“ 主線－問題－滲透”課堂教學模式的研究和實踐

                  改革課堂教學，  構(gòu)建新型課堂教學模式    
             
                   ──“ 主線－問題－滲透”課堂教學模式的研究和實踐 
                           張 璞 揚  ,     張 權
                       （中國科學技術大學天文與應用物理系，安徽  合肥  230026）

           摘要 ： 種種教學改革都要通過課堂教學來實現(xiàn)，構(gòu)建新型課堂教學模式勢在必行.我們在實踐中總結(jié)出“主線－問題－滲透”課堂教學模式，注意處理好課堂教學中的四個關系，推進了素質(zhì)教育，提高了教學質(zhì)量.
           關鍵詞 : 課堂教學模式；中心主線；問題；滲透
           中國分類號 : G642

       改革課堂教學，構(gòu)建新型教學模式，一直是我們努力探索的重要課題.作為學校教育的中心環(huán)節(jié)和最基本的組織形式，課堂教學必須改革傳統(tǒng)的教學模式，以嶄新的創(chuàng)新教育合上時代的節(jié)拍.幾年來，我們課題組通過對理工科非物理專業(yè)普通物理課堂教學的研究和實踐，總結(jié)出“主線－問題－滲透”教學模式，取得了較為顯著的效果.

 1. 構(gòu)建新型課堂教學模式的主導思想

中國科技大學本科教育目前正處于學制轉(zhuǎn)變過渡期，由五年制改為四年制，理工科非物理專業(yè)普通物理課時壓縮幅度大，原有的教材已難以適應要求.因此，無論教學體系、教學內(nèi)容、教學方法或教學手段等方面都必須作相應調(diào)整，課堂教學現(xiàn)代化的改革勢在必行.為使教學過程實現(xiàn)整體優(yōu)化，把教學改革與教學模式融為一體，把教師“教”的藝術與學生“學”的規(guī)律有機結(jié)合起來，把學法指導和培養(yǎng)學生自學能力結(jié)合起來，把教學模式的概括性與操作性結(jié)合起來，我們確定的主導思想是：脫開教材的束縛，根據(jù)學科特點，理清物理每一分支學科主線，緊扣知識點，形成問題鏈，重組教學內(nèi)容，在精講基礎知識、基本概念的同時，采用多種教學法，對學科前沿、方法思路及歷史發(fā)展等全面滲透，即形成“主線－問題－滲透”課堂教學模式.

2. 處理好構(gòu)建新型教學模式的四個關系
    為構(gòu)建新型課堂教學模式，實現(xiàn)上述目標，我們在教學過程中努力處理好下面四個關系.
    1).  教學內(nèi)容現(xiàn)代化與知識主線的關系
      大學物理教學的現(xiàn)代化，教學內(nèi)容的現(xiàn)代化是最重要、最根本的.教學內(nèi)容的現(xiàn)代化包含兩個方面：一是近代或現(xiàn)代物理學的最新進展.二是物理學原理在現(xiàn)代科學技術中的應用.前者涉及經(jīng)典物理與物理前沿的銜接問題；后者則涉及基本物理與現(xiàn)代科技和工程技術的銜接問題.為使學生能掌握物理每一分支學科的要領，盡早進入學科前沿，有必要確定一根貫穿每一分支學科的中心主線.在這條中心主線的引導下，緊扣知識點，形成問題鏈，構(gòu)建每一分支學科的基本結(jié)構(gòu)，同時幫助學生盡快實現(xiàn)知識“由厚向薄”的轉(zhuǎn)化.我們課題組經(jīng)討論，確定每一分支學科的中心主線為：
① 力學〔含相對論〕－宏觀物體作低速機械運動時遵循哪些基本規(guī)律?從絕對時空觀是如何向相對時空觀轉(zhuǎn)化的？
② 電磁學  －麥克斯韋電磁場理論是如何沿著五個臺階( 靜電場、穩(wěn)恒電流、電生磁、電磁感應、電磁場)逐步建立發(fā)展起來的？
③ 熱學   －熱現(xiàn)象遵循哪些宏觀規(guī)律？如何用統(tǒng)計理論揭示其本質(zhì)？
④ 光學   －光的本性是什么？光的波粒二象性是如何確立的？
⑤ 量子物理  －微觀粒子的本性是什么？遵循哪些基本規(guī)律？

       2).  精選經(jīng)典內(nèi)容與滲透現(xiàn)代成果的關系
       楊振寧先生在比較中美教學方式的差異時指出：中國“按部就班式”和美國“滲透式”教學方式各有優(yōu)缺點，若將兩者的優(yōu)點和諧地統(tǒng)一起來，在教學方面無疑是一個突破[1].近幾年，我們在構(gòu)建課堂教學模式中，努力把兩者結(jié)合起來.在吸取國內(nèi)外教學方式優(yōu)點的基礎上，根據(jù)知識的內(nèi)在聯(lián)系以及掌握知識和發(fā)展智力、培養(yǎng)非智力因素之間的關系，教師在精講學科知識基本結(jié)構(gòu)時，對學科前沿、方法及歷史發(fā)展等進行全面滲透.
       布魯納說 ：“不論我們選教什么學科，務必使學生理解學科的基本結(jié)構(gòu).”[2]所謂基本結(jié)構(gòu)，主要是指該學科的基本概念、基本原理、基本方法及它們之間的相互關系.大學物理的基本結(jié)構(gòu)應該是物理學的基本理論、基本概念及其演繹出的結(jié)果.為此，我們用現(xiàn)代的物理思想、概念和研究方法改造“經(jīng)典”內(nèi)容，本著“少而精”的原則，建立一個完整、科學和現(xiàn)代化的概念結(jié)構(gòu)體系.尤其是在把前沿科技與經(jīng)典原理結(jié)合時，注意突出基本原理的描述，把基本物理概念講透，把關鍵方法講清楚，注意防止技術內(nèi)容的喧賓奪主.
      應當看到，20世紀以來，物理學取得了驚人的成就，建立在相對論和量子理論基礎上的 20世紀物理學囊括了從天體到夸克的全部領域，而許多領域的新理論、新成果必將影響21世紀的科學和技術，明天的人才不能不了解今天物理學的成就.而近代物理及許多前沿問題涉及較深的物理理論和數(shù)學問題，如激光、超導、非線性光學等，講授方法應采用“滲透式”教育方法。也就是不去追求所有的來龍去脈，不去追求人類認識自然界的過程，也不追求理論的完整性和系統(tǒng)性，而是采取定性和半定量的方式介紹基本概念、原理和主要結(jié)論，如能量子概念；某些理論不求一次講清楚，將各個物質(zhì)層次的研究作為兩大理論的應用，通過這些應用，讓學生自己去體會，一點一滴地學習新東西，逐漸去深入理解理論，從而學會站在前人的臂膀上向上攀登，去探索新的領域。因此，各層次的講授中，注意安裝與前沿科學的“接口”和“窗口”，開闊學生眼界，啟迪思維.

3).   教師的主導作用與學生的主體地位的關系
推進教學方法和教學手段的改革要把教師的主導作用和學生的主體作用結(jié)合起來，這是教學過程中教與學的基本原則.這一原則要求我們必須積極探索啟發(fā)式教學.啟發(fā)式不是一種具體的教學方法，而是教學方法的指導思想.凡是能充分調(diào)動學生積極性和主動性的教學方法都應稱之為啟發(fā)式教學.這里，我們強調(diào)學生的主體作用，決不是不要教師的指導.相反，教師的指導是學生學好的關鍵.在以學生為中心的教學模式中，教師的作用體現(xiàn)在對學生進行思想道德和素質(zhì)教育，開闊視野，活躍思維，把注意力更多地集中在指導學生分析問題和解決問題上.為此，我們從根本上改變講得過多、過細、過全的講授方式，對講課的內(nèi)容加以精選、精講.著重講清重點、難點、思路方法；著重講清“問題是什么”、“問題的背景是什么”、“問題的性質(zhì)是什么”、“解決問題的方法是什么”，給學生留出較大的思維空間，使他們“有問題可思考”、“有問題可鉆研”，使之掌握“提出問題、分析問題和解決問題”的方法，主動地尋找知識創(chuàng)新點.同時，精心設計若干個能激發(fā)學生思維的“問題”，讓學生自己去研究、發(fā)揮、查閱資料、撰寫報告或小論文，組織好“課堂討論”或“課堂報告”，提高學生的思維和表達能力.

4) .  課堂講授與現(xiàn)代教育技術的關系
計算機網(wǎng)絡和多媒體等教學手段現(xiàn)代化是教學改革的另一重要方面。隨著教育改革的逐步深入，其作用凸現(xiàn)出來.但一些人重視了教學手段現(xiàn)代化的改革與發(fā)展，忽視了教學方法的改革，或者試圖簡單地用教學手段的改革取代教學方法的改革，其負面效應往往是教師被電子教案牽著鼻子走，束縛了教師的課堂即興發(fā)揮，或者是阻斷了學生與教師在知識和情感上的雙向交流，這些都是不可取的[3].只有根據(jù)課堂的實際情況和教學要求，把物理課件、透明膠片和多功能設備等有機地穿插到課堂教學中，才能有效地發(fā)揮現(xiàn)代教育手段的作用.
我們的做法是，分析物理CAI的內(nèi)容，采用多種使用方式組織教學.一是直接利用CAI軟件講解.軟件中的部分節(jié)目比較貼近課堂教學內(nèi)容，可直接用于教學.如在講到雙縫干涉時，直接應用課件，從楊氏干涉的裝置、干涉條紋的特點到干涉裝置的各種參量對干涉條紋的影響，一直到光源寬度對干涉條紋的可見度影響以及空間相干性問題.過去講這些問題費力費時，學生難以接受.而用課件可以實時調(diào)節(jié)參數(shù)，邊講課邊調(diào)節(jié)，立刻看到變化的結(jié)果，效果顯著.二是借助CAI動畫效果輔助講解.有些問題涉及一些物理圖像，難以在黑板上畫出來，講解費勁.如熱學中一些重要內(nèi)容，象熱力學第二定律的統(tǒng)計意義、麥克斯韋速率分布、熵等都屬于大量微觀粒子的統(tǒng)計規(guī)律，由微機模擬出來的大量氣體分子運動圖像以及實時統(tǒng)計出來的結(jié)果，顯示出大量氣體分子的運動滿足一定的規(guī)律性，從而使學生得到一個生動形象的圖像.三是利用軟件中的前沿知識，開闊眼界，啟迪思維，加深對課程的理解.
通過現(xiàn)代教育技術隨堂教學的實踐，我們體會到教學手段的現(xiàn)代化是一個系統(tǒng)工程，教師則是這項系統(tǒng)工程中的核心和靈魂.在課堂教學中，任何一個課件必須通過教師的運作來發(fā)揮作用，而教師對課件物理內(nèi)容的理解、教案的組織、對課件操作的熟悉程度以及使用現(xiàn)代教學手段的愿望和積極性都會直接影響教學效果.

3. 構(gòu)建新型課堂教學模式實例

    為構(gòu)建新型課堂教學模式，處理好上述四個關系，教學內(nèi)容、教學方法和教學手段
作相應調(diào)整，相互密切配合，構(gòu)成一個有機整體.下面以光學為例，表明我們的做法.
    1). 中心主線：光的本性是什么？光的波粒二象性是如何確立的？
    2). 結(jié)構(gòu)體系：
                     波性——  
      光的本性  
                    量子性—— 

    3).  內(nèi)容提要（每章內(nèi)容不安排節(jié)）
     笫一章 緒論 ①光學發(fā)展簡史.②λ－h(huán)判據(jù).③幾何光學與費馬原理.
         活動之一：專題討論：光的本性是什么?
     笫二章 光的干涉 ①楊氏雙縫干涉.②薄膜干涉.③邁克爾孫干涉儀.
     笫三章 光的衍射①惠更斯一菲涅耳原理.②夫瑯禾費單縫衍射.③光柵衍射與光                        
                柵光譜.④全息技術.⑤光學信息處理.
         笫四章 光的偏振 ①偏振光的獲得與檢驗.②馬呂斯定律.③雙折射現(xiàn)象.④橢圓、                        
                 圓偏振光.⑤液晶.
                 活動之二：參觀國家重點實驗室一同步輻射加速器.
         笫五章 電磁輻射的量子化 ①光與物質(zhì)的相互作用.②空腔輻射.③光電效應與康
                 普頓效應.④量子假設與光子理論.⑤激光.
                 活動之三：學生論文報告會：光的波粒二象性在現(xiàn)代科技的應用.
4. 教學改革取得的成效
     通過教學實踐，我們的體會是：
     1).   這種課堂教學模式是提高教學質(zhì)量，推行素質(zhì)教育的有效途徑.不僅僅是在課時壓縮情況下完成了教學任務，更重要的是，激發(fā)了學生學習物理的興趣，提高了學生的求知欲望，使學生認識到物理學是一門充滿現(xiàn)代氣息的科學，與生產(chǎn)實際、工程技術及高新技術密切相關.
     2).   培養(yǎng)了學生獨立獲取知識的能力.科大學子智商高，學習認真刻苦，教師講思路、重點、難點、方法，引導學生思考問題，發(fā)現(xiàn)問題，并通過討論、論文報告會等活動，在選題、調(diào)研、實驗、寫作等方面得到鍛煉，培養(yǎng)了學生的探索精神、創(chuàng)新精神和科學素質(zhì).
     3).   促進了教師業(yè)務素質(zhì)的提高.由于新型課堂教學模式處理教材的自由度較大，需不斷補充前沿科學的內(nèi)容，同時面對學生的思維活躍的討論，這就要求教師更多的投入，充分的占有資料，引導學生去探索問題、解決問題.

     感謝中國科學技術大學張玉民教授的指導和幫助

 參考文獻
   [1].趙凱華. 對當前物理教學改革的幾點看法［J］.大學物理,2000,19（2）：1
   [2].布魯納JS.教育過程［M］.上海：上海人民出版社,1973.6
   [3].專家論壇. 物理教學改革十人談［J］.中國大學教學,2000,2：32

   Reforming classroom-teaching, Establishing new-type  
              classroom-teaching model
                       Zhang PuYang      Zhang Quan
        ( Department of astronomy and applied physics, University of Science and 
         Technology of China , Hefei  Anhui  China  230026)

Abstract:  All kinds of teaching reforms will be realized by classroom-teaching. Establishing new-type classroom-teaching model would be imperative. We have obtained classroom-teaching model---“main clue-problem-permeation”. We have also dealt with four sorts of relatives through classroom-teaching, carried forward education of quality and have improved the quality of teaching.
Key words:classroom-teaching model ,main clue,problem ,permeation .

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