獨(dú)立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)與改革的初步實(shí)踐

張明霞 王理想

摘要：經(jīng)過多年積累，大學(xué)物理的改革取得了一定的成果，但是當(dāng)今社會(huì)和科技的發(fā)展，對(duì)大學(xué)物理的教學(xué)提出了新的要求。本文介紹了新的社會(huì)環(huán)境下，結(jié)合我院辦學(xué)特色進(jìn)一步深化大學(xué)物理教學(xué)改革，在內(nèi)容、形式等方面做的幾點(diǎn)嘗試。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；物理實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）05-0067-02

大學(xué)物理是高等院校工科各專業(yè)重要的通識(shí)性必修基礎(chǔ)課，課程所講授的內(nèi)容是形成學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)技能的重要組成部分。多年來大學(xué)物理在教學(xué)內(nèi)容、手段甚至是模式等方面都進(jìn)行了改革，并取得了較為顯著的成績(jī)，但是在當(dāng)今的教學(xué)實(shí)踐中遇到的問題也不少。

一、教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)之間的矛盾

大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容以保持經(jīng)典物理學(xué)的風(fēng)貌和架構(gòu)為主，以相對(duì)論和量子物理為代表的20世紀(jì)近代物理學(xué)為輔。一方面隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代物理顯得偏少，與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)接軌的內(nèi)容更少[1]，為解決這一問題大學(xué)物理課上需涵蓋更廣泛的內(nèi)容；另一方面現(xiàn)在教學(xué)背景是大范圍縮減基礎(chǔ)課時(shí)。這樣一來內(nèi)容多、課時(shí)少，課程難度越來越大，矛盾非常突出。不少學(xué)校只好在早已不滿足教育部高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)定課時(shí)的基礎(chǔ)上繼續(xù)將相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行刪減重組，使原本完整的內(nèi)容體系顯得支離破碎。另外浙江省高考制度的改革使原本學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊的狀況更是雪上加霜，因?yàn)橛行W(xué)生高中階段未選學(xué)物理，基本沒有物理基礎(chǔ)，教學(xué)實(shí)踐中為完成教學(xué)內(nèi)容，勢(shì)必花更多的時(shí)間用于基礎(chǔ)內(nèi)容的講解和訓(xùn)練。這些現(xiàn)狀使教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)之間的矛盾愈演愈烈，大學(xué)物理被邊緣化的趨勢(shì)也越來越明顯[1]。

二、理論講授與實(shí)驗(yàn)教學(xué)之間的矛盾

物理學(xué)的特點(diǎn)是通過大量的觀察和實(shí)驗(yàn)最終得出的理論還需實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步予以證實(shí)或證偽，而通過反復(fù)推敲，理論與實(shí)驗(yàn)交叉進(jìn)行論證的過程，使物理學(xué)理論可信度增加，實(shí)驗(yàn)精度也越來越高，所以理論和實(shí)驗(yàn)是相輔相成不可分割的整體。作為工科學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門入門性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程——物理實(shí)驗(yàn)，其目的是使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)、方法和技巧，能夠通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力，最終提高學(xué)生綜合的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的素質(zhì)[2]。一般高校大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)課程是相互獨(dú)立的兩門課程，都有各自相對(duì)獨(dú)立的課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，也有各自獨(dú)立的行政管理制度。但如果以學(xué)生為主，且從物理學(xué)規(guī)律本身來看，這種人為地把理論和實(shí)驗(yàn)分割的做法，使得教學(xué)內(nèi)容無法有機(jī)銜接。即使如我校所有理論課教師同時(shí)承擔(dān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，仍然出現(xiàn)不少教學(xué)的不同步現(xiàn)象。以至于學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的科學(xué)內(nèi)涵及其物理本質(zhì)感到陌生和不可理解，而理論課由于失去了實(shí)驗(yàn)的支持，也就顯得枯躁難懂。

事實(shí)上物理教學(xué)過程中還出現(xiàn)了其他各種各樣的問題，比方說物理學(xué)習(xí)對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)有一定的要求，專業(yè)需求又對(duì)物理提出不同要求，課堂實(shí)踐中教師教學(xué)傳統(tǒng)缺乏新意，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高甚至厭學(xué)等等，同時(shí)面對(duì)現(xiàn)今社會(huì)和科技的發(fā)展，現(xiàn)階段大學(xué)物理的教與學(xué)對(duì)教師和學(xué)生都提出了新的要求。

針對(duì)以上提到的一系列問題，只有從內(nèi)容、形式等多方面入手，進(jìn)一步深化物理教學(xué)改革，以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣，順利完成教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。我們首先做的是豐富教學(xué)資源，調(diào)整教學(xué)安排，從而優(yōu)化物理教學(xué)體系。

一、調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，必修課與公選課配套教學(xué)

根據(jù)教育部高等學(xué)校教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)大學(xué)物理的要求結(jié)合我校的實(shí)際情況，我們對(duì)工科生必修的大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了全面調(diào)整：第一，按照絕大部分學(xué)生后續(xù)課程的教學(xué)要求，重新刪選確定新的教學(xué)大綱，部分內(nèi)容進(jìn)行合并重組，有些內(nèi)容比方說近代物理甚至直接刪除。雖然從表面上看內(nèi)容不全面，但是以現(xiàn)代教育理論為指導(dǎo)，以整個(gè)物理學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，用近代的觀點(diǎn)來重組物理的教學(xué)內(nèi)容，不再是物理學(xué)各分支的簡(jiǎn)單組合，如最基本的概念粒子、系統(tǒng)、相互作用、場(chǎng)、波、對(duì)稱與守恒等概念始終貫穿教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)[3]。這樣修改后的教學(xué)大綱對(duì)課時(shí)的要求有大幅度的壓縮。第二，針對(duì)我校的專業(yè)設(shè)置，對(duì)大學(xué)物理進(jìn)行分類教學(xué)。在課程設(shè)置上側(cè)重點(diǎn)不同，如土木類專業(yè)力學(xué)部分著力更多，機(jī)電類專業(yè)更關(guān)注電磁學(xué)部分。同時(shí)在教學(xué)實(shí)踐過程中在引入知識(shí)點(diǎn)、例題講解等時(shí)候不再一刀切，根據(jù)專業(yè)不同盡可能選擇或較新穎的、或與相關(guān)專業(yè)問題能有聯(lián)系的例子，使物理學(xué)不再高高在上，讓學(xué)生有具體的、切實(shí)的感受。第三，開設(shè)各類公選課供學(xué)生自由選擇，滿足各類學(xué)生的不同需要。在大一第一學(xué)期針對(duì)高中沒選學(xué)物理或物理基礎(chǔ)較差的學(xué)生開設(shè)高中和大學(xué)的銜接課程，為接下來為期一年的大學(xué)物理的學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)；同時(shí)我們也對(duì)全校學(xué)生包括文科生開設(shè)其他物理類公選課，在近代物理、科技物理或?qū)嶒?yàn)物理等方面進(jìn)行補(bǔ)充教學(xué)，使學(xué)生除了了解和掌握必修的物理知識(shí)之外，還可以根據(jù)自身興趣和愛好通過公選課了解到相關(guān)的物理前沿及發(fā)展。這樣教學(xué)內(nèi)容大幅度調(diào)整，以必修課為主公選課為輔，兩者配套教學(xué)，基本保證大學(xué)物理在內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上的完整。

二、結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改變單一的課堂教學(xué)形式

課堂教學(xué)改革已經(jīng)有一些積累，PPT電子教案的使用，大量節(jié)省了板書時(shí)間，但同時(shí)也有一定的弊端，就是顯示時(shí)間短，學(xué)生還沒有理解消化就已進(jìn)入下一頁。這一缺陷也在接下來的教改中一步步改進(jìn)，在PPT中逐步插入圖片、flash動(dòng)畫、小視頻甚至3D動(dòng)畫等等，目的是使艱澀抽象的物理概念變得生動(dòng)具體，方便學(xué)生理解和掌握。但在互聯(lián)網(wǎng)+的時(shí)代，這些教學(xué)手段的使用已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今的教學(xué)需求，所以我們?cè)趥鹘y(tǒng)的教學(xué)中引入了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——雨課堂應(yīng)運(yùn)而生。雨課堂就是將傳統(tǒng)的多媒體技術(shù)和當(dāng)今流行的微信技術(shù)、MOOC視頻相結(jié)合，建立起課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間的溝通橋梁，使課堂互動(dòng)永不下線?，F(xiàn)階段我們選擇幾個(gè)試點(diǎn)，利用雨課堂中部分技術(shù)將一些課件、習(xí)題等教學(xué)資料推送到學(xué)生手機(jī)使學(xué)生提前進(jìn)行線上預(yù)習(xí)，一般5—15分鐘即可，課上進(jìn)行反饋交流，課后線下進(jìn)行復(fù)習(xí)，習(xí)題訓(xùn)練。有了線上的輔助教學(xué)，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生互動(dòng)提供了新的渠道，也緩解了課堂教學(xué)過程中課時(shí)不足的難題。這種新的教學(xué)方式更符合當(dāng)今社會(huì)學(xué)生的心理，能同時(shí)在課前—課上—課后全方位調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

對(duì)于基礎(chǔ)較好學(xué)習(xí)比較扎實(shí)的學(xué)生，鼓勵(lì)他們利用課余時(shí)間通過微課、慕課進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并參加各級(jí)各類物理競(jìng)賽，以競(jìng)賽促學(xué)習(xí)，使他們對(duì)知識(shí)的掌握更加全面和深刻。以這些學(xué)生為榜樣，調(diào)動(dòng)其他學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

三、改變物理理論與實(shí)驗(yàn)人為割裂的現(xiàn)狀

這幾年我校致力于大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)兩門課程的合并，并已實(shí)施。這一新的教學(xué)方式最大的好處就是更接近物理學(xué)的本質(zhì)——理論與實(shí)驗(yàn)是相輔相成不可分割的整體，但是該改革最大的瓶頸在于教學(xué)安排上——如何在合理的時(shí)間安排好大范圍學(xué)生的實(shí)驗(yàn)。我們的解決方案是首先把原先獨(dú)立的行政管理統(tǒng)一起來，同時(shí)增加實(shí)驗(yàn)儀器，保證在短時(shí)間內(nèi)能使大范圍的工科學(xué)生及時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；其次對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總體分類，如力學(xué)類或電學(xué)類等，在這一基礎(chǔ)上再細(xì)分為基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、提高類型的綜合實(shí)驗(yàn)或探索性、研究性實(shí)驗(yàn)；最后把原本兩門課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)要求有機(jī)統(tǒng)一，根據(jù)理論課的教學(xué)進(jìn)度把上述分類好的實(shí)驗(yàn)按難度要求合理安排進(jìn)來，而對(duì)某些基礎(chǔ)性的與物理理論聯(lián)系不是那么地緊密，但又是必須掌握的內(nèi)容（如示波器的使用），則用于平衡教學(xué)進(jìn)度。同時(shí)為高效完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)，組織學(xué)生利用雨課堂先進(jìn)行線上預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)更多的是注意事項(xiàng)的提點(diǎn)及數(shù)據(jù)分析的講解。通過以上幾步把大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)有機(jī)統(tǒng)一為一門完整的課程，這樣的教學(xué)安排既不會(huì)使實(shí)驗(yàn)特別集中，也在教學(xué)上呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。

在完成既定的教學(xué)內(nèi)容之外，開放實(shí)驗(yàn)室，搭建實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新平臺(tái)，在指導(dǎo)老師的引導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和課題研究，全面開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在整個(gè)教學(xué)過程中我們貫穿理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐檢驗(yàn)理論的思想，理論和實(shí)驗(yàn)兩者兼重，使合并后的大學(xué)物理課程能真正發(fā)揮提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的作用。

四、結(jié)論

為應(yīng)對(duì)當(dāng)今社會(huì)和科技的發(fā)展，結(jié)合我校的實(shí)際情況，大學(xué)物理的教學(xué)從內(nèi)容、形式等方面進(jìn)一步深化改革，為培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的工科專門人才打下良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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