林斯乐 连赟猛
(福建农林大学金山学院 福建 福州 350001)
在高校的课程设置中，普通物理是理工科学生的公共基础课[1]。物理学是一切自然科学的基础，其主要作用是帮助学生建立自然科学基础理论，以便更好的学习专业课内容[2]。对于物理专业的学生来说，通过一定量的数学、物理习题训练，使得自己掌握物理学相关定律，是很重要的学习过程；
然而，对于其他非物理学专业的理工科学生，相关的数学物理训练可能存在难度大、缺乏专业课衔接等问题[3]。从学以致用的角度来说，学生经历物理解题训练不容易对物理产生兴趣，影响了物理教学效果[4-5]。针对普通物理的应用型课程改革，不但有利于非物理学专业的理工科学生掌握必备的物理学知识，而且能够训练他们把物理学知识应用到实际的生产生活中去[6-8]。
工程师的工作重点是解决一系列生产异常问题，当前高校中，普通物理的传统教学模式无法服务于以工程师为培养目标的教学过程，更加突出了传统普通物理课程的不合理性，使得高校物理课程处于尴尬的地位[9]。而应用型课程的改革，恰好可以解决这个问题[10-12]。
本文将以“静电场”为例，介绍针对普通物理的项目式课堂改革的措施和研究成果。将学生分为空白组和实验组，通过对静电场的相关知识内容进行项目式教学改革，分析教学效果。
根据当代教学理论，学生是课堂教学的主体，项目式学习可以为学生创造沉浸式学习体验，进而完成既定教学目标。
项目式课堂要求学生在组队参与项目的过程中，完成各自负责的子任务，共同推动项目的最终完成。其改革措施主要是减少传统习题讲解，增加贴近生活、贴近教学班专业特点的实例分析以及必要的训练。应注意的是，虽然是针对应用实践能力的培养，但并不是意味着物理基础知识的讲解可以忽视，因此实例分析安排在基础知识的讲解之后。在实际操作中，以电气工程与自动化专业的学生组成2个教学班。显然，普通物理的诸多章节中，“静电场”、“稳恒磁场”、“变化的电磁场”这3章内容跟教学班的专业最为接近。因此，以“静电场”相关知识的实践锻炼为主要训练内容。具体来说，“静电场”共安排8个学时，其中传统理论教学4个学时(库仑定律、高斯定理、环路定理、电势、静电场中的导体)，后4个学时安排应用型教学内容。
在总学时中插入了项目式教学内容，传统教学内容中涉及到难度较高的，微积分、矢量分析较复杂的内容将被删减。
特别的，首先建立课堂文化对于项目式教学效果具有重大意义。基本的教学过程设计思路为先通过建立安全、开放的课堂文化，让学生敢于提问，敢于发表观点。再通过头脑风暴的形式激活学生的思路，丰富学生完成项目的素材。最后通过学生的分组作业，完善作品后在课堂上分享。
1.1 建立课堂文化
适当的课堂文化会激发学生的学习动力，鼓励学生提出问题和分享观点。特别是面对内敛的学生，羞于提出自己的意见，不利于后续头脑风暴活动的开展。另一方面，作为公共基础课，高校物理课堂的教学班学生人数较多，传统课堂文化很难兼顾到每个学生，让每个学生能够分享自己的观点。
利用适合的信息化线下教学工具则可以克服上述的难题，建立开放的课堂文化。例如雨课堂可以实现以学生提交标签的形式，收集学生的问题和观点。雨课堂标签展示的形式是匿名的，学生提交的时候并没有心理负担。
特别的，对于错误的观点，教师应以幽默的方式介绍，点到为止，鼓励更多的学生发表更多的观点。在课堂氛围热烈后，鼓励更多的学生直接发言，分享观点。
在建立课堂文化之后，教师只要进行点到即止的指导与评价，学生就能继续发表自己的观点，为后续的头脑风暴和项目的最终达成打好基础。
1.2 头脑风暴
解决同一个问题，方法和手段可以有多种。通过头脑风暴，学生能够想出多种多样的解决问题的思路，这些思路又能够激发更多的思路。因此，这一阶段主要让学生收集完成项目的所需素材。
头脑风暴阶段，教师应具体的提出一个或几个待解决的问题，并告知学生这些问题即为项目的主题。例如，针对静电场教学内容，可以设计的问题有：如何利用静电场原理，设计一款可以攀爬玻璃墙面的手套。该例题涉及到“尖端放电”、“电场中的电介质”、“库仑定律”等知识点。
1.3 分组任务与展示
分组任务以课后作业形式进行，每个小组指派一位学生为负责人，推进项目进度。
展示环节在课堂上进行，每个小组轮流介绍各自的项目方案。其他组同学可以提问，质疑。
1.4 总结
教师对各组项目方案点评，总结出可靠方案。
为了评估项目式教学的成果，讲学生分为实验组和对照组，共2个教学班分别进行教学。仅对实验组进行应用型教学，对空白对照组学生进行传统教学。
2.1 建立评估标准
评估标准分为小组整体评估，和每个学生的评估，其权重与细节如表1所示。参与实验组的学生，项目式课程评分作为平时成绩的一部分。
表1 项目式课程评估标准
在后续的课程建设中，可以扩大项目式课程的范围，增高项目式课程的学时，并将项目式课程评分作为平时成绩，同时降低期末考试成绩的比重。
2.2 讨论课分析
讨论课以翻转课堂的形式进行，以“如何用静电箱运送剧毒带电物质”为题，引导学生分组讨论，后由学生上台分享。
在翻转课堂的讨论中，学生普遍能够想到利用静电力的平衡来固定搬运物质，但对于静电箱内的电荷移动缺乏认识。教师通过引导讨论，让学生认识到静电力的平衡，和电荷的自由移动。
2.3 期末总评调整
为评估项目式教学效果，在期末试卷中设置相关应用型问题，更能够检查学生是否掌握“应用基础理论解决实际问题”的技能。试卷中设置的问题是：如何设计一个靠电磁吸引的手套。该问题是简答题，学生需要写出具体的做法，画出原理图。考察的知识点是“库仑定律”、“导体中的电荷”、“尖端放电”。问题相关知识点在传统理论教学过程也重点介绍过，因此接受传统教学模式的对照组学生也有能力作答。
通过对比实验组和空白组学生的得分情况，可以评估项目式教学的效果。
对于应用型高校， 普通物理的课程培养模式应该做出适当调整，以适应新阶段培养目标。经过对比，传统的普通物理教学模式(理论教学、答题考试)培养的学生不擅长将理论知识应用到具体实践问题，其应用型问题的评分较低；
而在课程中加入应用型内容讲解和训练的学生在应用型问题的评分相对较高。因此，在普通物理课程中融入应用型的课程内容，对于提高教学质量有着至关重要的作用。同时，也是应用型高校的培养目标达成的重要手段之一，对普通物理课程未来的改革发展有重大的意义。