的 思维和眼光看待并学习物理知识。
在课堂教学过程中，教师除了介绍书本上的物理 基础知识，也应该对相关知识进行拓展 。 比如，牛顿 三大定律中涉及第一、第二和第三宇宙速度，故教师 可以拓展到我国的航天领域，人造卫星的发射速度就 跟三大宇宙速度相关，即三个宇宙速度是发射卫星过 程中的不同临界状态 。另外，教师也应该指导学生有 意识地关注近现代一些关于物理学的研究成果，甚至 可以为学生介绍一些本领域的期刊， 如 PRL、PRB、 PRD、PNAS、JPCL、JPCC 等[5] 。当然，要做到这一 点的 前提是教师应时常关注物理学科技前沿研究内容，并 不定期向学生分享相关内容，以开阔学生视野，拓宽 学生知识体系，进而激发学生对大学物理课堂的兴趣 和积极性。
关于教材中的课堂教学内容，教师可以按照模 块知识体系，将教学内容和课时进行如表 1 所示的 分配。
在课堂上，教师进行拓展的非教材内容主要是组 织专题活动，给学生介绍与物理学相关的科技前沿领 域研究现状，包括热点和难点，具体可以用课件的形 式将其中的一些研究内容、研究方法、研究结果等展 示给学生，让学生更加直观具体地了解到物理学前沿 知识[6]，且要充分联系教材内容，强调物理基础知识对 于当今社会生产生活的重要影响，即很多设备实际上 都是基于非常简单的物理知识进行运转的。另外，“卡 脖子”技术实质上就包含了物理基础理论知识，教师应向学生强调，基础学科物理学的发展对于整个社会 发展都具有重要意义 。针对以上背景介绍，可对拓展 教学内容和课时进行如表 2 所示的分配。
二、优化大学物理教学方法
大学物理对理科专业的学生来说是一 门重要的 专业基础课程， 是学生后续学习其他专业课程的基 础，故教师选用的教学方法非常重要，决定了该门课 程的教学成效。考虑到当前信息技术在教育工作中的 广泛应用，教师在大学物理教学过程中，不仅需要探 究线下课堂教学方法，还要探究线上课堂教学方法。
大学物理教学涉及理论教学和实验教学两个部 分，理论教学重在教授物理概念、物理公式及物理例 题等 。因此，在大学物理线下课堂教学中，教师可基于 物理理论教学需要，灵活采用讲授法、启发式教学法、 讨论教学法、案例教学法等，激发学生主动学习的兴 趣，培养学生独立思考、分析和解决问题的能力。在这 一过程中，教师可联合应用两种教学法，以确保大学物 理教学目标的实现 。 比如，在大学物理“电磁学”中的“库仑定律”这一节线下课堂教学中，笔者除了采用讲 授法，介绍点电荷的概念、库仑定律的含义及其表达式 等基础知识，还采用了讨论教学法，即通过“选定讨论 主题—学生自主思考—分享讨论— 总结提炼”这一过 程带领学生围绕卡文迪许等人的前期研究成果进行讨 论，使学生对库仑定律的形成有充分的认识[7]。另外，大 学物理实验教学以物理实验操作为主， 注重对物理现 象进行分析，展示物理规律，因此，在大学物理线下课 堂教学中， 教师还应该基于物理实验教学的需要，采 用任务驱动式教学方法、微格教学方法、直观演示法 等，让学生掌握实验方法、学会分析物理规律，从而培 养学生应用物理学基础知识解决实际问题的能力，提 高学生的物理应用能力和创新意识。
线上教学是大学物理教学实施的一大趋势，其以 丰富的教学资源、不受限的授课时间及其他特点，备 受关注[8]。在大学物理线上课堂教学中，教师可以依托 慕课、超星学习通等，以直播授课、录播授课、慕课授 课等教学形式开展教学 。在这一过程中，教师可通过 投屏软件分享电脑屏幕(包括播放 PPT 内容、展示教 学资料、使用电子白板进行板书)，并开展课中互动， 如设置抢答、主题讨论、在线测试等环节，激发学生的 学习主观能动性，使其对物理问题、物理现象、物理规 律进行深入分析和思考，有效建立物理知识点的框架 体系，切实掌握物理知识点。如若是线上物理实验课， 则须按照实验预习、实验观测、实验答疑三个环节开 展教学，其中实验预习即引导学生了解实验目标、实 验步骤及要求和注意事项;实验观测即让学生登录物 理实验在线学习平台在线学习实验操作，进行数据记 录和实验分析，或者直接观看实验操作视频，完成实 验报告、参与讨论;实验答疑就是学生围绕实验原理、 仪器操作、数据记录等向教师在线提问，教师则通过 文字、图片或语音讲述的方式解答学生疑问。例如，在 “库仑定律”线上教学实施时，笔者要求学生在课前通 过自主学习了解库仑定律描述的客观规律和使用条 件、分析实验的可行性，再通过投屏软件分享电脑屏 幕让学生观看实验验证视频，最后通过在线问答的方 式释疑，得出实验结论。
三、创新大学物理教学模式
第一，在每个班内划分学习小组，一组学生围坐 在一起，对于课堂中教师的提问，以小组为单位进行 回答，其他成员可进行补充 。 同时，这种小组学习的形式也有利于学生和教师面对面交流和对话，学生 可以向所有人抛出问题，且提出问题的时机可以是 学习新章节之前，也可以是学习过程中，还可以是学 习之后 。 比如，在研究碰撞问题的时候，要研究两个 物体碰撞前后的速度变化，对此，学生可以小组为单 位讨论“两个物体的质量是否会影响其碰撞后的速 度，碰撞前后速度有何变化”这个问题，即将物理动 量守恒定律、机械能变化、高等数学知识与生活实际 相联系，进行深入思考和分析 。这种在探讨中所学的 物理知识是深刻而具体的，故教师也可将此作为平时 考核内容的一项，即每次团队进行作答时都能获得一 定的平时成绩[9]。
第二，教师针对某一章的内容，布置专题活动，每 个小组内的成员相互协作，制作汇报 PPT，并进行阐 述，以此提高学生的团队协作能力，并提高学生的课 堂学习兴趣。学生可根据前文列出的课堂教学中关于 物理前沿知识拓展安排表进行活动安排，教师要让每 个团队自己分配具体任务， 如有的学生搜集文献资 料，有的学生进行文献内容整理，有的学生制作 PPT， 有的学生优化 PPT，有的学生做 PPT 汇报工作，还有 的学生进行现场答辩 。如此，可让团队里的每个学生 都能根据自己擅长的领域完成相应的工作，发挥出每 个人的优势和力量 。 以专题三新型材料物理学：研究 新型材料的物理化学性质和应用为例， 具体来说，团 队一共有 10 人， 其中 3 人负责搜集低维异质结应用 于新能源中太阳能光电催化分解水的相关研究资料; 3 人负责将搜集的研究资料进行梳理，即对研究背景、 光电催化分解水基本原理、研究现状等方面进行归纳 总结;2 人根据梳理的内容制作 PPT 并优化版面;2 人 负责基于 PPT 现场演讲和回答问题。这个工作需要团 队协作完成，可有效培养学生的合作精神，激发学生 潜能，增强每位学生的参与积极性 。最后教师评价环 节也很重要，其要注意对学生展示的知识进行评价及 适当补充，加强师生之间的沟通 。同样地，这是平时考 核成绩中的一部分，所有小组展示后，教师要进行点 评并打分，然后计入小组积分。
四、改进大学物理考核机制
教师在每堂课结束后，可以针对某些物理难点布 置一些问题，启发学生继续思考。除此之外，教师应该 完善考核评价体系 。以往的大学物理考核包括平时成 绩、期中考试及期末考试，平时成绩由点名考勤、作业、课堂交流等构成，期中和期末考试都是以卷面考 试进行知识的考核，所以考核方式比较单一 。但实质 上，对大学生而言，考核方式的变化会直接影响到他 们的学习思路和行为表现[10]。因此，学生的成绩组成结 构应该有所变化，教师应该采取多元化的考核方式， 以结果为导向，注重过程性学习，看重学生平时表现 出来的团队协作、独立思考能力，以及具有的物理前 沿科学知识面等，具体考核机制如表 3 所示。
考核内容 1 是学生以小组为单位，在课堂上团队 协作回答问题，然后积累积分，满分是 15 分 。 团队之 间是竞争关系，团队内是合作关系，在这个学习过程 中，教师要引导学生不仅体会到竞争关系，也深切感 受到集体的力量 。由于每一次作答都是集体讨论的结 果，团队代表发言后，团队小组成员可以进行补充发 言，故最终团队内各个成员的团队课堂答题表现积分 相同。
考核内容 2 是学生以小组为单位，进行专题 PPT 汇报，满分为 10 分。根据表 2 中课堂教学中关于物理 前沿知识拓展安排， 每个团队任选其中 1—2 个主题， 进行专题汇报， 具体实施方案按照考核内容 2 的内容 进行。这种专题汇报的考核形式，培养了学生将物理基 础知识与实际相联系的能力及自主学习探究的能力。 由于团队分工不同， 每位学生都能感受到自己存在的 价值，为集体做出贡献，体现出集体的智慧。
考核内容 3 是小论文，每位学生根据自己感兴趣 的模块内容，通过上网或图书馆查询相关资料，在整 理筛选后，完成一 篇与物理学相关的科技前沿小论 文，小论文内容不限，可以是科普性介绍类小论文，可 以是对某本书或某个物理知识应用的感悟感想，甚至 是实验类也都可以 。每位学生完成一篇小论文即可，字数不限，重点要体现出自己的原创性 。需要强调的 是，教师要严格把控对小论文的考核，重点是要充分 调动学生对物理学习的积极性，并且最好要求学生在 小论文文末引入参考文献，还可以让其在参考文献后 面将自己研究分析的过程和感受写下来，从而避免学 生抄袭他人的情况。教师还要鼓励学生进入物理实验 室进行科学研究，用严谨的态度完成实验并撰写小论 文 。即教师在征求并得到相关部门领导同意后，可以 开放 1—2 间物理实验室，如此，学生可以有更长时间 在实验室探索，完成自己所规划的内容，提高实验的 效率，最终完成自己的实验小论文。
考核内容 4 是科技前沿知识竞赛，教师应该在 一学期组织 1—2 次物理知识竞赛，因为相较于让学 生把大量精力放在死记硬背理论知识和公式上，还 不如利用知识竞赛的形式激发学生对物理知识的兴 趣和热爱 。当然，既然是竞赛，就会有奖励和惩罚，惩 罚可以是请学生表演一个才艺或为大家介绍一个和 物理相关的生活知识或科研知识; 奖励则是增加平 时成绩，最高为 5 分 。课堂上举办物理知识竞赛的最 终目的是通过活跃物理学习氛围提升学生对物理的 兴趣，拓展学生的物理知识面，使其了解到高深的物 理基础知识其实也有非常接地气和实际应用的 一 面 。学生在这种竞赛环境中，能够最大限度地激发 出 自 己的积极性和潜能，这更有利于师生之间及生 生之间进行知识交流和沟通 。需要注意的是，教师在 准备竞赛内容的时候，需要考虑到学生的实际情况， 具体可以结合本学期所学的内容及拓展应用，或者 是物理学科技前沿较为普适性的内容来准备知识竞 赛题目，且更多的要以选择题的形式来呈现，这在一 定程度上更有利于学生思考。
考核内容 5 是课堂记录本，这个记录本的应用贯 穿大学物理学习的整个过程，且每位学生的课堂记录 本都具有自己的特色， 能体现出学生的学习态度、学 习方法、学习过程，以及课堂效率等信息，所以教师对 课堂记录本的考核应该做到慎重、严谨及灵活，应该 根据每位学生的实际情况进行个性化评价。学生可以 在课堂笔记本上面不定期记录自己的学习感受，可以 是对某节知识点的感悟和感受，也可以是对教师的建 议和意见， 以及自己对大学物理知识框架的感悟等。 课堂笔记本中记录着学生的预习情况，可以让教师实 时了解到学生是否进行了预习、预习成效如何等 。这也在一定程度上，培养了学生自主学习的能力，因为 课堂笔记本体现出了一个学生对自己大学物理学习 的整体规划和总结，故学生自主学习的能力能在不知 不觉中得到较好的锻炼。
考核内容 6 是平时作业，其所占的分值比例并不 高 。跟以往普遍经验相比较，这是大学物理考核的一 次改革，更多的是强调学生学习大学物理过程中的自 主探究性及创新性，因此平时作业所占的分值自然就 不高了 。但是教师依然要严格要求，如发现抄袭作业 者，要严格进行扣分处理，同时积极鼓励学生独立思 考，采用多种方法从多角度分析解答问题 。作业要实 行等级制，分为 ABCD 四个等级，期末统计每位学生 的作业情况，并确定相应的作业等级。
考核内容 7 是日常考勤， 即不定期进行点名，严 格执行扣分制 。这些均属于纪律要求，目的是培养学 生形成守时、诚信等品质。
总之，本文对近几年在生物科学专业大学物理课 程授课过程中遇到的一些教学问题进行反思，对大学 物理授课内容、大学物理教学方法、创新大学物理教 学模式等方面进行了讨论，以期有效培养学生自主学 习、探索实践的能力，最终提高教学质量。
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