大学物理与中学物理教学衔接的探究

2022-09-11

1 引言

大学物理课是理工科大一学生的一门必修的公共基础课。学生已经经过初中二年和高中三年的物理学习, 对物理的一些基本概念、定理和定律已经熟知, 并掌握了一些学习物理的方法, 具备一定的物理素质。但是大学物理的教材编写方式、教学方法等方面都与中学不同, 那么如何顺利从中学物理的学习过渡到大学物理的学习中去呢?这不仅是摆在广大学生面前的一个问题, 更是摆在每位从事大学物理教学的老师面前的一个课题。

2 大学物理与中学物理的共同点

二者均属于理科科目, 重视对概念和基本原理的掌握, 重视逻辑推理, 侧重理论和实验的结合, 培养学生科学探究的素质。

3 大学物理与中学物理的差异

3.1 教材的形式和内容的差异

中学物理教材形式上简洁, 文字叙述简单, 并配有生动形象的插图。而大学物理教材的编写更适合自学, 对概念、定理和定律的描述较详细, 对概念的内涵和外延都有所涉及, 并配有较多的习题。整体上文字占大多篇幅, 仅配有必要的示意图和插图, 所以显得较为抽象, 不过从心理学角度看这也符合大学生的学习心理的发展阶段。

在内容上, 中学物理教材的内容中涵盖力学、热学、光学、电磁学这几方面, 同样大学物理教材基本上仍然从这几个方面安排内容[1], 但是其内容在广度和深度的安排都较中学更进一步。这就是说物理教材的安排从初中、高中到大学是螺旋式上升, 而不象数学教材的知识是逐渐上升。大学物理教材把物理问题和高等数学结合起来, 尤其是和微积分的结合, 这使得研究的内容要比中学物理的内容难, 并且研究问题的范围比中学更广泛。比如变力做功问题, 加速度不是恒定的运动, 以及常见的求一个软链条从光滑桌面下滑时的即时速度等问题的求解。这些问题中都要涉及到变化的量[2], 在中学物理中往往很难或者无法求解, 但是在大学物理中利用高等数学中微积分可以顺利完成。所以大学物理研究的问题要更加深入和广泛。

大学物理教材在习题上的安排也不同于中学物理课本。它一般把习题安排在每一章的后面, 而且内容多以计算为主, 也很少涉及到生活中常见的一些现象。而中学物理的习题除了有部分计算外, 还有不少是涉及生活实际的问题, 有的甚至需要学生动手去做实验才能完成习题。

3.2 教学方式的差异

中学物理教学进度较慢, 每节课的内容需细嚼慢咽, 并通过大量的课堂和课后练习去实现对知识的掌握。大学物理一般安排120个左右学时完成, 相对中学物理而言大学物理的授课进度快得多。所以大一新生对这种进度会不太适应。在大学物理的教学中, 每节课内容的信息量大, 教学任务紧, 并且不少情况下是大班教学, 学生人数很多。针对以上客观情况, 大学物理的课堂上, 教师与学生的交流并不多, 学生参与不够。而中学物理课堂上, 教学两方共同参与, 特别有物理演示实验, 往往更需要学生走上讲台, 与教师共同完成实验, 增加授课的说服力和效果。

3.3 学生学习方法面临的差异

中学生的自学能力并不强。一般学生希望从老师那里获取答案, 而不习惯查阅资料或者借助网络等方式去解决问题, 而大学生要求有较强的自学能力。同时中学生也习惯于用中学时学习物理的方法、经验和技巧去应对大学物理的学习。比如在电磁学的学习中, 当判断通电导线 (或线圈) 在磁场中受到安培力的方向时候, 大学生往往一开始更偏爱用左手定则完成。而大学物理课本通过公式指出方向垂直于所组成的平面, 指向按矢量叉乘右手螺旋法则决定。由于学生对矢量及其乘法运算的不熟练, 所有对这些方法不太乐意接受。

3.4 教学的反馈和学生评价方式的区别

中学物理教学反馈比较迅速, 反馈的频率也高。教师通过每章的小测验或期中、期末考试实现教学情况的反馈, 并且采取相应的措施来调整教学。而大学物理教学中一般涉及的考试只有期末考试。在对学生的评价方面, 教师对大学物理的成绩一般由平时成绩与期末考试成绩的加权计算来获得, 所以监控的实时性差, 等期末考试不能通过再去指导学生已经晚了。

4 中学物理教学过渡到大学物理教学的举措

4.1 上好大学物理第一节课

首先向大一学生指出大学物理与中学物理在各方面的差异, 让学生有思想准备, 同时指出大学物理的知识在层次上较中学物理有高深之处, 指出学习大学物理的必要性, 激发学生学习大学物理的兴趣, 使学生对大学物理的学习充满期待。

4.2 针对教材内容的举措

由于大学物理仍会从力、热、光、电磁方面等去安排教学, 所以对于中学物理已经详细研究的内容可以大胆地不讲或很少讲, 这些内容可以让学生自学。这既锻炼了学生的自学能力, 又节约了授课时间, 并且避免了由于内容的重复而造成学生觉得课程枯燥, 失去学习兴趣。但是涉及到物理问题和微积分相结合方面的内容一定要详细讲解, 培养其习惯用微积分思想解决问题指导学生如何适当取微元, 如何确定积分上下限等问题。在应用微积分处理问题的时候, 也可以去和中学物理作比较。比如变加速度的运动, 变力做功这些问题对中学生来说很难, 甚至不能完成, 但是在大学物理中借助于微积分工具可以方便完成。这些实际例子的对比会培养学生学习大学物理的兴趣。

此外, 大学物理安排的演示实验很少或没有, 但是有些问题必须让学生有感性认识。这可以通过多媒体等手段去弥补, 当然也不排除在课堂上偶尔运用演示实验去辅助教学。

4.3 针对教学方式的举措

由于大一新生对大学的授课进度还不适应, 所以大学物理第一章质点运动学可以适当放慢进度, 让学生缓冲一下, 有个适应的过程。大学物理总体上进度较快, 这种快进度是通过有些内容略讲, 有些内容让学生自学, 有些内容却详细讲解等多种方式结合来实现的。比如关于质点动力学内容不少是高中已经讲得很透彻了, 这就可以提高速度, 而刚体这一章相对大一学生而言是全新的内容, 此时就要放慢授课速度。

大学物理一般作为理工科学生的公共基础课, 往往人数多, 安排在大教室内授课, 这给师生交流增加困难, 但是师生问答这种最普通的交流方式还需执行。为了避免整堂课由老师一人表演, 必要时可让学生上黑板板书或讲授某一节内容, 让学生参与到课堂中去。这些交流活动由于客观原因往往不能频繁实现, 但绝不能因客观原因而省去师生间的交流, 同时师生交流可以在课外实现。师生可以通过网络平台交流, 解决大学物理学习中的问题, 教师可以给学生留一些他们感兴趣的问题。

4.4 针对教学评价方式的举措

学生大学物理成绩的评价主要是平时成绩和期末考试, 这其中能全面对所有学生直接量化的评价就是期末考试。由于这种评价方式在期末时才能执行, 如果仅依靠这次考试对学生的学习情况实现把握从时间上看已经晚了, 学生已经没办法弥补, 我们的教学调整也来不及了。因此我们平时对学生的学习情况的跟踪必须细致和全面。首先是学生的常规表现的监控, 比如到课情况, 作业是否按时按质完成, 以及平时课堂提问和课堂表现, 且这种跟踪尽量涉及到所有的同学。经过一段时间的跟踪后要有针对性地对表现好的学生提出表扬, 对需要改正进步的学生及时提醒。其次可以不定期抽样对学生的大学物理课本、笔记和作业作一次全面检查, 以获得学生的学习情况的信息, 并根据结果作相应的举措和教学方式的调整。

4.5 对中学物理课改成果的继承和发展

如今中学物理正经历着一场新课改, 教材的设计力求促进学生自主学习, 力求把探究式教学模式渗透进去。大一学生在中学都经历了新一轮的国家基础教育课程改革, 大部分学生已具备初步的科学探究能力和素质, 他们从思想上也接受了这种能发挥主观能动性的教学方式, 那么大学物理的教学就需要延续下去。但是目前大学物理教改还跟不上中学物理教学改革的步伐, 不少大学物理课仍然按照多年前的授课方式, 结果把大一新生在中学好不容易培养的科学探究精神给抹杀了。而大学老师一般在科研的第一线, 大学具有良好的研究气氛, 这都有助于实现探究式教学。所以我们有必要把这种科学探究精神进一步发展下去。

探究式教学实质上是一种模拟性的科学研究活动[3~4]。这种教学方式不同于传统教学模式, 不是简单的学生不会, 老师解答。而是为学生提供教学材料和方法指导, 学生在教学过程中进行知识的自我构建, 提出问题和解决问题。在大学物理教学中, 借助于学生在中学物理探究学习的基础上, 选择大学教材中适合的内容进行探究教学式教学。教师也可以结合自己科研方向, 让学生参与其中, 让学生进一步熟悉科学研究的方法, 或者结合教学内容让学生写一些小论文。最后我们还可以借助于网络和图书馆数据库系统去实现探究式教学。Web Quest[5]是1995年由美国圣地亚哥州立大学教育技术学院教授伯尼·道奇和汤姆·玛蒂开发的一种教学模式, 即以网络为平台建立网页, 网页涉及需要探究的任务、目的、步骤和参考资源, 学生上网可以就感兴趣的任务在网上交流, 合作完成任务。当然参考资源需借助于大学图书馆系统的数据库, 比如CNKI, 维普数据库。

5 结语

大学的课程, 尤其是大学低年级的课程, 很多都会涉及到大学与中学教学的衔接问题, 因此大学物理和中学物理的教学衔接问题是个普遍问题, 文中一些观点和举措可以迁移到其它科目的教学中去。努力探索, 比较研究, 实现中学物理到大学物理教学的顺利衔接, 尤其是对中学物理课改成果的继承和发展是我们每一位从事大学物理教学的教师的责任。