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摘要： PBL+CBL+TBL三轨教学模式是以问题为导向、以任务为载体、以案例为基础的混合式教学法。本文以薄膜干涉一节为例，阐述了如何采用PBL+CBL+TBL教学法进行大学物理课程教学的具体实践过程，充分调动学生学习的主动性和积极性，提高学生团队合作有效性、独立思考和解决问题能力，切实提高“大学物理”课程教学效果，使大学物理教学更好地满足军队院校课程教学要求， 对接后续专业课程。

关键词：PBL+CBL+TBL三轨教学模式；大学物理；军队院校

大学物理是军事高等教育四年制本科通识教育类的自然科学必修课程，是自然科学、军事科学和工程技术的基础，在培养学员理论联系实际、实事求是的科学作风，勇于探索、认真严谨的科学态度等方面具有不可替代的重要作用。本课程包含大量抽象的概念、图形和数理实证，学生往往觉得比较难。为提高大学物理课堂的教学质量和课堂效果，提升学员的学习能力和综合素质，本文结合军队院校学员学习现状和教学实际，以光学专题中重要的一节薄膜干涉为例，探索将PBL+CBL+TBL三轨教学模式运用于大学物理课程导学、教学、课后拓展过程。

1 大学物理课程教学现状

大学物理课程包含力学、热学、电磁学、振动与波、光学、相对论和量子物理等多个专题，课时量较大且教学内容繁杂抽象、落实未来岗位指向性不够明确。加之军队院校学员的任职需求和课程安排，军事专业课程和军事体育训练占据了大部分的时间，容易导致学员产生物理课程学不会、没有用、不必要的心理。此外，在传统讲授模式中，教员按部就班将教材上的物理概念、理论和规律告诉学员，可以说手把手的教，导致学员缺少自主思考和探索。因此，学员学习物理的路径习惯依赖教师，学习目标偏向应试，对运用物理解决军事实际问题的思考不够，贴合武器装备、训练生活的实践应用不足。

2 PBL、CBL和TBL教学法概述

问题教学法（Problem-based Leaning，PBL）在20世纪60年代中期由美国神经病学教授 Barrows 最早应用于实际教学 [1]。 PBL教学法中，教师设计的问题包括：结构良好的问题，有统一的正确答案；劣构问题，属于开放式问题，需要学生表达个人观点[2]。大学物理设计的问题可将两者有效结合，例如在讲解光学原理时，已知各个光学参数求解现象为结构良好问题；而如何设计一种光学仪器达到某种目标现象，这个问题就需要学生自己设定假设、制定计划并进行理论和实验验证。

CBL教学法，即以案例为基础的学习（Case-based Learning），该教学法通过引入实际案例作为教学素材，使学生能够将理论知识和实际相结合，从而更深入地理解和掌握所学知识。习主席在视察国防科技大学时强调，军队院校要坚持面向战场、面向部队，围绕实战搞教学、着眼打赢育人才，使培养的学员符合部队建设和未来战争的需要。因此军队院校的大学物理课程学习中引入或赏析相关军事案例，将物理学知识与军事高新技术、实际作战训练联系起来，突出物理教学中的军事特色显得尤为重要，例如力学中的陀螺仪与惯性导航、热学中的内弹道的力与能量、枪械消音器等。

团队合作学习 TBL（Team-based Learning）强调学生之间的合作和团队精神，其核心理念是将学习从传统的讲授模式转变为学生主动参与、互相合作的环境中。TBL教学法需要教师把教学内容设计成一个或多个具体任务[3]，在“任务”的驱动下，学生主动进行团队合作问题探索、分析和解答。物理学中的“任务”是明确可执行的，教员在明确任务的基础上指导团队分工，定期检查进展，并在展示成果之后给予反馈意见。

因此，在大学物理课程教学中，PBL、CBL和TBL教学模式具有较强的应用价值和前景，将三者结合并进一步运用在大学物理课程教学改革中，能提升课程的教学效果，为培养能够打赢现代战争的步兵指挥员、未来领导者奠定基础。

3 基于PBL+CBL+TBL 三轨教学模式进行大学物理教学设计的应用实践探究

以科学出版社《大学物理》第四版第十六章第四节薄膜干涉为例，接下来具体阐述PBL+CBL+TBL 三轨教学模式在“大学物理”课程教学中的具体实施过程。

3.1 问题引入（PBL+CBL）

在日常生活中，我们常常能看到在阳光的照射下，肥皂泡、水面上的油膜、一些镜头以及很多昆虫的翅膀上会呈现出如图所示五颜六色的花纹，有的古诗词中也有这种场景的描述，比如欧阳修的词《望江南·江南蝶》中“微雨后，薄翅腻烟光。”就描述了雨后蝴蝶翅膀上面的花纹。提出问题：生活中薄膜表面五彩缤纷的颜色是如何出现的？通过前期学习，大部分学员能够给出一个笼统的答案，即是由于光的干涉产生的。可以继续引导设问，使学员联系物理基本原理：如果是厚度均匀的薄膜，由光源发出的光到达薄膜上下表面时会发生什么现象？学员进行深入分析可以得出答案：由光源发出的光到达透明薄膜的上表面时，会被分成两束，一束为反射光，另一束为透射进薄膜内部，在薄膜下表面反射，再经过上表面折射，会产生两束反射光。基于以上内容的引入，可以引导学员科学认识入射光入射薄膜的初现象，又可引出下一步薄膜干涉成因的学习。

3.2 新知教学（PBL+TBL）

在课堂导入的基础上继续设问：这两束反射光有什么特点？两束光汇聚会有什么现象？引导学生向上节课所学的相干光方向思考，得出由于这两束光是平行光，同时呢它们来自光源上的同一波列，因此还是相干光，可发生干涉现象。这两束相干光经透镜汇聚于焦平面，产生稳定的有强有弱的干涉图样，这就是薄膜干涉的干涉原理。教员引导学生在课堂深度讨论第二个问题：那在哪些地方干涉加强，形成明纹，那些地方干涉减弱，形成暗纹呢？继续以两束光入射厚度均匀的薄膜的相干叠加为例，建立模型，如图3。在教师的引导下，学生围绕模型进行分组讨论，深入分析“干涉加强还是减弱是由什么决定的，当已知介质折射率、薄膜厚度、入射角等基本参数时如何分析干涉图样”等问题，将知识内化。针对讨论中普遍存在的问题“介质的相对折射率不同时，附加光程差的分析”，点评学员分组讨论的结果，对理解不到位之处强化讲解，加深理解。

3.3 按例分析（CBL+TBL）

实例1：生活现象。前后呼应，回到引入中的问题：生活中薄膜表面五彩缤纷的颜色是如何出现的？以肥皂泡为例，肥皂泡是空心形体的肥皂液薄膜，当阳光照射液膜时，一部分光被肥皂泡最外层表面反射，另一部分则是先透过最外层薄膜照到薄膜底面并被反射，两表面反射的光经过叠加后形成干涉条纹。因为阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等单色光组成的，所以对于不同波长的光，有的光干涉后被增强了，有的被减弱了，被增强的反射光看到的颜色更明亮且闪耀，因此会形成五彩缤纷的光影。

实例2：军事应用。薄膜干涉原理在军事中也有重要应用，潜望镜是潜艇辨识目标的重要装备，但要观察敌情，潜望镜必须突出海面操作，利用光的反射原理将海面上的图像经馆内的镜片反射进入人眼，在这个过程中镜面会使对外的反射光高度集中，使潜望镜成为了强光源，潜艇失去隐蔽性，这是非常不利的。所以我们可以在潜望镜的光学镜头上镀上一层薄薄的MgF2薄膜，此时进入镜头的太阳光在MgF2薄膜上产生薄膜干涉，在其上表面产生的反射光与下表面的反射光发生干涉现象，如果我们让反射光发生干涉相消，就能减弱反射，增强入射，这样，一方面可以增强我们观察的图像的清晰度，另一方面增强自身隐蔽性，我们把这种减弱反射光增强透射光的薄膜成为增透膜。实际的应用中，会在玻璃镜头表面镀上多层恰当厚度的MgF2来逐层增反。那反过来，如果让反射光增强，就形成了增反膜，可根据实际需求应用于生活和武器装备中。

以上两个实例主要涉及本节课所学薄膜干涉，难度较低， 保证大多数学生能够主动参与讨论， 锻炼解决问题的能力， 有效达成预期的能力目标。

3.4 拓展延伸（TBL+PBL）

针对本节学习内容，课后从两个方面进行思考拓展，小组合作完成。

第一，仍以肥皂泡为例，当一个肥皂泡从被吹出到破裂，其厚度和位置从未停止变化，因此上面的光影花纹也一直在变化，思考：薄膜的厚度和入射角度会对干涉结果产生什么样的影响？这个思考不仅可以拓展学员的物理思维，而且可以承接下节内容薄膜干涉的等厚干涉和等倾干涉。

第二，除潜望镜外，增透膜和增反膜在军事中还有很多应用，比如增透膜主要用于制造被动式光学系统如红外热成像系统、夜视系统等，增反膜常用于制造反光和共振腔器件。由此查找薄膜干涉在不同军兵种武器中的应用，进一步内化知识，运用科学知识，提高武器装备性能，增强打赢能力。

4 结语

PBL+CBL+TBL 三轨教学模式结合了多种教学模式，有利于弥补单一教学模式的不足，充分发挥三种教学模式的优点。培养自主学习能力：PBL强调通过解决实际问题来驱动学习，学生需要主动寻找信息、分析问题并解决问题；CBL通过具体案例的分析，让学生在情境中应用理论知识，同样需要学生主动参与和探索。增强团队合作精神：TBL模式特别注重团队合作，学生需要在小组内分工合作，共同完成任务；在PBL和CBL中，学生也经常需要以小组形式进行讨论和分析，进一步促进了团队合作。理论与实践相结合：PBL和CBL都强调将理论知识应用于实际问题的解决，使学生能够更好地理解和掌握知识；TBL通过团队项目或任务，让学生在实践中学习和运用知识，增强了学习的实用性和趣味性。

不仅如此，PBL+CBL+TBL三轨教学模式还充分体现了军队院校大学物理的特点，以生活和军事中的案例为中心，以问题为教改教法导向，结合小组学习的方式，在提高学生课堂参与度、发挥学生主观能动性方面具有很大的优势。

参考文献：

[1] Cindy E， Hmelo-Silver.Problem-Based Learning：What and How Do Students Learn？ [J]. Educational Psychology Review， 2004，16（3）：235-266.

[2] 符晓燕.微观经济学案例教学效果的影响因素及对策[J].时代金融，2016（5）：332，342.

[3] 刘建强.任务驱动：科学探究教学的重要策略[J].教育研究与实验，2015（1）：81-85.