线上线下融合教学体会范文

时间:2023-12-07 17:47:01

导语:如何才能写好一篇线上线下融合教学体会,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

线上线下融合教学体会

篇1

[关键词]特殊公共卫生事件;医学教育;混合式教学

2020年初特殊公共卫生事件爆发后,由于口腔门诊诊疗情况特殊,需要长时间医患近距离接触,口腔涡轮手机等专业设备在工作时也会产生大量水雾飞沫及气溶胶,常用的防护措施不足以有效地阻止特殊公共卫生事件的发展,若患者隐瞒病情或者潜伏期患者在未确诊的情况下到口腔科门诊进行治疗操作,将导致特殊公共卫生事件蔓延,所以口腔科成为特殊公共卫生事件防控的高危学科[1]。中南大学按照教育部的统一部署,2020年春季学期的教学全部采用线上教学方式进行授课,相较于传统的教学模式,线上教学尤其是临床见习线上带教具有更大的挑战性,需要精心的设计和准备。为了保障正常的教学秩序及最好的教学效果,口腔教研室全体教职工积极行动,针对口腔科学教学特殊性,从课前准备、教学过程及学习监督管理三个主要过程着手,探索线上教学模式,保障本学期口腔科学教学的顺利开展。随着特殊公共卫生事件全球化不断发展和网络时代的进步,线上线下联合教学将会成为主流,本文将口腔科学线上教学过程经验分享出来供大家参考。

一、医学历史与理论知识点的融合

本次线上理论课教学以医学史为切入点,挖掘医学理论知识的深度和广度[2]。比如20世纪初中国东北地区暴发的鼠疫夺去了6万多人生命。对于那次的鼠疫,伍连德深入一线疫区,亲自诊查病患,从呼吸道感染症状严重的情况判断,推断极有可能是通过飞沫在人与人之间进行呼吸传播,他驳斥外国专家的偏见同时发明了加厚口罩,解剖患者遗体,开展细菌培养试验,锁定鼠疫杆菌,进而发现了通过呼吸和唾液的渠道传播,通过游说铁路部门的当地官员,借调来1300节火车车皮隔离患者和正常人,切断疫情蔓延的途径;通过焚烧疫尸,彻底扑灭传染源……科学的抗击疫情理念使年轻的伍连德初露锋芒[3]。还有俄罗斯骨科医生伊里扎罗夫,他治疗了大量骨折不愈合的病例,传统的治疗方法会有骨断端愈合后缩短的弊端。但是在一次骨折不愈合病例治疗中,他的治疗团队使用了一种外固定加压促进断端愈合支架,他的助手想增加骨折端的压力,使骨断面接触更好,调紧了外固定支架上螺丝,但是把调整螺丝的旋转方向搞错了,骨折断端非但没有贴紧,反而更加分开了。后期X片显示,分开的骨折断端之间却显示有新生骨痂形成,伊里扎罗夫没有放过这一“反常”现象,对这一“失败”手术进行了严密观察和科学思考,并利用动物进行了后续截骨牵引成骨的相关研究,最终发现了“牵张成骨”技术[4],最终使其在骨科和口腔外科大放异彩。融合医学历史大大提高了教学的吸引力和趣味性,使学生从重复乏味的知识点背诵中解脱出来,摄取更充裕的医学历史同时寓教于乐。同时,通过深入探索医学历史,学习医学史不断完善的发展道路,我们适当地启迪学生以史为鉴,培养学生探索医学的创新思维。

二、医学人文精神的教授

教师在整个线上授课过程中注重医学人文精神的输入和渗透,且输入和渗透具有艺术性和技术性[5]。既往医学人文精神教学的过程中,教师可能只是把医学生誓词强加给学生,学生可能劳而无功,并不能身临其境。目前,随着医学水平的不断发展,医学人文精神在医学研究中确有偏离,在医学教学过程中推动其回归是十分必要的。相比线下教学,医学人文精神的渗透在整个线上授课过程中更具有挑战性。例如,口腔外科手术时间长、风险极大但是收益低,年轻医学生不愿意选择从事口腔外科,口腔外科面临年轻医师培养接班的困局。“树立献身医学科学”这一医学人文精神,在特殊公共卫生事件时代的口腔外科线上教学活动中,将树立献身医学科学人文精神融入口腔医学的外科知识点中讲授,不失时机地结合医护抗疫的视频片段,全国各地数百支医疗队,4万余名医务人员不畏艰险,支援湖北及武汉一线;武汉一位医生身患渐冻症,妻子感染上病毒,却依然以顽强意志战斗在最危险的地方;医护们奋力投身一线,脸上被口罩勒出醒目的血痕、手指被汗水浸泡得发白发皱[6],从而激发学生荣誉感和责任感,启发其对生命意义和医学人文精神的思索。让学生感同身受地体会医者的仁心和责任心,提醒医学生不要在物质世界里迷失自我,树立救死扶伤的工作理想,在工作中最大程度上减少给患者造成身心伤害的并发症,培养出对生命的热爱、不屈不挠地进行医学科学实验和研究,以他们的医学实践和创新精神贡献给人类健康事业。

三、制作优秀线上教学课件

由于线上教学依赖多媒体展示,均需通过电脑或手机屏幕展现,手机屏幕展示效果与投影仪不同,学生长时间使用电子屏幕,注意力难以长时间集中,长时间使用也容易眼疲劳,进而导致教学效果打折;课件字体和版面设计不合理导致学生上课易疲惫。教师在设计线上教学多媒体课件时,需要合理安排多媒体的字体格式和字体大小,排版布局适合手机和电脑观看[7],教师在授课前都应该在教研室进行课件网络试课,提前进行在线教学演练,授课教师之间相互进行听课和课件批改。我们应该采用多姿多彩的课件形式展现我们的内容,避免过多的文字堆积,因此,更多采用动画演示、操作手术视频和流程图等手段就非常有必要,这样能使多媒体课件更加丰富多彩,适时变换教学课件模板使线上教学效果更佳,课堂讲解中变换语调、语气和停顿从而调节课堂气氛,最终规避线上授课的缺点,取得线上线下同样的学习效果[8]。

四、课堂语言要求有特色

在传统课堂上,教师与学生面对面授课时,教师可以运用眼神、面部神情、肢体及语言等多种方式来表达自己。教师线上教学的表达受到了网络的限制,教师主要靠语言来表达自己,教师需要挖掘更多的语言特色。因此,教师在线上授课过程中,尽量使用具有流利的和充满趣味的语言。教师能够采用有声有色的语言,风趣幽默的用词,结合网络流行段子语录和新词汇,或发挥教师个人特长,激励能够带动课堂氛围的讲授方法,激起学生学习兴趣,最终取得线上线下同样的教学效果。

五、确保线上授课平台运行平稳

线上教学活动依靠教学平台和完备的各种设备和软件的支撑。我们教研室群策群力,开展众多网络教学平台的试课,如畅课、腾讯会议、钉钉等,教师在授课前都应该在教研室进行多平台提前试课,熟悉教学设备和软件的使用,年轻和年长教师一对一合作帮扶,保证年级较大的教师软件正确使用,教研室能够保证多台教学设备同时正常运行,提前进行教学平台故障演练。在实际教学时,保证充裕的时间,稳定的网络信号,安静的教学空间,如有干扰和网络故障需备有其他空间和网络,这为线上教学提供了更多可利用空间。同时,教学秘书课前还通过各种途径搜集学生听课设备和网络通畅情况,在出现个别学生出现困难时,准备好弥补方案,如备有课堂录像等,确保学生们都能够加入线上教学中来[9]。

六、医学创新科研思维的导入

在传统教学中,教师往往注重医学知识的灌输和技巧的传授,学生容易走神,参与度低。而我们在这次线上教学中,提前布置学习任务,发放教学大纲,提供讨论案例和学习文献,同时预留一个交流讨论区,让学生可以在网络上向教师提问或学生之间讨论,教授学生们开始查阅专业文献,学生查阅大量文献的过程就是学会思索的过程;让学生能够通过自主探索、合作交流、独立获得知识,避免了在日复一日的“填鸭式”教学中失去学习兴趣。学生们阅读、归纳和总结文献后,对一些医学知识和问题,学生们会慢慢形成自己的理解,在这样的学习过程中,学生站在了课堂的中央,激发了他们的兴趣和积极性,激起他们自主探索的氛围,教师再加以指引,他们创新精神的科研思维能力就会不断提升。

七、课前课中课后同步管理

传统的教学模式一般仅仅注重课堂的教授,特殊公共卫生事件时代,变更教授模式势在必行,线上线下混合制教学模式迎来了成长机遇,课前学习和课后复习的落实在线上线下混合式教学中非常重要。我们提前5~10天布置教学任务,将同学们相应分组,向同学们发放教学大纲、教学视频和讨论临床案例,鼓励同学们进行课前学习,针对不懂的问题同学们在小组内进行组内交流和讨论学习;课前学习有助于培养学生主动学习和思考的能力,提出问题并向教师请教或学生之间进行讨论学习。课堂上我们将不再讲授提前布置学习的内容,只回答学生课前学习的难点、讨论中提出和存在的疑问,对教学大纲快速总结和概括,进一步强调重点,对课前学习中未涉及的问题进一步讲授。课堂学习讨论是重点,我们精心设计和实施课堂互动内容,采用多样化互动形式,如分组讨论、提问互答和课堂测验等。在课堂互动后,我们应该进行适当的总结和讨论内容指导。在课后阶段可以引导学生阅读相关书籍和文献,开阔学生眼界,同时开展相关测试检测学习效果,并及时了解学生课后阅读情况,通过单独交流、成绩总结、课后线上讨论等形式对整体学习效果进行评价。

八、反馈和改进并举

2020年春季学期的线上教学任务下达后,由于是首次线上教学,教师和学生们并无相关经验和设备,我们在线上立刻对学生的网络设备、学习工具和网络教学要求进行了统计调查,做到了有的放矢,部分学生家庭网络信号不佳、流量不足或者线上设备显示效果不佳,经协调后解决问题[9]。教学开始后进行了线上教学的单独交流访谈,根据学生在线学习的感受改进教学方式和内容,根据同学们反馈的视频缺乏的缺点,购买了人民卫生出版社的相关视频,并拍摄了部分简短教学小视频;教学完成后再次进行调查反馈,调查显示大部分学生和教师认为线上教学可以满足临床理论课的要求,部分学生认为线上教学无法满足讨论型教学的要求,大部分学生认为线上教学无法替代操作等实践教学,线上教学要求学生有更好的自主性和可拓展空间,但也存在一定缺陷。因此,针对以上问题需要后期线下教学进一步补充,医学线上虚拟操作平台的建设也是今后教学模式改革发展的方向,包括拔牙、麻醉、切开缝合和小手术等[10]。

九、线上考试和考核

传统的教学模式一般仅仅注重课堂后的书面考试,特殊公共卫生事件时代,变更考核模式势在必行,线上教学考核模式迎来了机遇,在本次线上教学中我们改进了我们的考核模式,本课程总成绩由理论考试+实验考核+综合评价三部分组成,具体测评指标如下:一是理论考试:严格按照口腔科学的教学大纲的核心,通过挑选各章节核心来配比题目数,以确保试题覆盖口腔科学学科的重点和难点,以期全面而透彻地考核学生们的掌握情况;二是实验考核:以操作视频截图和结构图片考核学生对知识点的掌握,确保同学们能够知晓口腔科学的基本知识,为后续其他医学桥梁课程的学习做好准备;三是综合评价:评价包括课前学习知识掌握情况、线上课程基本情况、线上讨论参与率、线下讨论参与率和课后作业完成质量[11]。根据学期考试成绩和综合评价对比表明,在现代信息化发展的支持下,线上教学改革能够适应当前教学的需要,我们在线上教学变革初步摸索中获得了一些经验和反馈,将根据反馈进一步挖掘提高课堂教学质量的方法。

篇2

关键词:新工科;计算机专业;问卷;计算思维

1引言

2020年是极为复杂的一年,突如其来的疫情对各行业都造成了历史性的影响。对于人才的供给与需求研究而言,最为直观的影响有两点:一是经济形势恶化衍生的“就业难”问题;二是国际形势恶化衍生的“出国难”导致高端人才回流。在两点影响的交织下,人才市场原有平衡会向公司为代表的需求侧倾斜,毕业生的就业成功率与待遇水平的两极化趋势加剧。在严峻的现实考验下,伴随新工科改革的不断推进,高校对专业人才的培养改革工作变得更为重要。本研究针对计算机专业本科生教育培养进行了理论和实践的调研与探索,以期得出切实可行的改革举措。

2计算机专业现状调查与结果分析

遵循调查研究的一般过程,针对吉林省部分普通高校计算机专业学生制作并发放结构化封闭问卷,首先了解学生的“输入特征”,调查学生的专业志愿选择、专业热爱程度、专业培养目标认知等基础情况;其次了解学生的“过程特征”,调查学生的专业教学方式期望、科研意向与机会获得、知识技能期望等过程情况;再次了解学生的“输出特征”,调查学生的单位类型期望、就业地区期望、归因方式等结果情况;最终结合择业效能感、专业特质焦虑和社会支持三项测试调查结果,综合考察当前计算机专业人才培养的实际情况,得出当前计算机专业人才供给侧现状的一般结论。经过对问卷收集、整理与分析,初步对问卷有效性进行了检验。通过对调查问卷基础项目的回答情况分析后,可以发现以下结果。

2.1人才输入特征方面

由于计算机专业的理工科学科性质,受访者大多数为男生,受访者男女生比例约为1.86:1;从受访者年级分布上看,大一和大四学生的回答数量位列第一、第二位,能够较好地符合研究需要。通过对高考填报志愿的选择进行调查,了解到计算机专业并不完全是受访者最希望进入的专业,第一志愿填报计算机专业并入学就读的学生仅占全部受访者的57%左右。在进行专业热爱程度问项调查时,表现出非常热爱的学生仅有约21%,约40%的受访者比较热爱,最为重要的是有约35%的学生认为一般。总体来看,这种供给端的专业态度与人才市场对计算机专业的青睐出现了较大的差异,根据这一线索性结果,下一步可以探索原因并提出具有针对性的解决对策。与专业热爱度相类似的是,受访者对专业培养目标的认知也表现出了相当程度的茫然与模糊,对所学专业培养目标很清楚的受访者仅占全部受访者约13%,认为自己比较清楚的约占41%,认为一般的约占35%,说明大多数学生并没有能够对自身做出清晰合理的职业规划,这一方面可能源自对专业的热爱程度不够,另一方面也可能源于在培育过程中高校在职业生涯的规划和指导方面有所欠缺,有待进一步借助后面的量表测试开展深入分析。

2.2人才过程特征方面

研究发现:在预设的五种教学方式中,有58%左右受访者认为教师在教学过程中应更注重实践模拟方式,其次是理论讲解和案例分析,学生对翻转课堂和传统的考核测试不感兴趣,说明计算机专业人才培养应紧紧把握应用性的专业属性,为学生提供更多的上机实践操作与课后、课外实践机会;在科研意向与机会获得方面,61%的受访者没有机会参与到科研活动中,25%的受访者认为机会较少,仅有13%的学生得到了充足的科研机会;在知识技能期望方面,约50%受访者认为在专业学习过程中掌握的知识技能与就业单位比较相符,约14%受访者认为很相符,但仍有约30%的受访者认为相符程度一般,说明在实质性的计算机专业知识技能教学方面仍然需要高校紧密贴合业界实践,动态调整培养方案与课程内容,努力提高课程供给与业界需求的匹配程度。

2.3人才输出特征方面

通过对受访者最期望的就业单位类型进行调查,发现有约33%的学生选择国有企业作为就业单位类型的首选,其次是约38%的学生希望进入科研机构或高等学校从事相关工作,重要的是仅有约7%的学生主观上希望去私营企业从事工作,研究认为这一调查结果可能受地域、文化、家庭背景等影响较大,另一方面,与过程特征中科研意向与机会获得的调查数据比较,可以清楚发现仍有约25%的受访者难以接触到其主观希望得到的科研机会,未来应结合这一情况进一步探索解决对策;在就业地区期望方面,约71%的受访者希望在大中型城市工作,约20%的受访者希望在中小型城市或县城工作,约7%的受访者希望在特大城市工作,说明学校应在就业资源对接上主要侧重于大中型城市用人单位开展沟通;在归因方式上,六成以上受访者认为行业市场、学历提升、实习工作经验三项条件是毕业生实现理想就业目标的主要影响因素。在对问卷数据进行描述性统计分析和调查结果研讨后,进一步对择业效能感量表、专业特质焦虑量表和社会支持量表进行Cronbach信度分析,分析结果显示:择业效能感量表α系数为0.990,专业特质焦虑量表α系数为0.955,社会支持量表α系数为0.994,三种量表的全部测度项已删除α系数均未超过量表总体α系数。综上所述,本研究所采用的三种量表均达到了良好的信度,可以进行后续的模型分析。

3计算机专业人才培养改革举措

3.1教学中注重计算思维的培养

通过前期的问卷调查、无结构式访谈,研究发现:在新工科时代,计算思维对于计算机专业学生的成长成才至关重要,是学生在校以及未来职业生涯发展的重要影响因素,计算思维本身就蕴含在学生的专业能力与思维方式之中,是计算机专业人才的核心专业特质之一。计算思维较强的学生往往会被用人单位视为是“专业”“学习勤奋”“能力强”的体现,会更受到人才需求侧的青睐。因此,在新工科背景下,需要更加注重培养高校计算机专业大学生的计算思维,使学生逐渐拥有计算思维的思维习惯。结合文献研究与调查问卷结果,并根据当前计算机专业人才教育教学实践,认为应该在教学过程中更多地融入案例教学,调动学生学习和研习兴趣,才能从思维而非表层的知识技能层面上引导学生接受并自我塑造新的思维模式。通过对高校计算机专业课程培养方案以及实地观察发现,可以尝试在经典案例中理解计算思维,如在算法学习中对冒泡排序的形象化理解;在疫情期间培育出的线上线下融合教学模式中,探索符合本校计算机专业学生特点的“MOOC+SPOC+翻转课堂”的协同教学模式;还可以尝试与实际的工程案例相结合,在教学中培养学生的计算思维等等。目前,“MOOC+SPOC+翻转课堂”课程改革有望成为互联网时代新工科教育教学改革的重要方式之一,能够有效促进计算思维在计算机专业人才教育培养过程中的融合程度;程序设计思维是计算思维的重要组成部分之一,进一步探索在程序设计类课程中强化计算思维混合教学模式效果有助于强化计算机专业人才供给质量。因此,对计算思维的培养不应只停留在形而上学的抽象概念阶段,应让学生实际感受到现代化科学的丰富魅力,在学生自主的实践实证活动中不断探索、体会计算思维的真正含义。

3.2理论教学改革

根据问卷调查结果,计算机专业学生普遍对传统的考核测试不感兴趣,原因在于传统的考核测试并不能够真实全面地反映学生的学习成果,难以达到对学生专业综合能力培养的准确衡量,需要进一步探索产生这种问题的原因,及时提出解决对策。从大一开始训练学生的“计算思维”和“创新思维”,而不只着眼于“知识”的学习。在教学过程中,《大学计算机》课程突出“以学生为中心”的教学理念,实现了由“教”向“学”的转变,通过MOOC平台和SPOC工程案例相融合的创新理念实施教学;同时摒弃“唯期末考试”论,实现过程性考核,大大提高了学生学习的主动性和积极性,是本校计算思维培养和运用的典型代表课程。《高级语言程序设计》《离散数学》《软件工程》等课程从2018级开始尝试根据实践案例的教学特点设计教学方案,将多轮渐进式教学方法和任务翻转式融入教学中,促使学生主动思考、深入探究,应用“找问题,想方法,去解决”的思维方式进行学习,并采取灵活多元的考核评价体系,通过学生期末反馈教学模式改革的评价体会,进一步修正和完善教学改革。

3.3实践教学改革

专业实验室是学生实践环节培养的重要场所。在教师的指导下,自大二开始,越来越多的计算机专业本科生进入到实验室参与教师的科研实践、模拟仿真工作中;鼓励和带领学生参加电子设计竞赛、国际ACM程序设计大赛、大学生创新创业大赛、数学建模竞赛、ITAT教育工程就业技能大赛等科技活动,不仅拓宽了知识面,提高科技创新思维和创新能力,通过比赛中不断取得的优异成绩,也提高了本校在社会上的知名度,进而促进学生就业择业的稳步增长;同时持续扩建、新建专业实验室,如硬件综合创新实验室,物联网技术实验室,大数据技术实验室。积极拓展省内外的实习基地。力争增加校外实习实训基地,每年选派一定数量学生到基地进行认识实习和毕业实习,深化校企合作,针对计算机专业大四毕业生,通过学生与企业双向选择方式,实施校企学分置换;充分发挥合作企业所具有的工程教育资源优势,与本校的人才培养进行优势互补,将更多具有综合性、实践性、创新性、先进性的企业课程引入到教学当中,注重培养具有创新思维、创新精神和实践能力的计算机应用型人才。

篇3

1力学课程教学过程中存在的问题

1.1大量知识点与高中物理重叠,知识的新鲜感不足,难以激发学生学习兴趣

力学课程中质点运动学、质点动力学、动量、动能、势能、振动和波动等大量知识点都是高中物理重点内容,大学力学课程只是以微积分为载体用一种更系统、更基本、更符合物理思维逻辑的方式展现出来,并在此基础上进一步深入、拓展。学生在高中三年很大一部分时间都在与这些知识点打交道,早已没有了新鲜感。这就导致学生对力学知识的求知欲不强,课程的学习兴趣不足,对教学过程和教学效果不可避免地产生负面影响。而且,一些高中物理的核心知识点,如质点运动学、质点动力学、动量以及动能等正好是力学课程前面部分的内容,很容易使学生在刚刚接触力学课程的时候产生错觉,认为它仅仅是在高中物理相关知识基础上简单的进行一下扩充和补充,从而在课程学习的初期产生轻视的态度,造成课程前期基础掌握不牢,后续学习力不从心,严重影响学习的效果。

1.2高中物理式思维惯性严重,难以建立以微积分为基础的物理思维模式

力学课程是将经典力学的基本定理和规律以微积分为基础并通过严密的数学推演呈现出来的。这与高中物理直接给出基本定理、规律的教学模式完全不同,它更具普遍性,也更符合物理思维模式。然而,学生通过三年高中物理的学习,已经习惯了高中物理教学模式和思维模式,对力学基本定理、规律的推演过程不重视,解题过程总是习惯采用高中思维模式,不愿意尝试采用以微积分为基础的更一般化的思维来处理力学问题。这样很容易导致力学课程仅成为高中物理力学知识的简单补充或扩充,达不到建立以微积分为基础的更具系统性、普遍性和逻辑性的经典力学理论体系的要求,也难以达到通过力学课程的学习培养、锻炼学生物理思维的目的,更直接的后果往往是到了力学课程中后期,对一些较为复杂且必须以微积分为基础的力学问题,很多学生就感觉力不从心,严重影响一些核心知识点的学习和掌握。

1.3注重知识的积累,忽视了知识的消化和内化力学课程包含质点运动学、质点动力学、动量及动量守恒定律、动能及机械能守恒定律、角动量及角动量守恒定律、刚体力学、流体力学、振动、波动以及相对论力学等内容。虽然课程知识点多、定理多、公式多,但是这些知识之间有内在关联,其中质点运动学和动力学是基础和核心,通过质点系可以引申到其他大部分知识点。此外,微分和积分的思想与力学基本物理量、基本定理和定律的建立密切相关,利用微积分思想可以将很多物理知识点关联在一起理解。然而,学生在力学课程学习过程中往往只注重这些具体知识点的理解和掌握,忽视了它们之间的内在关联,致使学生往往学完力学课程后感觉所学知识太零碎,不成体系,印象不深刻,理解不透彻,更达不到举一反三、触类旁通的效果。

2力学教学改革的探索

2.1合理规划教学内容和方法,突出重点和特色

笔者所在学院物理学专业力学课程近年来一直采用高等教育出版社出版的文献作为教材。该教材也是目前国内物理学专业力学课程使用最多的教材之一,其内容丰富、全面,包含了物理学和力学、质点运动学和动力学、三大守恒定律、万有引力定律、刚体力学、振动和波动、流体力学以及相对论简介,共11章的内容。根据长期的教学实践,我们发现力学课程的这些知识点大致可以分为三类。第一类,如质点运动学和动力学、动量和机械能及其守恒定律等,这些内容是高中物理核心内容,学生对知识点很熟悉,有较好的基础,只需引入微积分思想,建立以微积分为基础的知识体系和思维模式。第二类,如角动量及其守恒定律、刚体力学等,这些内容是学生比较陌生的全新知识点,也是力学课程中的难点部分,需要学生重点把握。第三类,如流体力学、相对论等,这些知识点只是作为完整力学课程体系进行了简要介绍,如果要全面掌握这些内容还需要系统的学习后续相关课程。因此,针对第一类知识点,我们重点突出微积分的基础作用,重建基本物理概念、定理和定律的过程,以及采用微分或积分的方式处理力学问题实例的教学,而淡化类似高中物理式的知识点的应用;针对第二类知识点,我们既重视学生对基本概念、定理、定律的理解和掌握,知识点理解的强化和深化,也注重知识点的具体应用;针对第三类知识点,我们在建立基本概念体系的基础上引导学生自主学习。

2.2加强微积分与物理思维的融合,培养学生物理思维

建立以微积分为基础的经典力学体系,并在此过程中培养、锻炼学生物理思维是力学课程的核心任务和目标,为此,我们从三个层次强化微积分与力学知识以及物理思维的融合。首先,强化基本物理量的微分或积分定义,以及基本定理、定律的推演过程的讲解,使学生逐渐体会细分后取极限构建基本物理量的思维方式和方法,领会基于导数和积分几何意义所表示物理量、物理定理和定律的本质及具体内涵,感受基于微积分的力学知识表述的简洁性、准确性和一般性。其次,利用一定量的例题和练习题教导和训练学生运用求导和积分的方法处理力学问题,引导学生逐渐习惯以微积分为基础的力学思维方式。在此过程中,要着重注意物理量方向导数的计算和积分上下限的确定。前者为对矢量求导,学生一般不熟练,且物理意义也较为难懂一些,需要重点讲解,使学生既理解物理内涵又熟悉计算方法;后者需要将高等数学中的定积分与一个具体物理过程对应起来,以该物理过程的初态和末态来确定积分的上下限,需要结合具体例题和练习题有针对性地进行强化训练,使学生能够灵活处理关于某一物理过程的积分问题。最后,利用微积分的内涵将不同物理量、物理定理和定律联系起来,体会这些物理量、物理定理和定律的共同特征,更深层次的理解他们的物理内涵。例如,力函数对时间和空间的积累分别对应冲量和功,虽然二者物理含义不同,但其实都是力函数对自变量的积分,只不过积分对象不同。显然,若是将二者统一起来,学生将对力的作用效果的理解更加深刻,也会进一步促进学生对冲量、功的概念以及质点动量定理和动能定理的掌握。又如,守恒量从微积分角度来说就是其对时间的导数为0,以此来理解动量、机械能和角动量三大守恒定律自然更加深刻、透彻,也更能在具体应用中达到举一反三的效果。

2.3借助知识之间的关联性,开拓思维,促进知识的二次消化

剖析力学课程中各研究对象、知识点之间的关联性,找出其共性、相似性以及差异,不仅可以促进学生对相关知识点的理解和把握,而且可以促进学生的自主思考,开拓思维,实现对知识的二次吸收和消化。为此,我们首先从质点、质点系、刚体以及理想流体这些力学课程非常重要的理论模型和研究对象入手,通过理清他们之间的内在关系,调动学生主动思考,尝试对知识点进行外延式和内涵式拓展,促进学生对知识点进行迁移、融合,从而达到对知识的二次吸收和消化,建立更加完整、有机的经典力学体系。在这个过程中,质点的运动学和动力学是基础,将其拓展到质点系是关键。在从质点拓展到质点系过程中,要着重注意内力和外力的处理以及借助高中物理熟悉的整体法与隔离法使用技巧。有了比较扎实的质点及质点系力学知识后,再将刚体和理想流体看成是特定质点系,引导学生利用质点及质点系力学理论分析、处理刚体力学和流体力学相关知识不仅可以达到事半功倍效果,而且有利于学生对经典力学整体性和系统性的理解。其次,我们将一些相关知识点进行对比、对照,分析其共同性、差异性以及内在联系,促进学生进一步理解知识的内涵和外延,达到融会贯通、举一反三的效果。例如,将质点平动的概念、定理和定律与刚体转动的概念、定理和定律进行对比、对照,并借助线量与角量间的关系将二者有机联系起来,利用学生熟悉的平动知识不仅会极大促进学生对刚体转动的学习和应用,也会促进他们对整个经典力学体系更深刻的理解。再如,将经典时空观与相对论时空观进行对比分析会使学生更加容易建立正确力学时空观,将不同坐标系特征进行比较会促进学生对三种坐标系更好地理解和选择等。最后,根据知识之间关联性,多角度分析、处理问题,开拓学生思维,加深其对相关知识点的理解。例如,关于人在船上行走的问题,可以从牛顿运动定律、动量守恒以及质点系质心运动定理三个角度来分析、处理,这样既解决了具体问题,又将牛顿运动定律、动量守恒定律以及质点系质心运动定理有机联系起来进行了一次对比和比较,增强了学生对它们的理解。又如单摆做简谐振动的证明,可以从其所受的动力矩、满足的动力学方程以及表现的运动方程三个方面进行证明,从而加深学生对简谐振动本质的理解。

2.4结合科研和实践以及计算机辅助开展教学,激发兴趣,拓展思维和视野

结合教师自身科研,设计一些“科研小题目”,展示经典力学在其中的具体应用,不仅使学生切身感受到经典力学重要性和生命力,极大地激发学生力学课程的学习兴趣,而且可以拓展学生思维和视野,增强其专业学习的热情和信心。例如,在关于牛顿第二定律的应用中,以强场物理中经典模型为例向学生展示即使是在微观粒子与飞秒激光脉冲相互作用的情景下,牛顿力学也可以描述其很多重要特征和特性,可以大大减少牛顿力学在学生心目中“老、旧、土”的形象,激发其学习兴趣,再辅以计算在激光场中不同时刻释放的电子能否返回初始位置及其返回初始位置时动能的练习,可以使学生更好地理解和掌握牛顿第二运动定律的应用。此外,引入一些利用力学知识处理日常生活中相关力学问题的具体实例,如骑自行车下坡时为什么不能突然刹前轮,将绳子在树桩上缠几圈后在绳子一端只需很小的力就可以拉住绳子另一端很重的物体等等;不仅可以激发学生积极主动地将力学知识学以致用的热情和兴趣,而且还可以通过这些具体实例培养学生通过抽象建模处理实际问题的物理思维。最后,通过一些通俗易懂的计算机软件,如Matlab、Math-ematica等进行辅助教学,将一些力学现象、力学规律和计算结果等用可视化图像甚至动态视频展现出来帮助学生理解、消化,或引导学生自己进行类似的尝试,也将增强学生力学课程的学习兴趣,加深学生对相关力学知识的理解。例如,在讨论简谐振动的合成时与分解时,我们通过Matlab软件直观地画各简谐振动及其合成的质点运动轨迹来进行分析,学生感觉即真切又有趣,显著提升了教学的效果。