工科院校大學物理在線課程設計

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工科院校大學物理在線課程設計

摘要:借助在線開放課程讓學生在課前將所要學習的內容在課下線上進行學習,而在課堂上就可以根據學生在課前的學習反饋情況采取靈活多樣的教學形式,這樣不僅將會大大緩解目前大學物理教學課時緊張的問題,也更利于學生綜合能力的培養,為大學物理課程的教學改革提供了新的思路。

關鍵詞:大學物理;在線開放課程;工科院校

自1999年我國實行了基于解決經濟和就業問題的擴大普通高校本??圃盒U猩藬档慕逃母镎咭詠?,我國高等教育的發展經歷了從精英教育到大眾化教育的階段性變化[1-10]。但有一點卻始終沒有改變,那就是“以學生為中心”的教育理念。大學物理課程作為工科院校的基礎學科,一方面在于使學生具備系統的物理知識,為后續相關課程的學習打好必要的物理基礎,對學生進一步學習新理論、新技術、不斷更新知識產生深遠的影響;另一方面在于使學生初步學習科學的思維方法和研究問題的方法。這些都起著開闊思路、激發創新精神、增強適應能力、提高人才素質的重要作用。工科院校的大學物理課程通常要面對十幾個學院幾十個不同專業的學生,秉承“以學生為本、精準教學”的理念,任課教師需要針對不同專業對大學物理課程的不同需求有針對性的增減相關的教學內容;與此同時,高校教學改革又導致大學物理課程的學時在不斷壓縮,這些都對工科院校大學物理課程的任課教師提出了更高的要求,大學物理課程的教學改革已經勢在必行。在線開放課程為工科院校大學物理課程的改革提供了一種新思路。

一、大學物理在線開放課程的整體設計思路

目前吉林化工學院大學物理課程的授課對象涉及近32個本科專業、超過70個自然班/屆、近2800名學生/學年。因而根據不同的教學目、不同的教學對象、所教授的不同專業將大學物理課程分為5類教學,即大學物理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和普通物理學,針對不同專業需講授的知識內容的深度、廣度、難度都有著很大的不同。具有“短、小、精”特點的微課錄制形式更符合我校大學物理的授課模式,方便大學物理教師根據所教授專業的不同,像活字印刷中的鉛字一樣以單個知識點為基本單元重建大學物理課程。這樣既讓跟不上課堂節奏的同學有機會課后線上學習,也讓接受能力強的同學不至于課堂上乏味;既能很好地滿足學生對不同知識點的個性化學習,也能很好地查漏補缺和強化鞏固知識。大學物理是一門實驗性學科,因而在微課錄制過程中可根據微課錄制形式的不同分為講授式微課和實驗演示性微課;講授式微課又可以根據講授內容的不同分為知識點講授式微課、物理學方法式微課、專題式微課等;按照教學環節主要包括課物理現象引入式微課、知識點講授式課和例題式課等。在微課教學過程中積極開展啟發式、探究式教學,引導學生獨立思考和自主學習,同時加強對學生學習與思想方法的訓練,幫助學生較快與較牢地掌握知識,培養學生分析問題和解決問題的能力、建立物理模型的能力、定性分析與定量計算的能力、理論聯系實際的能力和獨立獲取知識的能力。積極開展講授法與討論法相結合、啟發式與具體實例相結合的教學方法,對基礎理論內容主要以講授法為主、突擊重點、講透難點、貫穿少而精的原則,對實際應用性內容則組織引導學生展開充分地討論,啟發學生如何發現問題與解決問題,充分挖掘學生的學習潛能,提高學生運用本課程的知識解釋、研究和解決問題的能力。

二、大學物理在線開放課程具體的設計內容

針對大學物理課程相關教學內容、教學環節設計了不同形式的微課。

(一)物理現象引入式微課

在教學中針對日常生活中物理現象的解釋,設計一些小短片。例如,講超重失重前,可以微課視頻介紹太空中失重現象,或者剪輯播放航天員在太空中授課視頻,這樣能夠激發學生探究浩瀚宇宙的好奇心,培養學生學習物理的興趣;講剛體角動量守恒定律前,可以播放花樣滑冰或者跳水運動員跳水的視頻,讓學生對物理現象有直觀了解;講光的偏振前,可以播放一段3D或4D電影;講近代物理部分前,可以介紹諾貝爾物理學獎以及物理學史。這樣可以在學生在真正進入學習前,對相關內容有了一定的感性認識,引起了學生學習相關知識的興趣,激發學生求知欲,又能拓展學生知識面和科學思維,提高學生科學素養。

(二)知識點講授式微課

大學物理內容豐富、知識點多、學生學習難以把握重點,所以,針對此類問題選取一個知識點作為一個單元,針對重點和難點內容設計微課。例如,對麥克斯韋提出的位移電流、機械振動中的旋轉矢量法求相位、光程差的計算及等傾干涉條紋的特點、質點與剛體運動的異同與描述、剛體轉動中進動與轉動的理解,以及牛頓力學的絕對時空觀等抽象知識點的理解。與知識點相關的微課設計盡可能做到短而精,突出重點和難點。學生可根據自己的實際情況隨時學習,并將其納入自己的知識體系。

(三)例題式微課

針對學生集中反映的典型例題和習題分析和延展設計微課,滿足學生的不同需求。例如,疊加法求磁感應強度、安培力的計算、動生電動勢的計算、感生電場的理解及計算、位移電流的理解、旋轉矢量法求相位、平面簡諧波的波函數的導出、波的干涉的推導、光程差的計算。將這些典型例題或習題分類制作成微課,讓學生反復觀看、學習,做到舉一反三。

(四)專題式微課

大學物理的內容雖然分為力學、熱學、光學、電學、相對論力學和量子力學,但其中蘊含的物理學分析方式卻有很多類似之處或相關聯的地方。例如在力學、電磁學中都有疊加原理,其采用的數學手段都是微元———積分法,即將連續體分割成可視作質點或點電荷的小微元,求出這些微元的相關物理量,再對整個連續體進行積分。因而我們可以將疊加原理作為一個專題式微課,即可以加深學生對各個物理量疊加原理的理解,又對微元———積分法這種解題方法有了系統的了解。

(五)實驗式微課

大學物理是一門實驗性學科,任何理論的提出都需要實驗上的驗證,因而可以將部分大學物理實驗課中的實驗錄制成微課,這樣即可以讓學生在學習理論知識的時看到“活生生”的物理實驗現象,又可以幫助他們在接下來的大學物理實驗課中能更好的對課堂上的教學內容進行驗證。起到了將大學物理理論教學與實驗教學進行更好的融合,讓兩者相輔相成。

三、結語

自2003年開始的國家精品課程,到后來的精品視頻公開課、資源共享課,再到大規模在線開放課程的建設,教學的中心正在經歷著由教師向學生的轉化;教學的模式也在逐漸的從傳統的教師單純的向學生進行知識傳授,向對學生能力培養的過渡。借助在線開放課程讓學生在課前將所要學習的內容在課下線上進行學習,而在課堂上就可以根據學生在課前的學習反饋情況采取靈活多樣的教學形式,這樣不僅將會大大緩解目前大學物理教學課時緊張的問題,也更利于學生綜合能力的培養。為大學物理課程的教學改革提供了新的思路。

作者:劉文彥 解玉鵬 單位:吉林化工學院

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