基于物理学史的大学物理课程教学模式创新与实践

黎东波

赣南师范学院 江西赣州 341000

基于物理学史的大学物理课程教学模式创新与实践

黎东波

赣南师范学院 江西赣州 341000

本文在分析了大学物理课程传统教学模式的基础上，利用现代教学研究成果及创新教学理念，提出一种基于物理学史的创新教学模式，并进行了实践。阐述了该模式的教学目标、活动步骤以及教学中应注意的问题。

大学物理；教学模式；创新

一、现状分析

传统的高校理工科大学物理课程的教学模式以教师的讲授为主，学生是课堂上的听众和观众，处于被动的接受地位。教学中存在的普遍问题是：学生从中学进入大学，学习方法不适应，无法适应大信息量、快节奏的学习；学习状况不能及时有效地反馈；学习困难不能及时得到解决等。随着这些问题的积累，自学能力较差、认知水平较低的学生，其心理压力增大，造成恶性循环，最后易导致他们失去信心并放弃学习。有鉴于此，不少教师开展了教学模式的研究，为解决这些问题提供了一个平台。

随着多媒体技术的推广应用，大学物理课程教学状况有了一定的改善，意在突出学生主体地位与主动性的教学模式也相继开展研究。这些研究更侧重于知识与技能目标的实现，在过程与方法、情感态度与价值观这二维目标方面体现较少。而这二维目标恰恰是当前大学物理课程教学中存在的突出问题。这些研究只是对传统模式做了一些方式和手段上的改进，与创新型社会对人才培养的要求有一定的差距。

二、教学模式创新研究的理论基础

教学模式是指“导向特定的学习结果的一步步的程序”。它指向一定的教学目标，遵循一定的教学程序，能促使学生积极地学习。其有效性决定于3个条件，即：建立在科学的教学理论基础之上，能反映有关思维、学习和行为的研究成果；教师指导学生按一定的序列开展活动；学生是学习活动的积极参与者。

玛丽·艾丽斯冈特选取的8种基本教学模式为：直接教学模式、概念获得模式、概念发展模式、群辩法模式、萨其曼探究模式、课堂讨论模式、合作学习模式、探索情感和解决矛盾模式。前3种模式的目标分别指向知识掌握、技能获得；理解和应用概念；分类和综合信息，这些目标同属于知识与技能目标。第4、5、6种目标指向激发创造性；问题解决和探究；提出问题、培养洞察力、促进批判性思维等，属于过程与方法目标。后两种目标指向于发展合作性学习态度、增进认知成长；帮助学生将学习与他们的情感态度联系起来，学会处理矛盾情境等，属于情感态度与价值观目标。

由于在基础教育阶段，知识与技能目标能受到足够的重视，考核水平也较高，有比较成熟的经验。而对过程与方法、情感态度与价值观这二维目标进行考核的重视程度不够，导致学生发展不平衡，学习能力不足、元认知水平较低。因而高校的教学应提高对过程与方法、情感态度与价值观这二维目标的认识，使人才培养符合创新型社会对人才培养的要求。

三、大学物理课程创新教学模式研究

大学物理课程教学是建立在中学物理基础之上的，学生具备了相应的物理知识与技能。在掌握了一定的高等数学知识后，应使学生更加主动地参与教学过程，使他们成为教学过程的主体，发挥他们在认知物理世界当中的主动性。在这样的过程中进一步学习物理学知识、掌握物理学的方法与思想、充实他们的情感世界、提高其价值判断能力，使他们具备一定的创新精神和创新能力等等。为了实现这样的目标，把冈特提出的8种基本模式进行有机的组合，进行更新与创造是必要的。由于创新教育含有情感教育、自由教育、形象教育和价值教育等因素。物理学史具有独特的育人功能，它蕴涵着物理学理论和思想的发展形成过程，它包含着物理学家的思想品质和科学精神。它能较好地实现自然科学和人文科学的有机结合、较好地实现三维一体目标的实现，从而使学生具备一定的创新精神和创新能力。

笔者在大学物理课程教学过程中进行了一些创新实践，以物理学史为基础，将萨其曼探究模式、课堂讨论模式、合作学习模式、探索情感和解决矛盾模式结合起来，提出基于物理学史的大学物理创新教学模式。

该模式的目标指向：提高学生的科学与人文素养，提高学生自主学习和探究物理问题的能力，培养学生的创新精神，使他们敢于面对困难和挑战，形成正确的情感态度与健全的价值观。

该模式有4个活动步骤：（1）概述物理学家对该理论所做的贡献，激发学生的学习兴趣。从相关的物理概念或物理规律的形成过程、思想观念的变化过程中，引出研究的问题。（2）在教师的引导下实现学生对物理概念或物理规律的自主建构，主动探究物理问题。（3）讨论、交流各自的物理概念或规律的建构方法，以及涉及的科学精神和价值观的问题。（4）实现在新问题情境下的创新应用。该模式的实施能体现学生的主体地位和主动性。

四、教学实践案例—《真空中的恒定磁场》的分析

1.教学内容

该章的前4节内容，计划用2课时进行教学。具体内容是：磁场(磁现象、磁感应强度、高斯定理)；毕奥—沙伐尔定律；毕奥—沙伐尔定律的应用；安培环路定理。

2.教学过程设计与分析

(1)利用多媒体进行教学

展示磁现象的早期研究，磁、电之间的相互联系，介绍奥斯特与安培的生平以及他们对电流磁效应理论的建立所作的贡献，介绍几个相关的重要实验。使学生从中感悟奥斯特与安培的科学精神(坚韧、机智、善于接受新事物等)、人文精神(哲学思想的传承、文化传承等等)以及科学研究方法和思想变化经历。

(2)以物理学史材料为线索，引导学生自主建构知识体系

引导学生自主建构磁感应强度、高斯定理、毕奥—沙伐尔定律、安培环路定理的知识体系。重点是理解这几个物理概念和物理规律，理解稳恒磁场的性质。提示学生用比较的方法，将磁场与电场联系起来。由学生自定学习方法、自选学习材料、自定学习步骤、自我调节元认知水平，允许学生学习有多层次目标。

学生在这个过程中可能存在的困难有：不能用自己的语言准确表述这几个概念和规律，如：磁感应强度概念的建立需要有洛伦兹力、载流线圈所受力矩概念为基础；毕奥—沙伐尔定律是由实验结合数学处理得到的规律，电流元的概念会造成认知障碍等。自学速度慢，矢量积分困难等等。这些困难往往是因人而异的，需要教师去诊断并及时帮助或引导他们克服困难，不断提高学生的自主学习能力。

(3)小组讨论、交流，互相激励启发

通过互助互学，继续解决重点内容的学习障碍问题。同时讨论学习中涉及的情感态度与价值观问题。如：学习中的焦虑、不安、不满、恐惧等情绪，如何自我调节控制？如何对待成功与失败？奥斯特与安培的研究经历给大家有何启示？通过把这些问题与磁现象的学习结合起来，进一步反映学生的情感态度与价值观状况，以便教师做出诊断并加以引导。

(4)以史实材料为线索，实现在新问题情境下的创新应用

通过对奥斯特与安培研究过程的再认识，由学生思考发现问题、解决问题，从而达到学生能自由支配所学的物理概念和规律，并利用它们去解决实际问题的目的。在这个过程中，进行知识的横向、纵向联系，进行正向、逆向思维的训练，进行不同物理方法的对比，提供实现创新的平台。

五、实践中应注意的几个问题

第一，该模式使用的基础之一是教师应转变教学观念，应突出关注全体学生的发展；以学生为主体、重视师生互动；加强学科间的横向联系的理念。

第二，由于在自主建构过程中，教学内容呈开放状态，有许多内容涉及其他学科知识。需要教师课前精心准备，课堂上正确对待学生提出的问题，并进行有效地调控引导。

第三，该模式适用于大学物理课程中的部分内容，这些内容应该有比较丰富的史实材料，并且有较好的育人作用。

第四，该模式的活动环节不是一成不变的，教师和学生的活动应适应学习的需求。教学目标的实现需要有计划、有步骤的安排。

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[6]高文.现代教学的模式化研究[M].山东：山东教育出版社，2000

Teaching mode original and practice in college physics base on the physics history

Li Dongbo
Gannan normal university, Ganzhou, 341000, China

Most science and engineering major students in low grade must learn College Physics in universities. There are quite a few students have some troubles in study. Among them, there are both the troubles that come as undown-to-earth base knowledge and the influence and caused by the adaptability study method and so on; But in recently years,there are more blocks because of the feeling attitude and value views defects. The essay analyzes the tranditional teaching mode bases on College Physics, uses recent teaching researd and original teaching views, puts forwand a kind of teaching mode which based on physics history, and then to practice. To explain the Teaching Aims of the mode activities and the problems which must be paid attention in teaching.

college physics; teaching mode; original

book=71,ebook=503

2009-10-13

黎东波，副教授。