大学物理分层次教学的探索与实践
2022-06-09
大学物理作为高校的一门必修的公共基础课，授课对象是全校所有理工专业的学生，学生学好大学物理，才能为其他课程学习奠定坚实基础。21世纪以来，随着我国高校招生规模不断扩大，高校生源质量明显下降已是不争的事实。同时，传统"一刀切"式的教学方式，容易出现基础好的学生"吃不饱"，基础差的学生跟不上，教学效果差，不及格率偏高等普遍现象。如何通过改进教学方式，培养学生在物理学方面的创新能力和科学素质，是大学物理课程教师必须认真思考的问题。
一、大学物理开展分层次教学的意义
"分层次教学"思想，在某种程度上，与孔子提出的"因材施教"有类似之处。美国心理学家布鲁姆指出，"许多学生在学习中未能取得优异成绩，主要问题不是学生智能能力欠缺，而是由于未得到适当的教学条件和合理的帮助造成的"[1]。所以，根据不同学生能力差异采取不同的教学方式，才会真正地起到好的教学效果。分层次教学是在承认学生身心发展差异的前提下，确立以学生为主体的理念，有区别地制订教学目标，设计教学内容，控制教学进度，变换授课方式和学习方式，创立评估体系，促使每个学生在适合自己的学习环境中得到最优发展的一种教学策略[2]。美国的不少名校，如麻省理工学院、耶鲁大学、斯坦福大学等学校的物理专业也都采取分层次教学，为国内大学物理教学提供很好的范例[3]。目前，分层次教学也被国内广大教育工作者所认同，部分高校已经开始大学物理分层次教学的尝试。
事实证明，分层次教学，不仅可以调动大学物理教师的教学积极性，而且能充分满足各层次学生的学习要求，促进学生各方面能力的提高。
（一）有助于学生克服学习大学物理的畏难情绪
大学物理是一门系统性强、知识体系严密的课程。相比高中的物理课，大学物理基本原理多、理论性强、运算能力要求高。对大多数学生来讲，大学物理课本身就是非常难的一门课程。而对基础较差的学生来讲，那就体现的更明显。全校按照统一教学大纲、统一教材进行教学，学生容易产生畏难情绪。有些学生几堂课之后就跟不上、听不懂，甚至放弃学习。实行分层次教学，按学生的实际理解能力，针对学生的实际情况把握课堂教学节奏，对不同层次的学生进行不同讲授，可以让学生在理解基础上把握知识，克服畏难情绪。
（二）有助于激发不同层次学生学习物理的热情
大学物理分层教学法的实施，可以避免部分基础较差的学生跟不上进度而在课堂上玩手机、睡觉等行为。同时，也可以避免部分基础较好的学生感觉内容简单，而丧失学习的积极性。如，教学中多穿插一些科学历史人文背景，对基础较差的学生，可以增加他们对物理学的兴趣；教学中多介绍一些物理理论在不同专业领域中的实际应用，比如扫描显微镜、纳米材料、半导体技术、激光的特性及其应用等等，对基础较好的学生，则可以使他们对所学知识有更深的理解和认识。
（三）有助于培养学生的自主学习能力和创新能力
通过对不同能力的学生分层次教学，可以使有兴趣有能力的学生开阔视野，激发他们投身科学研究的热情。如，对有能力的学生，可以让其参与教师的科研项目，做一些基本的工作。同时，教师可以多举办一些讲座，向学生多介绍一些物理研究的前沿动态。教师也可以指导学生参加一些考查学生自主学习能力的比赛，如中国大学生物理学术竞赛、挑战杯等全国性的大学生课外学术实践竞赛，从而引导学生真正做到理论联系实际，提高学生的自主学习能力和创新能力。
二、大学物理分层次教学的实施方案
（一）教学班级的层次划分
1.按照不同类别招生开展分层次教学。中北大学目前招收的本科生分：一本B、二本A、二本B、二本C。在分层次教学设计中，要制定专人负责每一个类别的分层次教学，制定不同的教学大纲，选取不同的教学内容，提出不同的教学目标。
2.按照不同专业来划分层次。中北大学为理工科院校，目前有65个本科专业，其中开设大学物理课程的就有50个专业。在教学中，需要对不同专业进行分层次教学。按中北大学情况大致可分为三大类别：第一，机械工程、机电工程、土木工程类专业；第二，信息通信、电气工程、计算机类专业；第三，化工，材料类专业。
3.班内开展分层次教学。即使同一类别的学生，由于地域差异，同一班级的学生入学时物理成绩差异也比较大。所以，班内教学也需要分层次开展。首先，教师要对所授内容非常熟悉，熟知每章知识点的难易程度，依据学生实际的认知水平，在教学中为不同层次的学生设计与其相适应的课堂思考问题。其次，教师可以在制作多媒体课件时，增加一些扩展性的资料，引导在课堂上"吃不饱"的学生在课后不断充实提高自己。再次，对于一些对物理特别感兴趣的学生，可以鼓励其选修一些研究性公共选修课，如"经典力学"、"量子物理"、"相对论"等，发掘其物理学习潜能，培养从事物理学的精英人才。
（二）教学内容分层次实施方案
1.教材的选用和学时分配。大学物理教师首先要根据不同招生类别选用不同的教材，根据教材的特点和深度分层次分专业配套使用。比如一本B和二本A的学生基础相对较好，可以选用难度相对高、内容比较丰富的教材，同时教学学时可以长一些。中北大学分两个学期开设，每学期64学时。二本B和二本C的学生基础相对差一些，因此要选用比较浅显易懂的教材，学时数相应可以减少一些，还是分为两个学期，每学期减为48学时。
2.教学大纲设计和教学重点区分。由于中北大学专业较多，且专业特点各不相同，因此要根据各专业的特点相应增减和调整部分章节，设计不同教学大纲，合理设置大学物理教学内容，从而有效地开展分层次教学。
教学重点区分。首先，考虑不同专业对物理知识的需求。如机械工程、机电工程、土木工程类专业的教学重点为力学、电磁学、光学等内容；信息通信、电气工程、计算机类专业的教学重点为电磁学、光学、近代物理学等内容；化工、材料类专业教学的重点则为力学、热学、原子物理学等内容。其次，考虑学生自身基础的不同。如，对一本B和二本A的学生，教学重点是让学生把握基本理论基础上，更好地理解和应用基本原理来解决具体问题；对二本B和二本C的学生，则要求他们把握基本原理、基本理论即可。
3.课后作业练习分层次。课后作业除一些基本的练习题要求所有学生完成以外，可以对基础较好的学生布置一些开放性的题目。如在讲到电磁学时可以给学生留一个小论文：题目为《电磁波的应用》，学生要完成论文就需要在课后查阅一些相关资料，这样，不仅可以使学生加深对书上所学知识的理解，同时可以扩大知识面，使他们感受到物理学是非常有用的一门学科。
4.教学考核的层次划分。目前，多数情况下虽然教师使用的是先进的多媒体教学手段，但在教学考核环节，依然是要学生记住课本上的知识，反复做练习题、模拟题，最后"一张考卷定终身"。分层次教学要求对学生采取多种多样的考核办法，才能真正检验分层次教学的效果。
一、大学物理开展分层次教学的意义
"分层次教学"思想，在某种程度上，与孔子提出的"因材施教"有类似之处。美国心理学家布鲁姆指出，"许多学生在学习中未能取得优异成绩，主要问题不是学生智能能力欠缺，而是由于未得到适当的教学条件和合理的帮助造成的"[1]。所以，根据不同学生能力差异采取不同的教学方式，才会真正地起到好的教学效果。分层次教学是在承认学生身心发展差异的前提下，确立以学生为主体的理念，有区别地制订教学目标，设计教学内容，控制教学进度，变换授课方式和学习方式，创立评估体系，促使每个学生在适合自己的学习环境中得到最优发展的一种教学策略[2]。美国的不少名校，如麻省理工学院、耶鲁大学、斯坦福大学等学校的物理专业也都采取分层次教学，为国内大学物理教学提供很好的范例[3]。目前，分层次教学也被国内广大教育工作者所认同，部分高校已经开始大学物理分层次教学的尝试。
事实证明，分层次教学，不仅可以调动大学物理教师的教学积极性，而且能充分满足各层次学生的学习要求，促进学生各方面能力的提高。
（一）有助于学生克服学习大学物理的畏难情绪
大学物理是一门系统性强、知识体系严密的课程。相比高中的物理课，大学物理基本原理多、理论性强、运算能力要求高。对大多数学生来讲，大学物理课本身就是非常难的一门课程。而对基础较差的学生来讲，那就体现的更明显。全校按照统一教学大纲、统一教材进行教学，学生容易产生畏难情绪。有些学生几堂课之后就跟不上、听不懂，甚至放弃学习。实行分层次教学，按学生的实际理解能力，针对学生的实际情况把握课堂教学节奏，对不同层次的学生进行不同讲授，可以让学生在理解基础上把握知识，克服畏难情绪。
（二）有助于激发不同层次学生学习物理的热情
大学物理分层教学法的实施，可以避免部分基础较差的学生跟不上进度而在课堂上玩手机、睡觉等行为。同时，也可以避免部分基础较好的学生感觉内容简单，而丧失学习的积极性。如，教学中多穿插一些科学历史人文背景，对基础较差的学生，可以增加他们对物理学的兴趣；教学中多介绍一些物理理论在不同专业领域中的实际应用，比如扫描显微镜、纳米材料、半导体技术、激光的特性及其应用等等，对基础较好的学生，则可以使他们对所学知识有更深的理解和认识。
（三）有助于培养学生的自主学习能力和创新能力
通过对不同能力的学生分层次教学，可以使有兴趣有能力的学生开阔视野，激发他们投身科学研究的热情。如，对有能力的学生，可以让其参与教师的科研项目，做一些基本的工作。同时，教师可以多举办一些讲座，向学生多介绍一些物理研究的前沿动态。教师也可以指导学生参加一些考查学生自主学习能力的比赛，如中国大学生物理学术竞赛、挑战杯等全国性的大学生课外学术实践竞赛，从而引导学生真正做到理论联系实际，提高学生的自主学习能力和创新能力。
二、大学物理分层次教学的实施方案
（一）教学班级的层次划分
1.按照不同类别招生开展分层次教学。中北大学目前招收的本科生分：一本B、二本A、二本B、二本C。在分层次教学设计中，要制定专人负责每一个类别的分层次教学，制定不同的教学大纲，选取不同的教学内容，提出不同的教学目标。
2.按照不同专业来划分层次。中北大学为理工科院校，目前有65个本科专业，其中开设大学物理课程的就有50个专业。在教学中，需要对不同专业进行分层次教学。按中北大学情况大致可分为三大类别：第一，机械工程、机电工程、土木工程类专业；第二，信息通信、电气工程、计算机类专业；第三，化工，材料类专业。
3.班内开展分层次教学。即使同一类别的学生，由于地域差异，同一班级的学生入学时物理成绩差异也比较大。所以，班内教学也需要分层次开展。首先，教师要对所授内容非常熟悉，熟知每章知识点的难易程度，依据学生实际的认知水平，在教学中为不同层次的学生设计与其相适应的课堂思考问题。其次，教师可以在制作多媒体课件时，增加一些扩展性的资料，引导在课堂上"吃不饱"的学生在课后不断充实提高自己。再次，对于一些对物理特别感兴趣的学生，可以鼓励其选修一些研究性公共选修课，如"经典力学"、"量子物理"、"相对论"等，发掘其物理学习潜能，培养从事物理学的精英人才。
（二）教学内容分层次实施方案
1.教材的选用和学时分配。大学物理教师首先要根据不同招生类别选用不同的教材，根据教材的特点和深度分层次分专业配套使用。比如一本B和二本A的学生基础相对较好，可以选用难度相对高、内容比较丰富的教材，同时教学学时可以长一些。中北大学分两个学期开设，每学期64学时。二本B和二本C的学生基础相对差一些，因此要选用比较浅显易懂的教材，学时数相应可以减少一些，还是分为两个学期，每学期减为48学时。
2.教学大纲设计和教学重点区分。由于中北大学专业较多，且专业特点各不相同，因此要根据各专业的特点相应增减和调整部分章节，设计不同教学大纲，合理设置大学物理教学内容，从而有效地开展分层次教学。
教学重点区分。首先，考虑不同专业对物理知识的需求。如机械工程、机电工程、土木工程类专业的教学重点为力学、电磁学、光学等内容；信息通信、电气工程、计算机类专业的教学重点为电磁学、光学、近代物理学等内容；化工、材料类专业教学的重点则为力学、热学、原子物理学等内容。其次，考虑学生自身基础的不同。如，对一本B和二本A的学生，教学重点是让学生把握基本理论基础上，更好地理解和应用基本原理来解决具体问题；对二本B和二本C的学生，则要求他们把握基本原理、基本理论即可。
3.课后作业练习分层次。课后作业除一些基本的练习题要求所有学生完成以外，可以对基础较好的学生布置一些开放性的题目。如在讲到电磁学时可以给学生留一个小论文：题目为《电磁波的应用》，学生要完成论文就需要在课后查阅一些相关资料，这样，不仅可以使学生加深对书上所学知识的理解，同时可以扩大知识面，使他们感受到物理学是非常有用的一门学科。
4.教学考核的层次划分。目前，多数情况下虽然教师使用的是先进的多媒体教学手段，但在教学考核环节，依然是要学生记住课本上的知识，反复做练习题、模拟题，最后"一张考卷定终身"。分层次教学要求对学生采取多种多样的考核办法，才能真正检验分层次教学的效果。