“雙一流”背景下研究性教學(xué)在大學(xué)物理課程中的改革探索

摘 要：在“雙一流”背景下，研究性教學(xué)在大學(xué)物理課程改革探索中具有重要意義。通過(guò)分析如何在大學(xué)物理課程中引入研究性教學(xué)，有針對(duì)性地提出相應(yīng)策略，以促進(jìn)學(xué)生科研能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：研究性教學(xué)；大學(xué)物理；教學(xué)改革

“一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)”是實(shí)現(xiàn)黨的十九大提出的“社會(huì)主義現(xiàn)代化和中華民族偉大復(fù)興”總?cè)蝿?wù)的重要舉措。在這一背景下，大學(xué)物理作為我國(guó)普通高等院校理工科院系本科生的必修基礎(chǔ)課程，其重要性愈發(fā)凸顯。該課程主要研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、相互作用以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律。通過(guò)學(xué)習(xí)這門課程，學(xué)生能夠深入了解物理與科技進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)系，了解物理科學(xué)的思想體系和物理的文化價(jià)值。同時(shí)，大學(xué)物理課程很好地將理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力，幫助他們將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決中。教好這門課程對(duì)于塑造學(xué)生的科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度，提升他們的科學(xué)審美和科學(xué)情操具有重要意義。學(xué)習(xí)大學(xué)物理，可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、邏輯性思維和創(chuàng)新性思維，提高他們解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，這些能力對(duì)學(xué)生未來(lái)的發(fā)展和職業(yè)生涯至關(guān)重要。在大學(xué)物理教學(xué)中，我們應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，借助實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)加深他們對(duì)物理原理的理解和應(yīng)用，鼓勵(lì)他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中提出問(wèn)題、思考問(wèn)題，并通過(guò)合作和探究來(lái)解決問(wèn)題。此外，教師在教學(xué)中應(yīng)注重啟發(fā)式教學(xué)方法的運(yùn)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，引導(dǎo)他們積極參與課堂討論，培養(yǎng)其獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，增強(qiáng)他們的團(tuán)隊(duì)合作能力。

一、現(xiàn)狀分析

在當(dāng)代高校本科教育中，有效開(kāi)展教學(xué)需采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式和方法。近代以來(lái)，美國(guó)的本科教育提供了一些有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和借鑒，其中研究性教學(xué)便是一種被廣受推崇的教學(xué)模式。1998年，博耶委員會(huì)發(fā)表了《重建本科生教育——美國(guó)研究型大學(xué)發(fā)展藍(lán)圖》的報(bào)告。該研究報(bào)告提出了新世紀(jì)本科教育應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的哪些能力，強(qiáng)調(diào)大學(xué)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極參與科研項(xiàng)目，為學(xué)生提供更多探索和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，而不僅僅是機(jī)械、簡(jiǎn)單的知識(shí)傳授。此后，美國(guó)許多大學(xué)紛紛實(shí)施了本科教學(xué)改革，這一舉措廣受社會(huì)各界的好評(píng)，也獲得了學(xué)生及家長(zhǎng)的認(rèn)可。值得注意的是，受教育體制、文化背景和資源條件等因素的影響，研究性教學(xué)在歐美不同國(guó)家和高校之間存在一定的差異。然而，作為一種教育理念和方法，研究性教學(xué)在歐美國(guó)家的實(shí)踐中已取得了一定的成果，并在提升高等教育質(zhì)量和學(xué)生創(chuàng)新能力方面發(fā)揮了積極作用。

在我國(guó)，許多研究型大學(xué)如北京大學(xué)、浙江大學(xué)等都在積極探索研究性教學(xué)的改革路徑。自2001年以來(lái)，教育部陸續(xù)發(fā)布了多項(xiàng)關(guān)于研究型教學(xué)的指導(dǎo)意見(jiàn)，旨在推動(dòng)國(guó)內(nèi)高校的相關(guān)實(shí)踐。這些指導(dǎo)意見(jiàn)鼓勵(lì)高校在教學(xué)過(guò)程中引入科研元素，如將科研項(xiàng)目融入課程設(shè)計(jì)、鼓勵(lì)學(xué)生參與科研實(shí)踐、提倡學(xué)生進(jìn)行科研論文寫作等。在教學(xué)過(guò)程中，教師主要起引導(dǎo)作用，學(xué)生則是學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生通過(guò)參與科研項(xiàng)目、實(shí)踐活動(dòng)和創(chuàng)新項(xiàng)目等，積極參與到知識(shí)的探索和應(yīng)用中，培養(yǎng)獨(dú)立思考、問(wèn)題解決和創(chuàng)新能力。各高校需要根據(jù)自身的條件和特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定適合自身的研究性教學(xué)模式。為了有效開(kāi)展研究性教學(xué)，高?？梢酝ㄟ^(guò)加強(qiáng)教師的培訓(xùn)和支持，提供科研項(xiàng)目和實(shí)踐機(jī)會(huì)，建立合作與交流平臺(tái)，以促進(jìn)師生之間的互動(dòng)和合作。同時(shí)，教育部和高校也可以加強(qiáng)政策支持，提供資金和資源，鼓勵(lì)高校開(kāi)展研究性教學(xué)實(shí)踐，并分享成功經(jīng)驗(yàn)。研究型教學(xué)模式在國(guó)內(nèi)已得到了廣泛的關(guān)注和實(shí)踐。盡管不同高校存在差異，但通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和不斷探索，可以逐步建立適合本土教育需求的研究性教學(xué)模式，并為培養(yǎng)創(chuàng)新性人才作出貢獻(xiàn)。

二、改革探索

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

在大學(xué)階段，教師在教授物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)背后的物理思想、概念以及相關(guān)聯(lián)的物理模型和圖像。這樣的教學(xué)方法有助于學(xué)生理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)，培養(yǎng)其物理直覺(jué)和思維方式。例如，在多普勒效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生思考波的傳播問(wèn)題，解釋頻率變化的原因，及其與波源和觀測(cè)者間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。通過(guò)這樣的討論，學(xué)生可以更好地理解多普勒效應(yīng)的原理，并將其與波的傳播特性聯(lián)系起來(lái)。同樣，在講授介質(zhì)中麥克斯韋方程時(shí)，教師可以通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生思考電場(chǎng)和磁場(chǎng)的散度與旋度，解釋電荷和磁單極子對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響。這樣的教學(xué)方法有助于學(xué)生構(gòu)建物理模型，并形成對(duì)電磁現(xiàn)象的直觀理解。在教學(xué)過(guò)程中，不必過(guò)度強(qiáng)調(diào)復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，特別是對(duì)于初學(xué)者，重點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)物理思想和概念的理解上，以及如何將它們應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決。通過(guò)強(qiáng)調(diào)物理思想和概念，并與實(shí)際問(wèn)題和現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，可以幫助學(xué)生建立起對(duì)物理學(xué)的興趣和直覺(jué)，培養(yǎng)他們的問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新思維。這種教學(xué)方法能促進(jìn)學(xué)生深入理解物理學(xué)的基本原理，并在進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究中奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

此外，在課堂教學(xué)中，教師可以引入與諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)相關(guān)的物理研究成果和科技前沿專題，讓學(xué)生了解物理學(xué)家們?cè)诳茖W(xué)研究中取得的重大突破和貢獻(xiàn)。這不僅能夠幫助學(xué)生更好地理解相關(guān)物理原理，還能夠激發(fā)他們對(duì)科學(xué)研究和創(chuàng)新的興趣。學(xué)生可以從這些物理研究中汲取靈感，培養(yǎng)自身的創(chuàng)造力和解決問(wèn)題的能力。這種教學(xué)方法可以將知識(shí)傳授與學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合，為他們的學(xué)術(shù)發(fā)展和未來(lái)的科學(xué)研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)方法改革

從知識(shí)“灌輸”式教學(xué)向共同探究式教學(xué)的轉(zhuǎn)變，契合了現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢(shì)。傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)注重教師的單向傳授知識(shí)，而共同探究式教學(xué)則強(qiáng)調(diào)師生之間的交流、對(duì)話和溝通，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與和主動(dòng)探索，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。在共同探究式教學(xué)中，師生之間的互動(dòng)和合作是非常重要的。教師不再是簡(jiǎn)單地傳授知識(shí)，而是充當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和引導(dǎo)者。教師應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生圍繞問(wèn)題深入探索，鼓勵(lì)他們提出問(wèn)題、尋找解決方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和討論，從而培養(yǎng)其批判性思維、問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新能力。引入研究性教學(xué)理念，可促使課堂教學(xué)從被動(dòng)的“學(xué)”向主動(dòng)的“研”轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生在探究中獲取知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和學(xué)習(xí)能力。在此過(guò)程中，教師扮演著引導(dǎo)者和指導(dǎo)者的角色，與學(xué)生共同構(gòu)建知識(shí)和解決問(wèn)題，推動(dòng)教學(xué)效果的提升。

密立根在1923年的諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮上曾說(shuō)：“科學(xué)靠?jī)蓷l腿走路，一個(gè)是理論，另一個(gè)是實(shí)驗(yàn)。”理論是科學(xué)研究的基礎(chǔ)，它是對(duì)自然現(xiàn)象和規(guī)律的解釋和理解。科學(xué)家通過(guò)構(gòu)建理論模型來(lái)推導(dǎo)出一系列的假設(shè)和預(yù)測(cè)，從而指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。理論為科學(xué)研究提供了框架和思路，幫助科學(xué)家解決問(wèn)題和深入探索。然而，搭建理論不足以驗(yàn)證和證實(shí)科學(xué)觀點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)研究的另一條重要的“腿”，它通過(guò)觀察、測(cè)量和驗(yàn)證來(lái)檢驗(yàn)理論的正確性。實(shí)驗(yàn)為理論提供了實(shí)際驗(yàn)證的途徑，能夠驗(yàn)證理論是否與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果相符。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家可以驗(yàn)證理論的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象和規(guī)律，并推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展。密立根的這番話強(qiáng)調(diào)了理論和實(shí)驗(yàn)的相互關(guān)系和相互依賴性。理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，并闡釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果；實(shí)驗(yàn)則為理論提供了檢驗(yàn)和驗(yàn)證的基礎(chǔ)。只有理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，才能推動(dòng)科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)體系改革

傳統(tǒng)的單一考核模式往往側(cè)重于期末考試，主要評(píng)估學(xué)生的知識(shí)記憶和解題能力，卻忽視了其他重要的學(xué)習(xí)維度。通過(guò)引入平時(shí)考勤、研究報(bào)告和專題實(shí)驗(yàn)等多元化的考核方式，可以更全面地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。例如，可以采用平時(shí)考勤占5％，研究報(bào)告占10%，專題實(shí)驗(yàn)占15%和期末占70％的考核比例。通過(guò)采用多元化的考核方式，可以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展和深入理解物理知識(shí)。這些改革舉措能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)本科生具備扎實(shí)的物理知識(shí)和思維方式的目標(biāo)。

三、結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理學(xué)作為一門具有強(qiáng)大生命力的學(xué)科，歷經(jīng)上百年的積淀，已發(fā)展成為一門內(nèi)容豐富、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科。為了改變學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程枯燥乏味的印象，引入研究性教育并結(jié)合科技發(fā)展的最新成果，使課堂變得活潑生動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察和分析構(gòu)建物理知識(shí)，幫助學(xué)生更好地理解物理概念，并將其應(yīng)用于實(shí)際情境中。學(xué)生通過(guò)參與研究過(guò)程，加深對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)批判性思維、創(chuàng)新性思維和問(wèn)題解決能力。將研究性教育融入大學(xué)物理課堂還可為一流大學(xué)和學(xué)科建設(shè)貢獻(xiàn)力量，提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為培養(yǎng)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高級(jí)人才奠定基礎(chǔ)，不斷推動(dòng)高等教育的發(fā)展。

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