基于三维目标的物理课程分层次教学分析

【摘要】论述物理学分层次教学中教学改革的必要性和三维教学目标的具体表现形式，阐述分层次教学过程中落实三维教学目标的主要教学方法，通过对《大学物理》和《群论》两门物理课程、不同教学班级教学效果的分析揭示三维教学目标的确立在教学过程中的作用，展望在未来的教育教学过程中对三维教学目标进行深入优化的可能方向。

【关键词】分层次教学 物理课程 三维目标

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0148-02

一、引言

物理学的分层次教学是近年来各高校和中学进行物理教学改革中的重要举措之一，其目的在于依据学生的知识积累、智力与技能，有针对性地对学生采取分类教学，最终获得较高的教学质量，即有教无类。关于教学目标的探索和应用由来已久。早在二十世纪五十年代，美国芝加哥大学的著名教育心理学家布卢姆博士就立足于教育目标的完整性，倡导对教育目标进行系统地分类，他所提出的分类理论将教育教学的目标分为认知、情感与动作技能这三个基本框架，具有划时代的创新意义。近年来，我国教育学研究领域的学者系统地发展了相关的分类理论，并结合我国基础教育的实际情况（目前主要着眼于中小学），统一地将我国基础教育的相关课程目标设置为三个层次（常称作三维）即：知识和技能、过程和方法、情感态度和价值观。时至今日，针对《大学物理》课程分层次教学的理论与实践均已取得一定进展。

近年来笔者在教学活动中对上述课题进行了初步探索，现将相关过程总结为文字，以供批评指正。本文中，笔者阐述在《大学物理》和《群论》两门重要物理类课程教学中三维教学目标实践过程的主要方面，举例说明在分层次教学中实行三维教学目标的重要性。本文所采用的部分数据来自于笔者于2011-2013年在原工作单位中国矿业大学担任全校性基础课《大学物理》分层次教学班主讲教师的教学实践过程，采集自该校教务系统。相关课程为春夏学期课程，共计80学时（5个学分）。教学班级为2011-2012学年和2012-2013学年的分层次教学班（以下分别简称为2012班和2013班），相关教学班级由学生自主选课情况组成，学生人数分别为40人和52人（为保有数据的有效性，不计入缺考学生的成绩）。可以看出，两个教学班级课程安排相同，开课时间相若（均为春夏学期），班级规模类似，具有可比性。在前期实践的基础上，作为对相关教学改革的进一步探索，同样是在小班教学的背景下，笔者于2014-2015学年安徽师范大学物理系研究生专业基础课程《群论》教学中将相关教学思路作进一步的拓展，取得了较好的教学效果。

二、三维教学目标实现过程的比较研究

1.学业知识与基本技能的提升

三维目标中的第一个目标表现为学业知识的积累和学习能力的提高，在教学过程中，主要体现在作业完成情况和考试成绩上。我们在表（1）中列举了上文中提到的《大学物理》2012班和2013班考试成绩的分段人数和相关百分比（人数和占比数据采集自笔者在相关单位教务系统中的信息）。

表（1）显示：2013班及格率为92%、高分率（80分以上）达到52%，而2012班及格率为85%、高分率仅为25%。不难看出，2013班在学业知识的掌握方面显著优于2012班。究其原因，主要可分为两点： 一方面，2013班实行了期中考试制度，获得了对学生学习情况的及时反馈，而2012班没有；另一方面，在2013班的教学过程中，任课老师的教学经验得以提高，教学方法得到了进一步优化。例如，基于分层次物理教学的特点对课件上的例题进行分类梳理，以便于学生根据自身的学习情况，由易到难逐步明确解题思路，从而加深对相关知识点的理解。因此，相对于《大学物理》2012班而言，2013班在学业知识与相关技能上的突出表现主要源自分层次教学的实践，以及课程教学手段的创新。

基于上述课程教学创新过程中的积累，在以研究生为授课对象的《群论》课程教学中，结合学生的专业背景，引入了经典物理系统中几个半群的实例（满足群定义的部分条件，而不满足全部条件），包括相变和临界行为研究中常用的重整化群方法和量子系统动力学研究中常用的Lindblad方程等，此举拓展了传统课程教学的范畴。正是由于课程教学内容的立体化，使得学生亲身体会到相关课程在实际科学研究中的重要性，因而在一定程度上激发了学生的学习热情，这体现为学生作业完成程度和出勤率的显著提升。在最后的期末总评中，使用一贯的标准，绝大数同学的成绩达到良好或以上等级。可以说，通过在教学实践中引入不同形式的分层次教学，学生对专业知识技能的理解和掌握得到显著提升。

2.学习过程的优化和学习方法的升华

学生学习效率的提高和学习方法的改善是三维教学目标的又一重要表现，而后者正是大学教育的精髓所在，因而笔者在课程教学过程对其进行重点关注。在《大学物理》教学过程中，无论是2012班还是2013班，部分学生没有从中学的填鸭式灌输教学中转变过来，自我激发和自学能力有待提高。此外，两个班级的学生所在年级本身的学业压力较大。根据相关年级的课程设定，他们在学习过程中不仅要同时学习英语、数学和大学物理（理论和实验）等基础课程，还要接触到更为繁重的专业课，因而学习效率和学习方法就显得尤为重要。考虑到分层次班学生普遍基础薄弱，同时又要应付英语和多种理工类课程，笔者在2013班的教学过程中十分强调学习方法的重要性，并引导学生形成合理的学习方法。在给学生传授课本知识的同时，尽量站在学生的角度，为其提供具体的学习策略。例如，在电场强度计算的教学过程中，强调逻辑体系的重要性，引导学生识记少数几个重要模型的结论，强调对相关模型进行拓展的可能性；在机械波的教学过程中，对加速度、速度和位移函数中相因子大小的物理起源进行了系统分析；在波动光学的教学过程中，引导学生使用迁移学习法，将光波和机械波进行类比，从而在形式上削减学生必须掌握的新知识点，而在本质上又不影响教学目标的实现。因而，表（1）中2013班学业成绩的优异表现部分源于学生学习效率的提高和学习方法的升华。

相较于《大学物理》的教学实践，《群论》的教学对象则是具有较强自学能力的一年级硕士研究生，大部分学生本身就具有较强的自我激励能力。针对学生的特点，笔者在课程教学中在较大范围内引入了探究式学习。例如，借助于广泛的调研和资料搜集，在教学过程中通过前沿讲座报告的引入，以引发学生之间的讨论，并及时进行点评和分析，在最大程度上调动学生学习的主动性。

3.正确价值观的塑造

在两个《大学物理》教学班级中，多数学生为低年级本科生，而且部分学生在前期学习过程中有不及格的经历，因而引导学生在学习过程中塑造正确的价值观显得十分重要。如何在《大学物理》的教学过程中既传授知识技能，又帮助学生形成正确的价值观？笔者进行了初步的探索。在2013 班的教学过程中，尝试将物理学史的介绍穿插到教学过程中，例如以英国著名物理学家麦克斯韦为例，讲述麦克斯韦作为一名成功的物理学家，他自身的学习过程没有功利化而是注重全面的发展，这使得他同时积累了丰富的数学知识，从而帮助他将前人的电磁学研究进行系统的总结和提炼，最终提出了简洁而优雅的电磁学理论数学形式――麦克斯韦方程组。笔者还根据课程安排的时间分布，在课间推介与科学巨匠相关的史实资料，从而激发学生对基础科学的兴趣，并进一步引导学生将这种兴趣转移到基础课程的学习中。正确价值观的形成不仅体现在表（1）所展示的总评成绩上，还将在学生未来的求学生涯中发挥作用。

类似的举措也被运用在《群论》的教学过程中。例如，在课程教学伊始通过介绍伽罗瓦在创立群论这一重要数学分支学科的过程中不畏艰难、孜孜以求的精神，坚持真理的态度，以及在科学探索过程中所体现的伟大人格魅力，以激励学生在未来的求学生涯中不畏艰难，求实进取。

三、总结与展望

本文中，笔者对两门课程、三个班级的教学过程的创新点进行了提炼和对比，阐述了三维教学目标在物理类课程分层次教学中的重要性以及三个维度之间相互制约、相辅相成的关系。结合具体实例，我们不难发现任何一个维度的缺失都可能对学生的学习过程产生不利影响。受此启发，在后续的教学实践中，我们将以三维目标为导向，并注重三个维度之间的结合和联系，制定有利于教学目标落实的具体方案，以进一步提高教学质量并促进学生的全面发展。笔者清楚地认识到，由于自身教学水平的不足，在具体教学过程中存在诸多不足，例如三个教学目标之间的衔接有待深化。在后续的教学实践中，笔者将对本文提到的教学手段进行优化和完善，以探索更贴近教学实际的课程设计。

参考文献：

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[2]赵达等.大学物理分层次教学的研究与实践[J].高师理科学刊.2008（4），108-111.

[3]杨展如.量子统计物理学[M].北京：高等教育出版社，2006：297.

[4]郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京：清华大学出版社，1993：139.

作者简介：

吕建平（1983.12-），男，汉族，安徽太湖人，博士，副教授，研究方向：主要从事《大学物理》、《数学物理方法》和《群论》等课程教学，以及凝聚态物理研究。