大學(xué)物理課程教學(xué)改革研究論文
摘要：傳統的《大學(xué)物理》課程教學(xué)缺乏專(zhuān)業(yè)針對性、教學(xué)內容陳舊、課程體系單一，已不能適應應用技術(shù)型人才培養的要求。針對《大學(xué)物理》課程教學(xué)中遇到的這些問(wèn)題，本文從教學(xué)內容、課程體系、教學(xué)方式和考核評價(jià)體系幾個(gè)環(huán)節進(jìn)行教學(xué)改革研究，以期促進(jìn)新形勢下《大學(xué)物理》課程的教學(xué)。
關(guān)鍵詞：應用技術(shù)型人才；轉型發(fā)展；大學(xué)物理課程；教學(xué)改革
國家經(jīng)濟發(fā)展方式的轉變、產(chǎn)業(yè)結構的轉型升級需要大量高素質(zhì)、多樣化的應用型人才，向應用技術(shù)型高校轉型是新建地方本科院校走向內涵式發(fā)展的必然選擇和重大機遇。在向應用技術(shù)型大學(xué)轉型的背景下，各新建地方本科院校突出了“應用型”辦學(xué)定位[1]。然而，目前多數新建地方本科院校仍然沿用傳統的大學(xué)物理教學(xué)模式，側重理論知識的教學(xué)，對不同專(zhuān)業(yè)未加以區分，在教材選用、教學(xué)內容、授課方式和考核評價(jià)等方面仍采用同一標準。不同專(zhuān)業(yè)有不同的特點(diǎn)和人才培養目標，對大學(xué)物理課的教學(xué)的需求也不盡相同，缺乏專(zhuān)業(yè)針對性的大學(xué)物理教學(xué)模式顯然已不適合新形勢下應用型人才綜合素質(zhì)培養的要求。因此，如何將大學(xué)物理與各理工科專(zhuān)業(yè)有機結合，進(jìn)行具有專(zhuān)業(yè)針對性的大學(xué)物理課程教學(xué)模式改革的探索與實(shí)踐具有重要的意義。
1．目前大學(xué)物理課程設置中存在的問(wèn)題
1.1大學(xué)物理課程與理工科各專(zhuān)業(yè)其它課程結合度差
目前，多數新建地方本科院校各理工科專(zhuān)業(yè)使用統一的大學(xué)物理教材,與各個(gè)具體的專(zhuān)業(yè)結合不夠緊密,專(zhuān)業(yè)針對性差。雖然大學(xué)物理是理工科各專(zhuān)業(yè)的公共基礎課，但各專(zhuān)業(yè)有各自的專(zhuān)業(yè)特色和要求，因此對大學(xué)物理課的要求也不盡相同[2]。大學(xué)物理課程缺乏專(zhuān)業(yè)針對性容易使學(xué)生產(chǎn)生物理無(wú)用論的錯覺(jué)，認為學(xué)習物理對專(zhuān)業(yè)知識、課程的學(xué)習沒(méi)有幫助，學(xué)習積極性不高，學(xué)習效果差。
1.2教學(xué)內容陳舊，較少體現現代性和專(zhuān)業(yè)針對性
當今社會(huì )科技發(fā)展日新月異，物理新知識、新技術(shù)不斷涌現，為其它學(xué)科的進(jìn)步奠定了重要的理論和物質(zhì)基礎，推動(dòng)了諸如信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)以及農業(yè)科學(xué)等學(xué)科的進(jìn)步。然而目前多數新建地方本科院校使用的物理教材，教學(xué)內容陳舊，側重于經(jīng)典物理學(xué)中的力學(xué)、熱學(xué)、振動(dòng)和波動(dòng)光學(xué)以及電磁學(xué)基本知識和理論的教學(xué)，較少涉及高新技術(shù)、科技在現實(shí)社會(huì )中的應用，同時(shí)缺乏專(zhuān)業(yè)針對性，對與信息科學(xué)、材料科學(xué)以及生物科學(xué)等學(xué)科關(guān)系緊密的激光信息技術(shù)、量子通信技術(shù)、同步輻射核磁共振波譜技術(shù)、新型顯微技術(shù)、混沌理論和耗散結構等鮮有介紹。
1.3課程體系結構設置不合理
向應用技術(shù)型大學(xué)轉型的大形勢下大學(xué)物理地位被削弱，大學(xué)物理教學(xué)面臨著(zhù)學(xué)時(shí)少而教學(xué)內容多的突出的矛盾。目前，大多數新建地方本科院校各理工科專(zhuān)業(yè)主要是通過(guò)刪減教學(xué)內容來(lái)克服學(xué)時(shí)少的矛盾，側重于經(jīng)典物理知識的教學(xué)而對于近現代物理技術(shù)及其應用僅作簡(jiǎn)單介紹或干脆完全刪除，在課程體系設置方面則主要還是采用單一的必修課。物理新知識、新技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了其他學(xué)科的發(fā)展，因此，有必要對物理學(xué)新進(jìn)展、新技術(shù)及其在各專(zhuān)業(yè)中的應用加以介紹。顯然，單一的課程結構已不能適應物理學(xué)知識的深度與廣度上不斷發(fā)展的趨勢,不能滿(mǎn)足各理工科專(zhuān)業(yè)對物理新知識的需求。
2.改革的具體措施
2.1優(yōu)化教學(xué)內容、加強專(zhuān)業(yè)關(guān)聯(lián)性
物理學(xué)包括經(jīng)典物理學(xué)，近代物理學(xué)與當代物理學(xué)三個(gè)部分。經(jīng)典物理學(xué)主要涉及力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)等內容，這部分內容的教學(xué)對理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生的科學(xué)素養、數理思維以及分析解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養具有重要意義。在向應用技術(shù)型技術(shù)大學(xué)轉型發(fā)展的背景下雖然大學(xué)物理的地位被弱化、教學(xué)課時(shí)被縮減，但筆者認為大學(xué)物理中經(jīng)典物理知識的完整性不應被削弱和破壞，但要結合各專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化整合[3]。在學(xué)時(shí)有限的前提下，那些與專(zhuān)業(yè)課程聯(lián)系不是特別緊密的內容只需圍繞物理學(xué)基本知識、概念、定律和思想方法進(jìn)行定性介紹，只要能夠使學(xué)生建立清晰的物理圖像即可，避免繁雜的數學(xué)論證和理論推導；而那些對專(zhuān)業(yè)課程具有較大影響的內容則要進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)。比如，對于通信工程和電子信息工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，電磁學(xué)部分要進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)。對于這些專(zhuān)業(yè)的學(xué)生而言，《電磁場(chǎng)理論》是一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)課。電磁場(chǎng)和電磁波作為信息的重要載體，在通信領(lǐng)域應用非常廣泛，在雷達、遙感、導航等技術(shù)領(lǐng)域也有廣泛的應用。因此，通信工程和電子信息工程類(lèi)的學(xué)生必須熟練掌握電磁場(chǎng)與電磁波的基本性質(zhì)、傳播規律和傳輸、輻射、散射的基本理論。作為《電磁波理論》的先導課程，大學(xué)物理課程教學(xué)時(shí)應該突出電磁學(xué)部分的教學(xué)，重點(diǎn)介紹電磁感應現象和變化的電磁場(chǎng)等內容，使學(xué)生對感應定律、自感和互感、電磁振蕩、電磁波和電磁波譜的基本理論和規律有充分的認識，為《電磁波理論》的學(xué)習奠定良好的基礎。對于土木工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理在教學(xué)內容上應該側重于力學(xué)部分；而對于石油化工等專(zhuān)業(yè)則需要側重于流體力學(xué)和熱力學(xué)基礎定律等知識。近現代物理學(xué)與當代物理學(xué)前沿知識的教學(xué)可以開(kāi)闊學(xué)生的視野，有利于學(xué)生創(chuàng )新意識和創(chuàng )新思維的培養。在有限的課時(shí)內，需結合理工科各專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)從眾多物理學(xué)新知識和新技術(shù)中選擇與專(zhuān)業(yè)緊密相關(guān)的內容進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)。比如對于材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)，應選擇與材料檢測、分析息息相關(guān)的電子掃描顯微鏡、X射線(xiàn)衍射儀、激光超聲檢測等先進(jìn)檢測技術(shù)的原理和方法進(jìn)行重點(diǎn)教學(xué)；對于通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)，應選擇激光信息技術(shù)、量子通信技術(shù)、量子計算機和光復用與光放大等技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)介紹。
2.2完善課程結構,將必修、選修和網(wǎng)絡(luò )課程有機結合
各專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)和人才培養目標不同，對大學(xué)物理課的教學(xué)需求不盡相同。因此，需要對大學(xué)物理課程體系進(jìn)行調整，改變單一化的課程模式，豐富大學(xué)物理課程體系[4]。根據大學(xué)物理教學(xué)內容與各專(zhuān)業(yè)的緊密程度，可以分成必修、選修和自主學(xué)習三個(gè)模塊。必修模塊主要包括經(jīng)典物理理論基礎知識和核心內容，其中重點(diǎn)在于與各專(zhuān)業(yè)聯(lián)系緊密的物理知識，是學(xué)生必須掌握的部分，學(xué)生通過(guò)該模塊的學(xué)習可以形成基本的科學(xué)素養、數理思維以及分析解決實(shí)際問(wèn)題能力；選修模塊則側重于物理知識的延展與應用，主要包括與各專(zhuān)業(yè)聯(lián)系最緊密的物理學(xué)前沿知識、技術(shù)及其在各專(zhuān)業(yè)中的應用，本模塊可為理工科各專(zhuān)業(yè)學(xué)生后續的實(shí)踐、操作課程奠定理論基礎，增強學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力；科技發(fā)展日新月異，知識量、信息量劇增，除了通過(guò)必修模塊和選修模塊將經(jīng)典物理學(xué)內容和與各專(zhuān)業(yè)聯(lián)系密切的近現代物理學(xué)前沿知識、技術(shù)傳授給學(xué)生，還應優(yōu)選與專(zhuān)業(yè)關(guān)系緊密的物理學(xué)最新進(jìn)展，如“高亮度發(fā)光二極管”、“超導體與超流體”、“混沌理論”和“熵信息論”等內容制成網(wǎng)絡(luò )教學(xué)視頻，供學(xué)生根據興趣和需要自主學(xué)習，達到開(kāi)闊學(xué)生視野，培養學(xué)生創(chuàng )新型思維的目的。
2.3豐富教學(xué)方式、手段，開(kāi)展多元化教學(xué)
如上所述，為適應轉型發(fā)展的需要大學(xué)物理課程的教學(xué)內容、課程體系需要根據理工科各專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)和應用型人才培養的目標做出相應調整。教學(xué)內容和課程體系的調整要求教學(xué)方式和教學(xué)手段也必須作出相應的變革。
2.3.1傳統教學(xué)方式與研討式、啟發(fā)式有機結合
向應用技術(shù)型大學(xué)轉型的背景下，大學(xué)物理課程課時(shí)被大幅壓縮。傳統的大學(xué)物理教學(xué)是以保姆式、注入式的教學(xué)方式為主，需要耗費較多的課時(shí)，而且教師一言堂講授式教學(xué)往往忽略了學(xué)生的主體地位，教學(xué)效果普遍不佳[5]。因此，應該根據教學(xué)內容的特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)特色，將傳統的教學(xué)方式與啟發(fā)式、研討式等教學(xué)方式有機結合。比如講解“位移電流”時(shí)，教師可以利用奧斯特實(shí)驗進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。通過(guò)奧斯特實(shí)驗學(xué)生已經(jīng)知道了變化的電場(chǎng)會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng)。因此，教師可以類(lèi)比地提出問(wèn)題“變化的磁場(chǎng)是否產(chǎn)生電場(chǎng)”，通過(guò)類(lèi)比的方法，引導學(xué)生提出“位移電流”的假設，并與“傳導電流”進(jìn)行比較，從而使學(xué)生對于“位移電流”的本質(zhì)有一個(gè)清晰的認識。除了傳統的講授式和啟發(fā)式教學(xué)外，對于那些與各專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)和實(shí)際生活聯(lián)系緊密的，學(xué)生又易混淆、難以理解和掌握的物理概念和知識，可以通過(guò)創(chuàng )設問(wèn)題情境的方式引導學(xué)生研討，使學(xué)生對原本模糊的概念、知識和規律有清晰的認識。比如，為了加深學(xué)生對極性分子的極化、取向變化以及電磁感應和渦流加熱原理的理解，在教學(xué)中可以讓學(xué)生討論為何金屬容器不能放進(jìn)微波爐而電磁爐只能使用鋼、鐵等金屬容器？在學(xué)生文獻查閱、交流討論的基礎上，教師進(jìn)行物理相關(guān)知識進(jìn)行總結概括，最終使學(xué)生電磁感應和渦流加熱原理。
2.3.2優(yōu)化多媒體、電視教學(xué)等現代教學(xué)技術(shù)的應用
多媒體、動(dòng)畫(huà)演示、仿真視頻等技術(shù)手段可以將抽象的物理概念、現象形象化，可以幫助學(xué)生從直觀(guān)的物理現象中加深對基本物理概念、物理規律的理解和掌握，同時(shí)避免概念、定理等文字性?xún)热莸陌鍟?shū)，顯著(zhù)增加課堂的`容量。但是，在大學(xué)物理課程教學(xué)中應當注意多媒體等現代教學(xué)技術(shù)不能偏離課堂教學(xué)輔助手段的定位，不能忽略教學(xué)內容的主導作用，應根據教學(xué)內容的特點(diǎn)適當地使用多媒體技術(shù)，避免過(guò)分依賴(lài)多媒體課件。對于抽象的概念和側重演示與觀(guān)摩的教學(xué)內容，使用多媒體和電視教學(xué)等現代教學(xué)技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)可以獲得較好的教學(xué)效果；而對于側重理論推導和定量計算的教學(xué)內容，傳統的授課方式效果更好。比如推導“麥克斯韋方程”時(shí)，傳統的推導式教學(xué)可以引導、培養學(xué)生的思維，學(xué)生更容易形成自己的邏輯推理能力，而用多媒體演示的效果要差得多。
2.4優(yōu)化考核、評價(jià)體系
現有的大學(xué)物理課程基本上是采用結合平時(shí)作業(yè)、考勤和期末閉卷考試卷面成績(jì)的考核方式，其中又以期末閉卷考試為主。閉卷考試的考核方式容易造成學(xué)生為了應付考試而死記硬背例題，從而忽略對知識的理解和應用。為適應應用型人才培養的要求，對學(xué)生的考核、評價(jià)體系也應當根據教學(xué)內容、課程體系和教學(xué)方法的改革同步地作出調整，宜采用多元化和累加式的考核方式，增加平時(shí)考核的項目和比重[5]。平時(shí)測試可以包括隨堂測試、單元考核和攥寫(xiě)探究性論文等形式。比如在講授電場(chǎng)強度時(shí)，教師在分析了均勻帶電圓環(huán)在其軸線(xiàn)上的電場(chǎng)分布后可以隨堂測試學(xué)生是否能夠推導出均勻帶電圓盤(pán)在其軸線(xiàn)上的電場(chǎng)分布情況。教師還可以將教學(xué)內容分成幾個(gè)單元，在每個(gè)單元教學(xué)結束后針對本單元的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)給出知識應用型題目，采用開(kāi)卷答題考試的方式考察學(xué)生掌握情況。除此之外，教師還可以針對生活中常見(jiàn)的物理現象提出問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)自主查閱文獻資料，撰寫(xiě)科技小論文。除了平時(shí)測試，針對基本知識和教學(xué)重點(diǎn)，每學(xué)期末再進(jìn)行一次開(kāi)卷答題考試。最終按照作業(yè)10%，考勤10%，平時(shí)測試成績(jì)40%，期末考試成績(jì)40%的比例核定總成績(jì)。
3.結語(yǔ)
圍繞服務(wù)新建地方本科院校向應用技術(shù)型高校轉型發(fā)展和高素質(zhì)、應用型人才培養的目的，結合學(xué)科、專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)對《大學(xué)物理》課程從教學(xué)內容、課程體系、教學(xué)方式和考核評價(jià)體系幾個(gè)環(huán)節開(kāi)展教學(xué)改革的討論和探索，給出了改革的具體建議，希望能夠對轉型發(fā)展形勢下的《大學(xué)物理》課程教學(xué)工作有所促進(jìn)。
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