新工科背景下大学物理“理实一体”教学模式的实证研究

吴艳南

（四川工商学院 计算机学院,四川 成都 611745）

大学物理是当今大学理工科类的一门重要的通识教育课，是整个自然科学和现代工程技术的基础。构建一个能够培养高素质跨界复合人才的大学物理课程教学改革模式，发挥大学物理课程在培养学生科学素质、科学思维方法和提高科学研究能力等方面，目前是我国高等学校新工科建设面临的紧迫任务。物理实验已发展为一门独立的科学实验课程，是学生进入大学后接受系统的实验方法和实验技能训练的一门基础课程，但现在大多数高校中传统的物理教学模式其理论课和实验课教学基本是脱节的。因此，我们采用“理实一体”的新教学模式来进行教学改革，主要从教学形式、教学方法、考核评价机制等方面进行了探索和研究，将大学物理的理论教学和实验教学有机地融合在一起。一方面，此教学模式满足了新工科人才培养的要求，为后继专业课程的学习奠定必要的物理基础；
另一方面，“理实一体”新教学模式的提出为新工科时代大学物理教育的教学改革提供了新思路，促进大学物理整体教学水平的不断创新和提高。

物理学是所有自然学科的基础课程，基本的研究方法和思维方式都形成于其中。虽然近些年来在新工科背景下，大学物理教学已经打破了传统的教学模式，在教学手段、教学内容和教学方法等方面都有了很大的改进和提高，提出了很多适应当今时代的新理念，也孕生出了很多新模式，但仍有许多不足之处，具体主要表现在以下几个方面：（1）我院物理教学中所有理工科专业都选用同一本教材，讲授内容也基本一致，但每个专业对物理知识的需求不同，缺乏针对性和层次性；
（2）在大部分高校中，重理论轻实验的教学思想仍很普遍，教师往往只是重视理论的讲授和解题能力的培养，忽视了能够培养和提高学生观察、分析能力的实验教学。从而理论和实验被孤立起来了，并没有得到适当的结合，理论课与实验课并未齐头并进，脱节现象严重；
（3）在教学模式上，尽管大家都做了许多改进，如尝试了参与式、讨论式和渗透式等多种先进的教学方法，采用电子教案、录像等教学手段，但总体上以灌输式方法为主，整体教学效果并不理想。针对以上存在的问题，我们提出了“理实一体“的教学新模式，将实验教学有效地融入到理论教学中，借助实验室已有的器材结合新思路来开阔学生思维，激发学生学习兴趣，培养学生的观察、分析、综合判断能力，以实现新工科高质量人才的培养目标。

3.1 构建“理实一体”教学模式体系的基础和条件

大学物理传统的教学模式比较单一，偏重于知识的传授，按照统一教学大纲、教材和考核方式进行“一刀切”式教学模式，其对基本概念、基本原理和基本技能等基本功得到了很好地训练。但在传统的精英型教育转向大众教育背景下，这种传统大学物理教学模式在应用型人才培养中出现了很多问题。例如：由于高等院校扩大招生规模的缘故，学生素质参差不齐，这就出现了基础好的学生根本吃不饱，总感觉上课信息量太小，教学内容的深度和广度不够，不能够有效调动他们的学习积极性，导致部分学生逐渐失去了学习动力；
对于基础知识薄弱的学生，由于其学习能力较弱，跟不上教学进度，便会对物理学习失去兴趣，有的甚至产生了厌学、畏惧情绪，导致学生对课堂专注度较差，影响课堂气氛和教学效果。目前我校大学物理课程采取的都是大班教学，针对以上存在的问题，我们根据不同的专业开设相应的课程，电子信息工程学院和建筑工程学院我们开设了大学物理A，计算机学院我们开设了大学物理B，即针对不同的专业和人才培养需求，讲授内容有所侧重。同时对于部分要求较高的专业内容，我们也相应增加了讲授的学时。此外，我们还尝试了翻转课堂教学，将学生的学习决定权转交给学生。但是，大学物理知识面大、涉及面宽，基本概念和原理、基本公式和规律多，理论性较强，大量用到抽象思维，还要用数学工具来定量表达概念和原理、推算结论，故结合实验来讲解效果会好很多，从而我们提出了“理实一体“的教学新模式。

3.2 我校“理实一体”教学模式体系的特色

在传统大学物理的教学模式下，老师按部就班地进行教材知识的灌输，形式过于单一，课堂整体气氛淡薄，学生的学习热情得不到激发，在一定程度上限制了学生学习的积极性和主观能动性，不利于大学物理教学的有效开展。随着高等教育从“精英教育”向“大众教育”的转化，必须创新大学物理的教学内容、教学方法和考核方式，建立一套科学而有效的适用于应用型人才培养的大学物理教学体系。根据学生的客观差异、学科专业特点及教改现状，有必要在教学体系上进行优化，因材施教，因此我们将“理实一体”的教学模式引入到大学物理的教学活动中。首先要大力宣传应用型人才培养模式的重要性，加强师资队伍建设；
然后再对教学对象进行分班，更新教学方法和手段，以稳定和提高课程的教学质量，有效促进大学物理课程的建设和发展；
最后完善评价体系和考核制度，提高教学效果，确保学生受益于合理的教学体系。“理实一体”的教学模式打破了师生之间的僵局，有效激发了学生的兴趣和求知欲，课堂上时时处处都有学生的踊跃参与，课堂气氛活跃，互动效果好，使学生学习变得轻松愉悦，促进了教师教学手段的改进。而“理实一体”的创新课堂教学模式，培养了学生的观察能力、创新能力和应用能力，实现了从单向型向多向型，从记忆性向思维型教学的转变，有助于提升教学效果，能够进一步提高大学物理课程教学质量，真正打造出满意的高效果课堂。

4.1 改革陈旧的教学形式

打破以往以讲授方式为主导的纯理论教学方法，采用自主式、探究式和团队式的教学新模式，使理论与实验能够有机地结合起来，激发了学生的学习兴趣，培养学生的创新思维和研究、开发应用能力，充分调动学生学习的积极性。同时“理实一体”教学模式中注重分组分层次教学，做到有针对性的教学，逐渐缩小两级分化的差距，提高教学质量。

4.2 改革实践教学形式

在实验教学环节我们采取多种实践形式，除了学生自主独立完成的基础性实验项目外，我们还引入了创新实验部分。要求学生按照3-6人的规模组建成团队，由项目团队共同拟定实验课题、建设实验方案并撰写总结报告，能够完成符合规范要求的设计性、综合性内容的实验项目。通过以上创新实验教学模式的改革，更能够激发起学生的学习热情，同时还培养了学生的团队合作精神，激发学生的学习主动性，培养学生分析与研究的能力、理论联系实际的能力，从多方位培养学生的创新意识和综合素质。

4.3 改革考核评价机制

为了达到新工科背景下的优质大学生培养目标，我校实行了N+1考核方式，注重学生对学习过程的考查，同时根据分层次和开放型的课堂教学模式采取了不同的考核办法。在理论教学环节，线上利用超星平台进行课堂练习和阶段性测试，线下我们将作业的形式丰富化，开展分层次布置作业。在实验教学环节，为了考查学生对物理实验的基本知识、基本方法和实验操作的基本技能的掌握，我们设计了以验证性和探究性为主的基础类实验项目；
为了考查学生的分析、归纳与综合能力，我们采用以答辩考核方式引入了综合设计类实验项目；
此外，为了学生能够进行初步的具有研究性或创意性内容的实验，同时培养学生综合运用所学知识和技能解决实际问题的能力，我们还设计了研究创新型实验项目。可见，新工科背景下大学物理“理实一体”教学新模式的建设，通过实验课的融入使得课程考核方式更加多样化，体现了各阶段各层次地逐级考核形式，实现了以知识和能力为核心的过程考核机制。

总而言之，我校大学物理“理实一体”教学模式主要从三个方面进行构建：教学行式上打破了传统课堂，更加注重能力的培养；
教学手段采用理论与实验相结合，调动了学生的主观能动性；
考核评价方面全程考查评估，多维检验教学的效果。这种新教学模式弥补了传统教学的不足，将理论与实验融为一体，让学生由被动学习变为主动学习，对教学质量的提高起到了很大的作用。

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