新工科大學(xué)物理課程教學(xué)改革措施與實(shí)踐

江錫順

大學(xué)物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本最普遍的運(yùn)動(dòng)形式及其相互規(guī)律的學(xué)科[1-2]。其基本理論滲透在自然科學(xué)的許多領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門，它是自然科學(xué)的許多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。大學(xué)物理課是高等院校理工科各專業(yè)學(xué)生的一門重要的必修基礎(chǔ)課。大學(xué)物理課程教學(xué)使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和正確的理解，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，激發(fā)求知欲和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，在傳授知識(shí)的同時(shí)，注重學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，注重學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)“高素質(zhì)的應(yīng)用型人才”。

但是，對(duì)于新工科學(xué)生來說，他們的物理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，而且大學(xué)物理課程還需要較扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)知識(shí)，這樣必然會(huì)引起學(xué)生心理負(fù)擔(dān)過重，以致學(xué)生出勤不高和教師積極性下降等現(xiàn)象，使大學(xué)物理教學(xué)很難達(dá)到預(yù)期效果[3-4]。為了更好的講授大學(xué)物理課程，讓學(xué)生對(duì)相關(guān)物理知識(shí)的理解和掌握達(dá)到教學(xué)要求，就成為授課教師必須經(jīng)常研究和探討的問題，筆者結(jié)合所在學(xué)校大學(xué)物理教學(xué)實(shí)際，針對(duì)在大學(xué)物理課程教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行研究。

1 目前大學(xué)物理教學(xué)的問題

1.1 大學(xué)物理學(xué)習(xí)現(xiàn)狀堪憂

根據(jù)筆者近年來的教學(xué)實(shí)際，發(fā)現(xiàn)對(duì)大學(xué)物理課程非常感興趣的同學(xué)較少，絕大多數(shù)同學(xué)對(duì)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)興趣一般。這直接導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的積極性和主動(dòng)性較差，雖然平時(shí)課堂教學(xué)中學(xué)生的出勤率較高，但不少同學(xué)基本上是為了應(yīng)付教師考勤和期末考試。造成這種情況的原因主要包括以下幾個(gè)方面：①大學(xué)物理課程理論性較強(qiáng)，不少內(nèi)容又較為抽象，并且還需要一定的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。因此不少同學(xué)就覺得大學(xué)物理這門課程很難學(xué)，造成畏懼心理，直接影響這門課程的教學(xué)效果。②學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程的認(rèn)識(shí)不足。很多同學(xué)以對(duì)將來學(xué)習(xí)和工作是否有用來判定某門課程的重要性。他們對(duì)以后工作有幫助的專業(yè)課程會(huì)有一定興趣，并且也比較認(rèn)真的學(xué)習(xí)，而對(duì)于像大學(xué)物理這樣的基礎(chǔ)課程就不夠重視。很多同學(xué)在大學(xué)物理的學(xué)習(xí)中花的時(shí)間都很少，基本上都是被迫應(yīng)付去完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)，這樣必然達(dá)不到應(yīng)有的學(xué)習(xí)效果。③目前不少高校特別是新建本科高校注重應(yīng)用型專業(yè)建設(shè)，開設(shè)了很多與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的專業(yè)課程，而對(duì)大學(xué)物理課程一直在壓縮。教師很難在較少的課時(shí)內(nèi)完成大學(xué)物理中必要的知識(shí)講授，直接影響教學(xué)效果。另外，正因?yàn)檎n時(shí)少，不少學(xué)生就覺得大學(xué)物理這門課程不重要，不會(huì)在這門課程上花精力和時(shí)間。

1.2 教學(xué)內(nèi)容和形式不夠全面

目前多數(shù)高校使用的大學(xué)物理教材中的教學(xué)內(nèi)容多為經(jīng)典物理知識(shí)，近代物理內(nèi)容相對(duì)較少。在現(xiàn)行多數(shù)大學(xué)物理教材中存在不少問題，如：與高中物理課程中有很大程度的重復(fù)；教材中涉及到的很多內(nèi)容缺乏必要聯(lián)系；近現(xiàn)代物理相關(guān)知識(shí)篇幅較少等[5]。另外教學(xué)模式過于單一，未能與實(shí)踐進(jìn)行有效的結(jié)合。課堂上基本上還是才用傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)方式，而為了保證教學(xué)進(jìn)度和完成教學(xué)任務(wù)，授課教師絕大多數(shù)時(shí)間都在講授課程內(nèi)容，這樣與學(xué)生交流討論的機(jī)會(huì)相對(duì)減少。

1.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不明顯

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)用型很強(qiáng)的理工科專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)技能與分析解決實(shí)際問題的能力，從而在一定程度上提高學(xué)生的自身素質(zhì)與實(shí)踐能力[6-7]。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容包含力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和原子物理等五大部分，涵蓋了物理學(xué)的所有內(nèi)容。目前不少理工科專業(yè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容仍以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，而綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所占比例較少，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容比較陳舊。不少高校在實(shí)驗(yàn)課程中按照內(nèi)容、目的、原理和步驟等都進(jìn)行相應(yīng)講解，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，然后由學(xué)生用規(guī)定的方法完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式在很大程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)造性，并且也難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，造成上課效果不佳。

1.4 教學(xué)資源相對(duì)短缺

近些年來多數(shù)高校仍在不斷擴(kuò)大招生規(guī)模，但現(xiàn)有的大學(xué)物理教學(xué)條件卻很難滿足當(dāng)前教學(xué)要求的需要。首先不少高校專職承擔(dān)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教師數(shù)量嚴(yán)重不足，工作負(fù)荷過重。其次一些學(xué)校的物理實(shí)驗(yàn)器材過于陳舊，設(shè)備老化，并且常用器材損壞嚴(yán)重，一定程度上影響了物理實(shí)驗(yàn)的高質(zhì)量開展。這些因素直接導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力難以提高，對(duì)相關(guān)物理知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)。

1.5 課程考核評(píng)價(jià)方式單一

目前不少高校大學(xué)物理課程考核評(píng)價(jià)缺少現(xiàn)代教育理論指導(dǎo)，改革實(shí)踐活動(dòng)缺乏，主要仍以考試和考查兩種形式進(jìn)行總結(jié)評(píng)價(jià)[8]。教師在有限的課時(shí)內(nèi)無明顯依據(jù)給出合適的平時(shí)成績(jī)，并且存在一定的主觀性，必然無法客觀反應(yīng)學(xué)生的學(xué)生情況。更多的學(xué)生關(guān)心期末考試，重視考試結(jié)果，造成考核評(píng)價(jià)方式比較單一。這在很大程度上無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，致使大學(xué)物理課程成績(jī)合格率一直偏低。

2 課程教學(xué)改革措施與實(shí)踐

2.1 構(gòu)建大學(xué)物理課程體系模塊化

理工科各個(gè)專業(yè)具有不同的需求，在制定教學(xué)大綱時(shí)根據(jù)各專業(yè)培養(yǎng)方案要求將大學(xué)物理課程體系劃分成了三大模塊。首先是模塊A，主要針對(duì)電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化等對(duì)物理基礎(chǔ)知識(shí)要求高的電子類專業(yè)。該模塊大綱中適當(dāng)壓縮力學(xué)部分內(nèi)容，保留電磁學(xué)方面知識(shí)，適當(dāng)增加近代物理和固體物理等基礎(chǔ)知識(shí)，做到與后續(xù)課程的知識(shí)銜接。然后是B模塊，適用于土木工程、機(jī)械電子工程、車輛工程和機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等多個(gè)專業(yè)，這些專業(yè)對(duì)物理基礎(chǔ)知識(shí)的要求也比較高。針對(duì)該類專業(yè)的學(xué)生，教學(xué)重點(diǎn)主要側(cè)重于在力學(xué)部分,如剛體轉(zhuǎn)動(dòng)。最后是模塊C，適用于物聯(lián)網(wǎng)工程、應(yīng)用化學(xué)等專業(yè)，對(duì)基礎(chǔ)物理知識(shí)要求較低，大綱制定中將部分知識(shí)排除在外，增加一定的物理學(xué)史的介紹，減少難度較大的物理知識(shí)講授，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

首先，根據(jù)各專業(yè)培養(yǎng)方向?qū)⑽锢韺?shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為必修和選修兩類，同時(shí)增設(shè)專業(yè)綜合性、設(shè)計(jì)性及科研創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。其次，通過虛擬的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)可完成一些具有綜合性、探索性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。由于大學(xué)物理部分實(shí)驗(yàn)儀器較為精密，一些實(shí)驗(yàn)參數(shù)不允許學(xué)生自行調(diào)整，這必然難以滿足學(xué)生綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的開展。而通過虛擬實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)可提供給學(xué)生一個(gè)展示實(shí)驗(yàn)原理和驗(yàn)證設(shè)計(jì)思路的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生自主操作，而且對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境沒有硬性要求。最后要充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)儀器和教學(xué)資源，聘請(qǐng)專業(yè)設(shè)備維修人員及時(shí)維護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，切實(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)和管理。

2.4 適當(dāng)增加物理學(xué)史知識(shí)介紹

物理學(xué)史中的很多科學(xué)思維和科學(xué)精神在培養(yǎng)學(xué)生多方面能力中能夠起著非常重要的作用[9-10]。增加物理學(xué)史教學(xué)有助于學(xué)生科學(xué)人生觀的樹立，激發(fā)其學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。通過了解和學(xué)習(xí)物理學(xué)史，學(xué)生可以加深對(duì)物理學(xué)的理解，更重要的是從中得到教益和啟迪。而目前很多教師主要是傳授學(xué)生專業(yè)知識(shí)，對(duì)物理學(xué)史的教學(xué)基本忽視了。所以在大學(xué)物理教學(xué)過程中，在保留傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，適當(dāng)引入近現(xiàn)代物理學(xué)內(nèi)容，增加物理前沿成果介紹。應(yīng)該把物理基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)與物理學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史有機(jī)結(jié)合，要讓學(xué)生對(duì)偉大的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象和規(guī)律的歷史過程加以了解，同時(shí)借鑒物理大師對(duì)物理現(xiàn)象和知識(shí)獨(dú)特的思維方法，指導(dǎo)今后的學(xué)習(xí)和工作。

2.5 改進(jìn)成績(jī)?cè)u(píng)定

針對(duì)目前大學(xué)物理課程考核形式單一，無法準(zhǔn)確反應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的實(shí)際，需要對(duì)原有的評(píng)價(jià)方式做深入改革，完善考核評(píng)價(jià)體系。改進(jìn)措施主要包括：①將平時(shí)成績(jī)進(jìn)一步細(xì)化為課堂作業(yè)、出勤情況、課堂提問和課堂測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)，授課教師根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況選擇至少三種形式給出最終的平時(shí)成績(jī)，并要求平時(shí)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的比重不低于40%。②對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核形式進(jìn)行調(diào)整。將每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目評(píng)定成績(jī)的平均分作為實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)的一部分。同時(shí)引入實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析處理考核，讓學(xué)生隨機(jī)抽取相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理分析，教師當(dāng)堂給出成績(jī)。③增加學(xué)生互評(píng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)習(xí)效果。在每學(xué)期課程結(jié)束后，要求所有同學(xué)針對(duì)所學(xué)內(nèi)容，在講臺(tái)上向班級(jí)同學(xué)匯報(bào)。經(jīng)教師逐一點(diǎn)評(píng)后，最后由班級(jí)成立評(píng)委組對(duì)每個(gè)同學(xué)的匯報(bào)給出評(píng)分。

3 結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)物理課程教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要教學(xué)工作者認(rèn)真思考和大膽實(shí)踐，著力提高大學(xué)物理教學(xué)效果。本文通過對(duì)目前工科大學(xué)物理課程教學(xué)現(xiàn)狀的分析，探索了大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和最終考核成績(jī)?cè)u(píng)定改進(jìn)，對(duì)今后大學(xué)物理教學(xué)具有一定借鑒意義。