理工基础类课程教学改革探索

刘学锋+张伟伟

[摘 要]高校基础类课程是学生进行后续专业课程学习的基础，在学生学习过程中起着举足轻重的作用。大学力学课程教学存在学生不感兴趣、教师满堂灌、学生人文素质不足等问题。教师可以根据课程特点对课程内容设置、课堂教学方式等方面进行改革，并将改革经验推广到其他基础类课程的教学上。

[关键词]力学；基础课程；教学改革；教学模式

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）01-0006-03

高校基础类课程是学生进行后续专业课程学习的基础，在学生学习过程中起着举足轻重的作用。但随着教育理念和技术的不断发展，高校教学也在不断变化，基础类课程教学在新的环境下受到了很大的冲击。 学生不重视、课时量减少等因素都会导致课程的教学质量不断下滑。在这种大环境下，教师应该根据学科和学生的特点及时调整教学内容和教学方法，结合新技术不断完善教学手段，提高教学质量。本文以力学课程为例，讨论了基础类课程中普遍存在的问题和整改的方法。

在物理学的教学过程中，力学是物理学中最基础的专业必修课，是要最先进行讲授的学科，对学生后续课程的学习有着重要的作用。另外，力学也是与高中知识联系最紧密的学科，对学生顺利由中学的学习思维过渡到大学的学习思维起到关键的引导作用。力学的教学改革已进行了多年，积累了不少的经验，取得了很大进步。但是就目前来看，该课程的教学仍然存在一些问题和不合理的现象，给课程的后续发展带来了一定困难。笔者从事力学教学工作多年，在教学过程中也遇到了不少问题。

一、力学课程存在的问题

力学是一门传统的理工科基础课程，但是目前传统的教学模式已经不能适应新形势的要求，存在一些问题，主要体现在以下三个方面。

第一，由于力学是一门基础性质的课程，很多学生感觉要学的知识已经过时了，学习意义不大。再加上大学力学与高中力学的知识点有重复，学生更会觉得没什么新意，从而降低了对课程的期望值和新鲜感，学习劲头不强。

第二，一般的理工课程因为受限于课程本身的性质，教学方式大都相对固定，教师整节课从头讲到尾，学生只是机械地听着课。这种单调的方式很容易使学生走神，效率不高。理工科的课程对于大部分的学生来讲是枯燥的，而刚刚进入大学的学生还没有培养出成熟的学习习惯，再加上没有升学压力，学习基本靠兴趣，这种“满堂灌”的模式很容易使他们产生厌烦的情绪。

第三，理工科的学生因为在高中过早进行文理分班，大多存在人文素质不足的问题。爱因斯坦曾说：“用专业知识教育人是不够的。通过专业教育， 他可以成为一种有用的机器， 但是不能成为一个和谐发展的人。”如今，大家已经意识到了这个问题的重要性。强调自然科学与人文科学的融合，科学教育与人文教育相互渗透与整合是高等教育发展的必然趋势。但是目前针对这一点，大部分教师在教学中做得还不到位，或者说不知道该如何渗透以及渗透到什么程度。

以上三点是力学教学的一些突出问题，也是理工科基础类课程无法回避的问题。只有解决好这些问题，课程才能够得到进一步的发展，才能不被淘汰掉。而解决这些问题的关键在于教师，教师只有把握住课程特点，积极寻找对策，才能为课程的发展创造更好的机会和条件。

二、合理调整内容

（一）明确大学课程和中学课程的区别和联系

大学力学的知识点和中学已经学过的虽有不少看似重合的地方，但大学讲授的是一般规律，而中学讲授的是特殊规律，知识点相似但高度不同。教师在教学时要注意引导，并巧妙地利用这种联系，在学生已经熟悉的物理规律基础上深入浅出地讲解新的规律，使学生能更快更容易地掌握新知识。比如在讲解刚体的转动惯量时，要把转动惯量与学生熟悉的质量做好比较，找出二者的共性和不同的地方。

（二）关注高中改革动向，注意课堂知识点的衔接

近几年国家一些地区实施高中教育改革，将一些非主要学科如物理进行了分类，不同地区学生学习的内容也不一样。比如，有些学生没有学过动量，而有些学生没有学过几何光学部分，这给高校教学带来了不小的影响。大学里教师要面对的是全国各地的学生，知识该从何种程度开始讲起才能让大多数人都接受？需不需要补充知识？需要补充哪些知识？ 这是这两年来教师普遍遇到的新问题。所以，高校教师应该时刻关注中学的改革动态，做好调研工作，以便提前准备好应对的策略，这样才不至于碰到问题就手忙脚乱。

（三）内容分等级，合理取舍

目前大部分的理工科院校中基础课的课时量都在大幅度减少。在这种新形势下，要想保证课程质量，将力学课程上得好、上得精彩，教师要付出更多的努力。首先教师要对教学内容做适当调整，合理取舍。教师可根据学生专业和课程要求将全部内容分为几个等级，根据分类等级确定是否要讲解以及要讲解的深度。其次，高校中有些课程内容有所重复，如物理学科的学生所学的课程中力学与理论力学的部分内容就是重复的，教师可以提前做好调研工作，与其他科目协调确定适合的教学范围。

三、多种教学方法并用，精心设计课堂

对教师来讲，提高教学质量有赖于教学理念的更新、教学方法和教学手段的完善。在教学过程中，教师应该本着“以人为本”的原则，不断突破已有教学模式，探索新的教学方式。教学方法应与课程特点和教学内容紧密结合，因材、因人施教。

（一）设计翻转课堂，培养学生独立探索的能力

翻转课堂是近年来新出现的授课形式，是一种新颖而有效的教学方法。翻转课堂的特点之一就是在最大化地开展课前预习的基础上，通过课堂活动设计完成知识内化的最大化，提高学习效率。考虑到学生目前课业较多，课余时间并不充裕，而翻转课堂又要求课前完成大量的学习任务，所以课程并没有全面采用翻转课堂的形式，而是选取了几节适合的内容作为尝试。力学课程已经录制了相关教学视频，教师也积累了不少相关的素材，前期可以提供给学生作为自学材料；学生可以根据所学提出问题，在课堂上进行探讨，最终形成科学结论。翻转课堂培养的是学生独立学习和思考的能力，这也是素质教育中提倡的学习者应有的能力。在翻转课堂个性化学习环境中，教师主要发挥领路人的作用，要提前制订好学习内容和学习计划，并在课堂讨论时对学生进行组织和引导。

（二）课堂与实验室现场教学结合

力学是一门实验科学，因此提高学生学习效率的有效途径之一便是实验与理论相结合。通常有两种方式：一种是在课堂上进行演示实验，即教师边操作实验边进行讲解。这种方法的优点是方便快捷，且讲解和实验相匹配，学生容易理解；缺点是大班教学条件下只有部分学生能真正看清实验过程，大多学生只是走马观花。第二种是实验课，学生人手一台实验仪器，自己完成实验项目。其优点是实验过程学生必须亲自动手；缺点是实验内容不仅限于力学，与力学课堂教学联系不紧密。结合两种方法的优缺点，教师在教学中可采用分组讨论教学的方法。这种方法是首先选出适合的内容，在实验室中将学生分成若干组，每组一套演示仪器，学生按照教师的提示操作演示仪器、观察现象，然后组内讨论得出相应的结论。这种方法使学生上课劲头十足，思维活跃，反应热烈，且组内人员能够相互协助，观察问题更加细致，提高了分析问题和解决问题的能力，效果较好。另外，课堂成绩可计入期末考核成绩，使学生主动性更高。

四、提高学生对课程的参与度

探索、研究和发现是研究型大学的核心。充分提高学生对课程的参与程度、提高学生学习的主观能动性，才能够实现学生的综合素质发展和个性发展。

（一）充分利用数字化平台，对所学内容进行数值模拟

如今，随着多媒体技术、网络技术的日臻成熟，数字化教学在高校中已十分普遍，学生能出色掌握不少计算机软件。因此力学中如落体偏东、旋进、共振等问题可以引导学生组成团队，利用所学知识通过计算机仿真模拟出整个过程，使本来枯燥的问题变得形象直观。学生还可以对问题进行拓展，比如落体偏东问题中可以人为加上一些干扰条件如考虑风速、磁场等因素，利用计算机的强大功能模拟出一些常规情况下难以得到的结果。

（二）组织专题研讨，鼓励学生发言

为了考核学生运用基础知识解决问题的能力，引导学生进行研究性学习，可以增加专题研讨考核环节。具体做法是课前将学生进行分组，每组选择一个题目先进行研究，课堂上再通过开放性交流进行深入研讨，最后得到结论。教师要全程主持并进行引导， 这样可以督促学生积极思考，鼓励学生参与讨论和发表自己的观点，克服以往研讨课学生发言少、参与度低的问题。该环节成绩可以计入期末总评。下面是部分研讨题目。

（三）培养学生科学素质，使其能独立撰写论文

探索型本科教育的目的是使学生参与到知识的探究中，而不是将知识仅仅用作考试；是培养学生的研究型思维，培养其初步的科研能力，从而使教与学、教与研都能够有机结合。要使学生对某个问题进行深入的研究，最好的方法是鼓励学生自己或与他人以团队协作方式撰写科技论文。教师可以将前沿热点问题渗透到教学内容中，也可将课程内容与学生的专业领域结合进行研究。论文可在考试后上交，作为成绩评定的参考。

此外一些简单的定理也可以让学生自己证明，以锻炼他们的逻辑推演能力。这些方法都可以使学生变被动学为主动学，提高学生的参与程度，激发其学习热情，提高其学习效率和质量。

五、重视两种文化的结合

在培养大学生时， 要强调科学文化与人文文化的结合， 要重视各学科之间的相互作用和相互渗透。只有这样才能培养出在科学研究上有所创新的学生，培养出适应性强、有创造力的学生，培养出既精通技术， 又了解社会的学生。在日常教学活动中，对理工科类学生进行人文素质的培养是教师不可推卸的责任。而利用有限的课时提高学生的人文素养，“掺沙子”应该是比较实际的办法，即教师在课程讲授过程中加入一些人文文化内容，潜移默化地提高学生的人文素质。

（一）引导学生形成正确的价值观

今天的校园在各种人生价值的冲击下， 学生开始讲实惠、讲功利，缺少合作精神和奉献精神，这些都是与真正的科学精神背道而驰的。教师可以通过加入一些科学发展历史中的故事，让学生意识到科学的道路是崎岖不平的，人类在科学发展的过程中经常会付出巨大的代价，甚至是生命。而正是科学家们的牺牲精神和奉献精神，才成就了科学的进步，这种精神是应该被保留和传承下去的。

（二）引导学生形成正确的人生观

针对学生群体中出现的目标缺失、贪图享乐、害怕失败、缺乏勇气的现象，可以通过加强人文主义教育得到改善。居里夫人曾说过：“我们生活似乎都不容易，但是那有什么关系？我们应该有恒心， 尤其要有自信心。”科学研究从不是一蹴而就的，科学家们的成就正是源于对真理的渴求和强大的自信心。不仅研究科学要如此，做任何事都要如此，有恒心和毅力才能获得成功。

六、结语

新技术和新的教学模式的不断涌现，为经典的基础类课程带来新的契机。高校教师应该牢牢把握这些机会，不断改进自己的教学水平。“教学工作是人才培养的核心环节，是高等教育工作的重中之重，也是高等学校存在的基本原因。”[8]大家群策群力，才能使我们的基础类课程焕发新的活力。

[ 参 考 文 献 ]

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[责任编辑：刘凤华]