國(guó)外不同層次高校大學(xué)物理教學(xué)模式思考與借鑒實(shí)例

摘 要：本文總結(jié)了國(guó)外幾所不同層次高校的大學(xué)物理的教學(xué)模式，并結(jié)合實(shí)際情況在大學(xué)物理教學(xué)中予以借鑒，給出了在大學(xué)物理授課過程中的教學(xué)實(shí)例。改進(jìn)的教學(xué)模式成功的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，有效的改善了傳統(tǒng)授課模式的不足。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理 教學(xué)模式 實(shí)例

中圖分類號(hào)：G6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）04（a）-0006-02

大學(xué)物理是世界范圍內(nèi)各理工科高等院校普遍開設(shè)的基礎(chǔ)課程，它在傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力方面有著不可替代的作用。為有效的借鑒國(guó)內(nèi)外高校的大學(xué)物理教學(xué)方面的經(jīng)驗(yàn)，我們總結(jié)了國(guó)外部分高校的大學(xué)物理教學(xué)模式，并在此基礎(chǔ)上有選擇的予以借鑒，尋求更適合我國(guó)國(guó)情并可在我校應(yīng)用的教學(xué)模式。

1 國(guó)外大學(xué)的教學(xué)模式

1.1 美國(guó)頂尖大學(xué)物理教學(xué)模式

美國(guó)是當(dāng)今世界上科學(xué)技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，也是高等教育最發(fā)達(dá)的國(guó)家，美國(guó)優(yōu)秀高校的大學(xué)物理教學(xué)模式是我們首先關(guān)注的重點(diǎn)。教育部“國(guó)內(nèi)外高等教育教材比較研究”項(xiàng)目之一《中美一流大學(xué)物理教育比較研究》項(xiàng)目中對(duì)美國(guó)一流大學(xué)哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院的物理教學(xué)模式給出了比較。其中提到，哈佛大學(xué)的物理教學(xué)模式[1]主要包括：一是案例教學(xué)。學(xué)生在案例教學(xué)過程中更愿意積極主動(dòng)的思考問題，能夠極大的發(fā)揮學(xué)生的原創(chuàng)動(dòng)力，因此，案例教學(xué)廣泛應(yīng)用于各種教學(xué)領(lǐng)域。二是運(yùn)用互動(dòng)討論法教學(xué)。這種教學(xué)方法對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備要求很高，但是這種方法能夠很好的鍛煉學(xué)生的反應(yīng)能力和洞察能力。在案例教學(xué)過程中，哈佛大學(xué)的教師需要為學(xué)生設(shè)計(jì)課程，開設(shè)講座，組織研討，就學(xué)生的研究題目提出建議，為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案或研究論文提供咨詢，引導(dǎo)學(xué)生開展正式或非正式的討論。這就要求教師隊(duì)伍必須具有深厚的功力以及足夠的數(shù)量，總之這種方法對(duì)師資力量要求十分苛刻，并非一般的大學(xué)物理教師能夠?qū)嵤┑摹０咐虒W(xué)的重點(diǎn)通常放在培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和分析問題、解決問題的能力上。三是采用教研結(jié)合教學(xué)體系。這種教學(xué)模式認(rèn)為本科生也能夠從事科學(xué)研究，把學(xué)生看作是處于實(shí)習(xí)階段的學(xué)者和研究者，和教師一樣要主動(dòng)參與探索未知的事物或者檢驗(yàn)現(xiàn)有的假設(shè)和解釋，給有志于物理科學(xué)研究工作的學(xué)生一個(gè)良好的科研環(huán)境和交流平臺(tái)。四是教師獨(dú)立教學(xué)。哈佛大學(xué)物理教師通常都是自由選擇教材，獨(dú)立完成整個(gè)課堂教學(xué)，不考慮其他教師和其他學(xué)校的做法。這種教學(xué)方法充分尊重的教師的作用，能夠最大限度的發(fā)揮教師的能動(dòng)性。

麻省理工學(xué)院（MIT）提出了以研究為主體的教學(xué)模式[2]，針對(duì)本科生教育制定了形式多樣的教學(xué)方案。其中包括：本科生研究機(jī)會(huì)方案、獨(dú)立活動(dòng)期、媒體藝術(shù)與科學(xué)新生計(jì)劃等。這些活動(dòng)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，打破傳統(tǒng)的以教師填鴨式教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。在這些教學(xué)活動(dòng)中，教師只是起到指導(dǎo)作用，學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體，是學(xué)生自己主動(dòng)將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐中。通過這些具有實(shí)際意義的教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)一步激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)動(dòng)手能力，并鍛煉了堅(jiān)毅的品質(zhì)，這樣建立起來的本科生自主研究實(shí)踐的教學(xué)體系，讓本科生可以參與各種科研活動(dòng)中去，更好的培養(yǎng)和造就科技創(chuàng)新的新生人才。這種教學(xué)體系與哈佛大學(xué)的教研結(jié)合體系十分類似，但是MIT的形式要更加多樣化。

1.2 美國(guó)其它高校物理教學(xué)模式

哈佛大學(xué)和麻省理工這樣的世界一流名校的經(jīng)驗(yàn)對(duì)于國(guó)內(nèi)的一般高校未必適用，我們同時(shí)關(guān)注其它高校，例如北卡羅來納州立大學(xué)[3]和美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校[4]的大學(xué)物理教學(xué)模式。北卡羅來納州立大學(xué)的大學(xué)物理教學(xué)，采用SCALEUP教學(xué)法。在這種教學(xué)模式中，以學(xué)生為中心。學(xué)生們?cè)谛〗M里互相合作、進(jìn)行活動(dòng)，而指導(dǎo)教師走來走去，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)跟學(xué)生們討論。這種方法能夠提高學(xué)生的出勤率，同時(shí)，學(xué)生的成績(jī)也提升了10分。美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校的大學(xué)物理教學(xué)中，特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與，整個(gè)教學(xué)過程都是以學(xué)生為主體，教師在授課過程中大量提問，學(xué)生踴躍參與討論。

1.3 德國(guó)克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué)的大學(xué)物理教學(xué)模式[5]

與德國(guó)其他學(xué)校一樣，德國(guó)克勞斯塔爾工業(yè)大學(xué)也注重教學(xué)和科研的統(tǒng)一，他們是校、系、所教學(xué)體制。每個(gè)研究所是教學(xué)與科研的實(shí)體，同時(shí)承擔(dān)教學(xué)和科研工作。研究所的所長(zhǎng)同時(shí)可能承擔(dān)大學(xué)物理教學(xué)的任務(wù)，并結(jié)合本所特長(zhǎng)開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)課程。他們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容上能反映物理學(xué)科的新發(fā)展和新成果，也能選擇一些結(jié)合專業(yè)內(nèi)容的知識(shí)作為側(cè)重點(diǎn)。教授的科研助手也是教學(xué)助手，從教授到助手既重視科研，也重視基礎(chǔ)課教學(xué)工作。這種教學(xué)與科研密切結(jié)合的體制，對(duì)提高大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量大有裨益。

2 大學(xué)物理教學(xué)模式借鑒實(shí)例

目前，我校大學(xué)物理教學(xué)采用的是大班授課，一個(gè)班學(xué)生的人數(shù)在120人左右。每個(gè)教師同時(shí)擔(dān)任兩到三個(gè)大班的大學(xué)物理教學(xué)工作。對(duì)于這樣的實(shí)際情況，筆者結(jié)合自身同時(shí)從事科學(xué)研究的實(shí)際情況，在教學(xué)過程中采用了多種方式。

2.1 提問式教學(xué)與科研前沿相結(jié)合的方法

例如，在講到量子力學(xué)部分時(shí)，筆者在授課過程中，先向?qū)W生提出問題：“納米材料與結(jié)構(gòu)測(cè)試中為什么廣泛使用各種電子顯微鏡？”通過與光學(xué)部分光學(xué)顯微鏡的比較，學(xué)生既能夠鞏固光學(xué)儀器部分儀器分辨率的知識(shí)，還自然的能夠聯(lián)想到電子應(yīng)該有波動(dòng)性。然后再介紹戴維森-革末電子衍射實(shí)驗(yàn)和G.P.湯姆孫電子衍射實(shí)驗(yàn)，有了前期的思考與討論，這部分內(nèi)容就很容易被學(xué)生掌握。筆者目前的科研工作是關(guān)于微納米材料與器件方面的，科研工作中有大量的電鏡照片，可以讓學(xué)生清晰的看到在電子顯微鏡下微觀世界是多么奇妙。結(jié)合電子顯微鏡的發(fā)明過程，同學(xué)們更加明了理論研究是如何切切實(shí)實(shí)的推動(dòng)了技術(shù)的向前發(fā)展，反過來，技術(shù)的進(jìn)步又有力的促進(jìn)了科學(xué)研究，從而帶動(dòng)理論向前發(fā)展。這樣的過程，能夠帶著學(xué)生了解近代物理學(xué)的發(fā)展歷程，也能夠促進(jìn)學(xué)生明白科技是如何向前發(fā)展的，而不是簡(jiǎn)單的局限于抽象的物理公式。物理學(xué)的發(fā)展過程就是后人對(duì)于前人理論的繼承和創(chuàng)新的過程。通過這樣的過程，讓學(xué)生了解物理學(xué)家的研究經(jīng)歷，可以使他們逐步認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新思維的重要性，從而培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)和科研方法。

2.2 聯(lián)系生活實(shí)際案例教學(xué)

大學(xué)物理是公共基礎(chǔ)課程，而且大學(xué)物理內(nèi)容與我們的生活密切相關(guān)。例如光電效應(yīng)是近代物理里面一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)與成功解釋直接促進(jìn)了量子力學(xué)的建立。講解這個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以與實(shí)際生活聯(lián)系起來。當(dāng)今我國(guó)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，已經(jīng)到了不容忽視的程度。隨之而來的，清潔能源的開發(fā)與利用就顯得尤為重要。在各種類型的清潔能源中，太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的一類重要能源。就此，可以請(qǐng)同學(xué)們討論一下太陽(yáng)能電池的基本原理。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生就會(huì)對(duì)光電之間的相互轉(zhuǎn)化有了深刻的認(rèn)識(shí)。而且，能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新研究欲望，有很多學(xué)生課后找到筆者希望能夠結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)做一下有關(guān)太陽(yáng)能電池方面的研究工作，這是筆者在講課之前想不到的。

2.3 演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)課堂

演示實(shí)驗(yàn)是構(gòu)成大學(xué)物理教學(xué)的重要一環(huán)，但在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中一般學(xué)校往往把演示實(shí)驗(yàn)與大學(xué)物理課堂教學(xué)分開來。為了更好的發(fā)揮演示實(shí)驗(yàn)的效用，可采取課堂演示和開放實(shí)驗(yàn)室演示兩種模式。課堂演示能夠更直觀的讓學(xué)生明確物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，物理學(xué)的發(fā)展是與實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的。開放演示實(shí)驗(yàn)室主要以興趣培養(yǎng)、增強(qiáng)動(dòng)手能力為指導(dǎo)思想，為學(xué)生提供開放、自主的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，避免常規(guī)實(shí)驗(yàn)課中學(xué)生只是循規(guī)蹈矩而積極性受到嚴(yán)重抑制的弊端。

通過以上這些教學(xué)模式的改進(jìn)，學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)興趣明顯增強(qiáng)，而且學(xué)生的求知欲和創(chuàng)造性被極大的激發(fā)出來。同時(shí)，筆者始終以一種開放的心態(tài)去講授大學(xué)物理。例如，在講解近代物理的時(shí)候，我會(huì)告訴我的學(xué)生，盡管利用相對(duì)論和量子力學(xué)的知識(shí)體系確實(shí)能夠解決生產(chǎn)實(shí)踐中的問題，但是也有人對(duì)這些理論提出質(zhì)疑。也許有一天，這些理論還會(huì)被完善，甚至修改，但這正是物理學(xué)的發(fā)展歷程。事實(shí)上，近代物理還有很多內(nèi)容沒有定論，正如霍金在《時(shí)間簡(jiǎn)史》一書所說：“科學(xué)理論只不過是我們用于描述自己所觀察結(jié)果的數(shù)學(xué)模型，它只存在于我們的頭腦中”?？茖W(xué)上未知的東西還很多，需要后來人不斷的努力。這樣的過程，正是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造性的過程。

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