應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理教學(xué)改革研究

摘 要：分析近年來國內(nèi)工科大學(xué)物理改革的基本方向，肯定扎實學(xué)生基礎(chǔ)、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要性，緊緊結(jié)合應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法改革，提出了深化工科物理教學(xué)改革、培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力的思路和實現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科院校；大學(xué)物理教學(xué)改革；研究性學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)能力；實踐能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：According to the teaching situation of college physics in application-oriented undergraduate colleges，a solution of physics teaching reform of college is discussed from the aspetects of arrangement of course system and content . It pointed out that the reform of educational system and content，the teaching based on Project-Based Learning could effectively cultivate the learning ability， the practice ability and innovation ability of college students.

Key words：application-oriented undergraduate colleges；College Physics teaching reform；Project-Based Learning；learning ability；practice ability；innovation ability

目前，基礎(chǔ)物理課程的教學(xué)改革出現(xiàn)兩個重點方向：一方面要以現(xiàn)代化為中心進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的改革；另一方面要以計算機(jī)物理教學(xué)環(huán)境的建設(shè)為中心的教學(xué)手段和教學(xué)方法的改革。由于介紹物理基礎(chǔ)、推導(dǎo)必要的物理公式時，板書教學(xué)法優(yōu)點明顯，有助于培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。因此，在開展和組織具體教學(xué)時，應(yīng)將傳統(tǒng)板書和多媒體教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，對不同內(nèi)容、不同對象采用針對性很強(qiáng)的教學(xué)方法。考慮到工科物理教學(xué)在培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力方面的作用，對教學(xué)內(nèi)容的改革，不能僅靠補(bǔ)充近、現(xiàn)代物理知識，去處陳舊知識、壓縮繁冗內(nèi)容來解決。應(yīng)該把傳統(tǒng)基礎(chǔ)知識（力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)）精練和提升，使之能基于學(xué)生的直接經(jīng)驗，密切聯(lián)系學(xué)生的學(xué)習(xí)生活和社會生活：使其一入大學(xué)就改變中學(xué)那種簡單、依賴的學(xué)習(xí)方法，通過聽課、閱讀教材和參考書、作業(yè)、實驗及同別人討論，發(fā)現(xiàn)問題，尋求新知識以至形成自己比較系統(tǒng)的認(rèn)識，主動地培養(yǎng)自己的獨(dú)立工作能力，并能綜合運(yùn)用所有的知識對自主選擇的問題進(jìn)行跨學(xué)科探究。從而使自己的學(xué)習(xí)能力，實踐能力，創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)和鍛煉。

1 通過大學(xué)物理課程的改革，使之成為各門學(xué)科有效滲透的“研究性學(xué)習(xí)方式”的“研究性學(xué)習(xí)”課程

1.1 教學(xué)內(nèi)容改革

作為低年級的公共基礎(chǔ)課，大學(xué)物理不僅是工程技術(shù)的基礎(chǔ)，而且和實驗、數(shù)學(xué)、哲學(xué)、化學(xué)等學(xué)科有緊密地聯(lián)系。首先，要通過對大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的改革，體現(xiàn)各門課程的聯(lián)系，使其所學(xué)知識融會貫通。在教學(xué)中，要學(xué)會在物理語言和數(shù)學(xué)語言之間要會翻譯：把抽象的數(shù)學(xué)公式翻譯成具體生動的物理概念；把直觀的物理運(yùn)動翻譯成嚴(yán)密的數(shù)學(xué)程序。最后把物理語言上升到哲學(xué)的語言來闡述。實驗——理論——實驗，是物理學(xué)發(fā)展的通常方式，它體現(xiàn)了實踐、認(rèn)識、再實踐、再認(rèn)識的認(rèn)識論規(guī)律。

例如，麥克斯韋在法拉第等人的大量實驗基礎(chǔ)上，提出了“渦旋電場”、“位移電流”的假說，建立了麥克斯韋方程組；在此理論基礎(chǔ)上麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲通過實驗發(fā)現(xiàn)了電磁波。因此，在教學(xué)內(nèi)容上要注重理論和實踐的結(jié)合。由于大學(xué)物理自身理論性較強(qiáng)，與專業(yè)課程結(jié)合不緊密，致使學(xué)生對物理課的學(xué)習(xí)經(jīng)常感到枯燥無味，提升不了學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣，甚至出現(xiàn)大學(xué)物理“無用論”。

另外，由于物理教學(xué)學(xué)時有限，教學(xué)內(nèi)容廣泛。因此，不能強(qiáng)調(diào)它的基礎(chǔ)性，而忽視了不同專業(yè)學(xué)生對物理內(nèi)容的不同需求。要改變教學(xué)中多年來形成的固定模式，對不同專業(yè)的學(xué)生要采用不同的的教學(xué)大綱和授課標(biāo)準(zhǔn)。因此，可把傳統(tǒng)基礎(chǔ)知識（力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等）精練和提升，強(qiáng)調(diào)學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識。對學(xué)生高中學(xué)過的傳統(tǒng)基礎(chǔ)知識的教學(xué)，教師可指出大學(xué)物理學(xué)習(xí)時注意的問題：如強(qiáng)調(diào)矢量、變量、微積分等內(nèi)容。教師在組織教學(xué)過程中，可引導(dǎo)學(xué)生撰寫學(xué)習(xí)總結(jié)，對每一章、每一篇學(xué)習(xí)內(nèi)容做必要小結(jié)。通過總結(jié)，學(xué)生不僅可對每一章或每一篇知識點做必要復(fù)習(xí)，也可對知識做整體和邏輯性的認(rèn)識，還可以檢查自己的學(xué)習(xí)情況，從而對沒學(xué)好或掌握不夠扎實的知識重新學(xué)習(xí)，直到掌握為止。更重要的是，學(xué)生能變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的主觀能動性。

同時，學(xué)習(xí)總結(jié)發(fā)生在課外，而教師只需在課堂上加以引導(dǎo)，因此不會占用太多的授課時間。在保證“必須、夠用”為度的前提下，有必要根據(jù)不同專業(yè)的需求調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，壓縮與專業(yè)相關(guān)度小的章節(jié)的學(xué)時，適當(dāng)增加與專業(yè)銜接緊密章節(jié)的學(xué)時。在平時教學(xué)中突出重點，充分利用學(xué)生對專業(yè)知識的渴望來提高對物理的興趣，從而增強(qiáng)其學(xué)習(xí)物理的動力和信心，提高教學(xué)效果。另外，及時地將大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容同現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新進(jìn)步和相關(guān)先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緊密結(jié)合起來，注重近現(xiàn)代物理知識的教學(xué)，同時避開復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，以講概念、講原理、講思想、講方法為主，理清物理學(xué)整體知識脈絡(luò)和當(dāng)今物理學(xué)發(fā)展的前沿問題。

1.2 課程教學(xué)中給學(xué)生研究式的學(xué)習(xí)訓(xùn)練

教師可充分利用多媒體教學(xué)化繁為簡、化難為易，化抽象為具體的功能，將現(xiàn)代化教學(xué)模式和傳統(tǒng)的教學(xué)模式相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將物理知識的提出，趣味應(yīng)用、實際生活和專業(yè)工程問題引入整個課程的教學(xué)之中，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。課堂上可采用德國教育專家胡格（Hug）教授的職業(yè)行動能力教學(xué)法進(jìn)行課堂教學(xué)改革，通過各種各樣的形式多樣方法來實現(xiàn)的學(xué)生所具備的能力，如有趣的關(guān)鍵字卡片法、小組擴(kuò)展法、可視化法、伙伴拼圖法等教學(xué)方法，實現(xiàn)內(nèi)容與教學(xué)方法的融合，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的、負(fù)責(zé)人的、有效的完成一項工作的能力。通過對大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段改革，特別是對傳統(tǒng)基礎(chǔ)知識（力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)）進(jìn)行精練與提升，給學(xué)生留出時間和空間，使大學(xué)生一入大學(xué)就應(yīng)改變中學(xué)那種簡單、依賴的學(xué)習(xí)方法，主動地培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力。

2 充分利用教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用，通過大學(xué)物理教學(xué)改革，培養(yǎng)大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力

物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，除了具有豐富的物理知識外，還含豐富的社會科學(xué)知識和科學(xué)方法，它是一門以實驗為基礎(chǔ)的嚴(yán)密的理論科學(xué)和完善的精密科學(xué)。物理學(xué)的研究方法主要有：理想模型法、理想試驗法、科學(xué)假設(shè)法、類比推理法、分析綜合法、演繹歸納法、半定量法等。而研究物理量的基本方法有：尋找對稱性、不變量和守恒量是全局或整體的研究方法；對于連續(xù)可微的物理量，求極限、求導(dǎo)，研究極值點、穩(wěn)定點、拐點等。這就要求教師把傳授知識、方法、思想放在同等重要的地位，以方法帶動知識點的學(xué)習(xí)，以方法提高學(xué)生處理實際問題的能力；用思想加深對知識點的理解，用思想去把握知識的整體結(jié)構(gòu)；最后通過思想方法的教學(xué)達(dá)到對學(xué)生邏輯思維的培養(yǎng)與訓(xùn)練。

在教學(xué)過程中，只有重視物理學(xué)的研究方法和物理思想，才能了解這些思想或方法在物理學(xué)創(chuàng)新中的作用，才能引導(dǎo)學(xué)生的創(chuàng)新意識。只有通過物理學(xué)改革使學(xué)生不僅掌握本學(xué)科領(lǐng)域的理論和技能，還能使其掌握物理學(xué)的研究方法，引導(dǎo)其進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，使其學(xué)習(xí)能力，實踐能力，創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)和鍛煉。物理學(xué)是一門實驗的科學(xué)。實驗——理論——實驗，是物理學(xué)發(fā)展的通常方式。因此在教學(xué)過程中不僅重視理論的系統(tǒng)性、邏輯性，還應(yīng)重視實踐性。

另外，理論要聯(lián)系實際，強(qiáng)化應(yīng)用。而在這方面我們與美國等發(fā)達(dá)國家相比有不少的差距。例如，美國麻省理工學(xué)院（MIT）Walter Lewin教授的電磁學(xué)，大概有1/3的時間是在做有趣而有啟發(fā)性的實驗。加強(qiáng)物理知識與工程應(yīng)用，與生活應(yīng)用的聯(lián)系。注重物理學(xué)原理在工程技術(shù)中的應(yīng)用，反映工程技術(shù)和社會對物理學(xué)知識的迫切需要，使學(xué)生初步樹立工程意識，逐步學(xué)會探索將物理原理和方法運(yùn)用于工程技術(shù)之中解決實際問題的途徑。

科學(xué)精神的精髓是求實創(chuàng)新。創(chuàng)新，即推陳出新，破舊立新，有推有出，有破有立。創(chuàng)新并不神秘。把知識向前推進(jìn)一步，向更廣、更深、更精、更神的方向邁出一步，都是創(chuàng)新的一步。因此創(chuàng)新意識要貫穿在整個學(xué)習(xí)過程中，對知識要在繼承中創(chuàng)新。教師在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力中起主導(dǎo)作用，要積極探索培養(yǎng)大學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實踐能力、創(chuàng)新能力的思路和實現(xiàn)途徑。

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基金項目：洛陽理工學(xué)院基金（15JY-080）

作者簡介：郭向陽（1971-），男，漢族，河南偃師人，碩士，研究方向：凝聚態(tài)物理。