大学生自主学习物理学初探

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摘要:根据教育部本科专业人才培养质量评估指标体系，物理学的观念、思维方式和研究方法具有普遍适用性，对其他自然科学和技术科学具有重要的指导意义，因此要求在课程建设中，积极改进教学方法与手段，使学生从应试教育中解脱出来。本文拟基于“以CUPT为依托的科研平台”，结合前沿，联系应用，从能力、方法与科学素养上锻炼学生，培养实事求是的科学态度和辩证唯物主义世界观，启发心智、开阔思路、激发探索和创新精神，为学生今后的工作舞台点亮一盏航灯。

关键词:物理学;CUPT;自主学习;教学科研平台

1引言

物理学作为整个科学技术的源泉和基础，其内容涵盖了大到宇宙天体、小到基本粒子的整个物质世界的各种基本运动规律，是自然科学的基础，其观念、思维方式和研究方法具有普遍适用性，对其他自然科学和技术科学具有重要的指导意义，同时也是当代大学生形成辩证唯物主义世界观和科学方法论过程中不可或缺的。大学物理作为全世界理工类专业必修的一门重要基础课，可以培养学生严谨的科学态度、基本的实践能力、良好的科研素养和求真务实创新的精神。但在近些年中，随着科学技术进步、工业迅速发展，大学物理在教学过程中也遇到了诸多富有挑战性的问题，大大影响了课堂教学效果，为此，不少教育研究学者们做了大量的研究、探索和改革工作，只为加强大学物理的教学效果，提高教学质量和学生的课堂效率。在此，我们受中国大学生物理学术竞赛（ChinaUnder-graduatePhysicsTournament，简称CUPT）的启发，希望建立“以CUPT为依托的科研平台”，将重、难知识点设计成日常生活中比较有趣的问题与现象，以此引起学生的课堂学习兴趣，并在求知欲的驱使下，有效引导他们，科学地培养出他们观察问题、分析问题、解决问题的能力，自然养成自主学习的素养和能力。百年大计，教育为本，教育大计，德育为本。物理学科中蕴含着大量的德育因素，对于促使学生正确运用辩证唯物主义思想去思考和解决问题，培养学生严肃认真、实事求是的科学态度，增强学生民族自豪感等方面都具有非常重要的作用。作为教师，要改变以往满堂灌的教学模式，在教学过程关注学生的参与程度，综合运用举例法、对比法、提问、时事教学法、启发式、学生自己讲解等教学方法，激发学生学习的主动性、积极性；训练学生的逻辑思维能力、抽象思维能力、分析与解决问题的能力；提高学生的科学素养，帮助学生建立辩证唯物主义世界观；为学生进一步学习专业知识、掌握工程技术以及今后知识的更新打好必要的基础。因此，教师要结合当前大学物理课程的实际情况、教学环境、学生的特点等，深入研究，选择适当的教学方法，使其更好地发挥在人才培养中的作用。

2现象与困难

大学物理教学：一方面要把物理概念、物理规律等知识性内容传授出来；另一方面就是要把其内容背后所蕴含的创造性思维、实验能力的培养和广泛的工程应用提出来，以启示学生，培养学生的创新能力。要达到这样的教学效果和目的，除了授课教师的努力外，学生的配合更为关键。但近些年，随着就业压力的逐年增加，使学生越来越用功利的眼光审视所学的知识，若知识不能直接创造效益，就不花费功夫学习了，大学物理不能直接转化为工作技能，且相对较难学，自然就成了学生舍弃的对象。当然影响教学效果的因素很多，这里搜集几点比较常见的现象和问题，只有抓住了症结的源头，大家才好提出一针见血的建议和改进方式。2.1对物理有偏见，缺乏学习兴趣。想必大多数人提到物理，表情都是一言难尽，对它的定位也大多是晦涩难懂、公式多、从未搞明白过等等比较抵触的情绪。其实这些情绪是可以理解的，毕竟初高中升学压力大，三年的课程内容几乎要压缩在两年内完成，老师压力也很大，加上物理的份量远不如语、数、外受重视程度高，课时安排也非常少，授课老师很难挤出时间去介绍物理学发展史以及物理学家们的奇闻趣事，也舍不得花时间从周围生活中的现象与问题出发，引入到课堂知识点，激发、培养学生的学习兴趣，也没有更多时间去追本溯源，导致很多物理概念、定理、定律、公式都是死记硬背，没有真正地理解和掌握，平常大量试题练习，也是为了应考，偏题、怪题、难题多，学生自然也不喜欢。最后一年基本天天处在高强度的全部课程的知识巩固、复习、考查、冲刺阶段，三天两头就小考，一周来个大考，月末还要统考，学生压力也异常大，何谈学习的乐趣，当时大家也只有一个想法：赶紧结束这黑色的日子，上了大学就解脱了。好不容易上大学了，发现还要学物理，觉得简直没法活了。那么这个时候，大学物理的第一堂课就显得尤为重要，若只是从总体上简单介绍本学期要学的内容，恐怕很难引起他们的学习兴趣，甚至会觉得基本都是以前学过的，没啥意思，要记很多的公式，记住了也不一定会做题，与其再被折磨一次，不如放弃等等。基于上述偏见，我们的第一堂课定要活泼、生动，一扫严厉但气场全开，多采用青年人惯用的网络流行语，拉近和他们之间的距离，建立良好的信任关系，再设身处地站在他们的角度吐槽物理有多难，再缓缓转折、过渡，让他们感受到物理其实很有意思，很贴近生活，突然就很想知道生活中观察到的这些现象如何解释，也很想尝试不再使劲去记公式，自己推导出来的成就感等等，勾起他们强烈的学习欲望，为日后良好的课堂氛围作了极好的开场。2.2对大学物理教育的重视程度不高。大学物理作为各个高校理工类专业的必修基础课程，其待遇有点类似“九年义务教育”，在各学院虽普及但受重视程度不高，所分配的学时也不多，甚至还有进一步被压缩的趋势，然而所要求讲授的内容却并不少，尽管有些知识点在初高中已接触过，但那毕竟都是最简单的特例，学生先前觉得难也是因为特例是他们死记硬背的结果，其中道理并不清楚，而大学通常是从一般模型出发，采用高等数学中的微积分思想，逐步推导出一个普适性的结果，再对这个结果展开特例的讨论，才能得到初高中死记的一些熟悉的结论，通过这个过程学生会恍然大悟：原来以前背的公式是可以自己推出来的，并且背的这个式子只是特殊情况成立，普适性的公式才是我们对物理的真正认识。当然这个过程自然需要足够的课时完成：一方面，物理学的知识体系的建立、基本科学精神的获得是很难在短的时间里完成；另外老师需要在较短时间内快速地向前推进课程，往往会造成学生难以接受理解物理知识甚至放弃物理学的学习。当然学科专业建设是一项非常重要、复杂而庞大的工程，需要考虑兼顾的方方面面实在太多，不会厚此薄彼，但也是鱼与熊掌很难兼得，在这种形势下，老师和学生必须配合好，及时调整教学设计与方案，在有限的课堂中，进一步利用好课外时间，科学引导学生自主学习。2.3教学方式单薄。大学物理虽体系完整，论述严密，终究不像专业课那么联系生活实际，更能激发学生的学习热情与兴趣；教材大多也是没有任何感情色彩的说教理论，显得刻板、不形象生动；一些难以理解的知识概念没有配套的插图、演示动画配合，也会造成学生认知上的困难。大学物理作为公共基础课，除了特殊的卓越班、实验班等，基本都安排的大班上课，人数在100左右，很难兼顾到每个人的理解和掌握程度，再加上学时受限，老师必须保证在有限时间内完成每节课的教学目标，能给的课堂讨论机会极少，学生常常处于被动地位，留给学生思考问题的时间几乎没有。传统的黑板板书教授方式虽好，但速度和信息量跟不上，板书会占用大量时间，而且图文并茂的形象以及实验的动画过程等信息表达受到限制，这时候就需要借助PPT、多媒体等进行协助，增加知识点的信息量，还能节约不少手动作图时间，并且表现形式可以更加清晰唯美，不仅有利于信息的准确掌握，也能提高视觉上的舒适度，提高课堂学习效果。于是课堂上越来越多地依赖PPT教学模式，PPT虽好，但极易照本宣科，学生就会想，反正老师说每句话PPT上都有，即使这会开小差，课后看看PPT就知道了，但其实他们并没那个时间，PPT只是他们自己安慰自己的保障，那么势必会造成前期知识点欠缺，严重影响后面知识点的理解，学生很快就跟不上，时间长了开始课上睡觉或不去上课，教学效果不佳。这些大学物理教学中存在的问题综合起来，使得大学物理变成一门教师难教，学生难学的学科。如何改变这种现状呢？

3基于CUPT启发教学模式

CUPT由中国大学生物理学术竞赛组委会主办，全国高等院校承办，自2010年创建以来，吸引了不少“985”“211”高校的目光，影响力也越来越大，规模也从起初的百余师生发展到现如今千余师生的大型学术盛宴，各大高校优秀物理学子同场竞技追逐，觥筹交错间碰撞出思想与智慧的火花。CUPT竞赛借鉴国际青年物理学家锦标赛模式，旨在培养学生的开放性思维，锻炼学生分析问题、解决问题的能力，提高科研素养，培养学生的创新意识、团队合作精神和交流表达能力，使学生的综合素质得到全面协调的发展。今年6月，我们几个物理老师在学院领导们的有心安排下，有幸去成都观摩了“第二届西南地区大学生物理学术竞赛暨第九届中国大学生物理学术竞赛西南预选赛”，回校后，领导们及时组织了全体物理老师，一起感受了CUPT带来的震撼，老师们也进行了热烈的讨论，领导们也对物理未来的发展提出了希冀，希望老师们行动起来，来年带队学生加入CUPT；同时也希望受CUPT启示，将思维模式灵活运用到我们的教学中，早日实现物理教学上一个质的飞跃。在论文第二部分，我们讨论了物理教学中的一些现象与困难，我们希望可以借助CUPT，激发学生的学习热情与兴趣，进一步改善单薄的教学模式。首先，作为教师，需要做大量前期准备工作，将课程中的重要知识点提炼出来，然后根据这些知识点，去收集容易吸引学生兴趣的、与日常生活联系紧密的、与科技时代前沿接轨的课题资料，整理成“引子”，用简洁、易懂、有趣的故事性方式带入课堂，激起学生的好奇心和求知欲，然后一步步给予提示，引导他们自发进入思考状态，主动想要学习和掌握相关知识点，不仅可以大大提高课堂授课效果，还可以锻炼他们分析问题、解决问题的能力，提高科研素养。这个过程中，老师的授课方式和正确引导非常重要，当然最重要的还是前期资料准备工作，第一年准备会比较辛苦，到第二年就可以稍微轻松了，只需要在之前基础上更新、优化，工作量也就小多了，希望老师们可以坚持下来。其次，可以参考CUPT图文并茂的表达，将形象、有趣的实验动画带入课堂，在学生即将疲惫的时候，加点动态和声音的刺激，不仅提神，还能激发他们对奇妙结果的讨论，好奇心驱使他们全神贯注进入知识点的学习与理解状态，对提升课堂质量非常有效。最后需要强调的是，课堂学时真的有限，除了老师们竭尽全力的努力，将课堂安排得紧凑、丰富又不失乐趣外，学生除了态度端正，学习技巧与方法也尤为重要，一定要把握CUPT的精神，能在理论学习中，举一反三，将被动地接收知识的过程转为主动学习、自觉思考，并能提出问题、分析、解决问题，擅长联想记忆，敢于质疑、勇于创新，诚信友爱。这些优良习惯不可能一蹴而就，需要长期的锻炼和培养，也不是仅在课堂上就能做到的，需保持动力，将课堂上的激情延续到课外，学会自主学习，多与老师和同学们交流，勤思考，善于利用科技力量，查阅文献，发散思维，培养基本的科研素养。

4科研式教学，培养自学能力

大学前的教育比较偏应试，学生自主发挥的空间小，基本以老师高强度灌输为主，学生也很依赖、相信老师，也没有多的课余时间去规划自己的学习。上大学后，发现课没有以前那么密，作业也没有那么多，尤其是什么周考、月考都没了，老师也不会天天督促着学习，感觉前所未有的轻松、自由和快乐，自然放飞了一段时间，但不久空虚和迷惘的情绪铺天盖地袭来，开始思考：为什么大学课程种类变得更多，反而课余时间增加了？没有大量的作业，没有频繁的考试，也没有早自习、晚自习，老师也只在上课可以见到，学习完全没了压力，但随之的问题也来了：课程是越来越听不懂，为什么？根源就在高中的学习方式已不适应大学，没有老师的督促和高强度的依赖性训练，更多的课余时间不知何去何从？大学是锻炼学生科学素养、建立正确三观、提升道德情操、培养德智体美劳全面发展的圣地，科学、合理地安排好课余时间上大学的第一课。不管你是睡觉、打游戏、参加社交活动、社会兼职、还是与人交流讨论、自习、看书、泡图书馆等，都是丰富课余生活的调味品，如何安排好，使大学生活充实而富有意义，主动权全在学生手里。而作为任课老师，我们希望学生能充分利用课余时间培养自学能力，这不仅是大学学习课程的需要，更是将来在工作中再学习的需要。在论文第二部分讨论教学中遇到的现象和困难时，提到过学时紧张的问题，希望可以通过引导学生自学，培养学生独立思考、自主学习的能力，充分利用课余时间提升课堂效率。例如，物理教学中，对于一些不利于课堂讲授的冗长的数学推导或次要的容易理解的内容，只需适当地给出提示，让学生课下自行去推理、分析、归纳、总结，自己去发现和获得新知识；对于相同的内容或相似的内容，也只讲一种，但一定要指出它们之间的不同之处。另外，物理教学中，思维占据非常重要的地位，我们要有意识地培养学生的观察能力、实际操作能力、创造思维能力、运用数学工具解决物理问题的能力等，开发学生的创造潜能，学会举一反三、触类旁通，利用已有知识创造性地解决问题。一般进行科学创造需要掌握深厚的物理学知识，需要产生各种联想、想象和设想，更需要加强物理方法的学习。老师课堂上要帮助学生认识、融会在书本中的方法论思想，逐步建立理想模型，设计理想实验，掌握分析、综合、比较、分类、类比等方法，学会进行科学假设和建立简单数学模型。此种科学思维方法不仅适用于物理课程，对于专业课以及今后的研究生学习同样适用。

5总结

物理学不是枯燥的定理和公式堆积起来的学科，而是反映自然界万物运动的规律的学说，任何物理规律都有现实生活中的实例与之对应，任何现实生活中的现象都符合物理学的规律。作为教师，一定要善于发现、总结、推陈出新，不断提升课堂质量，开阔学生思路、激发学生的探索和创新精神；作为学生，一定要勤思考、科学安排课余时间、自主学习、钻研，让物理学的基本思想、逻辑思维能力在日后的工作舞台上产生深远的影响。

参考文献

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作者:江 莎 周贤菊 马崇庚 罗小兵 唐 笑 单位:重庆邮电大学理学院