“以学生为中心”的农科类大学物理教学模式

“以学生为中心”的农科类大学物理教学模式

涂海华　熊新农　李萍　李忠秀

大学物理学作为高等农林院校重要的公共必修基础课，在大学素质教育中起着举足轻重的作用。20世纪90年代以来，高等农林院校为了适应21世纪科学技术发展的需要，开展了物理教学改革，并取得了一定的成效。可是随着新一轮各专业教学改革力度的加大和教学计划的修订，各专业的基础物理课程学时又被大量缩减。

因此物理教学中产生了三个新的问题：第一个问题是传统物理教学内容的庞大理论体系与农林院校少课时的矛盾，修改教学计划后，我校农科类、生物类专业的基础物理理论课时为36学时，如果仍按照原来的内容与方法进行教学，那么，教师难教，学生难学；第二个问题是传统的教学内容与农林科技及生命科学的脱节，即物理课程教学长期沿用理工院校的教学内容而缺乏农林、生命科学的特色，这使得学生看不到物理课程与专业课的联系，也感觉不到学习的必要性而缺乏学习热情，甚至有些专业课的专业老师对物理课程也产生了偏见，造成学生认为“重复中学知识、学物理无用”和“农科物理课可取消”等错误观点，这样物理教学质量因缺少外部氛围的支撑而可能日益滑坡；第三个问题是在教学方法上，由应试教育滋生的传统教学方法与现今的创新教育也有一定的差距。

为了找到适应新形势下的农林院校物理教学的出路，广大教师在“以学生为中心”的农科类大学物理教学中进行过一些尝试，取得过一些成效，但更多的还在思考与摸索中。

一、整合教学内容，增加与农林科学交叉的物理知识

科技的快速发展，物理学与现代农林科技和生命科学日益渗透与融合，物理学在为生命科学提供了新的实验工具和手段的同时，也为其提供了研究生命物质的一些方法和原理，在各个领域的重要性也逐渐显现。科技的发展需要高素质的科研人才，高素质的科研人才是懂得物理原理、物理方法和物理思维的人才，而目前的物理教学已跟不上社会的人才需求。物理学要想在农林类专业中有一席之地，得到普遍认可，首先就要更新观念，改变课程内容体系，使物理课程内容能反映现代科技的发展并具有鲜明的农林特色。

1．农林专业的大学物理课程设置现状

物理课程与农林类、生物类专业其他课程之间存在相对独立性，课程内容专业针对性差，各专业使用的大学物理教材，相当多的是工科院校的普通物理学，与各个具体的专业结合不够紧密，专业针对性差。学习的主体是将来要面向生命科学专业研究的学生，如果不能将物理理论与生物学知识很好地结合起来，学生很难体会到学习物理的真正意义所在，而且学习物理学的作用不能立竿见影，学生学习大学物理的积极性不高。

2．调整大学物理教学内容体系，突出农业物理特色

(1)课程设置恰当处理课程内容的基础性和现代性。“大学物理学”由力学、热学、电磁学、振动与波动光学和近代物理学等五大部分构成较完整的知识体系，在课程的教学内容改革上要仔细斟酌需要删减和添加的内容，尽量保持知识的系统性。其一，增加近代物理学部分的比重，介绍近代物理在农业和生命科学中的指导作用。其二，要有针对性地引入农业物理知识，介绍力、热、声、光、电、磁等知识在农业中的应用技术。

(2)课程内容应强调专业针对性，注重物理成果在农业中的应用。物理学拥有庞大的知识体系，对于非物理专业的物理课程不可能面面俱到，可根据不同专业的自身特点，增加相应的内容。农科类、生物类专业的物理课程引入与生物理论紧密联系的学科交叉知识，淡化物理学与生物学的学科界限。例如：在讲解流体力学中的毛细现象时，联系到植物的水分输运；在电磁学中增加静电场对种子的作用；在声音中增加声波对植物生长的作用等内容。课程内容更能体现物理学与农林专业的联系。

(3)增加生物物理技术内容。物理学思想和方法在近代生物科技的发展中有着不可磨灭的功绩： X射线衍射法能直接测定原子在分子中的排列；耗散结构理论解决了物理学中熵增加原理与生物进化论的矛盾；光谱法能用来揭示不同条件下分子构型可能发生的变化；电泳技术能用来分离带电的高分子，以及测量他们的电荷，这些方法是生物学研究深入到分子水平的基础；核磁共振所获得的图像异常清晰、精细、分辨率高，特别对软组织层次显示得好；激光外源导入基因法使基因转化，利用激光辐照使染色体突变等。在大学物理课程中适当引入对现代生物研究起重要作用的物理理论与技术，可以扩大学生的知识面，使学生意识到物理学在推动生命科学发展中的重大意义。

通过课程结构的调整和课程内容的扩充，加强了现代物理理论和技术与生物学知识紧密结合，能够利用较少的课时讲授较多的知识理论，真正符合了教学内容的“浅、宽、准、新”的原则，即使学生较系统地学习物理学的基本内容、研究方法和工作语言，掌握人类所处的自然环境中的基本自然规律，同时了解现代科学技术发展的“窗口”以及物理学与农林科技和生命科学相结合的“接口”。

二、转变教学理念，体现“以学生为中心”的教育观

1．传授知识与培养思维相结合改革教学方法

教学内容的更新促使了教学方法的改革。新的教学内容体系需要在课时少的前提下体现适用性和系统性，这对我们进行教学方法的改革具有一定的挑战性。如果仅仅是把内容和知识传授给学生是容易做到的，可物理教学的主要目的是培养学生的科研思维，因此在物理课程教学中，除了系统讲授知识的功能外，还应采用适当的教学方法培养学生的批判性和创造性思维能力。

在传授知识时，我校的做法是对物理理论的基本原理、概念较详尽地加以分析，在应用举例说明时，尽量引用与专业有关或与生活有关的例子。例如，讲流体力学时，讲一下公交车、小汽车和赛车的形状问题；分析液体表面现象时，可以讲一些动植物养料的输运、人体血液和体液的运动规律以及喷洒农药时应注意的问题。这些应用实例让学生感觉到物理就在眼前，从而能激发学习的热情。对基本内容的延伸部分，只作简单介绍，并提示学生是加入了哪些因素的影响才使得结论发生了改变。对教材中的物理“窗口”，更多地让学生自学，但可提一些相关问题。

另外，在讲授中尽量避免复杂的推导计算，对这一点，采用开导启发式教学，讲思路、讲方法，突出公式建立的前提、条件及涉及的物理方法。对科学思维的培养可以有着多种方式，体现在内容的讲授上，例如对某一问题的提出所采用的方法是采用理想模型法还是演绎归纳法，这些都需要教师的引导。

对教学方法的改革，具体操作起来因教师而异，也因学生而异。但教师对所讲授的原理或定律，心里可用一幅清晰的图画，并以最简单生动的方式展现给学生，让学生感觉到透过理性的思考所看到的世界仍然是简单而美丽的。简单，才有学习的信心和毅力；美丽，才有学习的激情。

2．在物理教学中充分应用现代教育技术(www.xing528.com)

(1)合理运用现代教育技术，充分挖掘和高效利用课程资源。课程资源是现代课程与教学改革十分关注的核心概念，有着十分丰富的内涵和重要的教育价值。课程资源可以分为“现实的”和“虚拟的”两种状态；课程资源的表现途径有文本的、实物的、网络的、情景的、符号化的课程资源。然而，物理学科的课程资源不会“自然”地完成物理学科“有效教学”，它需要通过或借助一定的“中介”得以实现，这个中介就是“教育技术”。通过合理运用现代教育技术，教师在教学过程中合理加工各种物理课程资源，整合与学生学习相关的各种课程信息，改变大学物理教学手段、方法，进而拓展大学物理课堂教学容量，提升教学整体效益。

例如，在大学物理课堂教学中运用“现代网络技术”，借助IT浏览器，师生双方可以直接或间接地去浏览教学网页、教学资料库、网上图书馆等或直接调用CAI教学软件，充分享用网上丰富的课程资源，为创设良好的教学环境提供资源保障，有利于学生最大限度地获取与学习有关的资料。这种建立在计算机多媒体技术和网络技术基础上的教学，实现了四方面的意义。第一，重组与再现物理课程、教学信息资源。第二，合理利用传统教学媒体。第三，课堂教学方式多元化建构，譬如，发现式、探究式的课堂教学。第四，促进学生之间的协作行动，有助于培养学生的实践能力和创新精神。

(2)生动、形象、准确地再现传统实验难以显现的物理现象。实验是物理教学重要的内容和方法。作为“内容”，学生在学习过程中必须完成一定数量的实验，这些实验是学生学习的内容。同时，实验也是教师的教学途径和方法。教师借助实验，利用实验，甚至设计实验，让学生在探索中学习。然而，不管是作为“内容”还是作为“方法”或“途径”的实验，均需要一定的条件，才能实现。

传统实验由于“条件”有限，很难充分发挥“实验”之于学生成长的意义和价值。如很难模拟粒子散射实验和铀核裂变实验，很难观察到摩擦起电的原理，很难看到电流的实际流经路径，不方便展示光速的测定过程，相比之下，现代教育技术拥有许多充分显现实验内在特征的优势，为实验的成功开展创造了喜人的条件，保证物理实验能够生动、形象地模拟物理现象，使学生有兴趣学习物理。

利用计算机多媒体技术对视频、图像、录音、图片等多种媒体信息的集成和再现功能，结合传统媒体的现场展示功能，通过力、热、声、光、电等形式提供生动形象的感官刺激，强化“实验情景”的可控展示，极大程度地激发了学生学习物理的兴趣，促使学生主动参与活动。学生在生动形象的物理实验教学中，感觉到学习的乐趣，体验到学习的愉悦情感，自然会产生进一步学习物理的愿望和内在动机。

在操作上，可以利用计算机信息技术所具有的对多种媒体信息强大的编辑和再现功能，对“物理现象”进行“放大细节”、“过程延缓”、“实验模拟”等特殊处理，帮助、促进学生完成对所学知识的感知、抽象、建模和应用，帮助学生对物理现象的观察和动态分析，发现事物的本质和规律。例如，在物理教学中，对于有些比较抽象的物理概念和不易实现的物理实验，可以利用计算机进行三维动画模拟，变抽象为形象，帮助学生建立正确合理的物理表象，学生能更好地在脑中形成认知结构。

三、提倡原则性与灵活性相结合的考核方法

物理课程考核方法一直是以期末考试为主，平时和实验考核占小部分比例。考核的目的是促进学生的学习及检验学生对理论的掌握程度。因此考试中，应突出考查学生对物理思想、分析方法、解题思路的掌握。但在物理计算中牵涉到大量的公式，如果学生为了应付考试，在平时学习时都用于对这些公式的死记硬背，那么这种考核就严重地背离了教学目的。对此，较好的做法是给学生提供初始公式附在考试试卷的后面。不管考试是采取什么形式，随着物理教学改革的深入，考试也向着人性化方向发展。

随着改革的进行，可采用小论文、小制作的形式进行评比给分，作为平时考核的一个重要标准。这种形式可以提高学生学习的主动性和积极性。

四、结论

“物理学是自然科学的核心，是新技术的源泉”，在素质教育、创新教育中，大学物理学课程有着其他课程无法替代的作用。然而在高等农林院校，坚持“以学生为中心”的农科类大学物理教学模式，不仅需要广大教师的共同努力，更需要良好外部环境的支撑各专业教师的配合等。

我们只有不断地做好“以学生为中心”的农科类大学物理教学改革与探索，寻找物理学与农业科学技术、生命科学相结合点，增强现代教育理念，注重现代教育技术的应用，大学物理教学水平的才会有真正的提高。

参考文献

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