龚秀

关键词：大学物理;以问题为基础;以案例为基础;教学改革

1概述

“大学物理”是一门理工科专业的必修课程，主要培养学生分析问题与解决问题的思维方法以及科学探索精神。该课程与理工科类的其他专业课程都有着不可分割的联系，物理学原理对科学技术的理论解释能有效地激发学生的学习兴趣，并且对学生专业课程的学习起着关键性的作用。在近、现代自然科学技术的发展过程中，物理学在其中产生了深远的影响。因此，“大学物理”是工程应用和科学技术中不可或缺的一门基础性学科。

然而“大学物理”课程内容以物理原理和理论公式推导为主，这导致了学生学习非常困难、学习兴趣低下和课堂参与度不高。此外，对于理工类学科的发展、学生专业素质提高以及相关专业人才的培养都有诸多不足。因此，我国主张通过大学教育改革来改变这种现状，笔者也结合近几年的教学过程，总结发现了以下的问题：

（1）大学物理教材理论性强，知识点抽象，导致学生由于学习困难，从而使学生的学习积极性不高的问题。

（2）传统的教学方式太过单一，导致课堂枯燥乏味进而使学生在课堂上的参与度不高的问题。

2以问题为基础的教学方法与以案例为基础的教学方法的概述

以问题为基础（ Prohlem-Based Learning，PBL）的教学方法是以学生作为教学的主体，以分组讨论的教学模式下进行的，在老师的指导下以某一具体的问题进行深入教学的一种教学方法。PBL教学法主要包含有以下几个特征：

（1）PBL教学具有开放性。

（2）要求对问题具有一定的分析能力和对资料的查阅和汲取的能力。

（3）师生合作学习的特点。以案例为基础（Case-Based Learning，CBL）的教学方法是以具体的案例引导学生学习。

PBL与CBL的教学方法都是以教师为中心转换到以学生为中心，以提升学生的综合能力和综合素质，培养学生的自主学习能力、创新能力及团队协作能力为主要任务和目的，对我国高校的教学改革与探索起着巨大的促进作用。通过PBL结合CBL的教学方法是以问题为先导，以学生为主体，以教师主导学生自主讨论的一种教学形式。

PBL教学方法结合CBL教学方法的一般实施步骤如下：

（1）对学生进行分组。

（2）教师提出具体物理学问题。

（3）学生课下围绕问题收集相关资料。

（4）学生在课上以小组的形式对问题进行分析讨论。

（5）教师对学生讨论的结果进行点评总结与扩展。

这种以教师为主导，学生为主体的教学方式，有利于提升学生对“大学物理”这门课程的兴趣以及提高学生对课堂的参与度，提高学生的团队协作能力、创新能力和应用知识的能力。

3以问题为基础结合以案例为基础的教学方法在“大学物理”课程中的应用

3.1“大学物理”课程的特点

“大学物理”这门课程主要介绍了运动学和力学、热学、光学、电磁学、近代物理等知识点及其基本应用。“大学物理”是一门核心基础课，包含了很多理论的推导和数学计算公式，是所有理工科专业的必修课程，在大学学习中起着至关重要的作用，并且对高等数学知识的掌握要求较高。

3.2 PBL教学方法结合CBL教学方法的案例展示

例如，以教授偏振光这一节知识为例，笔者首先通过PPT课件、视频以及flash动画演示等教学手段，让同学们初步理解和掌握偏振光这一节的基础知识，例如什么是偏振光、偏振光的分类、偏振片与起偏器、马吕斯定律和布儒斯特定律等，再通过课堂实验演示，帮助同学们理解和具体体会偏振光这一物理概念。例如在课堂上用两个偏振片做偏振光的检验实验，如图1所示，两个平行放置的偏振片P1和P2，偏振片上的黑色箭头表示偏振片的偏振化方向。当自然光垂直到P1偏振片上时，只有与偏振片的偏振化方向平行振动的光可以通过偏振片P1，当我们转动P1时，我们发现透过P1的光强始终只有原始光强的一半，不随转动而变化，因此表面自然光中光矢量是均匀对称分布的。偏振片P1用来产生偏振光时，我们称它为起偏器。为了我们能更好地观察到偏振光，将透过P1而形成的偏振光垂直入射于偏振片P2的表面，这时我们以光传播的方向为轴心缓慢的转动偏振片P2，由于只有光振动方向平行于P2偏振化方向时才允许通过，这时我们可以明显的观察到光强将随着P2的转动而变化。当偏振片P2与偏振片P1的偏振化方向相同时，透过偏振片P2光强最强。当偏振片P2与偏振片P1的偏振化方向垂直时，透过偏振片P2光强为零，称为消光。我们发现，但我们将偏振片P2转动一圈时，透过P2的光会出现两次光强最强和两次消光现象。这种现象只有入射到偏振片P2上的光为线偏振光时才会出现，因此我们可以通过这种现象来判断入射光是否为线偏振光，这时我们把偏振片P2叫作检偏器。

通过上述实验，我们可以顺势引入马吕斯定律，对比图1，当线偏振光透过偏振片P2后，线偏振光与偏振片P2成一定夹角，做出马吕斯定律示意图（图2），根据示意图讲解马吕斯定律，由几何关系可知：A= AoCOSa（A与Ao分别表示对应偏振片光矢量振幅，仪为线偏振光与检偏器P2的夹角）。因此有光强I与振幅A的关系我们可以得出：

通过上述理论教学和实验演示，同学们已基本了解偏振光这一节知识，然后通过所学知识解决相关的实际问题，案例一，当汽车在夜间行驶时，遇到对面有来车，为了防止炫目的车灯影响驾驶员驾驶，我们会将远光灯转换为近光灯，车辆减速慢行。如何利用偏振片的知识改善汽车车燈？案例二，在艳阳高照的晴天驾驶汽车，城市中高楼大厦的玻璃墙反射回来的太阳光会影响驾驶员的操作，怎样利用偏振光知识设计一副可以挡住反射光的太阳镜？案例三，太阳光照射在玻璃表面、水平面和光滑桌面时，反射光和折射光都是偏振光，随着角度的变化而变化。当我们拍摄这些光滑物品的时候，在这些物品表面常常会有耀斑出现在我们的镜头里面，这是由于反射光波引起的，如何在拍摄时利用偏振光的知识减弱这种干扰？要求在课下自主查阅相关案例的资料解决以上案例中的问题，并且进行小组讨论，有效地提高学生独立自主的学习能力和团队意识。通过课下的自主学习，每个小组需派代表上台阐述结果及案例解决方案，并给出在各种实例中偏振光的光路图，最后，其他组的同学们会对该小组提出一些问题，该小组需委派一名代表为同学们答疑解惑。在每组成员阐述结束后，笔者会对学生的解决方案给出适当的评价和总结，通过分析讨论结果，引导同学们分析案例问题产生的原因、解决方案的合理性以及偏振光这一节知识深入理解。

PBL结合CBL教学方法是以学生为主老师为辅的课堂，通过讨论探究的方式完成课程内容。可以有效地提高学生独立自主的学习能力，锻炼学生的自我表达能力，有效地提升师生之间的交流互动能力，这样的讨论过后，充分发挥了学生的主观能动性，带动了同学们积极思考问题，这也非常符合新课改的一系列要求，提升学生的课堂参与度、训练学生的自主学习能力和语言表达能力，老师最后的总结起到了画龙点睛的作用，让同学们能更快地理解和运用所学的知识，提高用理论解决实际问题的能力，大大调动了学生的学习积极性。师生双方的讨论、交流，做到相互启发、相互学习。最终达到“提升教师的课堂驾驭能力、促进学生自学能力发展”的目的，达到了更好的教学效果和教学目标。

3.3 PBL教学方法结合CBL教学方法在实际教学中的局限性及应对策略

在教学过程中，虽然PBL与CBL相结合教学方法克服了诸多教学问题，教学质量也有所提高。但在实际的教学操作中仍出现一些不可避免的问题，不能达到笔者的教学预期。笔者就以在大学物理这门课程的教学过程中采用PBL教学方法结合CBL教学方法教学时出现的典型问题为例，并根据具体的问题提出对应的策略。

传统教学中，老师多以讲授法完成教学任务，学生习惯了这种以听老师讲授为主的被动式教学模式。当老师突然采用PBL与CBL相结合教学方法进行授课，要求学生在面对问题要独立思考、在课下进行资料与文献的查阅并且要求小组讨论，并给出对问题的合理解决方案，这与传统模式下填鸭式的教学有着巨大的不同，导致在实际的教学过程中部分学生不适应这种教学方式，笔者在大学物理这门教学课程中总结出了三个典型的教学问题：

（1）部分学生在小组讨论问题时不发表己见，总是随波逐流地附和其他同学。

（2）在課下查阅资料解决问题时，部分同学总是抱着一种依赖思想，认为小组的其他同学会去完成任务。

（3）部分同学没有团队协作意识，和小组成员协作能力差。

对于出现以上问题的这部分同学，在采用PBL教学方法结合CBL教学方法教学时，总是把自己置身于课堂之外，以一个旁观者的身份进行学习，这明显与笔者的教学初衷相背离，没有达到预期的效果。为了提高这部分学生的积极主动性，更快地接收以PBL教学方法结合CBL教学方法的新教学模式，笔者根据上述问题给出了合理的应对策略。

笔者在教学中发现这部分学生懈怠学习，没有端正学习态度，很大一部分原因是因为在进行PBL教学方法结合CBL教学方法教学时，没有说明具体的考核标准和学习指标，其次是部分学生性格过于内敛，不知道如何融入小组中。针对上述问题，教师应该提前与学生进行沟通交流，阐明课程的重要性，并给出明确的小组学习要求，对小组成员的分工进行细化并作为期末考核参考条件，充分调动那部分在教学边缘观望的同学回到课堂上来，对于性格内向的学生，老师应该多与他们交流沟通和引导为主，增加学生的发言自信心。实践表明这些策略确实可以有效提高教学效果。

结语

大学物理课程是一门以理论为主导的理工科基础课程，对于先修高等数学课程的要求较高，所以同学们一开始就带着一种畏难情绪学习，这导致该课程的教学难度大大增加，再加上传统的教学模式比较刻板生硬，导致大部分同学的学习积极性不高。为了激发同学们对大学物理课程的学习兴趣，提高课堂学习效果，笔者对教学方式做了适当的调整，通过以问题为基础结合以案例为基础的教学方法，大大提高了学生对所学知识的运用能力。以具体实际有趣的问题为诱导，充分调动同学们讨论问题、分析问题与思考问题的积极性，增加课堂的趣味性，学生在课堂的参与度和对大学物理的学习兴趣都有明显的提高。

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