适应新工科建设的大学物理实验课程体系与教学方法探索

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新工科建设是高等教育因应第四次工业革命和新一轮国际竞争的重要战略举措.本课题贯彻“复旦共识”“天大行动”“北京指南”等教改方略和要求,从物理实验教学的地位和应占比重、教学目标、内容重点以及教学的方式方法等四个方面,对大学物理实验教学进行审视,结合实践提出了一些操作性较强的教改思路和建议,供同行讨论和参考.
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物理教学离不开理想化模型的建构,简化的理想模型能够帮助中学生在现有知识层面的基础上,更好地理解相关知识并解决问题.但是在实际物理问题中,如果不充分考虑理想化条件,学生在解决问题时就容易产生认知矛盾,不知所措.以一个有趣的静电场问题为例,揭示理想化模型的局限性,强调“去理想化”思维习惯的重要性.探讨分析了教师如何帮助学生打破思维定势,让其对已掌握的物理知识活学活用,培养学生严谨的科学思维.
以倍压整流电路为例,探究了如何将忆阻器引入到本科实验教学之中,不但可以加深学生对忆阻器的理解,还可以提高学生的学习兴趣.
同课异构作为一种教研活动形式,是教师思想和经验的交流平台:对于执教者取长补短,对于听课者对比内化,物物交换最终得到的只是其中一个物体,但是思想与思想的交换最终却可以碰撞出更多的想法.一场精心准备且“蓄谋已久”的同课异构的教研活动一定对教师的专业提升有显著的效果.文章以西南大学附属中学教育集团联合进行的一次关于“质量”的初中物理同课异构教研活动为例,阐述同课异构研课中忌讳的是“同”,追求的是“异”,这个“异”是授课教师教学设计能力的集中体现和展示.
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混合式教学能够结合在线学习与课堂教学的优势,近年来一直是普通物理教学改革的热点.自2013年以来,同济大学普通物理课程教学团队依托工科物理教学基地的支撑,开展了历时8年的大学物理混合式教学的研究与实践,取得了较好的成绩.课程在教学设计上,以“在线学习+课堂讨论+练习巩固”为主要教学环节,结合多年的教学实践,将翻转课堂、协作学习、探究学习等学习模式融入混合式教学,利用慕课堂和课堂应答系统实现课堂教学的交互,突破了大班条件下实施翻转课堂教学的困难,逐步形成了一套行之有效的线上线下混合式教学模式.
基于欧姆定律和电路相关知识,结合常见的电学实验,通过分析、总结、提炼,探索构建蕴含多种思维方式的“UIR三角模型”,以高考题为例介绍该模型的运用方法.“UIR三角模型”能启发学生的实验设计思路,激发创新思维灵感,在分析电学实验问题时起到事半功倍的作用.
全英文的大学物理课对一些将要接受全面全英文教学的中国大学生而言非常重要.因为语言造成的学习障碍导致部分学生学习效果很差,甚至难以适应后续全英文专业课的学习.为了丰富这方面尚显不足的教学研究,本文以西南交大利兹大学中外合作办学项目中为工程专业大一学生开设的全英文授课大学物理为例,交叉对比各门基础课成绩,分析了大学物理学习与英语能力之间的关联.并且分别收集整理了部分学习困难学生和一般学生的反馈,对学生的情况进行了多角度的展示和简要分析,以期对同类型的教学活动产生一定借鉴意义.同时也提出了一些针对性的改进建议.
为了解学生力学概念的掌握情况,以FCI为测试工具,对西藏大学连续九届(2010—2018级)的物理师范生进行了力学概念测试.测试结果表明:藏族学生对力学概念的掌握情况不容乐观、男女生在力学概念学习上存在一定差异、学生的高考成绩与力学概念测试成绩呈正相关.基于研究结果给出了相应的建议和对策.该研究有利于提升西藏大学物理师范生的培养质量,对促进民族地区物理教育的发展有一定启示.
《大学物理》是我校面向全校25个专业1700名本科生开设的一门必修基础课,其教学内容遵照教指委颁发的理工科大学物理课程的基本要求执行.在此教学过程中,有些物理基础差的同学难以跟上正常的教学进度,而物理基础好的同学又感觉教授的知识深度和广度不够.对此我们开设了《大学物理思维技巧训练与培养》的公选课程,以弥补大学物理课的不足.通过十多年的教学实践,该课程探索了从夯实基础知识—扩展思维方式—应用知识解决问题—提高创新能力的四阶段教学模式.并通过思政元素融入课堂,达到以课促“教”,以课促“学”,以课促“思”,以课
以新课标的实验要求为导向,基于高中物理实验教学的现状设计了基于虚拟仪器LabVIEW的“小灯泡的伏安特性曲线”实验,展示了实验器材的选择、电流电压物理量的测量和记录及曲线的描绘等功能.从而创设真实实验情境,引导学生自主进行实验探究与实验规律的自然建构,帮助落实核心素养,为LabVIEW虚拟仪器与实验教学的结合提供参考.