大學生自主學習物理學初探

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摘要:根據教育部本科專業人才培養質量評估指標體系，物理學的觀念、思維方式和研究方法具有普遍適用性，對其他自然科學和技術科學具有重要的指導意義，因此要求在課程建設中，積極改進教學方法與手段，使學生從應試教育中解脫出來。本文擬基于“以CUPT為依托的科研平臺”，結合前沿，聯系應用，從能力、方法與科學素養上鍛煉學生，培養實事求是的科學態度和辯證唯物主義世界觀，啟發心智、開闊思路、激發探索和創新精神，為學生今后的工作舞臺點亮一盞航燈。

關鍵詞:物理學;CUPT;自主學習;教學科研平臺

1引言

物理學作為整個科學技術的源泉和基礎，其內容涵蓋了大到宇宙天體、小到基本粒子的整個物質世界的各種基本運動規律，是自然科學的基礎，其觀念、思維方式和研究方法具有普遍適用性，對其他自然科學和技術科學具有重要的指導意義，同時也是當代大學生形成辯證唯物主義世界觀和科學方法論過程中不可或缺的。大學物理作為全世界理工類專業必修的一門重要基礎課，可以培養學生嚴謹的科學態度、基本的實踐能力、良好的科研素養和求真務實創新的精神。但在近些年中，隨著科學技術進步、工業迅速發展，大學物理在教學過程中也遇到了諸多富有挑戰性的問題，大大影響了課堂教學效果，為此，不少教育研究學者們做了大量的研究、探索和改革工作，只為加強大學物理的教學效果，提高教學質量和學生的課堂效率。在此，我們受中國大學生物理學術競賽（ChinaUnder-graduatePhysicsTournament，簡稱CUPT）的啟發，希望建立“以CUPT為依托的科研平臺”，將重、難知識點設計成日常生活中比較有趣的問題與現象，以此引起學生的課堂學習興趣，并在求知欲的驅使下，有效引導他們，科學地培養出他們觀察問題、分析問題、解決問題的能力，自然養成自主學習的素養和能力。百年大計，教育為本，教育大計，德育為本。物理學科中蘊含著大量的德育因素，對于促使學生正確運用辯證唯物主義思想去思考和解決問題，培養學生嚴肅認真、實事求是的科學態度，增強學生民族自豪感等方面都具有非常重要的作用。作為教師，要改變以往滿堂灌的教學模式，在教學過程關注學生的參與程度，綜合運用舉例法、對比法、提問、時事教學法、啟發式、學生自己講解等教學方法，激發學生學習的主動性、積極性；訓練學生的邏輯思維能力、抽象思維能力、分析與解決問題的能力；提高學生的科學素養，幫助學生建立辯證唯物主義世界觀；為學生進一步學習專業知識、掌握工程技術以及今后知識的更新打好必要的基礎。因此，教師要結合當前大學物理課程的實際情況、教學環境、學生的特點等，深入研究，選擇適當的教學方法，使其更好地發揮在人才培養中的作用。

2現象與困難

大學物理教學：一方面要把物理概念、物理規律等知識性內容傳授出來；另一方面就是要把其內容背后所蘊含的創造性思維、實驗能力的培養和廣泛的工程應用提出來，以啟示學生，培養學生的創新能力。要達到這樣的教學效果和目的，除了授課教師的努力外，學生的配合更為關鍵。但近些年，隨著就業壓力的逐年增加，使學生越來越用功利的眼光審視所學的知識，若知識不能直接創造效益，就不花費功夫學習了，大學物理不能直接轉化為工作技能，且相對較難學，自然就成了學生舍棄的對象。當然影響教學效果的因素很多，這里搜集幾點比較常見的現象和問題，只有抓住了癥結的源頭，大家才好提出一針見血的建議和改進方式。2.1對物理有偏見，缺乏學習興趣。想必大多數人提到物理，表情都是一言難盡，對它的定位也大多是晦澀難懂、公式多、從未搞明白過等等比較抵觸的情緒。其實這些情緒是可以理解的，畢竟初高中升學壓力大，三年的課程內容幾乎要壓縮在兩年內完成，老師壓力也很大，加上物理的份量遠不如語、數、外受重視程度高，課時安排也非常少，授課老師很難擠出時間去介紹物理學發展史以及物理學家們的奇聞趣事，也舍不得花時間從周圍生活中的現象與問題出發，引入到課堂知識點，激發、培養學生的學習興趣，也沒有更多時間去追本溯源，導致很多物理概念、定理、定律、公式都是死記硬背，沒有真正地理解和掌握，平常大量試題練習，也是為了應考，偏題、怪題、難題多，學生自然也不喜歡。最后一年基本天天處在高強度的全部課程的知識鞏固、復習、考查、沖刺階段，三天兩頭就小考，一周來個大考，月末還要統考，學生壓力也異常大，何談學習的樂趣，當時大家也只有一個想法：趕緊結束這黑色的日子，上了大學就解脫了。好不容易上大學了，發現還要學物理，覺得簡直沒法活了。那么這個時候，大學物理的第一堂課就顯得尤為重要，若只是從總體上簡單介紹本學期要學的內容，恐怕很難引起他們的學習興趣，甚至會覺得基本都是以前學過的，沒啥意思，要記很多的公式，記住了也不一定會做題，與其再被折磨一次，不如放棄等等。基于上述偏見，我們的第一堂課定要活潑、生動，一掃嚴厲但氣場全開，多采用青年人慣用的網絡流行語，拉近和他們之間的距離，建立良好的信任關系，再設身處地站在他們的角度吐槽物理有多難，再緩緩轉折、過渡，讓他們感受到物理其實很有意思，很貼近生活，突然就很想知道生活中觀察到的這些現象如何解釋，也很想嘗試不再使勁去記公式，自己推導出來的成就感等等，勾起他們強烈的學習欲望，為日后良好的課堂氛圍作了極好的開場。2.2對大學物理教育的重視程度不高。大學物理作為各個高校理工類專業的必修基礎課程，其待遇有點類似“九年義務教育”，在各學院雖普及但受重視程度不高，所分配的學時也不多，甚至還有進一步被壓縮的趨勢，然而所要求講授的內容卻并不少，盡管有些知識點在初高中已接觸過，但那畢竟都是最簡單的特例，學生先前覺得難也是因為特例是他們死記硬背的結果，其中道理并不清楚，而大學通常是從一般模型出發，采用高等數學中的微積分思想，逐步推導出一個普適性的結果，再對這個結果展開特例的討論，才能得到初高中死記的一些熟悉的結論，通過這個過程學生會恍然大悟：原來以前背的公式是可以自己推出來的，并且背的這個式子只是特殊情況成立，普適性的公式才是我們對物理的真正認識。當然這個過程自然需要足夠的課時完成：一方面，物理學的知識體系的建立、基本科學精神的獲得是很難在短的時間里完成；另外老師需要在較短時間內快速地向前推進課程，往往會造成學生難以接受理解物理知識甚至放棄物理學的學習。當然學科專業建設是一項非常重要、復雜而龐大的工程，需要考慮兼顧的方方面面實在太多，不會厚此薄彼，但也是魚與熊掌很難兼得，在這種形勢下，老師和學生必須配合好，及時調整教學設計與方案，在有限的課堂中，進一步利用好課外時間，科學引導學生自主學習。2.3教學方式單薄。大學物理雖體系完整，論述嚴密，終究不像專業課那么聯系生活實際，更能激發學生的學習熱情與興趣；教材大多也是沒有任何感情色彩的說教理論，顯得刻板、不形象生動；一些難以理解的知識概念沒有配套的插圖、演示動畫配合，也會造成學生認知上的困難。大學物理作為公共基礎課，除了特殊的卓越班、實驗班等，基本都安排的大班上課，人數在100左右，很難兼顧到每個人的理解和掌握程度，再加上學時受限，老師必須保證在有限時間內完成每節課的教學目標，能給的課堂討論機會極少，學生常常處于被動地位，留給學生思考問題的時間幾乎沒有。傳統的黑板板書教授方式雖好，但速度和信息量跟不上，板書會占用大量時間，而且圖文并茂的形象以及實驗的動畫過程等信息表達受到限制，這時候就需要借助PPT、多媒體等進行協助，增加知識點的信息量，還能節約不少手動作圖時間，并且表現形式可以更加清晰唯美，不僅有利于信息的準確掌握，也能提高視覺上的舒適度，提高課堂學習效果。于是課堂上越來越多地依賴PPT教學模式，PPT雖好，但極易照本宣科，學生就會想，反正老師說每句話PPT上都有，即使這會開小差，課后看看PPT就知道了，但其實他們并沒那個時間，PPT只是他們自己安慰自己的保障，那么勢必會造成前期知識點欠缺，嚴重影響后面知識點的理解，學生很快就跟不上，時間長了開始課上睡覺或不去上課，教學效果不佳。這些大學物理教學中存在的問題綜合起來，使得大學物理變成一門教師難教，學生難學的學科。如何改變這種現狀呢？

3基于CUPT啟發教學模式

CUPT由中國大學生物理學術競賽組委會主辦，全國高等院校承辦，自2010年創建以來，吸引了不少“985”“211”高校的目光，影響力也越來越大，規模也從起初的百余師生發展到現如今千余師生的大型學術盛宴，各大高校優秀物理學子同場競技追逐，觥籌交錯間碰撞出思想與智慧的火花。CUPT競賽借鑒國際青年物理學家錦標賽模式，旨在培養學生的開放性思維，鍛煉學生分析問題、解決問題的能力，提高科研素養，培養學生的創新意識、團隊合作精神和交流表達能力，使學生的綜合素質得到全面協調的發展。今年6月，我們幾個物理老師在學院領導們的有心安排下，有幸去成都觀摩了“第二屆西南地區大學生物理學術競賽暨第九屆中國大學生物理學術競賽西南預選賽”，回校后，領導們及時組織了全體物理老師，一起感受了CUPT帶來的震撼，老師們也進行了熱烈的討論，領導們也對物理未來的發展提出了希冀，希望老師們行動起來，來年帶隊學生加入CUPT；同時也希望受CUPT啟示，將思維模式靈活運用到我們的教學中，早日實現物理教學上一個質的飛躍。在論文第二部分，我們討論了物理教學中的一些現象與困難，我們希望可以借助CUPT，激發學生的學習熱情與興趣，進一步改善單薄的教學模式。首先，作為教師，需要做大量前期準備工作，將課程中的重要知識點提煉出來，然后根據這些知識點，去收集容易吸引學生興趣的、與日常生活聯系緊密的、與科技時代前沿接軌的課題資料，整理成“引子”，用簡潔、易懂、有趣的故事性方式帶入課堂，激起學生的好奇心和求知欲，然后一步步給予提示，引導他們自發進入思考狀態，主動想要學習和掌握相關知識點，不僅可以大大提高課堂授課效果，還可以鍛煉他們分析問題、解決問題的能力，提高科研素養。這個過程中，老師的授課方式和正確引導非常重要，當然最重要的還是前期資料準備工作，第一年準備會比較辛苦，到第二年就可以稍微輕松了，只需要在之前基礎上更新、優化，工作量也就小多了，希望老師們可以堅持下來。其次，可以參考CUPT圖文并茂的表達，將形象、有趣的實驗動畫帶入課堂，在學生即將疲憊的時候，加點動態和聲音的刺激，不僅提神，還能激發他們對奇妙結果的討論，好奇心驅使他們全神貫注進入知識點的學習與理解狀態，對提升課堂質量非常有效。最后需要強調的是，課堂學時真的有限，除了老師們竭盡全力的努力，將課堂安排得緊湊、豐富又不失樂趣外，學生除了態度端正，學習技巧與方法也尤為重要，一定要把握CUPT的精神，能在理論學習中，舉一反三，將被動地接收知識的過程轉為主動學習、自覺思考，并能提出問題、分析、解決問題，擅長聯想記憶，敢于質疑、勇于創新，誠信友愛。這些優良習慣不可能一蹴而就，需要長期的鍛煉和培養，也不是僅在課堂上就能做到的，需保持動力，將課堂上的激情延續到課外，學會自主學習，多與老師和同學們交流，勤思考，善于利用科技力量，查閱文獻，發散思維，培養基本的科研素養。

4科研式教學，培養自學能力

大學前的教育比較偏應試，學生自主發揮的空間小，基本以老師高強度灌輸為主，學生也很依賴、相信老師，也沒有多的課余時間去規劃自己的學習。上大學后，發現課沒有以前那么密，作業也沒有那么多，尤其是什么周考、月考都沒了，老師也不會天天督促著學習，感覺前所未有的輕松、自由和快樂，自然放飛了一段時間，但不久空虛和迷惘的情緒鋪天蓋地襲來，開始思考：為什么大學課程種類變得更多，反而課余時間增加了？沒有大量的作業，沒有頻繁的考試，也沒有早自習、晚自習，老師也只在上課可以見到，學習完全沒了壓力，但隨之的問題也來了：課程是越來越聽不懂，為什么？根源就在高中的學習方式已不適應大學，沒有老師的督促和高強度的依賴性訓練，更多的課余時間不知何去何從？大學是鍛煉學生科學素養、建立正確三觀、提升道德情操、培養德智體美勞全面發展的圣地，科學、合理地安排好課余時間上大學的第一課。不管你是睡覺、打游戲、參加社交活動、社會兼職、還是與人交流討論、自習、看書、泡圖書館等，都是豐富課余生活的調味品，如何安排好，使大學生活充實而富有意義，主動權全在學生手里。而作為任課老師，我們希望學生能充分利用課余時間培養自學能力，這不僅是大學學習課程的需要，更是將來在工作中再學習的需要。在論文第二部分討論教學中遇到的現象和困難時，提到過學時緊張的問題，希望可以通過引導學生自學，培養學生獨立思考、自主學習的能力，充分利用課余時間提升課堂效率。例如，物理教學中，對于一些不利于課堂講授的冗長的數學推導或次要的容易理解的內容，只需適當地給出提示，讓學生課下自行去推理、分析、歸納、總結，自己去發現和獲得新知識；對于相同的內容或相似的內容，也只講一種，但一定要指出它們之間的不同之處。另外，物理教學中，思維占據非常重要的地位，我們要有意識地培養學生的觀察能力、實際操作能力、創造思維能力、運用數學工具解決物理問題的能力等，開發學生的創造潛能，學會舉一反三、觸類旁通，利用已有知識創造性地解決問題。一般進行科學創造需要掌握深厚的物理學知識，需要產生各種聯想、想象和設想，更需要加強物理方法的學習。老師課堂上要幫助學生認識、融會在書本中的方法論思想，逐步建立理想模型，設計理想實驗，掌握分析、綜合、比較、分類、類比等方法，學會進行科學假設和建立簡單數學模型。此種科學思維方法不僅適用于物理課程，對于專業課以及今后的研究生學習同樣適用。

5總結

物理學不是枯燥的定理和公式堆積起來的學科，而是反映自然界萬物運動的規律的學說，任何物理規律都有現實生活中的實例與之對應，任何現實生活中的現象都符合物理學的規律。作為教師，一定要善于發現、總結、推陳出新，不斷提升課堂質量，開闊學生思路、激發學生的探索和創新精神；作為學生，一定要勤思考、科學安排課余時間、自主學習、鉆研，讓物理學的基本思想、邏輯思維能力在日后的工作舞臺上產生深遠的影響。

參考文獻

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作者:江 莎 周賢菊 馬崇庚 羅小兵 唐 笑 單位:重慶郵電大學理學院