物理学专业基础力学教学改革

邹 艳 王红梅 栗 军 许士才

德州学院物理学与电子信息学院 山东德州 253023

成果导向教育(OBE)是指教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后所取得的学习成果[1]，关注4个问题：想让学生取得的学习成果是什么？为什么要让学生取得这样的学习成果？如何有效地帮助学生取得这些学习成果？如何知道学生已经取得了这些学习成果？OBE是目前美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流教育理念，我国最早介绍OBE的文献是李光梅在2007年第1期《教育评论》上发表的《成果导向教育理论及其应用》。2013年6月，我国加入了《华盛顿协议》，成为该协议签约成员，培育未来专业工程师的高等工程教育与国际接轨，促使OBE在我国的高等工程教育中开始实施。一些高校教师根据自己的教学实际进行了一些探索[2-4]。德州学院作为应用型本科院校，担负着为区域经济服务的使命。直接针对市场、面向就业，根据社会需求确定学生的培养目标，一直是我校教育教学改革的出发点。近年来，我们对物理学的基础力学课程应用成果导向教育理念，从培养目标的定位、课程教学内容构建等方面进行了教学改革，取得了一定成效。

1　教学目标的定位

为了确定学生通过力学课程的学习应该取得怎样的学习成果，近年来，我们调研了德州市第一中学、第九中学、平原一中等我校物理学专业学生的主要就业单位，同时对我校毕业生、在校生、学生家长和任课教师进行了电话和当面两种形式访谈，形成的调研报告“关于地方新建本科院校师范专业就业情况的调研报告”获得了山东省教育系统优秀调研成果二等奖。对物理学专业人才培养方案于2010年、2013年和2016年进行了3次较大修订。力学课程在此过程中也被重新定位，经过该课程的学习，学生可以具备在物理学及相关学科进一步学习和深造的基础，成为能在物理学及其相关领域从事教学、科研和技术工作，具有创新精神的应用型人才。这样的目标定位是由物理学的专业需求和力学课程的性质决定的，在课程教学中我们突出了“力学”的基础课程地位，加强了对学生科学素质的培养。为了达到上述学习成果，我们从教学内容和教学方法的选择两方面进行了探索。

2　教学内容的选择和设计

选用漆安慎、杜婵英主编的《普通物理学教程—力学(第三版)》为主教材，以张汉壮、王文全主编的《力学》(高等教育出版社，2015年7月第3版)为辅教材。作为物理学专业的第一门专业基础课，力学的教学内容与中学内容有重复也有区别，根据力学课程的这一特点和教学的重点、难点，我们在教学中注意了以下几点。

(1)消除重复感。例如，教学内容的前半部分—质点力学，大多数是中学内容的重复，这些教学内容只是采用了微积分，给学生造成了一种重复的感觉，还增加了教学课时。在教学课时大幅缩减的背景下，教师的压力很大。因此，我们以力学三大守恒定律作为教学内容的主线，把重点和难学的内容讲精、讲透，与中学重复的部分或者简单带过，或者是作为教学的引入环节，作为新知识的铺垫。着力培养学生使用新的数学工具、更精确的描述方法，解决更宽领域的力学问题。以中学力学内容为基础，充分运用实验、生活实例等搭桥建梯，引导学生的思维层层深入，从简单到复杂，从特殊到一般。

(2)做好与后续课程的衔接。在教学中注重与后续专业课程的结合，提高学生学习的积极性和目的性。例如，刚体中自由度的概念在热学中有应用、波的相干叠加在光学、量子力学中都有广泛应用等。在精选经典教学内容的同时，不断充实科学技术发展的最新成果，注意把体现当代学科发展特征的、多学科间的知识交叉与渗透反映到教学内容中，如“风力发电机的运动分析”“建筑结构的隔震”等。

(3)理论与实验相结合。理论课和实验课同时开设，能给学生提供一个理论联系实际的机会，能提高知识运用能力和动手能力，对课本上所学的理论知识进行全面系统的消化和吸收，同时还可以加强学生对知识的感性认识，激发学生的求知欲，充分锻炼学生在实际应用中发现问题、分析问题和解决问题的能力。

3　教学方法的选择

大学的力学课程与中学物理相比，无论是研究方法、思维方式，还是学习的内容、目标都有很大的差异。在教学过程中重视这种差异，建立合适的梯度，促进学生学习。采用的教学方法主要有以下五类。

第一类方法，以语言传递信息为主的方法：包括讲授法、谈话法和讨论法等。对于重点和难点问题以及重要的定理和定律主要采用讲授法，对于一些有歧义而有趣的力学问题，采用分组讨论的方法。学生以全班或学习小组为单位，各抒己见，通过讨论或辩论活动，获得或巩固知识。全体学生都参加活动，可以培养合作精神，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性 。

第二类方法，以直接感知为主的方法：包括演示法、参观法等。对于一些比较抽象的问题宜于采用这类方法 。如碰撞问题：质量不等的两个质点碰撞的结果有明显的不同，但是在讲授时根据公式推导得出碰撞结果，比较抽象。处理这个问题时，我们借助演示实验，让学生自己动手把研究对象的质量分成3种类型：m1=m2，m1＞＞m2，m1＜＜m2，让学生亲历碰撞过程，不但理解了知识，提高了学生的实验能力，而且培养了学生的学习兴趣。

第三类方法，以实际训练为主的方法：主要是实验法。在授课过程中，对于一些操作性较强的内容，例如转动惯量的测量、弦振动的研究等，在实验室条件允许的条件，安排课程设计，让学生分成小组，每个小组一个课题，在实验教师的指导下在实验室完成设计，最后完成设计报告。该方法目的是培养学生的动手能力和创新能力。

第四类方法，以欣赏活动为主的教学方法：陶冶法等。对于一些应用性的教学内容，除了采用上述的教学方法外，还可以采用陶冶法。如讲授刚体的转动定律时，可以放一些相关视频：如乒乓球、篮球、足球以及一些体操项目。在视频的播放过程中一边让学生欣赏精彩的体育运动，根据实例讲授如何打出上旋球和下旋球、什么角度投篮命中率高、香蕉球是怎么回事？让学生在轻松的环境下学习力学知识，达到了事半功倍的效果。

第五类方法，以引导探究为主的方法：如发现法、探究法等。在讲课过程中采用引导探究为主的方法，鼓励学生独立思考，引导学生多方位、多角度发现问题和解决问题，使学生从感性和理性两方面加强对知识的理解和掌握。例如，在讲授万有引力定律时，让学生考虑如何称量地球的质量；在讲授地球自转的影响时，让学生分析为什么河水对两岸的冲刷程度不一样；发射导弹时考虑哪些因素才能保证其精确性。学生的逻辑思维能力得到训练和提高。

4　考试考核的方式

为了准确地衡量学生取得的学习成果，我们建立了多元化的考核和评价方法，加强了过程性考核。主要是考核学生灵活应用基本概念、基本理论的能力，分析和解决问题的综合能力以及创新思维的能力。

平时成绩包括课堂学习表现和作业完成情况，其中课堂上的学习参与度，学习笔记的质量以及课堂小组讨论的成绩都纳入到课堂学习表现考核中。作业包括书面作业、课外拓展学习情况以及课程论文的质量。平时成绩占总成绩的40%，如果平时不努力，期末很难结业。

5　结语

2014年我们建成力学校级精品课程，实现了学生根据自己需求在课外通过网站自由地浏览和学习。同时，我们鼓励学生利用慕课、公开课等网络资源学习，有效地解决了课时少与教学内容量大的矛盾。这种开放、直观的学习环境不仅激发了学生的学习兴趣，培养了学生的自主学习能力，而且培养了学生的现代科技意识，提高了学生的科学素质，拓宽学生的知识面，增强了他们对新形势的适应能力和知识的更新能力，为后续课程的学习奠定了良好的基础。

基于成果导向的教育理念应用于我院物理学专业力学课程教学以来，教师在上课时需要投入很大的精力，促使教师对教学过程和教学规律进行反思，充分调动了学生自主学习的积极性。与往届的情况相比，学生学习主动性明显提高。2016年上半年以来，我校开始在包括力学在内的一些课程开始了这种新的教学模式，这给传统的教学模式带来了巨大的挑战，从教学效果看有许多成功之处，也有些问题需要进一步探讨，如何让学生真正成为学习的中心，让学生学会在一定知识基础上不断获得知识，并在此过程中促进其综合素质的全面提升，是我们教学改革的主要内容。

[1]李志义,朱泓,刘志军,夏远景.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究,2014(2):29-34.

[2]孙路,王志伟.成果导向教育在土木工程类课程中的应用[J].哈尔滨学院学报,2013(3):139-141.

[3]王庆喜.成果导向的区域经济学研究生课程教学改革研究[J].研究生教育研究,2014(6):48-52.

[4]刘鹏.浅谈成果导向教学模式在实践类课程教学中的改革与应用[J].科技资训,2015(3):185.