應(yīng)用型院校大學(xué)物理教學(xué)模式改革的實(shí)踐

楊 爽，許 琰，吳 闖

（1.沈陽城市建設(shè)學(xué)院基礎(chǔ)部，沈陽 110167；2.沈陽師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，沈陽 110034）

應(yīng)用型院校大學(xué)物理教學(xué)模式改革的實(shí)踐

楊 爽1，許 琰1，吳 闖2

（1.沈陽城市建設(shè)學(xué)院基礎(chǔ)部，沈陽 110167；2.沈陽師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，沈陽 110034）

當(dāng)前我國把提高教學(xué)質(zhì)量作為高等教育的重點(diǎn)。針對(duì)應(yīng)用型院校大學(xué)物理課程教學(xué)的現(xiàn)狀，從課程內(nèi)容與教學(xué)模式整合的視角，在教學(xué)的整個(gè)過程中詳細(xì)闡述了教師新思維、新方法、新理念的實(shí)踐，討論如何有效地進(jìn)行大學(xué)物理的教學(xué)改革。課程內(nèi)容與教學(xué)模式的改革為學(xué)生提供了多種學(xué)習(xí)活動(dòng)的空間，促進(jìn)了教師教學(xué)方式的變革，有效地改變了教師、學(xué)生、課程之間孤立的現(xiàn)狀，體現(xiàn)了以學(xué)為本的教育理念。

大學(xué)物理；教學(xué)改革；教學(xué)模式

0 引 言

物理學(xué)是研究物質(zhì)基本運(yùn)動(dòng)形式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科，它的基本理論滲透于自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域之中，是自然科學(xué)的基本學(xué)科。大學(xué)物理作為公共基礎(chǔ)課，一方面在于為學(xué)生較系統(tǒng)的打好必要的物理基礎(chǔ)，增強(qiáng)學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)踐中的適應(yīng)能力，另一方面通過大學(xué)物理課的學(xué)習(xí)使學(xué)生初步學(xué)會(huì)科學(xué)的思想方法和研究問題的方法，以使他們思想開闊，激發(fā)探索和創(chuàng)新精神。對(duì)學(xué)生今后的工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)新理論，新技術(shù)，不斷更新知識(shí)都有深遠(yuǎn)影響。

然而，面對(duì)當(dāng)前高等教育改革要求“多課少時(shí)、增加選修課、減少必修課”的總體趨勢，大學(xué)物理教學(xué)遇到了前所未有的困難［1］，主要表現(xiàn)為大學(xué)物理課程內(nèi)容多而課時(shí)少，教學(xué)內(nèi)容與現(xiàn)代工程技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)，教學(xué)方法和教學(xué)手段落后等?，F(xiàn)階段高等理工科教育的培養(yǎng)目標(biāo)：傳授給大學(xué)生應(yīng)有的專業(yè)知識(shí)與技能，以及必要的自然科學(xué)知識(shí)，使受教育者成為具備高素質(zhì)的人才，能夠在未來為國家、為社會(huì)創(chuàng)造無限財(cái)富［2］，因此，對(duì)大學(xué)物理課程進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行［3］。

1 教學(xué)內(nèi)容的改革

隨著高校大學(xué)物理教學(xué)課時(shí)的削減，教師按部就班地完成課程教學(xué)，從概念講解到定理證明，再到例題的分析，對(duì)相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用很少進(jìn)行分析，很難引起學(xué)生對(duì)大學(xué)物理學(xué)習(xí)的興趣，根據(jù)大學(xué)物理課程內(nèi)容特點(diǎn)提出如下建議：

1.1 教學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)化

從整個(gè)物理學(xué)體系出發(fā)，用現(xiàn)代物理的思想、概念和方法，重新審視各知識(shí)點(diǎn)的相對(duì)關(guān)系及其地位［4］。例如，傳統(tǒng)的力學(xué)內(nèi)容主要以牛頓運(yùn)動(dòng)三定律為核心來展開的，把質(zhì)量和力作為動(dòng)力學(xué)中最基本的概念，從而導(dǎo)出動(dòng)量和能量概念以及有關(guān)守恒定律。依據(jù)現(xiàn)代物理觀點(diǎn)，力學(xué)內(nèi)容也可以動(dòng)量、能量和角動(dòng)量3個(gè)守恒定律為核心來展開，在描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用時(shí)，動(dòng)量、能量的概念要比力的概念更基本，這樣處理不僅從觀點(diǎn)上與近代物理相銜接，而且關(guān)于質(zhì)量、力、質(zhì)心、勢能、振動(dòng)等概念的引入，都與經(jīng)典內(nèi)容有較大的不同。如討論薄膜干涉中各種情況下的額外光程差可以從半波損失概念及產(chǎn)生條件入手，即在說明產(chǎn)生半波損失條件時(shí)一定要強(qiáng)調(diào)入射光在掠射或正射兩種情況下，光由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)反射光產(chǎn)生半波損失［5］。對(duì)于基礎(chǔ)模塊的教學(xué)，教師應(yīng)著重于對(duì)物理定理、定律和概念進(jìn)行定性的分析和說明，可適當(dāng)降低數(shù)學(xué)的要求，從較簡單的事例入手，然后指明結(jié)論的普遍性［6］。同時(shí)，在物理課程中實(shí)施建模教學(xué)，可以幫助學(xué)生聚焦問題、建構(gòu)知識(shí)，在科學(xué)的范疇下進(jìn)行問題的解決［7］。如：美國密歇根大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)學(xué)院主任Bauer教授在介紹密歇根大學(xué)物理教學(xué)的情況，指出教學(xué)內(nèi)容組織的核心在于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，在講能量、能源時(shí)，通過衛(wèi)星照片讓學(xué)生直觀地了解能源的使用情況，并從學(xué)生關(guān)心的問題入手，如石油等能源的消耗、混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、全球變暖、海岸線上升、奧運(yùn)會(huì)開幕式中LED屏等，通過這些熱點(diǎn)問題來組織課堂教學(xué)設(shè)計(jì)等有效的物理學(xué)習(xí)方法［8］。

1.2 增強(qiáng)了教學(xué)內(nèi)容的前沿性與先進(jìn)性

與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相比，教材建設(shè)總是帶有一定的滯后性，這就要求教師選擇的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)具有一定的時(shí)代特征和前沿性。通過穿插、滲透和拓展近年來出現(xiàn)的新的物理思想、理論和方法，為物理內(nèi)容“增肥”［9］。例如講到光學(xué)部分內(nèi)容時(shí)引入液晶顯示的原理、增透、增反、光纖及其應(yīng)用等，講到電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)可探討一下磁懸浮列車等高新技術(shù)的應(yīng)用，使學(xué)生感覺到高科技并不高不可攀，其基本理論就在大學(xué)物理的課堂教學(xué)中。在重點(diǎn)講解物理學(xué)的基本概念、基本原理的基礎(chǔ)上，也向?qū)W生適當(dāng)?shù)亟榻B當(dāng)今物理學(xué)發(fā)展的前沿問題［6］。如當(dāng)代理論物理學(xué)家根據(jù)電、磁的對(duì)稱性，提出自然界中應(yīng)該存在磁單極。雖然也有人發(fā)現(xiàn)過磁單極，但基于實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)性，至今科學(xué)家也沒證實(shí)磁單極的存在。學(xué)生對(duì)科技前沿問題很感興趣，會(huì)提出各種問題，進(jìn)行更進(jìn)一步的探討，從中也對(duì)學(xué)生進(jìn)行了嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和嚴(yán)密的科學(xué)思維方法的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

大學(xué)物理集中表現(xiàn)為經(jīng)典物理內(nèi)容過多、近代物理內(nèi)容太少而且要求很低，物理學(xué)原理在工程技術(shù)中的應(yīng)用和現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展及重大科技成果等沒有被納入課堂教學(xué)［10］。因此，對(duì)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合和優(yōu)化是大學(xué)物理教學(xué)改革的突破口。

2 教學(xué)方法的推進(jìn)

教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性，整個(gè)教學(xué)完全是以學(xué)生為主體，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 啟發(fā)提問式教學(xué)

由于講課不可能像中學(xué)一樣，所有的事情都講清楚，學(xué)生就很容易是被動(dòng)的學(xué)習(xí)，等于是灌輸式的，這么寬的范圍，又要講到前沿，又要講到發(fā)展的路徑和可能的問題，不可能很細(xì)的講，在這種情況下，要向國際上學(xué)習(xí)，講思路、講發(fā)展、講可能的路徑，課堂上教師可減少具體推導(dǎo)，闡述物理思想和物理規(guī)律后可利用大量時(shí)間提出問題，啟發(fā)學(xué)生思考，并引導(dǎo)學(xué)生爭論，學(xué)生也非常愿意和老師討論，增加師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，氣氛十分活躍。無論學(xué)生回答問題正確與否，老師都會(huì)給予鼓勵(lì)性的評(píng)價(jià)。這樣，課堂上可以充分發(fā)揮和展示學(xué)生的聰明才智，常常會(huì)有新思想、新方法涌現(xiàn)出來。在這種情況下，必然有一些講得比較深，碰到這類問題怎么辦，這樣就要求教師反復(fù)舉例子來啟發(fā)學(xué)生講的這些原理和內(nèi)容將來是有用的，是有重要意義的。

2.2 設(shè)置承上啟下的疑問，分組討論教學(xué)

給同學(xué)分成若干個(gè)討論小組，組織學(xué)生通過視頻或網(wǎng)絡(luò)資源提前了解肥皂泡為什么是彩色的，一座新的橋梁在風(fēng)的吹動(dòng)下為什么會(huì)斷裂，眼鏡原理等。下次課開始階段組織各組學(xué)生發(fā)言討論，檢查調(diào)研效果，予以簡短點(diǎn)評(píng)與總結(jié)，順勢引入本教學(xué)內(nèi)容。實(shí)踐表明，這種方式這種教學(xué)方式可以有效地吸引學(xué)生興趣，活躍課堂氣氛，增強(qiáng)了學(xué)生之間的思想和學(xué)習(xí)方法的交流，起到事半功倍的效果，改善教學(xué)效果。

有研究者就指出，正確的講授法應(yīng)該是教師在全面掌握學(xué)生情況的基礎(chǔ)上，輔以多種教學(xué)方式，并注重講授內(nèi)容的準(zhǔn)確性、講授語言的藝術(shù)性以及講授過程的啟發(fā)性［11］。

2.3 豐富的演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)

大學(xué)物理理論課可與物理演示實(shí)驗(yàn)充分結(jié)合，一個(gè)簡單的現(xiàn)象，可用實(shí)驗(yàn)演示，從而使枯燥的物理原理變得形象而生動(dòng)，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如介紹轉(zhuǎn)動(dòng)慣量這一概念時(shí)，教師讓學(xué)生親自先后轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)幾何形狀相同的圓筒和圓柱體，體會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的量度，并讓該學(xué)生向其他同學(xué)介紹自己的體會(huì)。對(duì)表現(xiàn)好的學(xué)生老師當(dāng)堂給予加平時(shí)成績分，或贈(zèng)送給一個(gè)小禮品作為獎(jiǎng)勵(lì)，而現(xiàn)在則更多地是用公式來說明。實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生通過直覺馬上進(jìn)入對(duì)物理現(xiàn)象的思考和探究中來，教學(xué)效果大不一樣。不僅有實(shí)體實(shí)驗(yàn)演示，而且有動(dòng)畫和錄像演示。我國院?？蓞⒖济绹晾Z伊大學(xué)香檳分校（UIUC）的大學(xué)物理課程授課情況，其教學(xué)方法生動(dòng)活潑，非常有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性，值得借鑒［12］。上課期間，教師將網(wǎng)絡(luò)資源信息下載，使整個(gè)教學(xué)過程的信息量非常豐富，教學(xué)方法靈活而又生動(dòng)，隨時(shí)調(diào)用的視頻使傳授抽象的物理知識(shí)過程更加直觀，教學(xué)的時(shí)代感強(qiáng)烈。例如，講到共振，就用在美國發(fā)生的一座新橋梁在風(fēng)的吹動(dòng)下斷裂過程的視頻，可給學(xué)生給人留下深刻的印象。這樣的教學(xué)針對(duì)性更強(qiáng)，施教更加科學(xué)和高效。有研究表明，學(xué)生和教師一致認(rèn)為生動(dòng)有趣、激發(fā)思維的教學(xué)是成功的教學(xué)［13］。而很多教學(xué)實(shí)踐也證明了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.4 科技文化活動(dòng)推進(jìn)教學(xué)

作為應(yīng)用型本科院校，在2012年秋季學(xué)期組織物理科技活動(dòng)周活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生自發(fā)的內(nèi)在動(dòng)力的發(fā)展，通過物理科普知識(shí)展、物理科技小論文、“城建杯”物理競賽和科普電影賞析等形式，加強(qiáng)物理基礎(chǔ)知識(shí)的普及，營造良好的物理知識(shí)學(xué)習(xí)氛圍。其中物理科技小論文共收到近千篇論文，“城建杯”物理競賽吸引了上百名學(xué)生參加，都體現(xiàn)了學(xué)生們對(duì)物理學(xué)習(xí)的濃厚興趣。參與“物理科技活動(dòng)周”的學(xué)生紛紛表示，活動(dòng)周內(nèi)容豐富多彩，形式多樣，不但開拓了眼界，更增長了知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)，為進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)物理課程學(xué)習(xí)發(fā)揮了積極作用。

2.5 考核機(jī)制

大學(xué)物理考核的形式大多是閉卷筆試，期末成績由期末試卷筆試情況而定，這使物理理論基礎(chǔ)較差的學(xué)生對(duì)考試缺乏信心，產(chǎn)生消極情緒。在學(xué)生的期末總成績中加入了平時(shí)成績，即總評(píng)成績＝平時(shí)成績（30分）＋閉卷成績100×70%（70分），并對(duì)平時(shí)成績進(jìn)行細(xì)化，包括出勤、作業(yè)、隨堂測驗(yàn)、課堂提問、上課發(fā)言等，并將每一部分進(jìn)行了量化，學(xué)生感覺到更公平，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對(duì)于期末總成績考核充滿足夠信心。

圖1 改進(jìn)教學(xué)方法前大學(xué)物理期末試卷分析

圖2 改進(jìn)教學(xué)方法后大學(xué)物理期末試卷分析

針對(duì)部分專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)方法的改進(jìn)，及科技文化活動(dòng)推進(jìn)，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的渴望，并在2012年秋季學(xué)期在大學(xué)物理期末考試中取得較好成績（見圖1與圖2）。圖1為改進(jìn)教學(xué)方法前本學(xué)院2012年春11級(jí)設(shè)備專業(yè)大學(xué)物理期末試卷分析，圖2為改進(jìn)教學(xué)方法后該專業(yè)學(xué)生考試情況，從圖中可以看出在試卷難易程度差別不大的情況下，同專業(yè)秋季學(xué)期大學(xué)物理期末優(yōu)秀率、及格率、平均分等較春季學(xué)期顯著提升。

3 結(jié) 論

綜上所述，在新的高等教育改革背景下，大學(xué)物理課程內(nèi)容及教學(xué)方法、手段必須不斷更新、充實(shí)和提高［14］。幾年來的教學(xué)實(shí)踐表明，高校教師不僅要搞好自身的科研，也應(yīng)該大力搞好教育科研，提高教師自身的能力，形成自己上課的風(fēng)采、自己上課的特色。認(rèn)真準(zhǔn)備每一個(gè)教學(xué)活動(dòng)，在大學(xué)物理課程合班教學(xué)模式進(jìn)一步設(shè)想，使得該門課與理論課、專業(yè)課之間彼此更加協(xié)調(diào)，回旋余地更大，以期提高教學(xué)質(zhì)量，為高等教育改革貢獻(xiàn)一份力量［15］。

［1］教育部高等學(xué)校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì).非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求［J］.物理與工程，2006，16（5）：1-8.

［2］董銳.大學(xué)物理在電大高等工科教育中的地位［J］.中國遠(yuǎn)程教育，2002（20）：32-34.

［3］鄭永紅，張治國，宋曉梅.加強(qiáng)環(huán)境工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力［J］.實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，2007，27（2）：58-60.

［4］許靜.普通高中物理課程內(nèi)容與大學(xué)物理課程內(nèi)容的適切性研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2007：19-20.

［5］呂嫣，林榕，劉鳳山.關(guān)于薄膜干涉中額外光程差的討論［J］.沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，30（4）：486-488.

［6］潮興兵，劉堅(jiān)強(qiáng)，孫光厚.課程內(nèi)容與教學(xué)模式整合視角的大學(xué)物理教學(xué)改革的研究［J］.物理與工程，2009，19（4）：42-46.

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［8］BEICHNER R J.Instructional technology research and development in a US physics education group［J］.European J Eng Edu，2006，31（4）：3832393.

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［10］王樂新，張欣艷.大學(xué)物理分層次教學(xué)的研究與實(shí)踐［J］.高師理科學(xué)刊，2008，28（4）：108-111.

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［12］蘇亞鳳，徐忠鋒.從美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校的大學(xué)物理課程教學(xué)特點(diǎn)淺談我國大學(xué)物理教學(xué)改革［J］.大學(xué)物理，2011，30（10）：48-51.

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Exploration pactice of reform on course of university physics in application orientation undergraduate universities

YANG Shuang1，XU Yan1，WU Chuang2

（1.Basis Department，Shenyang Urban Construction College，Shenyang 110167，China；2.Experimental Center，Shenyang Normal University，Shenyang 110034，China）

Research has improved the quality of teaching as the focus of higher education in our country currently，The paper studies the present situation and the course of university physics of the application-orientation undergraduate universities.This paper expounds in detail from the perspective of integration of the course content and the teaching mode，the angle of the whole teaching process elaborated the teachers new thinking，new method，the new concept of the practice，how to effectively do university physics teaching reform.The paper investigates the reform of curriculum content and the teaching mode to provide students with a variety of learning activities space and to promote a change in the way of teaching.Effectively change the isolated status between the teachers，students，and curriculums，and embodies the concept of a school－based education，building up an idea of the Chinese higher education for student－based concepts.

university physics；reform in education；teaching mode

G424.1

A

10.3969／j.issn.1673-5862.2013.03.016

1673-5862（2013）03-0380-04

2013-04-15。

遼寧省科技廳科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目（2010220012）。

楊 爽（1982-），女（滿族），遼寧沈陽人，沈陽城市建設(shè)學(xué)院講師，碩士。