工科類(lèi)大學(xué)物理課程教學(xué)探索

周曉燁　王玉杰　董可秀　付翔　張陽(yáng)熠

摘 要：針對(duì)工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，筆者提出結(jié)合學(xué)生專(zhuān)業(yè)，側(cè)重基礎(chǔ)講解并突出應(yīng)用實(shí)踐；引入演示實(shí)驗(yàn)、多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，采用互動(dòng)式教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力等教學(xué)方法。研究表明，改革方案具能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，教學(xué)效果有一定的增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革 大學(xué)物理 應(yīng)用性 創(chuàng)新

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）02（b）-0154-02

以物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)為內(nèi)容的大學(xué)物理基礎(chǔ)課，包括經(jīng)典力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、近代物理等內(nèi)容，是理工科學(xué)生重要的基礎(chǔ)課程，是培養(yǎng)他們成為工程技術(shù)人員所必備的知識(shí)。非物理類(lèi)的工科專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)大學(xué)物理基礎(chǔ)課的作用，一方面使得學(xué)生有較系統(tǒng)的物理知識(shí)，為其他學(xué)科打好物理基礎(chǔ)；另一方面使學(xué)生掌握科學(xué)的研究問(wèn)題的方法，激發(fā)探索和創(chuàng)新精神，提高人才素質(zhì)。然而，從當(dāng)前非物理類(lèi)工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，普遍存在一些問(wèn)題。例如，非物理類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生認(rèn)為物理的實(shí)用性不強(qiáng)，對(duì)專(zhuān)業(yè)幫助不大，不重視物理課的學(xué)習(xí)。又如，由于大學(xué)物理教學(xué)的本身時(shí)間少，內(nèi)容難以展開(kāi)，難以令學(xué)生深刻理解。再如，物理教材內(nèi)容陳舊，近代物理內(nèi)容涉及較少，物理前沿及其在高科技應(yīng)用方面的內(nèi)容也相對(duì)較少，影響了學(xué)生的積極性。針對(duì)教學(xué)中存在的問(wèn)題，結(jié)合筆者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及其他教學(xué)工作者在物理教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)與成果，筆者認(rèn)為應(yīng)該從以下幾個(gè)方面針對(duì)該校非物理類(lèi)工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)進(jìn)行改革。

1 教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

（1）制定適合各專(zhuān)業(yè)的教學(xué)大綱。物理學(xué)的基本概念和基本規(guī)律是自然科學(xué)中其他很多學(xué)科的重要基礎(chǔ)，但不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)在應(yīng)用物理學(xué)基礎(chǔ)時(shí)，側(cè)重點(diǎn)并不一樣。例如，機(jī)械專(zhuān)業(yè)課主要會(huì)應(yīng)用力學(xué)部分的內(nèi)容；而電氣專(zhuān)業(yè)則在專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)中偏重應(yīng)用物理學(xué)電磁學(xué)部分的知識(shí)。因此在制定教學(xué)大綱時(shí)，可以根據(jù)不同專(zhuān)業(yè)的需求，適當(dāng)增加重點(diǎn)部分的課時(shí)，突出重點(diǎn)，減少次要部分的課時(shí)。針對(duì)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，把教學(xué)的重點(diǎn)放在與專(zhuān)業(yè)結(jié)合緊密的部分，使學(xué)生把握重點(diǎn)，便于為日后專(zhuān)業(yè)打好基礎(chǔ)。

（2）注重物理學(xué)經(jīng)典部分知識(shí)點(diǎn)闡述，突出教學(xué)基本內(nèi)容與物理學(xué)思想，求精不求全。物理學(xué)是研究物質(zhì)世界中最普遍的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門(mén)學(xué)科，是眾多其他自然科學(xué)的重要基礎(chǔ)。由于非物理類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)時(shí)有限，因此必須在保證物理學(xué)基本內(nèi)容教學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)物理教學(xué)進(jìn)行提煉。針對(duì)這一情況，筆者采用了以下幾點(diǎn)做法：①重要的概念，闡述要嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確，但是避免涉及過(guò)多的只有物理類(lèi)學(xué)生層級(jí)需要掌握的諸如理論的來(lái)源、依據(jù)以及過(guò)于細(xì)節(jié)的問(wèn)題，結(jié)合應(yīng)用，注重物理思想方法的傳遞。例如在近代物理部分的教學(xué)，光的波粒二象性由普遍的對(duì)稱(chēng)性規(guī)律猜想到物質(zhì)的波粒二象性，簡(jiǎn)化其中的物理推倒，但是使得學(xué)生學(xué)習(xí)到一種類(lèi)推—猜想—驗(yàn)證的科學(xué)方法。②習(xí)題的選擇與解題方式上，突出最重要的物理概念、物理思想，避免過(guò)于復(fù)雜的數(shù)學(xué)推倒。從多次的考試總結(jié)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生主要是對(duì)基礎(chǔ)部分掌握得不牢靠，很多學(xué)生沒(méi)從根本上理解物理規(guī)律，這樣何談應(yīng)用。所以例題習(xí)題應(yīng)避免偏難怪，應(yīng)當(dāng)選擇經(jīng)典的題目，使學(xué)生打好基礎(chǔ)，理解好最基本的概念。

（3）注重聯(lián)系現(xiàn)代科技，加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用部分講解，突出工科特色。 由于工科不同于理科，更注重實(shí)踐應(yīng)用，因此物理教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)多聯(lián)系科技前沿應(yīng)用，一方面可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；另一方面可以讓學(xué)生為學(xué)科應(yīng)用打好基礎(chǔ)。例如，在光學(xué)的教學(xué)中，突出了對(duì)激光與應(yīng)用部分的講解，提升了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并使學(xué)生對(duì)光學(xué)現(xiàn)代發(fā)展應(yīng)用有了更多的了解。又比如在電磁學(xué)中磁介質(zhì)與電介質(zhì)的講解，結(jié)合了筆者對(duì)材料學(xué)的科學(xué)研究，使學(xué)生們學(xué)習(xí)到物理在現(xiàn)代存儲(chǔ)器中的應(yīng)用發(fā)展，了解了物理是如何推動(dòng)技術(shù)革命與發(fā)展的。

（4）培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)思想工程意識(shí)， 拓寬教學(xué)渠道，以課外閱讀、電子閱讀的形式拓展物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容。由于安排的學(xué)時(shí)有限，但標(biāo)準(zhǔn)又不能降低，既要保證學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)的掌握扎實(shí)，還要學(xué)生了解物理學(xué)的應(yīng)用與外延。針對(duì)這個(gè)矛盾，筆者把部分拓展內(nèi)容以課外閱讀和電子資料閱讀的形式推薦給學(xué)生，輔助同學(xué)們學(xué)習(xí)。這樣使得學(xué)生了解到物理學(xué)史如何延伸到其他的現(xiàn)代科學(xué)領(lǐng)域中，進(jìn)一步促進(jìn)知識(shí)的銜接與掌握，拓寬學(xué)生的知識(shí)面。

2 教學(xué)方法的改進(jìn)

2.1 采用雙向交流的互動(dòng)式教學(xué)方法

前期教學(xué)中，筆者采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)課堂氣氛較差，學(xué)生互動(dòng)性不高。但是啟發(fā)式教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并自行尋找解決辦法，這樣更能激發(fā)學(xué)生的好奇心、想象力，使學(xué)生注意力集中，在對(duì)問(wèn)題研究、探索、分析和解決時(shí)，也培養(yǎng)了他們的學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力。因此遵循這個(gè)原則，為調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，后期采用了啟發(fā)式教學(xué)、教師-學(xué)生雙向交流的教學(xué)方式，在新課學(xué)習(xí)前提出一個(gè)物理學(xué)的基本問(wèn)題，先由大家大膽猜想，并回憶高中基本的物理知識(shí)，再由老師引導(dǎo)到物理學(xué)家的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，學(xué)生的積極性提高，課堂氣氛轉(zhuǎn)好。筆者在2014級(jí)汽服工程專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理教學(xué)中，進(jìn)一步提出采用五步式教學(xué)法，即預(yù)習(xí)部分、提出問(wèn)題、分組討論、老師講解、學(xué)生總結(jié)。首先是學(xué)生們預(yù)習(xí)；然后由教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，根據(jù)問(wèn)題學(xué)生們分組進(jìn)行研究討論；接下來(lái)教師根據(jù)討論情況針對(duì)性地進(jìn)行講解；最后再由學(xué)生們進(jìn)行總結(jié)。學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，提高了學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也提高了同學(xué)們的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。又如，筆者在力學(xué)、熱學(xué)部分教學(xué)習(xí)題課中，采用由學(xué)生講解，老師輔助指導(dǎo)的教學(xué)方法。發(fā)現(xiàn)學(xué)生甚至提出了課本上沒(méi)有的新穎的解題思路與方法。證明這種互動(dòng)式教學(xué)收效良好，能調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)的積極性，增強(qiáng)課堂氣氛，提高學(xué)習(xí)效果。

2.2 利用演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行輔助教學(xué)

由于物理學(xué)不同于數(shù)學(xué)，是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，演示實(shí)驗(yàn)有效地激發(fā)學(xué)生的興趣與想象力，幫助學(xué)生們更好地理解理論知識(shí)。但是有的設(shè)備不方便帶入課堂演示，可以采用多媒體視頻的辦法來(lái)演示。而對(duì)于那些便于攜帶又效果明顯的演示實(shí)驗(yàn)，比如“音叉的共振、茹科夫斯基轉(zhuǎn)椅演示角動(dòng)量守恒”則可安排在課堂上進(jìn)行。

2.3 利用多媒體資源激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

物理教學(xué)由于自身的一些特點(diǎn)，比如理論概念多、內(nèi)容深、公式計(jì)算多，容易讓學(xué)生望而卻步喪失學(xué)習(xí)興趣。但是物理學(xué)又有自身和自然的奧秘探索、現(xiàn)代科技結(jié)合緊密的特點(diǎn)，如果引導(dǎo)恰當(dāng)，又很容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。筆者發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐教學(xué)中，同學(xué)們?nèi)菀讓?duì)多媒體視頻教學(xué)充滿興趣。比如，在光學(xué)的學(xué)習(xí)中，筆者播放了《BBC光之舞》紀(jì)錄片片段，其中的物理學(xué)史科學(xué)家趣聞、科學(xué)的猜想與發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，不但激發(fā)了學(xué)生的興趣，并且拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，使學(xué)生對(duì)波動(dòng)光波原本抽象的概念有了形象的理解認(rèn)知。又如在近代物理學(xué)習(xí)中，《一分鐘物理》這部視頻短小精悍、講解生動(dòng)、想象力豐富，將復(fù)雜理論與奇思妙想結(jié)合，呈現(xiàn)給學(xué)生們一個(gè)妙趣橫生的物理世界。

2.4 利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建教學(xué)輔助平臺(tái)

由于工科大學(xué)物理課堂學(xué)時(shí)有限，那么采用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助平臺(tái)作為課堂教學(xué)的延伸和拓展，能極大地補(bǔ)充課堂學(xué)時(shí)有限的不足，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，并且有利于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。大學(xué)物理精品課程網(wǎng)站還在不斷地建立和完善， 網(wǎng)上課程、網(wǎng)絡(luò)答疑作為興起的學(xué)習(xí)方式，靈活補(bǔ)充課時(shí)有限的不足，越來(lái)越廣泛地被同學(xué)們使用和接受。這種網(wǎng)絡(luò)教輔平臺(tái)學(xué)習(xí)方式，一方面方便學(xué)生隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、學(xué)習(xí)新的理論知識(shí)，鞏固已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解；另一方面還可以請(qǐng)同學(xué)們將不懂的問(wèn)題在網(wǎng)上留言、參與討論，留下自己的觀點(diǎn)及對(duì)教師上課的建議。這種學(xué)習(xí)方法十分靈活、不受時(shí)間地點(diǎn)限制，方便學(xué)生學(xué)習(xí)，較好地解決了大學(xué)物理課程難與學(xué)時(shí)少之間的矛盾。

綜上，筆者對(duì)工科大學(xué)物理教學(xué)提出了一些自己的感悟和建議。從該校2014、2015級(jí)機(jī)械、電氣、汽服工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，結(jié)合專(zhuān)業(yè)側(cè)重基礎(chǔ)講解并與專(zhuān)業(yè)結(jié)合突出應(yīng)用實(shí)踐；引入演示實(shí)驗(yàn)、多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；采用互動(dòng)式教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力，改革方案具有一定的成效，教學(xué)效果有一定的增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 許雪艷.淺談大學(xué)物理教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)[J].科技信息，2010（14）：425-426.

[2] 凌濱，管雪梅，趙亞風(fēng).研究性教學(xué)法在《TRUZ理論》本科教學(xué)中的應(yīng)用[J].成人教育，2009，29（5）：82-83.

[3] 趙敏福，張波，楊歡，等.研究性學(xué)習(xí)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐與思考[J].皖西學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，26（5）：49-51.

[4] 趙云輝，曾愛(ài)華.大學(xué)物理教學(xué)改革的探索[J].中國(guó)西部科技，2007（2）：76-77.

[5] 李明.對(duì)加強(qiáng)和改進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)中多媒體技術(shù)的探討[J].大學(xué)物理，2005，24（12）：48-50.

[6] 陳海波，許雪艷.工科專(zhuān)業(yè)物理教學(xué)改革的幾點(diǎn)思考[J].滁州學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，7（2）：92.