大學(xué)物理課程教學(xué)改革研究論文
摘要：傳統(tǒng)的《大學(xué)物理》課程教學(xué)缺乏專業(yè)針對性、教學(xué)內(nèi)容陳舊、課程體系單一，已不能適應(yīng)應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的要求。針對《大學(xué)物理》課程教學(xué)中遇到的這些問題，本文從教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方式和考核評價體系幾個環(huán)節(jié)進行教學(xué)改革研究，以期促進新形勢下《大學(xué)物理》課程的教學(xué)。
關(guān)鍵詞：應(yīng)用技術(shù)型人才；轉(zhuǎn)型發(fā)展；大學(xué)物理課程；教學(xué)改革
國家經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級需要大量高素質(zhì)、多樣化的應(yīng)用型人才，向應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型是新建地方本科院校走向內(nèi)涵式發(fā)展的必然選擇和重大機遇。在向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型的背景下，各新建地方本科院校突出了“應(yīng)用型”辦學(xué)定位[1]。然而，目前多數(shù)新建地方本科院校仍然沿用傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)模式，側(cè)重理論知識的教學(xué)，對不同專業(yè)未加以區(qū)分，在教材選用、教學(xué)內(nèi)容、授課方式和考核評價等方面仍采用同一標準。不同專業(yè)有不同的特點和人才培養(yǎng)目標，對大學(xué)物理課的教學(xué)的需求也不盡相同，缺乏專業(yè)針對性的大學(xué)物理教學(xué)模式顯然已不適合新形勢下應(yīng)用型人才綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求。因此，如何將大學(xué)物理與各理工科專業(yè)有機結(jié)合，進行具有專業(yè)針對性的大學(xué)物理課程教學(xué)模式改革的探索與實踐具有重要的意義。
1．目前大學(xué)物理課程設(shè)置中存在的問題
1.1大學(xué)物理課程與理工科各專業(yè)其它課程結(jié)合度差
目前，多數(shù)新建地方本科院校各理工科專業(yè)使用統(tǒng)一的大學(xué)物理教材,與各個具體的專業(yè)結(jié)合不夠緊密,專業(yè)針對性差。雖然大學(xué)物理是理工科各專業(yè)的公共基礎(chǔ)課，但各專業(yè)有各自的專業(yè)特色和要求，因此對大學(xué)物理課的要求也不盡相同[2]。大學(xué)物理課程缺乏專業(yè)針對性容易使學(xué)生產(chǎn)生物理無用論的錯覺，認為學(xué)習(xí)物理對專業(yè)知識、課程的學(xué)習(xí)沒有幫助，學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果差。
1.2教學(xué)內(nèi)容陳舊，較少體現(xiàn)現(xiàn)代性和專業(yè)針對性
當(dāng)今社會科技發(fā)展日新月異，物理新知識、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，為其它學(xué)科的進步奠定了重要的理論和物質(zhì)基礎(chǔ)，推動了諸如信息科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)以及農(nóng)業(yè)科學(xué)等學(xué)科的進步。然而目前多數(shù)新建地方本科院校使用的物理教材，教學(xué)內(nèi)容陳舊，側(cè)重于經(jīng)典物理學(xué)中的力學(xué)、熱學(xué)、振動和波動光學(xué)以及電磁學(xué)基本知識和理論的教學(xué)，較少涉及高新技術(shù)、科技在現(xiàn)實社會中的應(yīng)用，同時缺乏專業(yè)針對性，對與信息科學(xué)、材料科學(xué)以及生物科學(xué)等學(xué)科關(guān)系緊密的激光信息技術(shù)、量子通信技術(shù)、同步輻射核磁共振波譜技術(shù)、新型顯微技術(shù)、混沌理論和耗散結(jié)構(gòu)等鮮有介紹。
1.3課程體系結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理
向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型的大形勢下大學(xué)物理地位被削弱，大學(xué)物理教學(xué)面臨著學(xué)時少而教學(xué)內(nèi)容多的突出的矛盾。目前，大多數(shù)新建地方本科院校各理工科專業(yè)主要是通過刪減教學(xué)內(nèi)容來克服學(xué)時少的矛盾，側(cè)重于經(jīng)典物理知識的教學(xué)而對于近現(xiàn)代物理技術(shù)及其應(yīng)用僅作簡單介紹或干脆完全刪除，在課程體系設(shè)置方面則主要還是采用單一的必修課。物理新知識、新技術(shù)的發(fā)展帶動了其他學(xué)科的發(fā)展，因此，有必要對物理學(xué)新進展、新技術(shù)及其在各專業(yè)中的應(yīng)用加以介紹。顯然，單一的課程結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)物理學(xué)知識的深度與廣度上不斷發(fā)展的趨勢,不能滿足各理工科專業(yè)對物理新知識的需求。
2.改革的具體措施
2.1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、加強專業(yè)關(guān)聯(lián)性
物理學(xué)包括經(jīng)典物理學(xué)，近代物理學(xué)與當(dāng)代物理學(xué)三個部分。經(jīng)典物理學(xué)主要涉及力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電磁學(xué)等內(nèi)容，這部分內(nèi)容的教學(xué)對理工科專業(yè)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、數(shù)理思維以及分析解決實際問題能力的培養(yǎng)具有重要意義。在向應(yīng)用技術(shù)型技術(shù)大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的背景下雖然大學(xué)物理的地位被弱化、教學(xué)課時被縮減，但筆者認為大學(xué)物理中經(jīng)典物理知識的完整性不應(yīng)被削弱和破壞，但要結(jié)合各專業(yè)特點進行優(yōu)化整合[3]。在學(xué)時有限的前提下，那些與專業(yè)課程聯(lián)系不是特別緊密的內(nèi)容只需圍繞物理學(xué)基本知識、概念、定律和思想方法進行定性介紹，只要能夠使學(xué)生建立清晰的物理圖像即可，避免繁雜的數(shù)學(xué)論證和理論推導(dǎo)；而那些對專業(yè)課程具有較大影響的內(nèi)容則要進行重點教學(xué)。比如，對于通信工程和電子信息工程類專業(yè)的學(xué)生，電磁學(xué)部分要進行重點教學(xué)。對于這些專業(yè)的學(xué)生而言，《電磁場理論》是一門非常重要的專業(yè)課。電磁場和電磁波作為信息的重要載體，在通信領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，在雷達、遙感、導(dǎo)航等技術(shù)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。因此，通信工程和電子信息工程類的學(xué)生必須熟練掌握電磁場與電磁波的基本性質(zhì)、傳播規(guī)律和傳輸、輻射、散射的基本理論。作為《電磁波理論》的先導(dǎo)課程，大學(xué)物理課程教學(xué)時應(yīng)該突出電磁學(xué)部分的教學(xué)，重點介紹電磁感應(yīng)現(xiàn)象和變化的電磁場等內(nèi)容，使學(xué)生對感應(yīng)定律、自感和互感、電磁振蕩、電磁波和電磁波譜的基本理論和規(guī)律有充分的認識，為《電磁波理論》的學(xué)習(xí)奠定良好的基礎(chǔ)。對于土木工程類專業(yè)大學(xué)物理在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)該側(cè)重于力學(xué)部分；而對于石油化工等專業(yè)則需要側(cè)重于流體力學(xué)和熱力學(xué)基礎(chǔ)定律等知識。近現(xiàn)代物理學(xué)與當(dāng)代物理學(xué)前沿知識的教學(xué)可以開闊學(xué)生的視野，有利于學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在有限的課時內(nèi)，需結(jié)合理工科各專業(yè)的特點從眾多物理學(xué)新知識和新技術(shù)中選擇與專業(yè)緊密相關(guān)的內(nèi)容進行重點教學(xué)。比如對于材料類專業(yè)，應(yīng)選擇與材料檢測、分析息息相關(guān)的電子掃描顯微鏡、X射線衍射儀、激光超聲檢測等先進檢測技術(shù)的原理和方法進行重點教學(xué)；對于通信類專業(yè)，應(yīng)選擇激光信息技術(shù)、量子通信技術(shù)、量子計算機和光復(fù)用與光放大等技術(shù)進行重點介紹。
2.2完善課程結(jié)構(gòu),將必修、選修和網(wǎng)絡(luò)課程有機結(jié)合
各專業(yè)的特點和人才培養(yǎng)目標不同，對大學(xué)物理課的教學(xué)需求不盡相同。因此，需要對大學(xué)物理課程體系進行調(diào)整，改變單一化的課程模式，豐富大學(xué)物理課程體系[4]。根據(jù)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容與各專業(yè)的緊密程度，可以分成必修、選修和自主學(xué)習(xí)三個模塊。必修模塊主要包括經(jīng)典物理理論基礎(chǔ)知識和核心內(nèi)容，其中重點在于與各專業(yè)聯(lián)系緊密的物理知識，是學(xué)生必須掌握的部分，學(xué)生通過該模塊的學(xué)習(xí)可以形成基本的科學(xué)素養(yǎng)、數(shù)理思維以及分析解決實際問題能力；選修模塊則側(cè)重于物理知識的延展與應(yīng)用，主要包括與各專業(yè)聯(lián)系最緊密的物理學(xué)前沿知識、技術(shù)及其在各專業(yè)中的應(yīng)用，本模塊可為理工科各專業(yè)學(xué)生后續(xù)的實踐、操作課程奠定理論基礎(chǔ)，增強學(xué)生的實際動手能力；科技發(fā)展日新月異，知識量、信息量劇增，除了通過必修模塊和選修模塊將經(jīng)典物理學(xué)內(nèi)容和與各專業(yè)聯(lián)系密切的近現(xiàn)代物理學(xué)前沿知識、技術(shù)傳授給學(xué)生，還應(yīng)優(yōu)選與專業(yè)關(guān)系緊密的物理學(xué)最新進展，如“高亮度發(fā)光二極管”、“超導(dǎo)體與超流體”、“混沌理論”和“熵信息論”等內(nèi)容制成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻，供學(xué)生根據(jù)興趣和需要自主學(xué)習(xí)，達到開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新型思維的目的。
2.3豐富教學(xué)方式、手段，開展多元化教學(xué)
如上所述，為適應(yīng)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容、課程體系需要根據(jù)理工科各專業(yè)的特點和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標做出相應(yīng)調(diào)整。教學(xué)內(nèi)容和課程體系的調(diào)整要求教學(xué)方式和教學(xué)手段也必須作出相應(yīng)的變革。
2.3.1傳統(tǒng)教學(xué)方式與研討式、啟發(fā)式有機結(jié)合
向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型的背景下，大學(xué)物理課程課時被大幅壓縮。傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)是以保姆式、注入式的教學(xué)方式為主，需要耗費較多的課時，而且教師一言堂講授式教學(xué)往往忽略了學(xué)生的主體地位，教學(xué)效果普遍不佳[5]。因此，應(yīng)該根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點和專業(yè)特色，將傳統(tǒng)的教學(xué)方式與啟發(fā)式、研討式等教學(xué)方式有機結(jié)合。比如講解“位移電流”時，教師可以利用奧斯特實驗進行啟發(fā)式教學(xué)。通過奧斯特實驗學(xué)生已經(jīng)知道了變化的電場會產(chǎn)生磁場。因此，教師可以類比地提出問題“變化的磁場是否產(chǎn)生電場”，通過類比的方法，引導(dǎo)學(xué)生提出“位移電流”的假設(shè)，并與“傳導(dǎo)電流”進行比較，從而使學(xué)生對于“位移電流”的本質(zhì)有一個清晰的認識。除了傳統(tǒng)的講授式和啟發(fā)式教學(xué)外，對于那些與各專業(yè)的工程技術(shù)和實際生活聯(lián)系緊密的，學(xué)生又易混淆、難以理解和掌握的物理概念和知識，可以通過創(chuàng)設(shè)問題情境的方式引導(dǎo)學(xué)生研討，使學(xué)生對原本模糊的概念、知識和規(guī)律有清晰的認識。比如，為了加深學(xué)生對極性分子的極化、取向變化以及電磁感應(yīng)和渦流加熱原理的理解，在教學(xué)中可以讓學(xué)生討論為何金屬容器不能放進微波爐而電磁爐只能使用鋼、鐵等金屬容器？在學(xué)生文獻查閱、交流討論的基礎(chǔ)上，教師進行物理相關(guān)知識進行總結(jié)概括，最終使學(xué)生電磁感應(yīng)和渦流加熱原理。
2.3.2優(yōu)化多媒體、電視教學(xué)等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用
多媒體、動畫演示、仿真視頻等技術(shù)手段可以將抽象的物理概念、現(xiàn)象形象化，可以幫助學(xué)生從直觀的物理現(xiàn)象中加深對基本物理概念、物理規(guī)律的理解和掌握，同時避免概念、定理等文字性內(nèi)容的板書，顯著增加課堂的`容量。但是，在大學(xué)物理課程教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注意多媒體等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)不能偏離課堂教學(xué)輔助手段的定位，不能忽略教學(xué)內(nèi)容的主導(dǎo)作用，應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點適當(dāng)?shù)厥褂枚嗝襟w技術(shù)，避免過分依賴多媒體課件。對于抽象的概念和側(cè)重演示與觀摩的教學(xué)內(nèi)容，使用多媒體和電視教學(xué)等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)進行輔助教學(xué)可以獲得較好的教學(xué)效果；而對于側(cè)重理論推導(dǎo)和定量計算的教學(xué)內(nèi)容，傳統(tǒng)的授課方式效果更好。比如推導(dǎo)“麥克斯韋方程”時，傳統(tǒng)的推導(dǎo)式教學(xué)可以引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生的思維，學(xué)生更容易形成自己的邏輯推理能力，而用多媒體演示的效果要差得多。
2.4優(yōu)化考核、評價體系
現(xiàn)有的大學(xué)物理課程基本上是采用結(jié)合平時作業(yè)、考勤和期末閉卷考試卷面成績的考核方式，其中又以期末閉卷考試為主。閉卷考試的考核方式容易造成學(xué)生為了應(yīng)付考試而死記硬背例題，從而忽略對知識的理解和應(yīng)用。為適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，對學(xué)生的考核、評價體系也應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、課程體系和教學(xué)方法的改革同步地作出調(diào)整，宜采用多元化和累加式的考核方式，增加平時考核的項目和比重[5]。平時測試可以包括隨堂測試、單元考核和攥寫探究性論文等形式。比如在講授電場強度時，教師在分析了均勻帶電圓環(huán)在其軸線上的電場分布后可以隨堂測試學(xué)生是否能夠推導(dǎo)出均勻帶電圓盤在其軸線上的電場分布情況。教師還可以將教學(xué)內(nèi)容分成幾個單元，在每個單元教學(xué)結(jié)束后針對本單元的教學(xué)重點和難點給出知識應(yīng)用型題目，采用開卷答題考試的方式考察學(xué)生掌握情況。除此之外，教師還可以針對生活中常見的物理現(xiàn)象提出問題，讓學(xué)生通過自主查閱文獻資料，撰寫科技小論文。除了平時測試，針對基本知識和教學(xué)重點，每學(xué)期末再進行一次開卷答題考試。最終按照作業(yè)10%，考勤10%，平時測試成績40%，期末考試成績40%的比例核定總成績。
3.結(jié)語
圍繞服務(wù)新建地方本科院校向應(yīng)用技術(shù)型高校轉(zhuǎn)型發(fā)展和高素質(zhì)、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目的，結(jié)合學(xué)科、專業(yè)的特點對《大學(xué)物理》課程從教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方式和考核評價體系幾個環(huán)節(jié)開展教學(xué)改革的討論和探索，給出了改革的具體建議，希望能夠?qū)D(zhuǎn)型發(fā)展形勢下的《大學(xué)物理》課程教學(xué)工作有所促進。
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