摘 要：高中物理选修课程模式和高考导向的不同，使得进入高校的学生物理基础知识结构不完全相同，这给大学物理课程的教学提出新的课题。本文以我院理工科学生为样本，通过问卷调查结合访谈的方法，调查了学生高中物理的选修课程分布情况。在此基础上，从制定大学物理课程标准、创新教学组班模式和开展其他辅助物理类课程等三方面提出了一些改革建议。
关键词：高中物理；大学物理；选修模块；课程改革
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）5-0073-6
1 问题的提出
本世纪初，我国中学进行了有史以来规模和力度最大的一次课程改革。课程标准、教材、考试方案等都进行了革新。随着中学物理课程改革的逐步深入，大学物理教学也面临着新的课题。教育部颁布的《普通高中物理课程标准（实验）》（简称为“新课标”）规定：高中物理由共同必修和选修系列共12个模块构成，其中10个为选修模块，分为3个系列，学生可以根据个人兴趣、发展潜力及今后的职业需求进行选修。如图1所示，学生只要完成2个必修模块（主要是力学）和1个选修模块，共6学分，就算高中物理课程合格，各选修模块的主题内容如表1所示。现实中，进入大学继续学习大学物理的理工科学生，除必修的两个模块外（物理1，物理2），一般还从3系列中选修3到4个模块[1]。这种选修模式从某种程度上了减轻了学生的负担，体现了学生的自主性，但也在一定程度上造成了学生的中学物理知识内容可能不完全相同。《2016年全国新课标高考物理考试大纲》规定，把考试内容分为必考和选考两类，必考、选考内容各有4个模块。其中，必考的包括必修（物理1，物理2）和选修（“3-1”“3-2”）等4个模块，选考的包括选修（“3-3”“3-4”“3-5”）和选修“2-2”等4个模块。除必修内容外，考生还从4个选考模块中选择2个模块作为自己的考试内容[2]。事实上，试卷对选修部分的考试又是2选1，所以学生实际上选学的内容会根据高考的需求有不同的侧重点。可见，无论是课程标准还是最终的考试评价的导向，都使得进入高校的学生已有的物理知识结构基础不再整齐划一。
因此，本文将通过问卷调查及访谈的方式，对理工科学生高中物理选修情况进行深入了解，并分析其原因，以进一步明确学生高中物理知识结构与大学物理学习的关联程度，然后在此基础上，提出大学物理课程改革的若干建议。
2 理工科学生高中物理选修模块情况分析
我院是一所理工科院校，生源来自全国各地，具有较好的代表性。本文以我院2016级学生为对象进行了问卷调查，发放问卷164份，回收164份，其中，有效问卷164份。调查内容共分为三大块：第一，主要调查学生的模块选修情况，包括选修了几个模块，哪些模块比例较高等；第二，从学生层面了解他们为什么选修这些模块，以及对其他未选修的模块是否有所了解；第三，经过一个学期的大学物理学习，让学生从自身的学习体验感受中学物理基础对大学物理学习的影响如何。
2.1 学生高中物理选修情况
调查结果显示，如图2，过一半的学生只选修了1个模块（占总调查人数的53%），26%的学生选修了2个模块，15%的学生选修了3个模块，仅有6%的学生4个模块都学过（此处，“选修”是依据表1方案进行的）。可见，大部分学生的中学物理知识基础并不完全相同。即使是选修了2个及以上模块的这部分学生，通过访谈发现，他們在高考复习时是有侧重点的，老师会提示他们侧重复习在考试中容易获得分数的模块。因为不同学校不同老师的指导方向不同，所以导致不同学生掌握的知识结构也不同。由此可见，在高考指挥棒的影响下，老师和学生对模块的选学带有急功近利的想法，大部分学生选学的初衷只为了应付高考。
在具体的选修模块中，选修“3-4”和“3-5”模块的学生较多，占到50%以上，如图3所示。从表1可以看出，选修“3-4”的主题是与波动相关的知识，选修“3-5”的主题是碰撞与动量守恒及物质微观结构，这两个主题涉及了大学物理中力学、电学、光学和近代物理的部分内容。教学中发现，学生对“3-4”主题的内容普遍掌握得较好，但对“3-5”主题的内容，特别是碰撞与动量守恒的内容，学生掌握得不是很好，普遍对动量和冲量等基本概念以及动量定理和动量守恒规律理解不够深入。选修“3-3”模块的学生也较少，基本上一个班只有个别学生有热学方面的基础，所以在学习大学热学部分内容时学生普遍感觉吃力。
总之，在高中选课制度和高考指挥棒的双重影响下，从个人角度看学生在高中阶段获得的物理知识是不够全面的。而按目前大学教学的组班制度，从整个班级看，学生的物理知识基础则表现为参差不齐。
2.2 学生高中物理选修模块选择情况分析
另外，调查结果显示，近85%的学生选课是由老师、学校或上级教育部门统一决定的，而且50%的学生在选课之前并不知道各选修模块的主题。可见，课程标准制定的初衷，让学生在选课中所拥有的自主性，在实际的教学实施过程中完全被剥夺了。而且，由于中学学习时间紧、压力大，大部分学生除了选学的模块外，对其他模块的主题知识了解很少。调查数据显示，仅有13%的学生表示了解，了解的主要渠道是自学，如图4所示。剩下87%的学生中近一半表示完全没有学习。可见，大部分学生在中学没有经历比较完整、系统的物理训练。
2.3 选修模块体系对大学物理学习的影响
建构主义学习理论认为，学习是学习者在原有知识经验的基础上，主动对新信息进行加工处理，建构知识表征的过程[3]。那么，中学物理学习对大学物理学习会有何种影响呢？如图5所示，从学生自身的学习体验角度，通过问卷调查统计得出的结果，证明大部分学生通过一个学期大学物理的学习后，从主观上认为高中物理的学习基础对其大学物理的学习过程会产生影响。
从老师的实际教学经验也证明，学生对各模块知识的学习效果，受其高中物理选修模块的影响较大。如图6所示，统计了2015级和2016级学生期末试卷中4个模块知识的得分率（用每个知识点的平均分除以标准平均分）。两年的考试结果显示学生在质点（刚体）运动学、动力学的得分率较热学和机械振动、波这两个模块的得分率都高。其原因是热学和机械振动、波这两部分内容在高中都属于选修内容，有些学生基础相对薄弱，导致整个班级学生在这部分的基础知识不均衡。而且目前高校实施专业组班教学，在这种一刀切的教学模式下，基础薄弱的学生新旧知识衔接不畅通，影响了新知识的学习效果，从而影响了班级整体的教学效果。而较之这两个知识点，刚体对学生来说也是新内容，但是因为在中学以质点为对象的力学内容学习基础扎实，迁移到以刚体为对象时，理解也比较容易。
因此，无论是理论和实践都证明，高中物理知识结构不完整，对学生个人大学物理的学习产生了影响，对高校现行的组班教学制度也提出了新的课题。
当然，从另外一个角度而言，学生知识结构“不完整”本是选修方案中应有之义。学生在选学过程中学习能力得到了较好发展，因而自身也具备了学习其他模块的能力。
本文接下来讨论大学物理教学应该如何与中学更好衔接。
3 对大学物理课程改革的建议
通过以上对高中阶段学生的物理选修情况的分析，本文从以下三个方面探讨大学物理课程该如何调整以适应高中物理课改所带来的挑战。
3.1 制订大学物理课程标准
课程标准是规定某一学科的课程性质、课程目标、课程内容、实施建议的指导性文件，与教学大纲相比，在课程的基本理念、课程目标、课程实施建议等几部分阐述详细、明确，特别是要提出面向全体学生的学习基本要求。大学物理课程的指导性文件，目前只有教育部制定的《非物理理工科类大学物理课程教学基本要求》（下文简称“要求”）[4]，类似于教学大纲。而课改以来中学各课程都有相应的课程标准，所以大学物理也应该在中学物理课程新标准的基础上制定相应的课程标准，用于指导各高校大学物理课程的教学。在制订标准过程中，应该注意以下两点：
第一，针对现在中学物理课程选修课机制的实行，大学物理课程应该从教育职能部门下发执行标准，建议执行最低课时数量，以从时间上能够弥补物理课程学习时间问题。众所周知，现在的高校教育，重专业轻基础，大学物理课程作为基础课程，其课时有逐年缩减的趋势。据调研，在有些本科院校大学物理课程只有50个学时左右，远远低于“要求”目前建议的最低126个学时。那么这样一来，学生在其整个学习生涯中，学不到系统的物理课程，较难实现培养学生分析问题和解决问题的能力，也难实现培养学生的探索精神和创新意识等其他课程无法替代的课程职能。对此，中国科学院院士清华大学朱邦分教授指出，长此以往，我国的很多大学毕业生将基本是“科盲”，将非常不利于我国国民科学精神和科学素质的提高，甚至将会削弱我国的科技竞争力[5]。所以，制定新的课程标准，首先要从课时总量保证学生能接受到系统的大学物理课程的训练。
其次，根据中学的选课制度应对大学物理课程的课时结构给出合理建议。
如表2，以我院为例，大学物理的课程标准要求课时是130个学时，基本能够满足“要求”规定的最低126个学时，具体的教学内容也基本包括了“要求”所规定的A类。但根据实际的教学经验，在分析目前学生的知识基础上，课时分配仍具有可调整的空间。比如，经过分析，建议在动量、振动和波、热学三个部分各加2个学时，因为这三块内容在2016年的高考大纲中均为选考内容（比如，动量、振动和波、热学三个部分，在2016年的高考大纲中均为选考内容，分析学生的学习情况，建议各增加2个学时）。其中，动量、动量定理及守恒定律在2017年的高考大纲[6]中划入必考内容，但鉴于大学教学的侧重点不同，仍然建议增加2个学时。根据历年的教学经验，学生在电磁学部分的得分率明显较光学和近代物理低十个百分点，从一个层面表明学生学习这部内容存在一定困难。因此，建议电磁学部分应适当再加2～4个学时。另外，有同行研究得出光学部分应增加几何光学的内容[7]。因为这部分内容学生在高中物理的学习中是缺失的，但是在后续的很多课程实践中学生在操作仪器时，离不开几何光学的基础知识，而且“要求”中也列了4条A类要求，所以建议将这部分内容列入正常课时内。
第二，新课程标准在内容要求建议方面，应考虑中学物理的选修课模式，以学生的实际知识结构为出发点，提出可行性建议。根据本文的分析，学生在高中物理的选修内容，受高考指挥棒的影响，所以从高考物理大纲中可以基本窥见学生掌握的物理知识体系。分析《2016年全国新课标高考物理考试大纲》可见，力学和电学是高考物理的必考内容，对各部分知识内容掌握的程度分为Ⅰ类（了解和认识）和Ⅱ类（理解和运用）。其中，力学中有13条Ⅱ类考试内容，占该部分总知识条目的56.5%，电磁学中规定了14条Ⅱ类考试内容，占该部分总知识条目的37.8%。可见，中学的力学知识侧重理解和应用，电磁学知识侧重了解和认识。将现行大学物理课程 “要求”中的具体内容与中学考试大纲进行对比，发现“要求”中力学部分规定的A类知识点在中学考试大纲中都有要求，属Ⅱ类知识。比如，牛顿定律及其应用、动能定理、机械能守恒定律及其应用等。可见，通过中学的学习，学生在力学部分已经掌握了核心的概念。主要的区别是在大学中要运用矢量运算、微积分运算等方法处理更为普遍的问题。电磁学部分中学物理侧重于电力、磁力、静电感应和电磁感应现象等的分析，大学物理的重点在于通过库仑定律、高斯定理和环路定理、毕奥-萨伐尔定律、法拉第电磁感应等，学习电磁场的概念及场的研究方法。虽然侧重点不同，但是学生已有基本概念，理解起来相对容易。总之，力学和电磁学就目前来说，学生知识基础相对统一，教学容易开展。但是，针对高中的选学内容就要特别重视，比如据调查重庆地区的高中，“3-4”模块选择较少，这个模块主要讲解波动的相关问题，所以在大学课程中讲解机械振动与机械波时，学生的差距就很明显。按照目前的课时安排，中学修过这个模块的学生很容易进入学习，但是没有学过这个模块的学生就很难建立起波动的概念。可见，在必考和选考模块上，学生的中学物理基础和课改前已经有所不同，在制定新的课程标准时应增加适当的具有可操作性的大、中学物理课程的衔接建议。
3.2 创新教学组班方案
目前我国很多高校大学物理课程实施的是以专业组建的大班教学方案。以我院为例，我们组织的施教模式以专业划分，将来自不同学校不同省份的学生组织到一个班级，这些学生由于已有物理知识的不统一，导致老师在教学进度上很难把控，在某些模块的教学中，部分学生基础较弱，按照现在课程标准规定的课时上课，这部分学生跟不上教学的进度。因此，建议打破传统的模式，实施分模块、分层次选修教学模式。比如，力学和电磁学部分，由于在中学这是统一必修部分，学生基础相差不大，可实施统一教学，而振动和波、热学、光学、相对论和量子物理基础这些内容，可以进行分模块、分层次教学。分模块教学便于学生针对自己的基础进行选修课程。分层次教学，可分为基础级和提高级，其中基础级针对中学没有选修过这块内容的学生，提高级则针对在中学已经有基础的部分学生。在基础班上课的老师要注意增加一些中学的基本概念作为过渡，深入浅出地引导学生进入大学课程的学习。
3.3 丰富物理类选修课程
针对中学物理和大学物理教学衔接的问题，目前，从国家的层面提出了结合MOOC教学的物理先导选修课，但是这些选修课目前只在一些重点类中学展开，所以它主要针对物理程度较好的学生，或者在中学学有余力的学生。在高考压力之下，对于一般的学生通常不会去选修这门课。所以，建议在大学适当开展一些多种形式的物理类选修课、先导课，比如针对文科生的文科物理，针对理工科物理与人文结合的课程。同时，在课程安排上有步骤、有层次地进行阶梯式排课，如先导课与部分高等数学课程安排在大学物理之前，部分选修课如演示实验、科技发展史安排跟大学物理同步，部分拓展课程如创新实验、尔雅课程等安排在大学物理课之后。从课程形式、数量及结构安排上逐步递进，相互补充，不仅做好中学与大学物理的衔接，也丰富了物理课程的内涵，为扩展学生眼界，锻炼辩证思维，提高意识境界打下基础。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（实验）[S].北京：人民教育出版社，2003.
[2]教育部考试中心.2016年全国高考考试大纲新（课标版）：物理[DB].http：//gaokao.koolearn.com/20160118/891262.html.訪问时间：2017.09.10
[3]George W. Gagnon. Jr. Michelle Collay. 宋玲.建构主义学习设计[M].北京：中国轻工业出版社，2008.
[4]教育部高等学校物理学与天文教学指导委员会物理基础课程教学指导分委会.理工科大学物理课程教学基本要求（2010年版）[M].北京：高等教育出版社，2011.
[5]朱邦芬. “减负”及我国科学教育面临的挑战[J].物理与工程，2016，26（4）：3-7.
[6]教育部考试中心.2017年全国新课标高考物理考试大纲 [DB]. https：//wenku.baidu.com/view/290f8c471a37f111f0855b64.html.访问时间：2017.10.16
[7]雷鸣，王永钢.从高中物理选修情况看执行大学物理教学基本要求的意义[J].物理与工程，2013（6）：45-47.