高守寶 孟慶田

摘? 要 以物理學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)為例，探討導(dǎo)論課程在教學(xué)內(nèi)容安排、教學(xué)方法選擇以及教學(xué)組織形式等方面的問題，闡明物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)要想達(dá)到課程開設(shè)的目的，必須從“導(dǎo)”字入手，重在知識的趣味性、系統(tǒng)性和實用性，逐步引導(dǎo)學(xué)生走上物理科學(xué)之路。

關(guān)鍵詞 物理學(xué)導(dǎo)論;通識課程;混合式課程

中圖分類號：G652? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）10-0013-05

Guiding is Key to INTRODUCTION//GAO Shoubao， MENG Qingtian

Abstract Taking the teaching of INTRODUCTION TO PHYSICS as?an example， we discuss the relevant issues about the arrangement of?contents， the choice of methods and the organizing of forms in the course of INTRODUCTION teaching. We also throw light upon the?importance of guiding in the teaching of INSTRUCTION TO PHY-SICS， and emphasize the interestingness， systematics and practices of the knowledge imparted， so as to pave the way for students to the physics science.

Key words INTRODUCTION TO PHYSICS; general courses; blen-ded curriculum

0? 引言

物理學(xué)導(dǎo)論是為高校物理專業(yè)新生開設(shè)的一門通識課程，主要介紹物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本發(fā)展脈絡(luò)，簡要介紹物理學(xué)知識與科技前沿領(lǐng)域的聯(lián)系。通過本課程的教學(xué)，一方面可以幫助學(xué)生了解物理學(xué)的基本知識，為進(jìn)一步開展學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ);另一方面是為幫助學(xué)生了解物理學(xué)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，培養(yǎng)他們對科學(xué)研究的興趣，領(lǐng)悟科學(xué)研究中的思想和方法，提高分析和解決問題的能力，進(jìn)而熱愛科學(xué)并投身到物理科學(xué)的工作中。

考慮到目前全國基礎(chǔ)物理教學(xué)形勢，為適應(yīng)大學(xué)物理教學(xué)需要，不少高校先后開設(shè)了物理學(xué)導(dǎo)論或類似課程，也有了一些值得借鑒的做法。比如，吉林大學(xué)物理學(xué)院一直重視物理學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)工作，摸索出一套行之有效的教學(xué)方法，使學(xué)生對學(xué)習(xí)物理、從事物理科學(xué)充滿信心，特別是張漢壯教授總結(jié)多年的教學(xué)經(jīng)驗后編寫的《物理學(xué)導(dǎo)論》教材，被全國多所高校使用[1];長江大學(xué)物理與光電工程學(xué)院為新生開設(shè)的物理學(xué)概論也是一門導(dǎo)論性質(zhì)的課程，該課程結(jié)合物理學(xué)史的介紹，幫助學(xué)生了解物理學(xué)的內(nèi)容和方法，認(rèn)識物理學(xué)的重要地位和應(yīng)用前景，激發(fā)他們對物理的學(xué)習(xí)興趣[2];東南大學(xué)在文科專業(yè)中開設(shè)的物理學(xué)概論課程，雖然與開設(shè)物理學(xué)導(dǎo)論的目的不完全相同，但其中的一些做法，比如重視和強(qiáng)化學(xué)科間的相互滲透、提高人才的自然科學(xué)素養(yǎng)等，都值得在物理學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)中參考[3]。

由于所處的教育環(huán)境不同，國外高校歷來重視在大學(xué)物理新生中開展物理學(xué)導(dǎo)論類似課程的教學(xué)。特別是既有理論也有實驗的美國華盛頓大學(xué)物理學(xué)導(dǎo)論課程，無論是教學(xué)內(nèi)容還是教學(xué)模式，都很有特色。該課程的實驗項目內(nèi)容緊扣理論教學(xué)環(huán)節(jié)并盡可能澄清課堂學(xué)習(xí)的一些問題。實驗講義以物理史實或以身邊易于實踐的自編故事為引子，切入原理并讓學(xué)生繼續(xù)展開實驗。以物理系和網(wǎng)絡(luò)上可尋的與實驗相關(guān)的科技前沿發(fā)展背景為延伸，注重學(xué)生興趣導(dǎo)向[4] 。美國塔夫茨大學(xué)羅納德教授研究團(tuán)隊基于交互式教學(xué)的物理學(xué)導(dǎo)論課程改革也取得很好的效果，他們的研究表明，交互式教學(xué)法在班級授課的形式下，針對不同教學(xué)內(nèi)容，對于中學(xué)與大學(xué)的所選樣本都具有良好的適用性。特別是對于大學(xué)生，他們學(xué)習(xí)的主動性更強(qiáng)，教學(xué)效果更加顯著[5]。可以這么說，為了搭建好中學(xué)物理和大學(xué)物理學(xué)習(xí)的橋梁，讓更多的學(xué)生走上物理之路，物理學(xué)導(dǎo)論課程的開設(shè)已成為國外知名大學(xué)物理學(xué)教學(xué)的趨勢[6-7] 。

通過以上介紹和分析可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外在大學(xué)物理教學(xué)中非常重視對物理學(xué)知識的入門和引導(dǎo)，無論是以導(dǎo)論的形式，還是以概論的形式，“導(dǎo)”很重要。在這方面，筆者也深有體會。為了適應(yīng)大學(xué)物理教學(xué)的新形勢，最近幾年，學(xué)校也在物理學(xué)各專業(yè)開設(shè)了物理學(xué)導(dǎo)論課程。教學(xué)實踐表明，該課程的開設(shè)確實提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生立志投身物理科學(xué)的信心。對于這種通識性質(zhì)的課程，教學(xué)內(nèi)容涉及多個學(xué)科部分，為了“導(dǎo)”好這門課，相關(guān)任課教師還是進(jìn)行了一些探索和嘗試，也摸索出一套引導(dǎo)學(xué)生走上物理之路的做法。本文將從教學(xué)內(nèi)容的組織、教學(xué)方法的選擇及教學(xué)過程的控制等幾個方面，簡要介紹物理學(xué)導(dǎo)論課程教學(xué)需要注意的一些問題，特別強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中對“導(dǎo)”的理解和實施，供讀者參考。

1? 教學(xué)之導(dǎo)

物理學(xué)導(dǎo)論課程的開設(shè)旨在引導(dǎo)學(xué)生把握物理學(xué)的知識結(jié)構(gòu)，提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣，進(jìn)而走上物理科學(xué)之路。然而作為一門知識性和邏輯性較強(qiáng)的學(xué)科，物理學(xué)在高中階段就被學(xué)生認(rèn)為是一門較難的學(xué)科，選考學(xué)生相對較少?？忌衔锢韺I(yè)的大學(xué)生，雖然這方面的問題沒有那么突出，但受到的影響也不容忽視，因此，在大一階段開設(shè)導(dǎo)論課程就顯得尤為重要。這里以這幾年物理學(xué)導(dǎo)論課程的教學(xué)為例，介紹導(dǎo)論教學(xué)中的一些做法。

1.1? 做好鋪墊

物理知識具有其自身的邏輯性。這是物理教學(xué)的優(yōu)勢，但也給導(dǎo)論教學(xué)提出挑戰(zhàn)。不像美國華盛頓大學(xué)等開設(shè)的物理學(xué)導(dǎo)論課程，既有各專業(yè)理論部分，也有相應(yīng)的實驗課程配套[4]，因而實際上是將其開設(shè)為一門綜合課程。而如前所述，我國高校開設(shè)的物理學(xué)導(dǎo)論課程是一門通識課程，更加注重物理學(xué)的入門，強(qiáng)調(diào)對物理學(xué)重要性的認(rèn)識，而不是全面系統(tǒng)地介紹物理學(xué)知識，因而在介紹相關(guān)物理學(xué)內(nèi)容時做好鋪墊尤為重要。

1.1.1? 介紹物理學(xué)史，明史方能明智? 與其他物理課程教學(xué)有所不同，物理學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)有其特殊性，這種特殊性主要體現(xiàn)在相關(guān)物理知識群的導(dǎo)入上。特別是對于一些概念和規(guī)律難以深入理解的知識群，了解其發(fā)現(xiàn)（提出）和發(fā)展的過程，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、把握相關(guān)物理思想的關(guān)鍵。而結(jié)合不同的物理內(nèi)容，適當(dāng)介紹相關(guān)的物理事件以及為物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)作出貢獻(xiàn)的物理學(xué)家的事跡，不失為吸引學(xué)生注意力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度及社會責(zé)任感的有效途徑。

眾所周知，相對論的教學(xué)是大學(xué)物理教學(xué)的難點之一。為了克服這個難點，在進(jìn)行物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)時，就是借助物理學(xué)史來幫助學(xué)生理解愛因斯坦當(dāng)時建立相對論的思想歷程。人們認(rèn)識運(yùn)動物體是從認(rèn)識參考系出發(fā)，逐漸形成相應(yīng)的時空觀的。為了描述物質(zhì)及其運(yùn)動，古希臘哲學(xué)家亞里士多德提出“以太”的概念，并為之后的諸多物理學(xué)家（包括牛頓）所推崇，然而邁克爾遜—莫雷實驗的“零”結(jié)果實際上對“以太”概念予以否定，特別是使其失去了作為絕對參考系的特質(zhì)。正是愛因斯坦通過對時間概念的重新分析，在兩條基本假設(shè)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出物體的“動尺收縮”、時間的“動鐘變慢”及同時的相對性等，才形成一套新的時空觀，建立了狹義相對論[8]。

狹義相對論的建立過程告訴人們，一個強(qiáng)大理論的建立，并不是某一個物理學(xué)家的功勞，而是一代代物理學(xué)家共同努力的結(jié)果;不僅需要嚴(yán)格的邏輯推理，有時候還需要一定的挑戰(zhàn)性思維和批判精神。對于剛步入大學(xué)校門的學(xué)生來說，這種導(dǎo)入方式對于培養(yǎng)他們的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神顯得那么重要！

需要指出的是，按照高師院校的要求，在大學(xué)二年級會開設(shè)物理學(xué)史選修課，因而對物理學(xué)史的講解并不是物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)的中心任務(wù)，這里介紹物理學(xué)史的主要目的在于引導(dǎo)學(xué)生了解和認(rèn)識物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程。

1.1.2? 利用知識結(jié)構(gòu)? 開設(shè)物理學(xué)導(dǎo)論課程，教學(xué)內(nèi)容是按照力學(xué)（包括理論力學(xué)及量子力學(xué)）、熱學(xué)（包括熱力學(xué)和統(tǒng)計物理學(xué)）、電磁學(xué)（包括電動力學(xué)）、光學(xué)、原子物理（包括分子物理及凝聚態(tài)物理）和相對論等的次序來安排的。顯然由于學(xué)生的知識儲備不足，一些內(nèi)容的介紹會給學(xué)生的接受帶來一定的難度。把握知識脈絡(luò)、理解各個知識點在知識群中的相對地位，是進(jìn)行導(dǎo)論教學(xué)的關(guān)鍵。為方便學(xué)生了解和把握物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程和物理本質(zhì)，結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和知識結(jié)構(gòu)，從以下兩個方面開展教學(xué)工作。

1）由易到難：以理論力學(xué)部分的教學(xué)為例。物理學(xué)導(dǎo)論一開始介紹的是力學(xué)部分的內(nèi)容，相對來說，學(xué)生在中學(xué)階段有了較為堅實的質(zhì)點力學(xué)知識基礎(chǔ)。在導(dǎo)論教學(xué)中充分利用這個基礎(chǔ)，參照質(zhì)點運(yùn)動的規(guī)律來處理剛體的運(yùn)動。比如在介紹剛體的定軸轉(zhuǎn)動時，將其規(guī)律與質(zhì)點的運(yùn)動規(guī)律作類比（力/力矩，位移/角位移，速度/角速度，加速度/角加速度等），然后將剛體的運(yùn)動分為質(zhì)心的平動以及剛體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動，前者利用質(zhì)點運(yùn)動規(guī)律來處理，后者則利用剛體的定軸轉(zhuǎn)動來處理。其他比如分析力學(xué)中的虛功原理、哈密頓正則方程等，相關(guān)部分也采取了類似的教學(xué)方式。這種由易到難的類比教學(xué)方式，不僅減少了教學(xué)難度，也對學(xué)生將來系統(tǒng)學(xué)習(xí)理論力學(xué)樹立了信心。

2）由淺入深：以量子力學(xué)的教學(xué)為例。大家知道，從薛定諤方程的建立到其用來處理微觀體系的量子力學(xué)問題，波函數(shù)的概念貫穿教學(xué)始終。因而波函數(shù)概念的建立是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識量子力學(xué)的出發(fā)點，也是量子力學(xué)教學(xué)的立足點。區(qū)別于理論力學(xué)內(nèi)容的引入方式，在物理學(xué)導(dǎo)論中對量子力學(xué)內(nèi)容的介紹采用的是緊扣切入點、由淺入深的教學(xué)方式。首先從電子的狹縫衍射出發(fā)，通過對一個電子和多個電子衍射圖紋的比較，給出微觀粒子的波粒二象性，進(jìn)而引出描述這種性質(zhì)的波函數(shù)，并進(jìn)一步介紹該波函數(shù)所滿足的薛定諤方程。當(dāng)然，薛定諤方程的求解不是的教學(xué)目的，在引入薛定諤方程后，可以簡單介紹薛定諤方程的求解在實際中的應(yīng)用，讓學(xué)生了解量子力學(xué)所解決的主要問題。這樣就達(dá)到了介紹量子力學(xué)基本知識、引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識量子力學(xué)重要性的教學(xué)目的。

1.1.3? 突出知識應(yīng)用? 物理學(xué)導(dǎo)論的主要目的就是認(rèn)識物理、激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。為達(dá)到此目的，介紹物理知識的應(yīng)用不失為一個好方法。物理學(xué)作為一門應(yīng)用性比較強(qiáng)的學(xué)科，知識的應(yīng)用理所當(dāng)然可以在每一相關(guān)內(nèi)容的引入中發(fā)揮作用。以“原子分子物理及凝聚態(tài)物理”部分的引入為例，介紹相應(yīng)的做法。

眾所周知，新材料是未來經(jīng)濟(jì)的主要增長點之一[9]，而新材料的研發(fā)離不開原子分子物理學(xué)、特別是凝聚態(tài)物理學(xué)知識。結(jié)構(gòu)決定功能，作為分子生物學(xué)的一個經(jīng)典理論，也是新材料研發(fā)所遵循的一個基本準(zhǔn)則。科技和社會發(fā)展所需要的新材料，其功能的實現(xiàn)肯定與一定結(jié)構(gòu)的原子及分子團(tuán)簇相關(guān)，尋找這種原子及分子團(tuán)簇正是原子分子物理和凝聚態(tài)物理研究的內(nèi)容。在“原子分子物理及凝聚態(tài)物理”教學(xué)中，正是按照這個思路導(dǎo)入相關(guān)內(nèi)容的。特別是目前人們比較感興趣的石墨烯納米材料，也是基于對碳原子及其團(tuán)簇性質(zhì)的充分認(rèn)識而研發(fā)出來的，其優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)在未來科技發(fā)展中必將發(fā)揮重要的作用。這種教學(xué)方式無疑會激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，從而堅定他們從事物理的志向。

同樣，肆虐全球的COVID-19疫情，從發(fā)生、傳播到最終控制和戰(zhàn)勝疫情，其過程學(xué)生歷歷在目。在未來介紹原子分子物理內(nèi)容時，可以利用這個事件，讓學(xué)生充分認(rèn)識在疾病的早期發(fā)現(xiàn)、疫苗研制、藥物設(shè)計與及時治療等過程中，原子與分子物理學(xué)所能發(fā)揮的作用，這對于學(xué)生加強(qiáng)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)也是大有裨益的。

1.2? 提供學(xué)法

同其他一些具體學(xué)科不同，物理學(xué)導(dǎo)論課程涉及大學(xué)物理的諸多學(xué)科，但由于學(xué)時和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的限制，不可能對每部分內(nèi)容都做系統(tǒng)介紹，要求學(xué)生在短時間內(nèi)系統(tǒng)地掌握這些知識也是不現(xiàn)實的。為了達(dá)到物理學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)目的，在教學(xué)中也有意識地指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)好這門課程。具體要求包括以下幾個方面。

1.2.1? 珍惜課堂時間? 課堂教學(xué)也是大學(xué)教學(xué)的主要形式。在大一階段，由于多門公共課和專業(yè)課同時開設(shè)，學(xué)生學(xué)業(yè)任務(wù)繁重。在這種情況下，物理學(xué)導(dǎo)論的學(xué)習(xí)就必須充分利用課堂教學(xué)時間。然而一個不能回避的問題是，由于導(dǎo)論課程是非主干課程，加之考慮到學(xué)生的基礎(chǔ)，教學(xué)內(nèi)容深度要求不高，學(xué)生對這門課難以高度重視，不易達(dá)到理想的課堂教學(xué)效果。為了調(diào)動學(xué)生的積極性并將課堂時間充分利用起來，在集體備課時要求任課教師靈活運(yùn)用各種教學(xué)手段，向課堂要質(zhì)量，并結(jié)合第一節(jié)課的“緒論”教學(xué)，給學(xué)生介紹該課程的學(xué)習(xí)方略。比如，可以結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容，通過講述相應(yīng)的物理故事吸引學(xué)生的注意力，以激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣;在介紹學(xué)生較為關(guān)切的內(nèi)容時，可以設(shè)計一些問題供學(xué)生回答，并增加課堂表現(xiàn)分，調(diào)動他們的思維積極性，讓他們聽課有成就感。

事實上，為了以后更好地開展導(dǎo)論課程的教學(xué)，每年都在期末考試的最后一題，要求學(xué)生對該課程的教學(xué)提出建議。就如何充分利用課堂教學(xué)時間等問題，匯總分析學(xué)生提供的意見發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)學(xué)生的建議是多提開放性問題，增加有趣互動——這無疑是廣大師生的共識。總之，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性是提高課堂教學(xué)效率的主要手段，也對教師備課提出更高的要求。

1.2.2? 重視課后復(fù)習(xí)? 大學(xué)一年級是大學(xué)學(xué)習(xí)的起步階段，也是培養(yǎng)良好學(xué)研習(xí)慣的關(guān)鍵階段。從中學(xué)到大學(xué)，學(xué)習(xí)內(nèi)容發(fā)生很大變化，學(xué)習(xí)方式和方法也必然要發(fā)生相應(yīng)改變。物理學(xué)導(dǎo)論課程的學(xué)習(xí)在這方面顯得尤為突出。從教學(xué)內(nèi)容上看，該課程一次課至少要學(xué)習(xí)一個知識群（比如幾何光學(xué)知識群、統(tǒng)計物理知識群等），雖然各知識群內(nèi)容不要求那么深，但涉及知識面較寬，要系統(tǒng)地了解和把握這么多知識點，難度可想而知，此時加強(qiáng)課后復(fù)習(xí)對學(xué)生來說顯得那么重要！

區(qū)別于其他課程的課后復(fù)習(xí)，導(dǎo)論課程的復(fù)習(xí)更注重知識群之間的聯(lián)系，比如，力學(xué)部分質(zhì)點的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)之間的聯(lián)系，質(zhì)心的平動規(guī)律和剛體轉(zhuǎn)動規(guī)律的聯(lián)系，經(jīng)典物理和量子物理研究對象與研究方法之間的聯(lián)系，等等。這些聯(lián)系都需要任課教師在教學(xué)中結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容予以正確引導(dǎo)，幫助學(xué)生把握知識脈絡(luò)。另外，在導(dǎo)論教學(xué)中除了提供必要的教學(xué)參考書以外，還會將課件傳給學(xué)生，供他們課下復(fù)習(xí)鞏固用。通過課后復(fù)習(xí)把握這些聯(lián)系，不僅對于學(xué)生整體認(rèn)識物理的知識結(jié)構(gòu)有重要意義，更為重要的是可以由此養(yǎng)成一個良好的學(xué)研習(xí)慣，為后續(xù)學(xué)習(xí)和工作形成良好的行為定式。

1.2.3? 密切聯(lián)系實際? 知識的運(yùn)用是學(xué)習(xí)的有效方法。如前所述，我國所開設(shè)的物理學(xué)導(dǎo)論課程是一門集普通物理學(xué)與理論物理學(xué)于一體的通識性課程，物理學(xué)的特點也決定了該課程與日常生活及科技實踐具有緊密的聯(lián)系。因此，引導(dǎo)學(xué)生主動聯(lián)系生活實際，是導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)的出發(fā)點，也是導(dǎo)論課程學(xué)習(xí)的落腳點。

在進(jìn)行統(tǒng)計物理中有關(guān)統(tǒng)計分布內(nèi)容的教學(xué)時，先從最簡單的物理測量開始，課前讓每一個學(xué)生提供自己身高，最后統(tǒng)計人數(shù)按照身高的分布。結(jié)果會發(fā)現(xiàn)，身材較矮和較高的人數(shù)都較少，而中等身高的人數(shù)較多。然后通過視頻介紹新中國成立以來我國青少年平均身高變化的情況，并與歐美國家進(jìn)行比較。通過這種縱橫向比較可以發(fā)現(xiàn)，身高的分布不僅反映了群體的年齡特征，也反映了群體所在社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，當(dāng)然也能反映人種的不同。因此，不僅物理量（比如身高）本身能反映物理特點，物理量的統(tǒng)計分布也能反映物理規(guī)律。通過這個例子可以使學(xué)生認(rèn)識學(xué)習(xí)統(tǒng)計物理的意義。如果課后作業(yè)中要求學(xué)生再列舉幾個有關(guān)統(tǒng)計物理量的例子，他們必然會對統(tǒng)計物理的學(xué)習(xí)有更進(jìn)一步的認(rèn)識，特別是這種學(xué)習(xí)方法可以培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣。

1.3? 促進(jìn)互動

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)不單是知識由外到內(nèi)的轉(zhuǎn)移和傳遞，更應(yīng)該是學(xué)習(xí)者主動地建構(gòu)自己的知識經(jīng)驗的過程，這種建構(gòu)離不開教師的指導(dǎo)[10]。與這一觀點相適應(yīng)，教學(xué)也必須把焦點從教師轉(zhuǎn)到學(xué)生，從教師中心轉(zhuǎn)到師生互動。在物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)過程中，為了提高教學(xué)效率，通過加強(qiáng)師生互動環(huán)節(jié)，把學(xué)生的注意力集中引導(dǎo)到教學(xué)內(nèi)容上，提高了課堂教學(xué)效率。

尋找互動契合點，了解學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，尋找學(xué)生的興趣點是加強(qiáng)師生互動的關(guān)鍵?？紤]到學(xué)生已經(jīng)有了高中物理基礎(chǔ)，盡管還不是很系統(tǒng)，但足以為物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)過程中師生契合點的尋找提供有利的條件。在進(jìn)行導(dǎo)論教學(xué)時，一開始學(xué)生對這門課到底要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容、學(xué)到什么程度并不是很清楚。從大家熟知的距離概念出發(fā)，通過播放視頻，讓大家從距離地球幾十億光年的宇宙天體出發(fā)，“旅行”到地球，再從肉眼能看到的宏觀世界深入原子分子的內(nèi)部世界，整個過程涉及宇觀、宏觀、介觀和微觀，包括了物理學(xué)研究的所有對象。用這種方法呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生倍感興趣，他們能夠結(jié)合已知的物理學(xué)知識，指出在各個距離范圍上所對應(yīng)的物理學(xué)知識范疇，為后續(xù)物理學(xué)導(dǎo)論相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)打下較好的基礎(chǔ)。

對于當(dāng)今的年輕人來說，對未知世界的認(rèn)識是他們的共同渴望，時空隧道就是大家比較感興趣的話題。然而，時空隧道到底是怎么回事？有沒有這種客觀存在？大家都渴望了解。正是基于這種考慮，在進(jìn)行廣義相對論教學(xué)時，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，讓大家先尋找站在迎新晚會三維空間舞臺上的感覺，然后引導(dǎo)大家在狹義相對論的基礎(chǔ)上，結(jié)合四維時空的概念，逐漸認(rèn)識引力場所導(dǎo)致的時空表演舞臺彎曲，而超強(qiáng)的引力會使這種舞臺蟲洞化，從而成為時空隧道。這種教學(xué)方式會使廣義相對論的內(nèi)容顯得沒有那么深奧，從而讓學(xué)生感覺更加有趣。

1.3.1? 更新教學(xué)手段? 目前隨著科技的進(jìn)步，特別是教育技術(shù)的發(fā)展，一些新的教學(xué)手段和教學(xué)形式應(yīng)運(yùn)而生，比如慕課（MOOC，大規(guī)模開放在線課程）、混合式課程（將線上教學(xué)與傳統(tǒng)課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來的一種新的教學(xué)模式）等。物理學(xué)導(dǎo)論作為一門專業(yè)通識課程，占有學(xué)時較少，基本上采用的是傳統(tǒng)教學(xué)模式，并逐步向混合式課程過渡。同時推薦吉林大學(xué)張漢壯教授的物理學(xué)導(dǎo)論在線課程供學(xué)生學(xué)習(xí)。這些課程都要求學(xué)生有學(xué)習(xí)的主動性，將線上內(nèi)容和線下學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合起來，并主動與任課教師溝通，增強(qiáng)互動，提高學(xué)習(xí)效率。

另外一個不容忽視的現(xiàn)象是，不少學(xué)生在上課時經(jīng)常看手機(jī)。不能否認(rèn)這種行為可能與教學(xué)活動無關(guān)，但教師如果能充分利用手機(jī)作為教學(xué)互動的工具，則可能化羈絆為力量。對于這個問題，采用限制+引導(dǎo)的方式予以解決，即利用所開發(fā)的軟件，上課時用手機(jī)掃碼考勤兼鎖屏，并在課堂教學(xué)的不同階段對手機(jī)解鎖，利用軟件中開設(shè)的各學(xué)習(xí)專區(qū)，讓學(xué)生提交問題、反饋答案。教師對學(xué)生的回答實時展示分析，也可以通過問卷星等工具收集學(xué)生聽課中存在的問題，由教師課后分別作答，等等。

這種限制+引導(dǎo)的方式，使手機(jī)變成課堂輔助教學(xué)手段，不僅提高了課堂學(xué)習(xí)效率，而且提升了學(xué)生的參與度?？傊?，對手機(jī)問題的解決要面對現(xiàn)實，正面引導(dǎo)、疏而不堵，這樣才有可能讓其在課堂上發(fā)揮正面作用，成為教學(xué)的輔助手段。

1.3.2? 鼓勵學(xué)生參與? 物理學(xué)導(dǎo)論作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生還是有一定知識積淀的。在課堂教學(xué)過程中，可以利用這個條件并結(jié)合需要分配學(xué)生擔(dān)任一定的角色，這是促進(jìn)師生互動的一個良好手段。比如，在進(jìn)行導(dǎo)論光學(xué)部分的教學(xué)時，教師先介紹幾何光學(xué)與物理光學(xué)概念的區(qū)別，然后請幾個學(xué)生各給出一個物理光學(xué)現(xiàn)象的例子。這種隨機(jī)提問的方式無疑會促進(jìn)學(xué)生的主動參與，避免教師的單向活動以及學(xué)生上課走神現(xiàn)象的發(fā)生。

另一個值得提倡的做法是課下分組討論、課上展示結(jié)果，這樣既能讓學(xué)生主動參與教學(xué)，也能提高教學(xué)效率。電磁學(xué)部分是高中階段的主要教學(xué)內(nèi)容之一，也是與日常生活聯(lián)系較為密切、大家比較感興趣的學(xué)習(xí)內(nèi)容。在導(dǎo)論有關(guān)場的這部分內(nèi)容介紹前，首先通過微信群給學(xué)生布置學(xué)習(xí)任務(wù)，讓大家回憶一下在高中階段所學(xué)習(xí)的電和磁的關(guān)系;然后在正式上課時，各學(xué)習(xí)小組組長通過微信提交答案。教師教學(xué)則是在展示和分析這些答案的基礎(chǔ)上，先介紹人們對靜電場的認(rèn)識過程，再介紹恒磁場的理論發(fā)展，而對電磁感應(yīng)定律的介紹使人們對電磁場的認(rèn)識達(dá)到新的高度，為之后電磁波部分內(nèi)容的介紹打下基礎(chǔ)。

總之，學(xué)生的主動參與會讓他們由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，認(rèn)識到自己在學(xué)習(xí)中的中心角色，從而通過問題解決獲得一種學(xué)習(xí)上的成就感。這對于通過導(dǎo)論課程的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的參與意識并樹立學(xué)習(xí)物理的信心是非常重要的。

2? 教學(xué)啟示

通過這幾年的物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)發(fā)現(xiàn)，從整體上看，學(xué)生對這門課還是比較感興趣的，然而由于學(xué)生的基礎(chǔ)不同，接力任課教師的教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容也不一樣，學(xué)生對這門課的認(rèn)識程度也不一樣，特別是在教學(xué)過程中所暴露出的一些問題也引起諸多思考。具體來說，要搞好導(dǎo)論課程的教學(xué)，筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個方面入手。

2.1? 把握學(xué)生基礎(chǔ)

物理學(xué)導(dǎo)論實際上是大學(xué)一年級學(xué)生的物理導(dǎo)向課程。要達(dá)到這個導(dǎo)向的目的，在教學(xué)內(nèi)容的組織和教學(xué)方法的選擇上必須結(jié)合學(xué)生的基礎(chǔ)。通過與學(xué)生的互動來看，雖然學(xué)生已經(jīng)有了一定的高中物理基礎(chǔ)，但對知識來龍去脈的認(rèn)識和靈活運(yùn)用還欠火候。比如對場的概念的認(rèn)識，有的學(xué)生并不清楚勢、場和力之間的聯(lián)系，缺乏知識的系統(tǒng)性。又比如，當(dāng)介紹用力學(xué)知識去分析一些球類運(yùn)動的規(guī)律時，不少學(xué)生缺乏必要的體育常識，反映了他們在高中階段少得可憐的體育運(yùn)動基礎(chǔ)。從另一個方面來講，為保證教學(xué)過程的順利進(jìn)行，教師應(yīng)利用各種方法和手段（分析學(xué)生特點、關(guān)注課堂反饋等）切實了解學(xué)生身心發(fā)展和知識基礎(chǔ)，講解應(yīng)該從學(xué)生的實際出發(fā)，選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容作為導(dǎo)學(xué)的切入點，著眼于學(xué)生學(xué)習(xí)的最近發(fā)展區(qū)，努力達(dá)到教學(xué)目的。

2.2? 規(guī)范教學(xué)內(nèi)容

同各門具體物理學(xué)科不一樣，物理學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)內(nèi)容突出物理知識的系統(tǒng)性、趣味性和應(yīng)用性的結(jié)合，因而在內(nèi)容選擇上要縱覽物理知識全局，注意知識點、線、面和群的關(guān)系，在知識的導(dǎo)入、串聯(lián)和應(yīng)用上多下功夫。毫無疑問，教師對物理學(xué)史的把握是講好物理學(xué)導(dǎo)論的前提。然而，物理學(xué)導(dǎo)論畢竟不是物理學(xué)史，況且對于大多數(shù)師范院校來說，有單開的物理學(xué)史課。如果說前者注重物理知識系統(tǒng)性的話，后者則更注重物理學(xué)發(fā)展的系統(tǒng)性，因而并不贊成用講物理學(xué)史的方法來介紹物理學(xué)導(dǎo)論。這里推薦吉林大學(xué)張漢壯教授主編的《物理學(xué)導(dǎo)論》作為教學(xué)參考書，該書注意了基本知識的邏輯性、歷史性和實用性的有機(jī)結(jié)合[1] 。

另外，出于教學(xué)內(nèi)容的考慮，不少高校在物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)中采用接力上課的形式，但這也可能帶來一些問題，比如不同教師執(zhí)教風(fēng)格的不一樣、內(nèi)容組織形式的不一致等，從而給學(xué)生聽課帶來不適應(yīng)。在歷次期末考試的最后一題對該課程提出的教學(xué)建議中，不少學(xué)生也指出這個問題，并建議由一個教師來講。這個問題的關(guān)鍵在于，任課教師可以通過集體備課來統(tǒng)一教學(xué)組織形式，盡量減少給學(xué)生帶來的不適應(yīng)。雖然方法可以靈活多樣，但應(yīng)服務(wù)于導(dǎo)論教學(xué)，以達(dá)到良好的教學(xué)效果為目的。

2.3? 突出聯(lián)系實際

知識應(yīng)用于實踐是教學(xué)的出發(fā)點，也是教學(xué)的落腳點，無論是課題的引入，還是知識的運(yùn)用，聯(lián)系實際是一個非常有效的途徑，對于物理學(xué)導(dǎo)論這門課的教學(xué)尤其如此。在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，每當(dāng)介紹與物理學(xué)相關(guān)的日常生活和科技發(fā)展成就時，也是學(xué)生全神貫注的時候。這啟示教師在備課時應(yīng)該通過各種方式收集相關(guān)物理知識應(yīng)用的例子，并在教學(xué)中靈活運(yùn)用，這是搞好導(dǎo)論教學(xué)一個不可缺少的環(huán)節(jié)。

另外，理論聯(lián)系實際也是學(xué)生應(yīng)該具有的優(yōu)良學(xué)風(fēng)，在日常學(xué)習(xí)中就應(yīng)該注意培養(yǎng)。除了在課堂教學(xué)中要通過聯(lián)系實際來引入課題、鞏固知識外，在課下也要通過完成作業(yè)、課外活動等形式，引導(dǎo)學(xué)生主動聯(lián)系實際、參與科研實踐，在實踐中認(rèn)識知識的價值。特別是將課外活動實踐與課堂教學(xué)結(jié)合起來，更能引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生共鳴，提高教學(xué)效率。學(xué)生在期末考試答題中所給的另一個建議，即多聯(lián)系生活實踐，也印證了這一點。

雖然演示實驗是理論和實踐相結(jié)合的一種重要方式，而且在一定情況下完全可以在教學(xué)中使用，特別是對于單節(jié)課教學(xué)內(nèi)容較少的課題，但對于物理學(xué)導(dǎo)論教學(xué)來說，由于單元課堂涵蓋教學(xué)內(nèi)容較多，知識范圍較寬，除了個別課題可以用之來引入教學(xué)外，大多數(shù)內(nèi)容不宜采用這種形式，雖然有學(xué)生建議增加一些演示實驗內(nèi)容。

3? 結(jié)語

本文以物理學(xué)導(dǎo)論的教學(xué)為例，探討導(dǎo)論教學(xué)過程中必須注意的一些問題，而在這些問題中，“導(dǎo)”字最為關(guān)鍵。從教學(xué)過程的每一個環(huán)節(jié)出發(fā)，立足于學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，從教學(xué)內(nèi)容組織安排、教學(xué)方法設(shè)計應(yīng)用以及教學(xué)效果檢查反饋等幾個方面，幫助學(xué)生認(rèn)識物理學(xué)的重要性，提高他們學(xué)習(xí)物理的興趣。相信經(jīng)過廣大物理教師的共同努力，一定能引導(dǎo)學(xué)生踏實走上物理科學(xué)之路，并化對物理科學(xué)的敬畏態(tài)度為學(xué)習(xí)物理的動力，為我國的基礎(chǔ)科學(xué)研究提供雄厚的人才儲備！■

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