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摘要:为了提高课程教学效率与质量,促进学生全面发展,文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
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、 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,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学 合理,梯度明晰,图、文、表并茂,生动活泼,形式新颖 的《基础物理与实验》教材。《基础物理与实验》分为物 理实验基础、力学基础与实验、电磁学基础与实验和 光学基础与实验四章,每部分在理论基础知识的基础 上,安排了相关的实验内容,使理论教学和实践教学 融为一体,更注重知识的实际应用,在有限的教学时 间内最大限度地提高学生的积极性、主动性,寓理论 学习于实验研究,以理论知识指导实验操作,使学生 既掌握物理基础知识,又提高实践操作能力,同时养 成良好的学习和实验习惯。
在后续建设中 , 需要关注教材形式的多样性,充 分利用多媒体技术开发理实一体化的电子教材和辅 导资料,使教学资料更具动态性和情境性 。同时,可以 通过互联网信息化平台创建理实一体化教学资源库。 该资源库包括含有理实一体化教学内容的电子教学 资料及实验项目的教学视频等数字化教学资源。这样 可以弥补纸质版教材更新不及时的缺陷,并确保学生 始终能获得最新的前沿知识和技术资料。
(四)探索“ 演示 - 理论 - 实践 ”三 位 一体的教学 方法
为推动理论教学与实践教学高度融合,开展一体 化教学,教师不能只是单一运用理论讲授、课堂演示 等形式 , 而应结合具体内容选择合适的方法实施教 学,以期达到理想的教学效果。运用教学方法时,教师 应考虑学生的认知水平、知识结构,同时根据课程内 容的特点,因材施教,灵活多样地选择适宜的教学方 法开展理实一体化教学 , 充分调动学生学习积极性、 主动性,发挥学生在学习中的主体作用。
物理理论课程概念多,具有理论性和逻辑性强的 特点,而实践课程包含实验目的、实验原理、实验仪 器、实验内容、数据处理等,也具有自身的完整性和系 统性 。开展理实一体化教学,不是简单地将理论搬进 实验室 。教师不仅要充分理解理论知识架构,熟练掌 握实践操作流程 , 还要能够找到两者之间衔接的桥 梁,真正做到二者的有机融合 。但由于实验条件的限 制,做到理论与实验无缝衔接十分困难 。而随堂演示 实验需要的实验装置少,配备灵活,可以作为理论与实践联系的纽带 。同时,教师要根据教学大纲,确定教 学目标,全面梳理理论教学的知识点,结合需要开展 的实验项目,做到查漏补缺,建设完善的演示实验室, 由此形成“演示-理论-实践”三位一体的教学方法。以 专题 6(光学)为例,在讲解几何光学部分时,教师可以 充分发挥实验室的优势,结合 3 个实验项目,将理论 和实践交叉融合 , 让学生在实践中加深对理论的理 解,同时掌握如何用理论来指导实践;在讲解波动光 学时,由于实验室的限制,没有与之匹配的实验项目, 教师可以借助随堂演示项目进行补充 。以理论和实践 教学为主体,以课堂演示为补充,形成“演示-理论-实 践”三位一体的教学方法,能切实有效地贯彻理实一 体化教学模式。
(五)践行知行合一的思政教育
培养什么人、怎样培养人、为谁培养人是教育的 根本问题。“基础物理与实验”课程中蕴含着丰富的基 础知识、理性求真的科学精神、唯物辩证的科学思想, 故发挥好课程优势,可以实现课程的育人功效,达到 “ 立德树人、全程育人”的根本要求 。课程思政与理实 一体化教学模式的融合,就是要讲好“理”、践好“行”, 实现知行合一。
课程思政是一项系统工程,在实际教学中,应统 筹好理论和实验环节,加强顶层设计,全面规划。一是 讲好“理”。全方位挖掘思政元素,将其有机融入教学 的全过程,并达到“润物细无声”的育人效果 。在物理 学的发展过程中,各种经典故事数不胜数,教师只要 用心挖掘,通过精心设计,将其融入课堂,便能形成一次深刻的思政教育 。另外,现代物理的先进技术与成 就,能带给学生很多启迪和震撼 。故将国家重大科技 成就、国家重大工程及时地、巧妙地融入课程,不仅可 以开阔学生眼界,而且能增强学生的国家荣誉感和成 就感,使其认识到社会主义制度的优越性,从而既强 化学生对课程内容的理解和掌握,又有效地进行思政 教育。二是践好“行”。正所谓实践出真知,实践环节在 进行思政教育方面具有独特的优势 。首先,在实验过 程中,教师应该要求学生认真记录实验数据、规范撰 写实验报告,不能捏造、篡改、抄袭实验数据等,培养 学生实事求是、严谨认真的学习态度。其次,在实验操 作中,教师应鼓励学生敢于质疑,勇于探索,从而提高 学生的动手能力、分析和解决问题的能力。最后,教师 要求学生团结协作、遵守纪律等,培养学生的团队合 作意识和组织协调能力。
(六)创新多元化考核方式
“ 基础物理与实验”是一 门理论与实践并重的课 程,全面评判学生成绩,对于学生的“ 学 ”和教师的 “ 教”能起到积极的导向和反馈作用,也是检验理实一 体化教学改革是否有成效的关键。建立科学的课程考 核体系,可以检查教学中存在的问题,有利于引导学 生合理安排“理”与“实”的学习策略,促进教学质量的 提高。多元化评价追求全面真实地评价学生的学习水 平,注重的是能力的考核,有利于促进学生学习效果 和教师教学质量的提高。
第一,评价主体多元化,结果客观全面。在理实一 体化教学中,评价主体不仅包括任课教师,还应该包 括学生互评。学生的最终考核成绩是多个评价主体多 个角度评价结果的综合 。具体来说,在理实一体化教 学过程中,每完成一个教学任务,学生应根据自身的 学习效果形成学习总结并给出自我评价。这有助于学 生了解自己对知识和技能的掌握程度,并培养自我反 思能力 。在以分组形式进行理实一体化教学时,教师 应注重组员及组与组之间的评价交流,让学生发现同 伴的知识水平和技能优势,促使学生互相学习、取长 补短,不断充实和完善自己。此外,教师也应注重对学 生的过程性考核,即根据学生在整个理实一体化教学 过程中的表现给予评价,从而全面客观地评价学生的 学习效果。
第二,评价内容多元化,比例分配合理。总成绩由 形成性成绩和期末考试成绩构成 , 形成性成绩占比60%,期末成绩占比 40%,注重过程性考核 。形成性成 绩包含课堂测验、课后作业学生互评、小组互评和实 验报告 , 其中课堂测验和课后作业主要针对理论环 节,占形成性成绩的 20%,实验报告主要针对实践环 节,占形成性成绩的 80%。在整个评价体系中,“理”与 “ 实”的评价成绩各占 50%,如此才能全面促进学生的 能力培养。
第三,评价方式多元化,激励学生创新 。对“基础 物理与实验”课程来说,考核不仅要能够反映学生对 知识的掌握程度 , 还要体现学生解决实际问题的能 力 。将参加创新实践活动纳入评价体系,采取多种评 价方式 , 鼓励学生积极参加物理科技创新俱乐部,设 计和制作创新作品,可培养学生创新能力。
三、结语
理实一体化教学是由传统教学模式发展而来的 教学模式,可以有效改善传统教学过程中理论与实践 脱节、理论与实践比例不协调的问题 。理实一体化教 学模式强调理论与实践相结合、理论知识学习与实践 动手能力培养相统一。“基础物理与实验”课程不仅将 理论教学转移至实验室,还从内容体系、教材编写、教 学方法、思政融入、考核方式等方面进行一体化设计, 探索出了一套行之有效的理实一体化教学模式。
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