大学物理课程教学设计策略优化＊
——以《霍尔效应》教学为例

莫政枫，唐慧敏

（广西师范大学物理科学与技术学院，广西 桂林 541004）

0 引言

大学物理作为理工科专业的基础学科，对学生科学思维的提升和专业课理论基础的学习具有“打地基”的作用，其重要性不言而喻，此外，高中新课程的改革发展，对大学物理教学带来了冲击[1]，如何与时俱进，如何使学生在有限的课时内掌握好大学物理课程内容，是摆在高校物理教师面前的难题，也是高校教师教学能力的体现。本文以“霍尔效应”一课的教学设计为案例，探讨大学物理课程的教学策略。

1 大学物理课堂教学现状

大学物理课程作为高等院校理工科类学生的一门必修基础课程，对理工科大学生的科学素养、科学思维的培养具有极其重大的意义，因此，其教学质量直接关乎着学生的未来发展，目前大学物理课堂教学仍存在着一些问题：

（1）传统的大学物理教学方法仅限于板书讲解或在PPT 上堆砌大量理论公式，缺乏互动和实践教学，教学方法和手段单一，教学缺乏趣味性，偏重于理论灌输，学生学习难度较大[2]，学生认为物理学难且无趣，积极性和主观能动性降低，学习效率下降。

（2）高校过于看重最终考核成绩，以结果为导向，受功利性和效益性驱动较多，不重视难以量化的价值性目标，只注重知识性目标[3]，因此，常常忽略了思想、精神及国家情怀等对学生发展的影响，如何紧跟时代发展和要求，上好大学物理课，是高校一线教师亟待解决的问题。

2 课例“霍尔效应”教学设计流程

课程教学流程如图1 所示，主要从四个维度进行教学设计：学生活动，教学流程，教师活动，以及思政融入。教师提前在课堂派发布预习作业，学生于课前完成预习；在新课导入阶段，教师通过自制教具提问引发学生思考，同时引导学生回顾洛伦兹力相关知识，完成知识正向迁移；在新课讲授阶段，以霍尔效应的原理和实际应用为教学重点，以分组讨论和讲授为教学手段完成新授课，同时在讲授过程中融入相关思政元素；在巩固提高阶段，充分利用“课堂派”在线教学平台与学生进行互动测试，获得及时的教学反馈，在课堂小结阶段，教师概括总结本节课的学习内容并结合学生课堂表现，互动答题情况进行评价，课后在“课堂派”上公布课后作业。

图1 “霍尔效应”教学设计

3 大学物理优质课教学设计策略

3.1 注重科学素养的培养，明确学习目标

课程指导委员会制定了大学物理课程的教学基本要求，并以此作为教学指导性文件[3]，在培养目标方面，其重视基础，强化应用，注重科学素养的培养，注重学生全面和谐发展，以适应社会对应用型人才的需要。依据这一要求，本节课从知识、过程和情感态度三个维度将学习目标确定为：

（1）掌握霍尔效应的原理、了解霍尔效应在科技和生活中的具体应用；

（2）通过霍尔效应微观机制的分析，提高逻辑推导能力；通过了解霍尔效应的具体应用，提升解决实际问题的能力；学生通过课堂互动题目，分组讨论并总结回答，树立学生与人交流、勇于表达想法的意识；

（3）通过了解霍尔效应的学术成果及中国科学家的研究成果，激发爱国情怀和自豪感，提高学习物理的热情。

本节课的重点是霍尔效应的原理和应用，难点是霍尔电压和霍尔系数的理论推导，在利用自制教具演示实验激趣的前提下，结合PPT 动画展示和学生分组讨论的方法引导学生思考并解决问题，完成了知识技能和过程方法的学习目标，并引导学生将掌握的霍尔效应相关知识迁移到具体应用中，突出理论联系实际的教学理念，符合“大学物理”课程的对应用型本科人才培养要求。此外，介绍我国科学家在霍尔效应研究上取得的重要成果，增强学生学习的热情和自豪感，坚持学生主体，紧扣科学素养。

3.2 衔接高中新课改理念下的教学模式

大学物理是以培养和提高学生科学素养为目标的一门基础课程[4]，在新课改大背景下，大学物理教师也应掌握高中物理新课改教学理念，做好大学与高中的衔接。高中物理新课改的基本教学思路是：以学生为主体，以探究为主，以实践为核心，以解决问题为导向，以形成知识结构为目标，这种教学模式不仅注重知识的传授，更强调学生主动参与、思考、实践和创新[5]。

本节课的教学始终坚持学生主体，教师主导，师生共同学习的教学理念，积极营造良好地互动氛围，促进学生思维活化，较好地遵循了这一基本教学思路。如学习霍尔效应的原理和微观机理，教师结合精美的PPT动画展示，简明直观，提高学生感性认识，并通过引导性提问的方式，引导学生通过自主思考和探究，从而发现和理解霍尔效应的规律和特点，感性认识上升至理性认识。例如，通过提问：“磁场中电子受力如何？会如何运动？”“为什么在磁场中，电子运动会引起霍尔电压的产生？”等一系列问题，引导学生思考和探究，加深对霍尔效应的理解，突破重难点。在教学霍尔效应在半导体材料中的应用方面，教师引导学生以小组讨论的形式开展探究活动，使学生能够解释“利用霍尔效应测量载流子浓度”和“利用霍尔效应判断半导体类型”两个问题，提高学生自主解决问题的能力，学以致用。在实际应用和拓展部分，介绍磁流体发电、汽车工业上应用和学术成果，课堂内容现代化，并引导学生自主寻找素材并当堂分享，强调理论联系实际，将理论知识应用于生活、生产和社会实践中。形成了从理论知识到应用技能的知识结构链。

3.3 重视自制教具的开发使用

自制教具在教育教学中易于表达教师的独创性，引发学生的直觉兴趣[6]，本节课教师制作较为简便直观的自制霍尔效应电路演示灯泡发光现象，学生观察到当条形磁铁靠近霍尔元件时灯泡发光，而远离霍尔元件或者用条形磁铁另一端靠近时灯泡不亮，以此作为课堂导入，可引起学生思维冲突，激发学生的好奇心和求知欲，建立高效课堂。此外，该导入实验的另一作用是给学生以启发，即以霍尔效应原理为基础的霍尔元件可应用于与磁相关的各种领域中，如磁控灯等，与后面霍尔效应应用的教学过程相呼应。

该自制教具遵循直观、便捷、高效低成本的原则[7]，用一块长方形软木板作背景板，将整个霍尔电路直接嵌在背景板上，电路结构一目了然，演示时打开开关，将事先准备好的条形磁铁对准其中的霍尔元件，就可观察到灯泡的亮暗情况，教具如图2 所示。

图2 霍尔开关演示实验教具及制作原理图

3.4 重视课堂思政元素的引入

大学物理作为本科教育的公共基础课，更应该将思想政治教育穿插在教学的方方面面，坚持将立德树人作为教育的中心环节，实现教书育人的根本任务[8]。教师应提高思政意识，整合思政教学资源，挖掘教学内容中的思政元素，采用多样化的教学方法和信息化的教学手段或直接或潜移默化地进行思政教育，把思政育人目标列入教学目标体系，实现思政元素与大学物理内容有机融合，以达到立德树人的目标。

本节课在知识拓展部分介绍清华大学薛其坤教授团队在量子反常霍尔效应研究上取得的重要成果，增强学生的民族自豪感。并设计了互动环节，让学生查阅资料寻找科研背后的故事并通过“课堂派”教学平台的“话题”功能分享自己的思政心得收获，学生积极发言，取得了良好的课堂效果。充分发挥了课程思政立德树人的作用。

3.5 善用在线教学平台辅助教学

随着智能化教学愈发普及，以“课堂派”“微助教”和“雨课堂”等为代表的在线课堂管理平台也得到了广泛关注，许多高校教师也随之探索出了基于多样化的教学方法和教学手段。以课堂派为例，教师可通过课堂派发布课程内容、话题讨论、课堂作业和测验，这样学生可以在课堂上通过手机或电脑同步做题和作业，教师也可以即时获取学生的学情反馈，通过这种方式，增强学生的课堂参与度和兴趣。本节课利用教学互动平台“课堂派”实现线上线下混合教学，主要由以下两个方面体现：

课前预习：提前在平台发布预习作业，要求学生简要阐述霍尔效应产生的原因及其微观机制，为了完成任务，学生会提前预习相关基础概念，教师可了解学生的学习情况，为新课做准备（如图3 所示）。

图3 课堂派预习作业

课堂互动练习：在“课堂派”平台发布霍尔效应当堂练习，学生片刻思考后提交答案，旨在检测学生对霍尔效应的理解，了解学生的学习情况，适时调整讲课进度。之后展示学生答题结果，提问学生选题依据，根据学生回答问题给出相应表现奖励，加强评价促学，鼓励学生参与每个教学环节，提高学生学习的积极性（如图4 所示）。

图4 学生答题情况

4 结语

作为一门工科类必修基础课程，大学物理的重要性不言而喻，本文简要指出了目前大学物理课堂教学过程中的一些问题，并以“霍尔效应”的教学过程为例，希望通过重视大学生科学素养，明确培养目标，衔接高中新课改教学理念，重视自制教具激趣，重视引入思政元素，善用在线教学平台辅助整个教学流程等策略，优化大学物理教学，让大学物理课堂不再满堂充斥着理论灌输和公式推导，以此提高学生对物理的兴趣和能力。需要注意的是，在实际教学过程中，教师的教学风格、学生的学习情况，教学内容和教学条件等错综复杂，因此，教师要与时俱进，坚持“育人为本”的教育理念，牢牢把握教学改革方向，及时更新教学内容和教学理念，使教学手段多样化，构建高效课堂。