新時期《大學物理》與《大學物理實驗》課程改革淺談

熊健　袁昌來　許積文　何珍　張小文　薛小剛

【摘 要】自21世紀以來，人類生活不斷改善，中國已經(jīng)進入了發(fā)展的新時期，這些無疑與科技創(chuàng)新息息相關(guān)。發(fā)展是第一要務，人才是第一資源，創(chuàng)新是第一動力。加強創(chuàng)新體系建設，實施教育體制改革，培養(yǎng)大批科技創(chuàng)新人才，關(guān)乎到國家的發(fā)展和民族的復興。而大學物理實驗及大學物理等基礎課是每個理工科院校的必修課，該類課程是自然科學的基礎，它的開設為國家培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才起著至關(guān)重要的作用。如何緊跟時代步伐，實行新時期大學物理及其實驗改革，加強實驗和理論課融合，提升教育教學質(zhì)量顯得意義非凡。本文旨在探討改革思路，提供借鑒，推動大學物理及實驗改革。

【關(guān)鍵詞】《大學物理》;《大學物理實驗》;課程融合

中圖分類號： G642;O4-4文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）34-0059-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.023

中國已經(jīng)進入了發(fā)展的新時期，信息爆炸、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、5G技術(shù)、智能制造等名詞已經(jīng)充斥著新時期的每個角落?？萍及l(fā)展給人類生活帶來了多方面的便利[1]。2018年5月，中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上習近平總書記強調(diào)，要牢固確立人才引領發(fā)展的戰(zhàn)略地位，全面聚集人才，著力夯實創(chuàng)新發(fā)展人才基礎。這突出了人才對于社會發(fā)展及國民經(jīng)濟的影響力。大學是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要基地，本科教育決定著人才培養(yǎng)的質(zhì)量。物理科學是一切自然科學的基礎，它是解釋一切自然現(xiàn)象的理論基礎，很多發(fā)明創(chuàng)新都是以物理科學為基礎開展的，例如：原子彈、高鐵、手機通訊、電腦等。物理學科對于人類文明的進步起著非常重要的作用。同時物理學科還有利于人類邏輯、空間幾何、時間空間等思維潛力的開發(fā)與培養(yǎng)。很多學科的專業(yè)知識也均與物理密切相關(guān)，比如：材料科學工程與基礎中的力學、熱學;通訊工程中的電磁場與電磁波;生物工程中的生物物理;航空航天領域中的空間物理等等?？v觀全世界，幾乎所有的理工科院校都開設了《大學物理》及其實驗課程。因此，每個理工科院校本科階段的《大學物理》及《大學物理實驗》教學的改革意義重大。

1 《大學物理》與《大學物理實驗》課程改革的背景

在恢復高考后，根據(jù)國家工業(yè)發(fā)展、國防的需要，社會對理工科人才需求尤為迫切。“學好數(shù)理化，走遍天下都不怕”這句話被理科老師們簡直奉為至理名言，時刻拿來教導學生數(shù)理化的重要性。然而，隨著社會多元化發(fā)展，科技、教育、娛樂、文藝都在蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)都在呈井噴式發(fā)展。相比以前，如今對于數(shù)理化的重視相對降低。

《大學物理》及《大學物理實驗》相對于其他課程來說更強調(diào)思維的嚴密性，邏輯性，缺乏趣味性，要求學生多想、多練才能有所收獲，這對于很多學生來說都是一個巨大的挑戰(zhàn)。因此，根據(jù)筆者們多年的教學觀察，《大學物理》成為了很多理工科學生學習路上的最大 “攔路虎”。很多同學經(jīng)過重修等方式也未能順利通過考試。除了課程安排的不合理性，多半的原因都是因為學生上課的專注度不足。對于授課教師安排的預習和復習，很少有同學能自覺完成。近年來，智能手機的普及已經(jīng)讓很多年輕人成為低頭族，手機的“魅力”已經(jīng)超過了傳統(tǒng)精湛的課堂。有很多老教授上課后不斷的責問自己是不是自己上課上的不夠好。手機的多媒體功能以及讓學生隨時隨地享受科技帶來的趣味性，能讓人們不出門就能知天下事，這種科技帶來的“魅力”確實讓很多年輕人不能自拔。但是這種“魅力”給大學生帶來了很多便利的同時也占據(jù)了大家的很多寶貴時間，讓人沉醉于諸多無效信息之中。

此外，給《大學物理》及《大學物理實驗》學習帶來屏障的是高中和大學的銜接。在過去的幾十年中，高中的物理和大學物理沒有做好銜接，高中的諸多教材只考慮高考的重點，而沒有注重與大學教材的銜接問題。當然，大學的教材也沒有與高中的知識做好銜接。雖然近幾年大學老師也參與到高考的試卷出題中，以期加強高中與大學的銜接問題，但是高中物理與大學物理的真正完美銜接還有很長的路要走。同時，很多落后地區(qū)的高中孩子由于實驗條件的限制，基本沒有自己動手做過實驗。這些都給他們學習《大學物理》和《大學物理實驗》帶來了不利因素。

《大學物理》與《大學物理實驗》兩門課程之間的融合還存在一定的問題[2]。理論與實踐應該相輔相成，《大學物理》屬于理論課程，學生學習起來會覺得枯燥?！洞髮W物理實驗》課程屬于實踐課程，一般同學都較為感興趣。但是這兩門課程很多學校都作為兩門獨立的課程單獨進行開課。導致很多實踐上不能一致。如何讓學生通過學習理論知識，然后提出一些物理問題，最后讓學生在《大學物理實驗》的課程中得到論證，這樣形成學生認知上的閉環(huán)，對于提升學生學習的興趣至關(guān)重要。

2 《大學物理》與《大學物理實驗》課程改革的策略討論

2.1 開展基礎物理及前沿物理的科普展示

大學物理教學中心應該從學生的學習興趣入手，提升學生對于科學的熱愛，激發(fā)他們的求知欲與探索欲。學校開設專門的基礎物理與前沿物理展示平臺，展示一些歷史上經(jīng)典的物理實驗以及介紹基于這些經(jīng)典物理實驗帶來的人類認知的改變，比如：比薩斜塔實驗，電磁感應實驗，陀螺儀，靜電實驗，托馬斯·楊的光干涉試驗，傅科鐘擺實驗等靜電物理實驗等。同時，我們可以展示一些最新國際重大的物理學科研進展成果，比如：量子反常霍爾效應，量子加密等進展。經(jīng)典的物理實驗可以讓同學們了解人類認知世界的過程其實就是一個個物理問題的出現(xiàn)與論證的過程，社會的進步的轉(zhuǎn)折也正是某些物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)而引發(fā)的。物理前沿成果可以讓同學們感受科技的魅力及其帶來的強大社會效應，讓其對科學產(chǎn)生崇拜，愿意投身到科技創(chuàng)新以及大學物理相關(guān)課程的學習之中。

2.2 完善《大學物理》與《大學物理實驗》慕課的建設

互聯(lián)網(wǎng)與多媒體已經(jīng)深入影響到每個人的生活[3]，如何利用互聯(lián)網(wǎng)與多媒體（如：智能手機）為高校教育教學服務是一個重大課題。慕課（MOOC）的使用給我們大學教學帶來了新的活力。利用慕課平臺，針對高中與大學銜接做一個知識儲備銜接，在大學物理開課時候做1-2節(jié)銜接課程，其余銜接知識讓學生利用課余時間在網(wǎng)上自行完成，幫助大家做好學習大學物理前的知識儲備。建立《大學物理》與《大學物理實驗》的課前預習及課后復習的相關(guān)慕課建設，針對即將學習的章節(jié)，搜羅一些相關(guān)的趣聞軼事以及提出相關(guān)的物理問題，讓同學們帶著這些趣聞軼事以及物理問題進入新知識的學習;同時，做一些課后知識梳理以及典型習題講解，幫助學生做好課后的鞏固。當然，針對《大學物理》及《大學物理實驗》也建立慕課，彌補大家在課堂上學習的不足。

2.3 精心編制《大學物理實驗》教材內(nèi)容，合理安排課程時間

《大學物理》相關(guān)的經(jīng)典教材有很多，比如：中南大學國家工科物理基礎教學基地楊兵初教授主編的《大學物理學》針對工科特性，便于教師教學與學生自學。然而《大學物理實驗》相關(guān)教材不能很好地適用于不同高校，其主要原因在于大學物理實驗室建設存在差異性，有的學校配套的實驗設備都有所側(cè)重，比如：電子類學?？赡茈姶艑W相關(guān)實驗偏多;有的工程類學?？赡芰W實驗偏多，同時實驗配套的實驗人員也不盡相同。所以針對各個高校的情況，結(jié)合選擇的《大學物理教材》做好相關(guān)的實驗教材的編寫。并且，《大學物理》理論授課教師要與《大學物理實驗》授課教師做好交接，不能出現(xiàn)嚴重超前或是落后的情況。教研室的課時安排也要做好銜接，不能出現(xiàn)理論課和實驗課不在一個學期的情況。做到實驗和理論課密切配合，讓學生的認知形成閉環(huán)。

3 總結(jié)

以物理科學平臺展示為基礎，讓學生體驗科學的價值，感受科技創(chuàng)新的獨特魅力，提升學生學習興趣，激發(fā)學生學習動力。通過互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代媒體形式嵌入課程知識銜接、課前預習、課后復習以及彌補課堂學習不足等教學環(huán)節(jié)，提升學生學習自主性與學習方式多樣性。同時做好《大學物理》理論課程與《大學物理實驗》課程的有機銜接，讓學生能從發(fā)現(xiàn)問題到論證問題的過程中體會學習的樂趣，培養(yǎng)學生的愛科學精神、鍛煉學生的動手能力。理論課程以及實驗課程的教育教學改革，將能夠讓學生最大限度地掌握物理知識，培養(yǎng)物理思維模式，夯實科技創(chuàng)新基礎，增強動手能力。

【參考文獻】

[1]羅建平.淺談3S技術(shù)在水利工程測量中的應用[J].江西建材，2016，14：131，134.

[2]郭袁俊，于景俠，霍中生，姚列明，楊宏春.大學物理實驗與理論融合教學的探索[J].實驗室研究與探索，2019，38（7）;188-190.

[3]王清.重慶輕工業(yè)學校遠程教學系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].重慶大學碩士論文，2013.