基于以学生为中心的“大学物理”教学改革与实践

摘 要：针对“大学物理”因传统的教学模式所带来的教学手段单一、教学内容局限、重结果轻过程等方面存在不足的现状，作者秉承“以学生为中心”的教学理念，基于“知识传授、能力培养、素质提高”协调发展的三位一体的教学目标，从教学设计、教学内容、教学手段、课堂互动四个方面阐述对“大学物理”这门课程的教学改革与实践。实践结果表明，改革后的教学课程极大地提高了学生的学习主动性和课堂参与度，有效提升和促进了课堂教学效果。

关键词：大学物理；以学生为中心；教学改革与实践

中图分类号：G642.3  文献标识码：A

物理学是自然科学和工程技术的基础。“大学物理”课程应使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的认识和正确的理解，掌握科学的学习方法，增强科学观察和思维的能力以及分析问题和解决问题的能力，培养学生的探索精神和创新意识，为进一步学习打下坚实的基础。“以学生为中心”是美国著名心理学家卡尔·罗杰斯在1952年提出的思想主张，他认为促进学生的全面发展才是教育的目的［1］。高校教师在课程教学时的首要任务是要转变“以教师为中心”的传统教学观念，将课堂的主动权交还给学生，充分尊重学生在学习过程中的主体地位，让学生能够有更多独立思考、自主探究、自我表达的机会［2］。本文主要以教授的土木工程学院本科生为例，该学期教学内容主讲《磁学》《振动和波动》《波动光学》《近代物理和量子力学》等章节，下面将从教学设计、教学内容、教学手段、课堂互动四个方面介绍课堂教学改革与实践。

1 教学设计改革与实践

为了更好地提高物理知识传授的质量和效率，并通过加强思想政治教育与物理教学的有机融合，从而实现对学生的价值引领，将“大学物理”课程各部分教学内容设计分为两部分：

1.1 上课前10分钟“课前热身”

“课前热身”的方式是通过在上课之前播放科学家背后的故事，让同学们了解到科学家们敢于突破桎梏、对自然真理坚持不懈的探索精神，以及物理理论和物理实验相辅相成的辩证唯物主义思想，从而提高学生对学习物理的兴趣和悟物穷理的精神。以“电磁学”为例，讲第九章第一节《安培定律》，上课前10分钟播放安培的生平事迹视频；讲第十一章第二节《感生电场》，上课前播放麦克斯韦的相关视频，如图1所示。

1.2 课堂教学

为了更好的顺应课堂教学将各部分教学内容设计为“问题提出”“问题分析”“问题的求解及应用”的教学逻辑［34］，始终以问题为导向，以分析为重点，以应用为巩固拓展，引导同学们学习。

以“机械振动”为例，讲第十三章第一节简谐振动，课堂一开始给同学们播放由当代中国杰出古筝表演艺术家袁莎教授弹奏的古筝视频——《我和我的祖国》，让同学们欣赏美好旋律的同时进一步思考筝弦振动的相关物理问题，以此提出设问：什么是机械振动，如何描述机械振动？课程中，环环相扣，深入浅出，最终推导出机械振动中最基本的简谐振动的振动方程，并对其应用做相关学习。

2 教学内容改革与实践

2.1 基础知识从“吃透”到“讲透”

教师对基础知识的理解要透彻，为学生分析要有理有据、细腻到位，讲解时要有紧密的逻辑性。课堂内容讲解时，还要着重训练学生的学习能力，增强学生思考力，从而提高学生分析问题和解决问题的能力，不能为了增加课堂容量而实施“满堂灌”。

以本学期第一次课为例，讲解第八章磁学知识。课堂一开始，通过提问方式让学生们总结了上学期学习力学、热学的物理研究方法，并给出了电磁学的研究方法，让同学们意识到随着研究对象的改变研究方法也要做相应调整。通过回顾上学期学习电学电场强度E的通量和环流的数学方式，来对比研究磁场B的相关物理问题。

再以磁学求解电流的磁场例题为例，板书上给同学们规范书写微积分方法求解电流磁场的计算过程：建坐标系、求微分、对称性分析、求积分、结果给出矢量大小和方向的五步法，让同学们对每一步骤都熟稔于心，能做到举一反三。

2.2 重、难点是否准确把握

教学目标中已经非常明确教学的重、难点，但具体落实到课堂教学中，往往会出现对重点的知识没有重点的讲，对难点知识无法突破，结果导致无法满足学生渴望得到的知识，学生的实际问题没有解决，学生不懂的知识还是不懂，该掌握理解的知识没有拓宽加深，最终导致教师的教学效果和学生的学习效率的下降。为了尽可能避免或者减少这种情况的发生，就需要教师做好课前备好课的准备工作。备课时，明确把握重难点知识以及讲解的大致时间，并设计好本次课的板书内容，这节课结束后，让学生能通过黑板的板书对本次课整体内容有个清晰的认识，并能把握好重难点知识，为学生课下复习提高复习效率。

2.3 深入学生实际

以具体内容为例，对于课件上面的例题，首先不是直接讲，而是先让学生们读题，随后留出5分钟时间，当堂让同学们在笔记本上面动手做题，在同学们思考、讨论过程中，教师从讲台走到同学们的课桌前，看同学们如何分析，如何下笔，如何计算，并随机给予指导和指正。通过随堂转的方式，了解了同学们的思考方式，易錯点以及知识盲点。在随堂转的过程中，也会有意外收获，有做得比较好的同学，教师会选拔出来，让该同学站上讲台给所有同学讲解，增强师生互动的同时，也提高了学生的学习能力。

3 教学手段改革与实践

3.1 因“班”施教，因“人”施教

学生是学习的主体。根据每个班级对知识的掌握程度，适当调整教学进度，做到因“班”施教，为了满足学习能力强的同学的学习欲望，还要做到因“人”施教。课堂中会结合生产和科研实际提出设问，并介绍前沿知识，引导学生课后查阅资料，从而拓宽学生的知识面；对学习有困难的同学，教师在课下和网上及时答疑，加强了对学生的课后辅导，能帮助学生更好地梳理知识。

3.2 多媒体教学——动画视频展示

结合动画视频展示等多媒体手段，把复杂抽象的知识做成形象易懂的动画演示，增强对学生吸引力的同时也增加了课堂的趣味性，取到了很好的教学效果。如分析第十一章动生电动势的本质是洛伦兹力时，通过动画演示，学生对动生电动势中非静电力是洛伦兹力的理解更深刻。

4 课堂互动改革与实践

4.1 学生上讲台

学生是学习的主体，学生在教学中参与度高能更好地促进教学。通过让学生上讲台给大家讲课的方式，提高了学生的学习积极性和学习力，加强了课堂互动，使课堂更有趣味性；同时也能更好地反馈教学效果，从而调整教学进度等内容。

具体操作为：学生上讲台分为两种情况：一种是，课堂上给学生时间思考讨论后，会选择一名做得较好的同学上讲臺给大家具体分析讲解。另外一种是，提前一周告知大家，会在某个班级里面随机选一名同学讲某个知识点。第一种情况能反馈学生现场学习情况，第二种情况能反馈学生课后自主复习后对知识点的掌握情况。通过学生上讲台的方式，也能更好地了解学生们的需求，从而双向提高教师的教学效果和学生的学习效率。如图2所示。

4.2 学生演示实验

课上经常设置一些可以演示的物理实验现象（如图3所示），并且让同学们独自或团队协作自主完成，不仅激发了学生的学习乐趣，增加了课堂的趣味性，还加深了学生对知识点的进一步理解，同时增强了学生的动手能力和团队协作等综合素质。

4.3 优秀笔记展示

每学期末，都会组织评选优秀学生笔记，课堂展示给大家，以鼓励同学们对知识点的梳理。

4.4 学生教学评价反馈

每个学期末，教务处都会对学生展开匿名教学评价调查，调查结果能真实反馈学生的学习感受。通过征求学生意见，教师能有的放矢的改善上课质量，提高教学效果。近年来的教学改革实践得到了学生们的一致好评，如图4所示。

5 总结

从传统的“老师教为中心”到“以学生为中心”的课堂教学理念的转变，是适应新时代背景下对大学生培养的基本要求。一堂设计饱满的课堂教学增强了学生的自主学习积极性，多元的教学手段和方法也提高了学生提出问题、分析问题及解决问题的能力。通过学生走上讲台、学生亲手做物理实验并联系理论解释实验现象的举措提高了学生学习的主动性、课堂参与度，更重要的是提高了学生理论联系实际、团结协作的综合能力。《礼记·学记》中有言：“是故学然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困，然后能自强也。故曰教学相长也。”作为教师很享受每一次的课堂授课，也很期待与学生们进行交流和沟通，能从中发现问题并不断完善自我，从而实现教学相长与共同发展。

参考文献：

［1］刘献君.论“以学生为中心”［J］.高等教育研究，2012（33）：16.

［2］梁东武，黄崇杏，李深旺，等.以学生为中心的课堂教学策略［J］.课程教育研究，2019（23）：188189.

［3］耿霞，刘建华，李文杰，等.问题导向式教学法应用研究［J］.中国教育技术装备，2018（10）：7780.

［4］马艳梅，段彬.大学物理学PBL混合式教学模式探索［J］.大学物理实验，2021（34）：113115.

基金项目：石家庄铁道大学2021年度高等教育教学研究重点项目（Z202118）；国家自然科学基金（12204325）

*通讯作者：李月晴（1988— ），女，雄安新区人，博士，石家庄铁道大学数理系讲师，主要从事大学物理、大学物理实验教学和磁性材料研究工作。