大学物理案例教学实效价值研究

摘要：大学物理案例教学法是适合传统本科院校向应用型本科转型形势下采用的一种新型教学法，它能增强学生学习物理的兴趣；能发挥学生的主体地位，能拓展师生间的信息多渠道流动；能培养学生利用所学知识解决实际问题的实践能力；能深度融合思政元素，有效实现课程德育的功能。

关键词：应用型本科；大学物理；案例教学；实效价值

随着我国高等教育规模的扩大，出现了学术型人才供给过剩，应用型人才却处于短缺状态，因此培养应用型人才已成为当前高等教育的发展重点，众多高校纷纷投入到由传统本科院校向应用型本科转型的改革之中。应用型本科教育是以人才需求为导向，培养知识、能力和素质全面协调发展及面向生产、建设、管理、服务一线的高级应用型人才的教育体系。这种新型教育需要依据新的教育形势来定位构建新的学科方向、专业结构、课程体系，更新教学内容、教学方法和手段等，注重学生实践能力、社会适应能力及竞争能力的培养。

案例教学法发源于美国，已被世界各国教育界逐渐应用和推广。此教学法是指在教师指导下,依据教学目的,挑选一些具有与所学知识点密切相关的实际案例，组织学生对案例进行阅读、思考、分析、讨论和交流的一系列教学活动,使学生学会分析和解决实际问题的方法,提高学生学以致用的能力。因此案例教学法突破了传统教学模式的不足，有利于促进师生之间的交流和互动，提高了学生学习知识的积极性，推动了学生由理论知识向实践技能的转换，有利于实现应用型本科的培养目标，一直以来被认为是“代表未来教育方向的一种成功教育方法”。因此案例教学法非常切合在应用型本科院校转型形势下采用的新型教学法。目前，案例教学法大多用在管理学、经济学、法律课程的教学中，在大学物理课程教学中使用比较少，还有待大力推广以及深入研究和探索。本人在多年的大学物理课程教学中不断地探索和尝试采用案例教学法，受到了学生的欢迎，取得了较好的教学效果，也积累了一定的经验。现将本人多年来在大学物理教学中采用案例教学所获得的一些实效价值总结出来，以作抛砖引玉之用。采用案例教学对大学物理教学的实效价值有如下几个方面：

一、激发了物理课程的魅力，提高了学生学习物理的兴趣

传统大学物理教学内容的理论成分较多，其理论推理及公式较复杂繁琐，再加上应用型本科学生理论根底比较薄弱，特别是数学应用能力较弱，从而对学习物理理论比较吃力，部分学生觉得物理课堂枯燥乏味，学习积极性较低，从而学习效果大打折扣。如果在教学中引入案例教学，将复杂枯燥的物理知识先融入到现实生产生活场景的案例中，再通过对案例的阅读、分析、讨论交流、解决等各个环节来领会、理解、运用物理知识，那么本课程的教学就会变得生动饱满有趣起来。案例的取材源自熟悉的生产生活场景，增加了这门课程对学生的亲近感，并且通过案例问题的解决，学生能深深意识到学习物理能解决实际问题，能提高自己的实践能力，能提高日后的就业竞争力，从而增强学生学习物理的决心和信心，极大提高了学习物理的主动性和积极性。例如，在学完动量这一章后，笔者给学生引入了火箭升空的物理案例，先给学生播放一段我国“长征七号”运载火箭起飞升空的震撼视频，然后简要地介绍我国及世界的火箭技术及这个领域的物理学家，最后提出案例中需要解决的问题：假如你是一位航天工程师，请分析推理出火箭最终速度由什么因素决定。具体案例问题即为：火箭依靠排出其内部燃烧室中产生的气体来获得向前的推力。设火箭发射时的质量为m0，速率为0，燃料烧尽时的质量为m'，气体相对于火箭排出的速率为u。不计空气阻力，求火箭所能达到的最大速率。在笔者循序渐进的启发下，同学们互相讨论发言，一步步推导出火箭升空最终速度公式，从而找到了提高最终速度的关键因素。笔者明显感觉到现场的课堂气氛活跃起来，同学们都积极主动地投入到了案例教学的各个环节之中，最后讨论分析推导出了火箭的最终速度，从而这一章关于动量的各个知识点在这种主动积极的氛围中被同学们掌握了。因此案例教学能激发物理课程的魅力，极大提高了同学们学习物理的兴趣。

二、突出了学生的主体地位，拓展了师生间课堂信息交流的渠道

传统大学物理教学模式中，教师是传授者，学生则是被动的接受者，教师提供理论知识，学生囫囵吞枣地接受，基本上沿袭“满堂灌”的教学模式，其信息交流渠道主要是点（教师）对面（学生）的交流模式。这种交流模式阻碍了学生主体地位的发挥，学习积极性也没法调动起来，气氛比较沉闷，教师虽然在讲台上卖力地讲授，可部分学生却在讲台下各种应付和敷衍，有玩手机的、有打瞌睡的、有心不在焉的……，总之，部分学生根本没有参与到课堂教学中，物理知识自然没有掌握，课堂教学效果不尽人意。而采用案例教学法，教师始终起着“导演”作用，挑选同学们感兴趣的、融入了所学物理知识点的实践案例，引导学生主动投入到案例阅读、分析、讨论交流以及解决的各个环节中，让同学们以“演员”角色参与课堂教学，为了演好自己的角色，每个学生都很认真努力，从而学生的主体地位得到了有效发挥，课堂实效得到了大幅提升。因此案例教学法能自然地从教师为主体的教学模式切换到以学生为主体的模式，能有效促进师生间以及学生和学生间的交流互动，让学生在教师引导下积极主动地运用知识解决问题。在案例教学过程中，学生不但可以接收来自于教师的信息，而且交流讨论时还可以接收同学之间的信息，从而信息交流渠道拓展为点（老师）对面（学生）、面（学生）对面（学生）、面（学生）对点（老师）三种模式均有，大大拓宽了传统教学中点对面的信息交流渠道，大大增加了课堂信息量，让学生在课堂中收获到更多的知识和技能。教师也可以通过案例教学，了解学生的个性、了解学生对知识的掌握和运用情况，从而能有的放矢地改进教学，能更好地因材施教，真正实现了教与学的双向互动。

例如笔者在讲授完运动学和动力学两章之后，引入了一个真实的交通事故力学鉴定案例：2006年某县环城公路5km处自卸货车与摩托车碰撞事故，提供了交通事故现场图片和位置坐标图，要求学生运用所学的力学知识，依据事故现场留下的轮胎痕迹，推理计算事故发生前货车速度，从而判断货车是否违规超速？此案例一出，同学们跃跃欲试，争先恐后地思考分析解决方案，经过教师循序渐进的引导，通过全班同学的交流讨论，最后得出事故过程分为三个阶段，即碰撞阶段、空驶阶段、刹车阶段，且货车碰撞前的速度与空驶速度和刹车速度之间密切联系。然后将全班同学分成三个小组，每组负责研究一个阶段，分别分析此阶段所满足的运动学公式，从而计算出此阶段初末速度之间的关系公式。最后推导出事故发生前货车车速。所有学生都主动参与其中，积极交流讨论，整堂课信息量比较大，且信息多向流动畅通无阻，学生主体地位得到了充分发挥，课堂实效得到了大大增强。

三、设置具体的案例情景,培养学生运用物理知识解决实际问题的实践能力

传统大学物理课堂教学以教师和书本为中心，基本以灌输填鸭的方式从书本到书本，从概念到概念，学生理论学习与实践环节脱节严重，不但无法激发学生的学习潜能，而且不利于学生学以致用能力的培养。而案例教学能使物理知识通过具体的生产生活应用情景呈现在学生面前，引导学生就案例中的现象循序渐进地进行讨论、分析推导、论证或求解，在此过程中潜移默化地培养学生独立创新思维能力、语言表达能力、协同合作的能力、用理论解决实际问题能力，从而实现学生理论学习与科学探索实践的有机统一，这相当于给学生提供了一个逼真的练兵场，使学生身临其境地学会利用所学的物理知识解决实际问题。同时通过对案例深入地研究与分析，加深对所学理论的理解，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力，使所学知识更具有应用性、可操作性，有利于实现应用型本科教育目标的实现。笔者曾给电气专业学生讲解完电磁感应及变压器等物理理论后，安排学生参观了学校周边的火电厂，面对现场震撼的各种真实的交流电产生及传输设备，以及电厂工程师的详细介绍，同学们能迅速将课堂所学的电磁感应、高压输电、变压器、三相电、继电器等相关知识原理与现场的实际运用一一对应起来，并能向工程师提出了许多问题和想法，短短几个小时就掌握电磁感应原理等电学知识在实际电厂的应用，先前课堂上心存的许多理论疑惑在亲临现场的这一刻豁然开朗，迎刃而解。这种现场案例教学，大大促进了学生对物理知识的理解掌握和运用，也深刻意识到将物理知识应用实际生产中，还有许多现实问题和细节必须考虑周全，在掌握好知识的同时，还必须培养各种实践能力，才能将物理知识服务于生产实践。在日后的学习中，会有意识地关注实践能力的培养。

四、案例中自然融入课程思政元素，有助于实现教书育人的价值引领

2016年12月，在全国高校思想政治工作会议上强调把思想政治工作贯穿教育教学全过程，坚持把立德树人作为中心环节，实现全程育人、全方位育人。在此背景下，大学物理教师应该突破传统教育范式,深入挖掘大学物理中的德育内涵,将物理和思政教育深度融合,努力实现“课程思政”立体化育人的创造性转化。案例教学中选取的案例来源于真实的日常生活生产实践，既包含所学物理知识的运用，又蕴含有丰富的人情、国情、社会情感等思政元素，因此案例教学法能将物理教育和德育有机地结合起来，通过立体透视分析案例，让学生从不同角度不同层面观察分析讨论案例，包括知识和思想层面，让学生得到全方位的收获和能力发展。比如在运动学这一章学完后，我引入了GPS定位系统的案例，引导学生利用运动学原理推导出GPS定位的原理及公式，然后给学生介绍了海湾战争中，美国空军利用GPS定位系统对伊拉克的通信、交通、电力等国家核心部门进行精准的定位轰炸，一夜之间，伊拉克通信电力交通等陷入瘫痪，从而让同学们明白科技兴国的重要性，增强同学们的责任感和使命感。

最后也向同学们介绍了我国为了摆脱美国的导航系统，自行研制了北斗卫星导航系统等，以此来激发学生的爱国情操。又如在上述的交通事故鉴定案例教学时，我借机给大家介绍了我所认识的某位交通事故鉴定专家，介绍他曾遇到过在事故鉴定期间，事故责任方会通过贿赂手段或者甚至施展一些类似黑社会性质的威胁让他更改计算数据以此推卸自身责任，因此一个优秀的事故鉴定专家不但要精通物理专业知识，还必须要具备优良的思想道德品质，坚持真理，实事求是，不为任何利益和压力所动摇，以此来引导学生形成正确的是非观和价值观。又如在介绍上述发电厂的案例教学时，我给同学们介绍了第一次发现电磁感应现象的物理学家法拉第，介绍他克服种种困难，不断实验，用了整整十年的时间才发现电磁感应现象，以此让同学们学习这种坚持不懈的科学精神，同时学生们也被现场发电厂工程师们那种敬业爱岗的精神深深感动。此外，实施案例教学法过程中，教师引导学生在一种宽松自由平等的氛围中相互交流讨论，经常在这样的氛围中熏陶，本身就可以培养学生一种平等自由的学术观。因此案例教学能够深度融合各种思政元素，能够在物理教学的同时自然有机地开展德育，能够潜移默化的培养学生良好的科学和人文素养，能高效完成课程思政赋予的教学任务。

总之，大学物理教学过程中使用案例教学法，能大大激发学生的学习积极性；能明显增强学生主体地位；能显著加强师生之间的互动；能培养学生运用知识解决实际问题的各种综合能力；能同时借机有效开展德育教育，从而大大提升了大学物理课堂的实效。因此案例教学法值得在大学物理教学中大力推广和探索。

参考文献：

[1]廖秋林.工商管理课程案例教学改革的思考———以企业战略管理案例分析为例[J].宁波工程学院学报，2007（02）：67-70.

[2]袁家志，张文彦.运用案例教学法改革《管理学》教学[J].阴山学刊，2009（02）：118-121.

[3]蒋国明.案例教学在《英语课程与教学论》课中的应用研究[D].西南大学，2013.

[4]万尚庆.地方高校法学本科专业实践性教学的路径———基于安徽师范大学的探索[J].高教学刊，2016（07）：1-3.

[5]贺蕊莉.大学教学改革之我见[J].理论界，2006（05）：243-245.

[6]李婕.案例教学在法学教育中的意义与运用[J].安徽大学法律评论，2014（02）：230-235.

[7]柳逸青，王鑫，刘晓，等.高校专业课程中融入思想政治教育的难点剖析与路径探索[J].高教学刊，2018（06）：141-143.

[8]王光彦.充分发挥高校各门课程思想政治教育功能[J].中国大学教学，2017（10）：4-7.

作者:陈真英 谢冰 杨昌亿 覃赵军 梁祚盈 单位:广西大学行健文理学院