王曉鷗 張伶莉 袁承勛 黃喜強 劉志國 曹永印

摘 要 本文針對“3+3”新高考制度下，大學物理與中學物理的銜接問題給出了解決方案。新高考制度下，大學與中學物理教學需要在知識體系和教學內(nèi)容上有效銜接，同時，需要解決中學的應試教育向大學的科學思維過渡的問題，并提高學生在無監(jiān)管下學習的主觀能動性。哈爾濱工業(yè)大學物理學院大學物理教研室從課程體系、教學內(nèi)容、教學方法、教學模式、選課機制、考試方式等方面進行了深入研究，給出了解決方案，并在教學過程中實施，取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞 大學物理;中學物理;大中銜接

自2017年夏天，全國各高校就迎來了第一批“3+3”新高考改革試點的高中畢業(yè)生[1]（浙江和上海兩地考生），到2021年全國已有25個省市高中畢業(yè)生參加“3+3”新高考模式，大學物理課堂上迎來一些高中沒有選學物理的學生。除“3+3”新高考制度下的考生外，還有考生在高中的模塊化教學問題[2]，如高考物理考試大綱把考試內(nèi)容分為必考內(nèi)容和選考內(nèi)容兩類，必考內(nèi)容有5個模塊;選考內(nèi)容有2個模塊，包括：“熱學（分子動理論與統(tǒng)計觀點固體、液體與氣體，熱力學定律與能量守恒）”和“振動波動、光學和相對論（機械振動與機械波、電磁振蕩與電磁波、光、相對論）”。

除必考模塊外，考生還必須從2個選考模塊中選擇1個模塊作為考試內(nèi)容。這就使得大多數(shù)高中畢業(yè)生物理知識嚴重碎片化、知識體系不夠完整，這與現(xiàn)行的《理工科類大學物理課程教學基本要求》不能銜接。為此，各高校的大學物理課程都采取了相應的應對策略[3-6]，以實現(xiàn)大學物理課程與高中物理課程的有效銜接。

1 大學與中學物理教學銜接總體設計

新高考制度下，大學與中學物理教學需要在知識體系和教學內(nèi)容上有效銜接，同時，需要解決中學的應試教育向大學的科學思維過渡的問題，并提高學生在無監(jiān)管下學習的主觀能動性。哈爾濱工業(yè)大學物理學院大學物理教研室從2018年秋季學期開始，每年對新入學的學生進行問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果表明，考入哈工大的學生只有0.16%的學生高考沒考物理學科;但絕大多數(shù)是學生都從高考的兩個選考模塊中選擇了其中的一個模塊。基于這種情況，結(jié)合哈工大各專業(yè)集群的培養(yǎng)目標，大學物理教研室從課程體系、教學內(nèi)容、教學方法、選課機制、考試方式等方面進行了全面改革，總體設計思如圖1所示，并在教學中全面實施這些改革方案。

2 大學與中學物理教學銜接的教學實踐

2.1 課程體系的銜接

針對“3+3”新高考模式、以及中學的模塊化教學和物理知識嚴重碎片化問題和報考專業(yè)集群的不同，按照“雙一流”建設和“新工科”建設人才培養(yǎng)工作的新要求，結(jié)合哈工大各專業(yè)集群的培養(yǎng)目標，我們于2018年秋季學期開始，對新生進行問卷調(diào)查，依據(jù)調(diào)查結(jié)果，將“大學物理”課程設置為四個系列和一個先修課程[7]，即“大學物理A”：面向英才學院、數(shù)學學院等對物理學要求偏高的專業(yè)，其培養(yǎng)目標是杰出科學家、學術(shù)帶頭人;“大學物理B”：面向工科各試驗班，如智能裝備、建筑學院、航天與自動化、計算機與電子通訊等專業(yè)集群，其培養(yǎng)目標是具有創(chuàng)新意識和初步的科學研究與技術(shù)開發(fā)能力、具有開闊的國際視野和國際競爭力的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才;“大學物理C”：面向?qū)ξ锢韺W要求偏低的專業(yè)，其培養(yǎng)目標是具有科學、工程和人文三方面的綜合素質(zhì)的高層次創(chuàng)新型工程技術(shù)和管理人才;“文科物理”：面向文科試驗班專業(yè)集群，主要提升文科學生的科學素養(yǎng)，培養(yǎng)文科學生的物理學思維方式、研究方法;“大學物理基礎(chǔ)”（預科）：面向高考未考物理的學生、以及物理基礎(chǔ)薄弱的學生，是大學物理的先修課程。如圖2所示，“大學物理”課程新體系實現(xiàn)了大學物理與中學物理課程的有效銜接，為培養(yǎng)對學生主動獲取知識能力、實踐與動手能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提供了良好的課程體系。

2.2 教學內(nèi)容的銜接與優(yōu)化

針對大學與中學物理教學內(nèi)容的有效銜接問題和不同層次的需求，避免大學物理教學內(nèi)容與中學物理教學內(nèi)容的重復，我們研究了中學物理教材、大綱以及高考的考綱，結(jié)合大學物理課程的定位和培養(yǎng)目標，對大學物理教學內(nèi)容進行了優(yōu)化。對中學重點講解的內(nèi)容，如牛頓運動三定律、機械能守恒等內(nèi)容做了刪減，而對近代物理內(nèi)容，尤其是量子力學內(nèi)容做了適當?shù)脑黾?，如?所示。教學內(nèi)容的優(yōu)化也得到了學生的認可，如圖3所示的問卷調(diào)查。

教學內(nèi)容的銜接，不只是避免內(nèi)容的重復，更重要的是引導自主學習，鼓勵個性發(fā)展，提高學生的學習能力和綜合素質(zhì)。

2.3 教學方法改革

針對中學生的應試教育及“保姆式”的教學方法、學生只重視如何解題、不會思考等問題，提出了以“物理過程、物理問題引導”的教學方法，即利用物理現(xiàn)象引入物理問題來引起學生的興趣，引發(fā)他們的思考以及對接下來教學內(nèi)容的期待，訓練“思維”、培養(yǎng)“能力”，以改變學生的應試思維。

我們通過演示實驗、視頻等手段展示物理過程（或引入物理問題），集中學生的注意力，然后針對物理現(xiàn)象講解物理理論，之后緊密結(jié)合理論再次展示現(xiàn)象、展示實驗變化加深對理論的理解，最后理論聯(lián)系實際，介紹物理知識的應用。在選擇物理現(xiàn)象時，盡量選擇那些接近生活，并能讓學生感到出乎意料的例子，效果會更好。

如在講解“反射和折射起偏”部分內(nèi)容時，先讓學生從反光比較強烈的地方來看黑板上的字跡，他們會反映看不清。這時，教師遞給學生一片偏振片，調(diào)整好角度。當透過偏振片能看清黑板上字跡的時候，他們都發(fā)出了驚嘆，學生的注意力一下子就被吸引過來，好奇心也被調(diào)動起來，對后面的講解也更加感興趣了。然后針對這一現(xiàn)象講解布儒斯特定律，結(jié)合布儒斯特定律再次演示反射起偏現(xiàn)象。然后，與學生一起判斷入射面的方向。由于反射光中垂直于入射面的振動分量比較多，可以轉(zhuǎn)動偏振片的方向，讓這個分量消光，反射光的強度就會大幅度降低，黑板上相應位置就會看清楚，加深學生對理論的理解。最后，理論聯(lián)系實際以達到“學以致用”的目的：晚上汽車在沒有路燈的路上行駛時要打開遠光燈，但是，路對面來車的司機會感到炫目，容易引發(fā)交通事故。解決的辦法就是在汽車的照明燈和風擋玻璃前面加裝一個和地面成45°角的偏振片，當對向來車時，兩車的透振方向垂直，燈光互不影響[8]。

這種引導學生如何思考問題、解決問題的教學方法更容易激發(fā)學生學習的主動性，從而實現(xiàn)了從中學的應試思維到大學的科學思維的轉(zhuǎn)變。

2.4 教學模式改革

針對中學生在教師和家長的監(jiān)管下學習、以及傳統(tǒng)課堂教學模式下學生學習主觀能動性差等問題，我們實施了實景體驗互動式大學物理“圓桌教學”全新模式（也稱為“工作室物理”[9]）。讓學生自己動手做演示實驗，主動探索物理規(guī)律，實現(xiàn)了“以教為主”向“以學為主”的教學理念的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學生自主學習的能力。從而實現(xiàn)了從中學的被動學習到大學的主動學習的轉(zhuǎn)變。

如圖4所示，在這種學習環(huán)境中，學生可親自參與到教學中，學生成為教學的主體。教師引領(lǐng)學生分析實驗現(xiàn)象、總結(jié)實驗規(guī)律。在組織課堂教學時，我們先讓學生做演示實驗，觀看實驗現(xiàn)象，然后討論、分析實驗現(xiàn)象的原因，引導學生掌握物理學的基本概念、基本原理。對于那些深奧的物理規(guī)律，在學生做完演示實驗后，由老師結(jié)合演示實驗現(xiàn)象作系統(tǒng)講解。這種教學模式受到學生極大喜愛。課堂氣氛發(fā)生了巨大變化，課堂中學生和老師均可站立走動、相互討論，出現(xiàn)了學生和教師“樂在其中”的課堂氣氛。如圖5所示。

2.5 選課機制調(diào)整

針對中學選學模塊化問題，我們在選課機制上做了改革。學生自主選擇教師上課的教學管理制度，也就是俗稱的教師掛牌上課制度。這種教學管理制度不是由教學主管部門安排哪位教師為哪一個班級上課，而是教師向?qū)W生展示自己的教學理念、能力和水平，由學生自己選擇決定上哪位教師的課。這種選課機制是對傳統(tǒng)教學模式的沖擊，同時也使學生的主體地位得到提升。

根據(jù)問卷調(diào)查，考入哈工大的學生有86.1%在中學物理學習中采用的是分模塊教學機制。即在高中，“力學”“電磁學”部分為必修內(nèi)容，“熱學”“振動波動和光學”為選修內(nèi)容，即二選一，或選考“熱學”模塊，或選考“振動波動和光學”模塊。這就導致一部分學生“光學”部分內(nèi)容缺失，另一部分學生“熱學”部分內(nèi)容缺失，這就給上課的教師出了難題。之前講到這些內(nèi)容時，教師面臨的情況是總有一部分學生跟不上進度，因為他們在中學時未選修這部分內(nèi)容，沒有相應的概念和基礎(chǔ)知識，所以學生學起來有些吃力，教師也很難協(xié)調(diào)。通常采取的辦法是讓缺失這些內(nèi)容的學生自學，這又給學生增加了新的壓力。為改變這一現(xiàn)狀，我們研究了大、中學物理課程的銜接問題。從2019年秋季學期開始試行按課程內(nèi)容選擇上課教師的選課機制，即把上課教師按上課時間分為兩部分，一部分教師的“光學”部分學時稍微多一點，相應的“熱學”學時相對少一點，在講解“光學”部分內(nèi)容時放慢速度、放慢進度，便于學生跟得上、能夠消化理解;而另一部分教師的“熱學”部分學時稍微多一點，相應的“光學”學時相對少一點，在講解“熱學”部分內(nèi)容時放慢速度、放慢進度。

實現(xiàn)大、中學物理課程的銜接。表2為2020年秋季學期上課教師的安排。我們把這個表放到學生選課系統(tǒng)，供學生在選課時參考。從而實現(xiàn)了中學的模塊教學與大學物理課程的銜接。

2.6 考試方式改革

本著“以考核促學習”的教學目的，開展考核方式改革，增加了研究型大作業(yè)和設計與應用試題，引導、啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維。學生最終成績由兩部分組成：“平時成績+筆試成績”。平時成績占30%，包括平時作業(yè)、隨堂測試、研究型大作業(yè);筆試成績占70%，包括期中考試、期末考試?？己藘?nèi)容以知識性考核為主，增加專題討論、實例分析、實驗設計等環(huán)節(jié)，考查學生的科學探索和創(chuàng)新能力。首先，增加了研究型大作業(yè)，通過對具體問題的研究，如“結(jié)合課上所學內(nèi)容，談談壓縮式電冰箱的工作原理及如何實現(xiàn)冰箱節(jié)能”，引導、啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維;在試卷中增加了考核能力的“設計與應用”試題，如“請利用所學光學知識，設計一個測量某種透明液體折射率的實驗方案。要求畫出原理圖，給出相應的理論解釋，簡述實驗步驟”，從“知識掌握”“能力培養(yǎng)”“邏輯思維訓練”等多角度全過程考核學生的學習情況。其次，建立不同大類課程試題出題小組，對試題考核的知識和能力要點進行研究，給出出題的策略說明。第三，規(guī)范試題出題，要求期末考試題的分布與課程大綱關(guān)于考核的要求一致，形成閉環(huán)。并且要求近三年試題的重復率要低于10%、客觀題量少于30分，避免出現(xiàn)原題。形成了“知識掌握程度考核+應用實踐能力考核+創(chuàng)新研究能力考核”的全新考核模式。

3 結(jié)語

教學實踐表明，哈工大物理學院大學物理教研室針對“3+3”新高考制度下，大學物理與中學物理的銜接問題所采取的解決方案是有效的。尤其是基于物理過程（或物理問題）的教學方法是比較適合當下“大學物理”課程的教學環(huán)境，它不僅適用于高考不選考物理進校的學生，也適用于高考選考物理進校的學生，這種教學方法既鍛煉了學生的物理思維，有培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

實景體驗互動式大學物理“圓桌教學”全新模式不僅讓學習變得更輕松了，還提升了學生學習的主動性，實現(xiàn)了學生從被動接受到主動研究的“研究型”教學模式，從而培養(yǎng)了學生探索、研究科學知識的能力。對教學內(nèi)容的適當增減，避免了大、中學物理教學內(nèi)容的重復，同時也對教學內(nèi)容進行了優(yōu)化，有助于培養(yǎng)學生的獨立思考、邏輯思維、以及理論聯(lián)系實際能力。考試方式的改革融合了理論和實踐，注重學生能力和素質(zhì)的考核，考核內(nèi)容鼓勵和引導學生創(chuàng)新型思維。

參 考 文 獻

[1] 朱邦芬. 為什么浙江省高考學生選考物理人數(shù)大幅下降值得擔憂[J]. 物理，2017，46（11）：761-762.

[2] 普通高中物理課程標準（實驗）[M]. 北京： 人民教育出版社， 2003.

[3] 劉娜，胡繼超，宓奇. 基于大中銜接的高中物理選修課程設計. 物理與工程，2016，16，6，78-83.

[4] 孫光輝，龍云澤. 關(guān)于大學物理與中學物理銜接問題的教學研究探討[C]. 物理與工程，2018，59-62.

[5] 李楊，張國恒，彭毛措. 新形勢下民主地區(qū)大學與張雪物理銜接研究[J]. 物理與工程，2020，30（3）：69-73.

[6] 韓星星，竹有章. 應用型本科大學物理與中學物理有效銜接研究[J]. 物理通報，2021（7）：31-33.

[7] 王曉鷗，張伶莉，袁承勛，等. 新工科背景下的大學物理課程建設與實踐[J]. 大學物理，2021，40（4）：45-49.

[8] 劉志國，黃喜強，張伶莉，等. 關(guān)于“光的偏振”教學的一些嘗試[J]. 物理與工程，2020， 30（3）：84-88.

[9] 王曉鷗，劉志國，鄭仰東，等. “工作室物理”教學模式在大學物理課程中的應用[J]，物理通報，2016， 9：25-28.