摘 "要 "對(duì)高等職業(yè)技術(shù)教育的應(yīng)用物理基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)改革，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行專題化設(shè)計(jì)，教學(xué)實(shí)施采用理論講授與實(shí)踐教學(xué)深度融合的模式，以電路基礎(chǔ)知識(shí)專題為例，探討理實(shí)融合教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施。

關(guān)鍵詞 "應(yīng)用物理基礎(chǔ)；理實(shí)融合教學(xué)模式；實(shí)驗(yàn)；電路基礎(chǔ)知識(shí)

中圖分類號(hào)：G712 " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）02-0112-03

Reform and Practice of Integrated Teaching Mode of Theory and Practice of Applied Physics Foundation//ZHOU Xian， ZHANG Li， FENG Mengli， HU Jianwei

Abstract "The teaching reform of the course of Applied Physics Foundation in Higher vocational and technical education is

carried out. The teaching content is specially designed， and

the teaching mode of deep integration of theory and practice

is adopted. Taking “Basic Knowledge of Circuit” as an exam-

ple， this paper discusses the construction and implementation of the integrated teaching mode of theory and practice.

Key words "applied physics foundation; integrated teaching mode of theory and practice; experiment; basic knowledge of

circuit

0 "引言

物理學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。學(xué)習(xí)物理學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，只有通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能真正理解和參透物理規(guī)律的內(nèi)涵與本質(zhì)。此外，學(xué)習(xí)物理學(xué)的根本目的是要實(shí)現(xiàn)知識(shí)向技能的轉(zhuǎn)化、科技向生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，這就要求理論學(xué)習(xí)必須與實(shí)踐緊密結(jié)合，沒(méi)有實(shí)踐，理論便是空中樓閣?？萍紕?chuàng)新同樣離不開(kāi)實(shí)踐，沒(méi)有實(shí)踐的創(chuàng)新，就是紙上談兵。因此，物理學(xué)的學(xué)習(xí)不僅離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，而且必須重視實(shí)驗(yàn)[1-2]。

應(yīng)用物理基礎(chǔ)作為高等職業(yè)技術(shù)教育的基礎(chǔ)課程，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)奠定物理理論和方法論基礎(chǔ)。該課程旨在打牢物理基礎(chǔ)，滿足職業(yè)需求，落實(shí)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育思想。教學(xué)過(guò)程中以“服務(wù)學(xué)科專業(yè)、服務(wù)任職需求”為導(dǎo)向，針對(duì)后續(xù)專業(yè)及崗位需求，側(cè)重物理知識(shí)的應(yīng)用，堅(jiān)持“兩弱三強(qiáng)”的教學(xué)原則，即弱化物理定理定律推導(dǎo)，弱化復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算，強(qiáng)化實(shí)際案例引入，強(qiáng)化科學(xué)方法運(yùn)用，強(qiáng)化人文精神熏陶[3-4]。

1 "理實(shí)融合教學(xué)模式與專題化設(shè)計(jì)

根據(jù)應(yīng)用物理基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，基于“體現(xiàn)高職特色，注重能力提升”的原則，對(duì)課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索和改革。摒棄以往理論授課的傳統(tǒng)教學(xué)方式，將課堂教學(xué)改在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；依托物理實(shí)驗(yàn)，將理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行深度融合，開(kāi)展理論與實(shí)踐相融合的教學(xué)模式改革。實(shí)驗(yàn)的融入可以使理論知識(shí)更加具體形象，物理規(guī)律的提煉又能使實(shí)驗(yàn)得到提升和深化。學(xué)生通過(guò)“學(xué)中做，做中學(xué)”達(dá)到學(xué)思結(jié)合、知行合一。

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)突破課程常規(guī)的內(nèi)容體系，把握“能用、夠用、管用”的原則，針對(duì)專業(yè)和任職需求，反向重塑課程內(nèi)容體系，進(jìn)行專題化教學(xué)設(shè)計(jì)，即將教學(xué)內(nèi)容劃分為若干專題，每個(gè)專題包括一定的教學(xué)內(nèi)容和若干實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，各個(gè)專題之間又互相銜接，構(gòu)成整個(gè)課程體系。例如：以“常見(jiàn)力和力的合成分解”為核心的受力分析專題，結(jié)合彈簧秤、生活中摩擦力等演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；以“牛頓第二定律”為核心的動(dòng)力學(xué)專題，融入氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)；以“轉(zhuǎn)動(dòng)定律和角動(dòng)量守恒定律”為核心的剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)專題，融入轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量、角動(dòng)量演示等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；電路基礎(chǔ)知識(shí)專題融合太陽(yáng)能電池特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)；穩(wěn)恒磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)專題的教學(xué)結(jié)合演示類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

以電路基礎(chǔ)知識(shí)專題為例，討論融合式教學(xué)理念下的教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施。該專題理論方面的內(nèi)容主要有電參量的描述及意義、電路的基本知識(shí)、電表的使用等，相關(guān)實(shí)驗(yàn)為太陽(yáng)能電池特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)。通過(guò)電路圖的實(shí)物連接，使學(xué)生掌握電路的基本知識(shí)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，使學(xué)生理解電參量的意義和內(nèi)涵，同時(shí)掌握電學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和常用電表等儀器的使用方法。該講內(nèi)容的課堂教學(xué)主要分為五個(gè)環(huán)節(jié)：現(xiàn)象觀察→理論講授→實(shí)驗(yàn)測(cè)量→結(jié)果分析→知識(shí)應(yīng)用與拓展。針對(duì)這五個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1.1 "現(xiàn)象觀察

該環(huán)節(jié)由學(xué)生自主完成，包括觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、探究實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)和使用方法。專題教學(xué)從現(xiàn)象觀察開(kāi)始，一方面利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；另一方面，學(xué)生在自主觀察過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn)，繼而在聽(tīng)講過(guò)程中能夠更有針對(duì)性，通過(guò)現(xiàn)象去探究理論，獲得更好的學(xué)習(xí)效果。太陽(yáng)能電池特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)在該環(huán)節(jié)主要是對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的觀察和探究，包括太陽(yáng)能電池盒的結(jié)構(gòu)，特性測(cè)量?jī)x中電源部分、電壓表部分、電流表部分的結(jié)構(gòu)，電阻箱面板結(jié)構(gòu)，光功率計(jì)調(diào)零、量程擋位等旋鈕的作用，各儀器導(dǎo)線連接口，等等。為了讓學(xué)生更有針對(duì)性地進(jìn)行探究，在觀察儀器之前給出若干引導(dǎo)性問(wèn)題，如特性測(cè)量?jī)x由哪幾部分組成、電阻箱如何讀數(shù)、接線柱和導(dǎo)線連接口有何特點(diǎn)等。

1.2 "理論講授

理論講授是實(shí)驗(yàn)實(shí)施的基礎(chǔ)，主要講授實(shí)驗(yàn)所涉及的物理原理，包括基本電路的組成，電壓、電流、電源輸出功率、短路電流、開(kāi)路電壓等電參量的含義和計(jì)算。由于學(xué)生基礎(chǔ)層次存在較大差異，教學(xué)中要根據(jù)大多數(shù)學(xué)生的基礎(chǔ)層次、內(nèi)容的難易程度來(lái)掌握講授的詳略程度。此外，學(xué)生已經(jīng)通過(guò)課前預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察等自主學(xué)習(xí)具備一定的知識(shí)基礎(chǔ)，因此，教學(xué)中可采用類比啟發(fā)、問(wèn)題牽引等教學(xué)方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行引導(dǎo)啟發(fā)，讓有基礎(chǔ)的學(xué)生通過(guò)引導(dǎo)啟發(fā)對(duì)知識(shí)進(jìn)行回顧和深化，沒(méi)有基礎(chǔ)的學(xué)生也能通過(guò)引導(dǎo)啟發(fā)提高參與度。

1.3 "實(shí)驗(yàn)測(cè)量

在實(shí)驗(yàn)操作之前，認(rèn)識(shí)并熟悉儀器的功能和使用方法、了解實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程是必備的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。該實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握電壓表、電流表、電源的連接方法，電源電壓、電阻箱的調(diào)節(jié)方法，電阻箱、電表的讀數(shù)方法，光功率計(jì)的使用方法，連接電路的基本步驟等。由于學(xué)生已經(jīng)在現(xiàn)象觀察環(huán)節(jié)自主探究了實(shí)驗(yàn)儀器的結(jié)構(gòu)和使用，因此，實(shí)驗(yàn)儀器的講解以學(xué)生討論互動(dòng)、教師總結(jié)糾錯(cuò)為主。在認(rèn)識(shí)儀器的基礎(chǔ)上，分為兩部分讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。

第一部分：測(cè)量無(wú)光照條件下太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)特性，驗(yàn)證太陽(yáng)能電池與二極管的伏安特性曲線類似。實(shí)驗(yàn)具體方法：連接太陽(yáng)能電池、電壓表、電流表，使電源電壓從零逐漸增大；對(duì)應(yīng)太陽(yáng)能電池兩端的電壓值，記錄相應(yīng)的電流值；根據(jù)電流電壓值繪制太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線。

第二部分：測(cè)量有光照條件下太陽(yáng)能電池的輸出特性，計(jì)算光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流、開(kāi)路電壓、最大輸出功率等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)具體方法：首先利用光功率計(jì)確定入射到太陽(yáng)能電池上的光功率；然后連接太陽(yáng)能電池、電壓表、電流表、電阻箱；最后調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，測(cè)量對(duì)應(yīng)的電壓和電流，計(jì)算各參數(shù)的值。

該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的測(cè)量方法——伏安法，涉及描述器件特性的伏安特性曲線的測(cè)定。要求學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，掌握實(shí)驗(yàn)研究方法。

1.4 "結(jié)果分析

該環(huán)節(jié)的目的主要有兩個(gè)：一是對(duì)實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析；二是通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，鞏固和加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與掌握。該節(jié)課的難點(diǎn)是電池輸出功率、開(kāi)路電壓和短路電流的理解與計(jì)算。如果只是理論講解，部分學(xué)生理解不夠透徹，只能靠死記硬背來(lái)掌握；而在實(shí)驗(yàn)測(cè)量的基礎(chǔ)上，理解難度可以很大程度降低。首先，學(xué)生可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量觀察到，當(dāng)電阻箱為零時(shí)，電壓值為零，電流值達(dá)到最大，電路為短路狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的電流為短路電流。這樣學(xué)生可以很容易理解短路電流的概念，理解為什么生活中出現(xiàn)短路的情況很危險(xiǎn)。其次，當(dāng)電阻箱為最大100千歐時(shí)，電路近似為開(kāi)路狀態(tài)，學(xué)生可以觀察到此時(shí)電壓達(dá)到最大，而電流幾乎為零，對(duì)應(yīng)的電壓即為開(kāi)路電壓。因此，學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到，開(kāi)路情況下，雖然沒(méi)有電流，但是對(duì)應(yīng)的路端電壓是最大的。最后，通過(guò)處理數(shù)據(jù)，計(jì)算電池的輸出功率，繪制輸出功率隨負(fù)載變化的曲線，學(xué)生可以觀察到，電池的輸出功率并不是隨著負(fù)載的增大而增大，而是當(dāng)負(fù)載在某一數(shù)值時(shí)，電池輸出功率最大。

可見(jiàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，學(xué)生能夠?qū)ο嚓P(guān)理論知識(shí)的理解更加透徹，掌握更加牢固。高職學(xué)生更喜歡手腦并用，不喜歡空談理論，因此，這種理論和實(shí)驗(yàn)相融合的教學(xué)方式能達(dá)到很好的教學(xué)效果。

1.5 "知識(shí)應(yīng)用與拓展

知識(shí)應(yīng)用與拓展是提升應(yīng)用能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，主要從習(xí)題練習(xí)和應(yīng)用案例兩個(gè)方面展開(kāi)講授。習(xí)題練習(xí)是為了加深和鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力，實(shí)現(xiàn)理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化、知識(shí)向技術(shù)的轉(zhuǎn)化。習(xí)題練習(xí)環(huán)節(jié)主要分為例題講解和自主練習(xí)兩部分：通過(guò)講解典型例題，使學(xué)生掌握運(yùn)用物理理論解決基本問(wèn)題的方法和思路，達(dá)到舉一反三的目的；通過(guò)自主練習(xí)，提高學(xué)生獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力。例題和練習(xí)題需要具有典型性和實(shí)踐性，同時(shí)要由淺入深、由簡(jiǎn)入難。

此外，教學(xué)不能局限于課本，只有將物體規(guī)律延伸到實(shí)踐中，才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。因此，教學(xué)過(guò)程中必須將物理規(guī)律向相關(guān)實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行拓展，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，分析和解釋某些典型現(xiàn)象或典型應(yīng)用實(shí)例。該講可以針對(duì)太陽(yáng)能電池的發(fā)展和應(yīng)用，使學(xué)生了解太陽(yáng)能電池的基本原理、發(fā)展及應(yīng)用情況，也可以引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)太陽(yáng)能電池的應(yīng)用開(kāi)發(fā)提出自己的疑問(wèn)和見(jiàn)解，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)。

2 "總結(jié)與思考

目前，大多數(shù)院校物理課程的教學(xué)模式大同小異，或者理論和實(shí)驗(yàn)各自單獨(dú)形成一門(mén)課程，或者在所有理論內(nèi)容講授完畢之后再安排實(shí)驗(yàn)。雖然有課堂演示的教學(xué)方式，但也只限于簡(jiǎn)單現(xiàn)象的演示，并不能真正發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用。通過(guò)教學(xué)中的不斷探索發(fā)現(xiàn)，基于專題化設(shè)計(jì)的理實(shí)融合教學(xué)是適合高職類學(xué)生特點(diǎn)的一種教學(xué)模式，能夠有效增強(qiáng)教學(xué)效果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）融合式課堂教學(xué)使學(xué)生的主體地位得到明顯體現(xiàn)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析數(shù)據(jù)，能夠更加具體地體會(huì)物理規(guī)律的內(nèi)涵，對(duì)知識(shí)理解更加透徹、掌握更加牢固，理論與實(shí)踐的結(jié)合能夠有效地促進(jìn)知識(shí)向能力的內(nèi)化。

2）實(shí)踐環(huán)節(jié)的融入能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生的參與度較低，學(xué)習(xí)自信心和動(dòng)力不足，啟發(fā)互動(dòng)效果不好。而手腦結(jié)合的融合式教學(xué)模式可以發(fā)揮學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在靈活、自由的課堂氛圍下，讓學(xué)生通過(guò)“學(xué)中做，做中學(xué)”，提高學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)主動(dòng)參與的自信心和積極性，對(duì)知識(shí)的理解和掌握具有很好的作用。

3）融合式教學(xué)模式體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)踐的教學(xué)理念，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理理論的同時(shí)，充分認(rèn)識(shí)到理論應(yīng)用于實(shí)踐的重要性，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用正確的思維方式進(jìn)行科學(xué)研究，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)起到積極的作用。

融合式教學(xué)模式的實(shí)施除了要有完善的教學(xué)內(nèi)容體系外，還需要具備實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)課時(shí)安排等方面的條件。首先，課堂教學(xué)需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，需要配置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備；其次，由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)的限制，需要安排小班教學(xué)；最后，由于理論和實(shí)驗(yàn)相融合，每講內(nèi)容需要安排連續(xù)三個(gè)課時(shí)。這些要求在具體教學(xué)過(guò)程中需要進(jìn)行協(xié)調(diào)，存在一定困難。每個(gè)專題的教學(xué)內(nèi)容如何選取合適的對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也是需要研究的一個(gè)重要方面。融合式教學(xué)模式的實(shí)施還需要在實(shí)踐中不斷探索和研究。

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