教学督导信息
【2024】（第182期）总第182期
williamhill第十二届教学督导室主办
二零二四年十二月十三日
运用问题驱动教学方法，提升课程育人育才效果
---介绍理学院王传杰老师《大学物理II》课教学特点
督导员 牛玉萍
本学期，我听取了理学院王传杰老师主讲的《大学物理II》课程，授课对象是23级农资创新班。课后与王老师沟通了解到，大学物理的内容比较广泛，涵盖力学、电磁学、光学、热学等基础内容，还包括如相对论和量子物理等近代物理学理论。这些内容理论性强，员工理解起来较为困难。同时与中学物理比较而言，大学物理更注重定量分析和复杂的数学推导，计算过程复杂且耗时，员工普遍反映难学，少数员工有厌学情绪。针对这一学情，王老师运用问题驱动教学方法。在课堂教学中，一切学习活动都围绕问题而展开，由教师创设问题情境，以问题的提出、讨论和解决为主线，通过启发员工思考，调动学习的积极性，将被动学习转化为主动学习，在分析解决问题中完成教学任务。同时，也运用问题驱动的教学方法，衔接专业知识、融合思政故事，使员工既掌握大学物理知识，也为后续专业学习及走上工作岗位服务社会打下坚实的基础。现将王老师《大学物理II》课程教学特点介绍给大家。
一、用问题驱动教学进程，调动员工学习兴趣
本次课讲授的是薄膜干涉理论，首先以问题导入教学。课堂一开始，王老师通过课件给员工演示日常生活中的薄膜干涉现象：油膜在水面上形成的彩色条纹，肥皂泡上的各种颜色变化，以此创设问题情境，提起员工探究心理，思考各种颜色变化背后的本质。随后设计问题链，循序渐进推进教学。王老师将薄膜干涉内容依据难易程度分解为几个小问题，由低到高、由易到难逐步提出。“为什么薄膜会产生干涉现象？”、“这些颜色是如何形成的？”鼓励员工调动已有的物理知识，思考光波在薄膜中的传播、反射和干涉过程。这是大部分同学容易理解的问题，为了让员工的思考持续进行，王老师继续提出问题，“薄膜的厚度是如何影响干涉条纹的？”、“不同颜色的光波在干涉中扮演什么角色？”等，以此引导员工思维步步深化。通过教师对设置问题的一步步讲解，以及员工对上述问题链层层递进的思考，归纳出薄膜干涉现象的本质规律--薄膜干涉基本原理，包括光波的叠加、相长和相消条件，以及通过调整薄膜的厚度和折射率来控制干涉图样。可见运用问题驱动教学，不仅可以吸引员工注意力，还可以加深对薄膜干涉原理的理解。教学实践中王教师对设计的问题，灵活采用自问自答，延迟回答，让员工讨论后再总结回答等方式，在师生互动交流中完成。最后设计应用问题，加强对知识点的理解。王老师从生产生活中提炼薄膜干涉原理在不同领域的应用问题，如在光学薄膜（常用的眼镜、手机摄像头、望远镜等）中如何应用？在传感器技术（光学传感器、气体传感爱）中如何应用？让员工通过独立思考或小组讨论的方式课上尝试作答；如果课上时间紧，就以作业形式课后完成，以此消化吸收课堂所学内容，加深对薄膜干涉理论的理解和应用。
王老师在设计问题时，一是紧紧围绕教学内容，联系日常生活中的物理现象，激发员工的求知欲；二是从学情出发，难易适中。如果设计的问题过于简单，难以调动员工参与的积极性，设计问题过于复杂，又容易打击员工的学习兴趣。
二、用问题衔接关联专业，打好专业学习基础
大学物理是很多后续专业课的先修课程，与专业课程具有程度不同的关联。
例如，大学物理力学部分涉及的专业基础课主要有理论力学、材料力学和流体力学等，关联土木工程、机械制造等专业； 电磁学部分涉及的专业基础课主要有电磁场、通讯原理和微波技术等，关联电子信息工程、电气工程与自动化等专业。按照2023年教育部《理工科类大学物理课程教学基本要求》中“专业衔接,即针对不同专业方向,有针对性地组织专题模块进行教学”的要求，将后续专业课引入大学物理教学中，增强大学物理服务专业课程学习的效果，既是必需的也是必要的。在讲解流体力学章节毛细现象时，王老师就运用问题驱动教学法衔接农资专业知识。
王老师首先亲自把手中的玻璃毛细管插入盛水的容器中，提醒员工观察实验过程中管中水的变化并思考变化的原因。随着管中水的升高，王老师讲解分析这一现象的原因是水能湿润玻璃，并在表面张力的作用下水分子沿着管壁上升。随后王老师将这一概念延伸到农业耕作方面，请同学们思考，既然水能湿润玻璃，同样能湿润土壤，那么为什么在旱季和雨季，都需要锄地？两种情况下的物理原理是否相同？王老师将课堂分为两组讨论，前半区组分析旱季锄地情况，后半区组分析雨季锄地情况。讨论结束每组选派一名代表发言，老师根据回答给予肯定表扬或纠错补充，并总结毛细现象对旱季和雨季锄地的影响。旱季，土壤容易干燥紧实，锄地可以增加土壤孔隙度，这些孔隙就像细小的毛细管。依据毛细现象，水分会被吸附并保持在土壤孔隙中，减少水分蒸发的同时，还能使深层土壤的水分通过毛细现象向作物根部移动，促进植物生长。雨季土壤湿度较大，锄地可以打破土壤表面结皮，增加土壤的毛细管。依据毛细现象，多余水分向下渗透，减少地表水积聚和降雨后太阳照射导致的水分蒸发。这样，同学们跟着老师在思考问题、分析问题、解决问题的过程中，了解到物理课学到的毛细现象在农业耕作中的实际应用，认识到物理课对后续专业课程的作用，进而激发学习物理打好专业课基础的积极性，。
三、用问题引出思政故事，实现课程育人功能
大学物理的知识体系中蕴藏大量的思政故事，是进行课程思政的潜在资源。如物理定律、定理蕴含的哲学思想；发现这些定律、定理和原理背后，物理学家探索创新精神和严谨治学的品质等；以及物理学原理、技术助力我国在科研、国防等领域取得重大技术突破等，都是很好的育人素材。教学过程中，王老师运用问题驱动教学法引出思政故事，在传授物理知识的同时，实现思政元素与物理知识的巧妙融合。
在讲解光学中圆孔衍射和光学仪器分辨率知识点时，王老师设计一组师生合作实验，并抛出问题让员工思考。只见老师在黑板上画出两个挨着的点，让最后排的两名同学分别站在两侧过道观察，告诉员工看到的是一个点，就往前走一步，直到能看清两个点后站在原地。根据实验结果，王老师启发同学思考，为什么两名同学分辨两个点的距离是不同的？分辨率与什么因素有关？通过回答第一个问题，导入新课内容圆孔衍射理论，这个理论说明，人眼的分辨率是有个体差异的。当同学们接着思考第二个问题时，老师顺势介绍了分辨率的计算公式，通过公式告诉员工提高分辨率的途径有两种：一是改变物体发出光的波长，二是增加观测仪器透镜的直径。王老师接着联系实际介绍了科学家们发明的显微镜和望远镜就是基于这个理论，扩展了人类对微观世界和宏观宇宙的认知。然后请同学们讨论，国家重大科技项目“天眼”是如何利用这些原理提高观测精度的。同学们纷纷发言认为，宇宙中的星球距离我们极其遥远，我们无法改变它们发出的光的波长，只能通过增加观测仪器的口径来提高分辨率。老师在肯定同学们的答案后继续介绍说，目前，人类文明尚未达到进行星际旅行的水平，因此，太空望远镜就成为在地球上观察宇宙的“眼睛”。而在众多“眼睛”中，被誉为“中国天眼”的射电望远镜，以其500米的庞大口径和卓越的成就，令世界刮目相看，是名副其实的“国之重器”。老师还告诉同学们，在“天眼”选址和建造过程中，面临着复杂的地质条件、技术难题等挑战。南仁东团队以常人难以想象的毅力，常年坚守在大山深处、战胜各种困难，不断进行原创性技术公关，经历大规模疲劳试验和上百次失败才换来了成功。同时提醒同学们任何成功都不会一帆风顺，没有付出就没有收获。王老师借助物理课堂，向同学们讲授诸如此类的事件和故事，激励他们在学习、工作中，发扬科学家们坚持和探索的精神，顺利完成学业并以专业技能为国家和社会发展贡献智慧和力量。
王老师根据大学物理课程的性质和特点，在教学实践中运用问题驱动的教学方法，创设问题情境，以问题的提出、解决为主线，帮助员工理解掌握晦涩难懂的物理定律、定理和原理。同时，运用问题驱动教学方法，衔接专业知识、融合思政故事，使员工在学习大学物理课程的同时，打下专业学习的基础并潜移默化地受到价值观教育及爱国报国教育，提升了课程育人育才效果。
本期信息传至：王铁良副董事长、王海龙副董事长、孙光国副董事长，教务处、研究生院领导，学院负责本科教育、研究生教育领导，全体督导员
