工科物理论文范文10篇

【论文关键词】大学物理；选修课；素质教育

【论文摘要】大学物理课是高校实施素质教育的一门重要课程。传统的理工科物理必修课过于强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”、“应用性”，使物理学教育的育人功能不能充分发挥。因此有必要针对非理工科学生开设大学物理选修课来弥补普通物理教育的不足。本文对开设大学物理选修课的教学目标、教学内容、课程体系、教学方式和考核方式进行了分析和探索，有利于高等院校非理工科专业大学物理教学的实施。

在科学技术突飞猛进，人类已步入知识爆炸、高科技和信息时代的今天，随着我国经济的发展、市场的繁荣，高等教育面临着如何适应社会主义经济建设和社会发展的人才需求这一问题，首先是一个转变观念的问题。过去在教育教学过程中长期形成的一种潜意识的观念，现在已经基本得到澄清，越来越多的人们认识到：大学本科要立足于培养复合型人才，而不是培养专家，本科教育主要是打好科学文化素质基础，尤其是培养学生自主获取知识和自我发展的能力。[1]

物理学是各门自然科学的基础，其研究问题、解决问题的思想方法适用于一切科学研究。正如伟大的物理学家费曼所言：学习物理学，就是要学习怎样由未知进到已知的科学求知方法，就是要学习如何尝试和纠错，就是要学习一种普遍的自由探索的创造精神。大学物理课是高校实施素质教育的一门重要课程。传统的理工科物理必修课为了培养研究和应用型人才，是为理工科学生后续课程学习打基础，所以很强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”、“应用性”，并且有统一的教学大纲和采用统一闭卷考试。受此制约，物理学教育的育人功能不能充分发挥。因此有必要针对非理工科学生开设大学物理选修课来弥补普通物理教育的不足。大学物理选修课对体现科学教育与人文教育的融合，特别对提高非理工学生的科学文化素质起着重要作用。

一、大学物理选修课教学目标

大学物理选修课程教学内容并不是理工科物理教学内容的缩减，不能把大学物理选修课程体系当作理工科物理体系的缩影。大学物理选修课的教学目标主要是力图使学生在有限的时间内了解物理学的基本内容，即物理学研究的是什么；培养学生独立探求知识的探索精神；提供当代大学生必不可少的现代观念和思维方式；开拓视野，让学生了解物理学前沿；了解现代科学技术的物理基础；了解物理学与社会、环境、能源等方面的关系，物理对人类社会文明的进步有什么贡献与影响；了解科学家创造性的工作特点和研究方法，获得科学方法论的教益与启迪。

【论文关键词】大学物理；选修课；素质教育

【论文摘要】大学物理课是高校实施素质教育的一门重要课程。传统的理工科物理必修课过于强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”、“应用性”，使物理学教育的育人功能不能充分发挥。因此有必要针对非理工科学生开设大学物理选修课来弥补普通物理教育的不足。本文对开设大学物理选修课的教学目标、教学内容、课程体系、教学方式和考核方式进行了分析和探索，有利于高等院校非理工科专业大学物理教学的实施。

在科学技术突飞猛进，人类已步入知识爆炸、高科技和信息时代的今天，随着我国经济的发展、市场的繁荣，高等教育面临着如何适应社会主义经济建设和社会发展的人才需求这一问题，首先是一个转变观念的问题。过去在教育教学过程中长期形成的一种潜意识的观念，现在已经基本得到澄清，越来越多的人们认识到：大学本科要立足于培养复合型人才，而不是培养专家，本科教育主要是打好科学文化素质基础，尤其是培养学生自主获取知识和自我发展的能力。[1]

物理学是各门自然科学的基础，其研究问题、解决问题的思想方法适用于一切科学研究。正如伟大的物理学家费曼所言：学习物理学，就是要学习怎样由未知进到已知的科学求知方法，就是要学习如何尝试和纠错，就是要学习一种普遍的自由探索的创造精神。大学物理课是高校实施素质教育的一门重要课程。传统的理工科物理必修课为了培养研究和应用型人才，是为理工科学生后续课程学习打基础，所以很强调“理论性”、“系统性”、“逻辑性”、“应用性”，并且有统一的教学大纲和采用统一闭卷考试。受此制约，物理学教育的育人功能不能充分发挥。因此有必要针对非理工科学生开设大学物理选修课来弥补普通物理教育的不足。大学物理选修课对体现科学教育与人文教育的融合，特别对提高非理工学生的科学文化素质起着重要作用。

一、大学物理选修课教学目标

大学物理选修课程教学内容并不是理工科物理教学内容的缩减，不能把大学物理选修课程体系当作理工科物理体系的缩影。大学物理选修课的教学目标主要是力图使学生在有限的时间内了解物理学的基本内容，即物理学研究的是什么；培养学生独立探求知识的探索精神；提供当代大学生必不可少的现代观念和思维方式；开拓视野，让学生了解物理学前沿；了解现代科学技术的物理基础；了解物理学与社会、环境、能源等方面的关系，物理对人类社会文明的进步有什么贡献与影响；了解科学家创造性的工作特点和研究方法，获得科学方法论的教益与启迪。

摘要:在新工科建设的背景下，以培养应用型、创新型的新工科技术人才为目标，对工科类专业的物理化学教学进行改革与探索。将课程思政理念融入到教学过程中，建立全方位的教学改革体系及全流程的教学考核体系，以期能树立学生的理想信念，夯实学生的专业知识，培养学生的工程意识及科研素养，为国家培养具有更强实践能力、更强创新能力的高素质型新工科人才。

关键词:物理化学;教学改革;新工科

为积极应对世界范围内的新一轮科技革命与产业变革，支撑一带一路”、“互联网+”、“中国制造2025“等国家重大战略，我国积极推进“新工科”建设，先后形成了“复旦共识”、“天大行动”和“北京指南”，着力培养实践能力更强、创新能力更强、并具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才［1－3］。在新工科建设的背景下，高等学校工科类专业应以培养创新型、应用型高素质人才为宗旨，大力推动专业内涵建设，加快人才培养方案、课程设置、实践教学环节等的改革创新。物理化学是基于物理和化学两大基础学科发展起来的，运用物理学的基本理论方法去研究化学体系的性质和行为，并建立化学体系中的特殊规律的学科［4］。物理化学课程是工科类专业必修的专业基础课程之一，是后续学习更高层次专业课程的基础，在工科类人才培养体系中有着举足轻重的作用［5］。因此，在新工科建设的背景下，为培养符合社会需求的创新应用工科专业人才，对物理化学课程教学的改革与探索势在必行。

1融入课程思政内容

在建设新工科的背景下，高校工科类专业应着力于以科学教育、人文教育、工程教育的有机融合方式，培养科学基础厚、工程能力强、综合素质高且能实现跨界整合的人才［6－8］。因此，高校教育不仅要培养学生的专业知识技能，还要重视对学生职业素养、道德情操的培养［8］。物理化学课程作为化学工程与工艺、制药工程、环境工程、材料科学与工程等专业的专业基础课程，同样也是高校工科类专业的思政育人主阵地。为培养思想过硬，德才兼备的新工科人才，在物理化学课程教学中，要牢牢把握课程思政的内涵，以相关的知识理论为载体，充分发掘课程中的相关思政元素，将课程思政有机融入到教学中。例如在讲授单组分三元相图的相关知识时，介绍水的三相点是由我国著名化学家黄子卿老先生精准测量的，并将黄子卿老先生的爱国事迹引入到课堂教学中［9］。在上世纪30年代，为了建设祖国，黄子卿老先生毅然放弃了在美国的优渥待遇，回到祖国不懈奋斗，体现了为祖国发展不计个人得失的家国情怀，以此培养学生的爱国精神。在讲授卡诺循环时，可以引入科学家从提出卡诺定律到找出提高热机效率的根本途径，孜孜不倦的钻研了55年的故事［8］，鼓励学生们要有理想信念，要有奋斗不息的精神。还有在讲授化学平衡的内容时，可以介绍发明了大规模合成氨技术的化学家哈伯的故事［6，10］。哈伯不仅是发明合成氨技术的诺贝尔奖得主，还是研制氯气、芥子气等毒气的战争魔鬼。通过他的故事，告诫学生务必要恪守科学伦理的底线，保持高度的社会责任感。通过将思政元素融入教学过程中，有助于培养兼具专业素养及理想信念的新工科人才。

2建立全方位教学改革体系

1智物明理夯实基础

具体地说，我校“大学物理”课程由必修和选修两块教学内容组成，在教学实践中实现整体优化．由于课时所限，“工科物理”必须在保证基本要求的前提下，精简学时，为后续选修课程腾出教学时间．我们利用多媒体教学手段提高课堂效率，课时由128学时调整为112学时．必修课后，同学根据专业需要和自身兴趣，必须任选至少一门后续选修课程，同时计入公选课学分．多年来，经过凝练内容，总结经验，渐进实施，已经形成大学物理Ⅰ（必修课）＋X（选修课）课程方案．首先，注重主干课程“工科物理”的建设．1996年起，以“教学内容现代化”和“教学手段改革”为核心，围绕教材、资源、方法、效果等要素，博采众长，持续发展．我们整体优化教学内容，出版了适应教改要求的“十一五”国家级规划教材《工科物理教程》；倡导多媒体综合教学手段，1998年率先完成的大学物理电子教案在国内有一定的示范影响；加强辅助学习条件建设，组织编写了《大学物理综合练习》等资料，建设了内容丰富的网络学习平台．总之，对“工科物理”成熟的课程模式，我们博采众家之所长，以资源建设为先导，教学内容和手段现代化为核心，深化课程内涵建设，成果丰富，分别于2004年和2000年获江苏省高等教育教学成果一、二等奖．其次，2005年以来，以素质教育和创新能力培养为中心，进一步强化系列课程建设，融合创新，力创自我之特色．新的课程体系教学内容包含现代物理知识、科学艺术交融、高新技术应用、创新实验探究等．教学手段广泛采用多媒体技术，所有课程都开发了多媒体电子教案，建立了网络学习平台，教学资源丰富．同时，针对不同课程的教学内容，探索以研究型教学为核心的多样化教学方法．目前，“物理与艺术”已成为国家精品课程，并于2012年分别被遴选为国家精品视频公开课和国家精品资源共享课；“工科物理”和“近代物理与高新技术”已建设成省级精品课程．系列课程建设成果于2011年获江苏省高等教育教学成果特等奖；2014年获国家级教学成果一等奖．

2文理交融培养素质

科学教育与人文教育相互融合有利于高素质的人才培养，物理教学在这方面有独特的优势，并发挥着重要作用．新的课程体系建设体现了文理交融、科艺相济的先进教育理念．首先，从2005年开始，经过深入的调研和大量的素材积累，我们在全国率先开设了“物理与艺术”选修课，教学内容主要是以艺术家和物理学家相互平行的视角，阐述人们对宇宙图像的建立过程和理解；对物质运动的基本形式的认识；分析比较他们在创新意识和思维方法上的共同点，以达到对学生进行科学与人文素质培养和提高创新思维能力之目的．经过近10年的教学实践，已经构成完整的课程教学体系，主要包括：自然哲学到物理学与绘画的开端；乔托的“透视”与伽利略的“参照系”；牛顿与达•芬奇；现代科学革命与现代美术革命；光与色彩的意义；空间的意义与立体主义画派；时间的意义与未来主义和超现实主义画派；量子风云与抽象主义艺术；宇宙与人文；对称与不对称；混沌和分形与抽象表现主义画派；东方的艺术之道与西方的科学之道等．简而言之，我们追寻着物理和艺术的发展历史，探讨它们之间的相互联系，教学的重点就在于揭示它们发展的每一次重大革命中的创新点．“物理与艺术”课程建设是一个符合现代教育理念，具有重要创新思想，在国内率先完成，并取得优秀教学实践效果和师生广泛赞誉的教学成果．由李政道先生亲题书名，杨叔子院士作序的“十一五”国家级规划教材《物理与艺术》（附课件光盘）出版后，在物理教育界产生重要影响，2012年被评为国家级精品教材．其次，开设的“文化物理”面向全校各专业学生（包括文科类），文理兼济，特色鲜明．课程采取“案例”式教学，追寻物理学历史发展脉络，通过分析物理学重大发现的社会背景和深刻影响，凝练出科学文化与人文文化相融合的教学内容，培养学生对自然世界（宇宙）的情感、科学研究的态度、创新性的思维方式和崇尚人文科学精神的价值取向．国家级“十二五”规划教材《文化物理》特色鲜明，全书不依靠数学公式，而是以科学意义的图片代替方程，科学内涵的图景理解概念．用简洁的语言和发人深省的科学故事，在科学文化的视野下，鼓励学生欣赏物理学和体味蕴涵其中的深刻思想．

3联系前沿激发创新

为了适应科技发展，培养创新精神，进行工科物理教学内容现代化改革成为共识．自2000年起，我们以现代教育思想为指导，以近代物理的基本思想、基本方法及其在高新技术中的应用为主线，针对不同专业学生，开设了“近代物理与高新技术”课程．在面向航空主机类专业的“近代物理与高新技术Ⅰ”课程的教学中，我们将激光武器、红外探测与隐身、巨磁阻材料、清洁能源等方面的发展和成果介绍给学生，并且注意本校学生的专业方向特点．教学中结合航空航天方面的高新技术发展的事例，引起了同学们的极大兴趣，如高能激光、激光制导、激光推进，飞机和火箭等飞行器的红外辐射特征及其隐身技术等，使课程既具有强烈的时代气息，又具有航空航天特色．在面向电子信息技术类“近代物理与高新技术Ⅱ”课程教学中，我们注意加强半导体物理与微电子技术的教学，并将最新的微电子制备技术和测试分析技术介绍给学生．

［摘要］在新工科及双一流建设的背景下，教师需探索出一套适合创新能力培养的行之有效的大学物理教学方案：以培养学生提出问题、分析问题与解决问题的能力为基本目标，以解决实际问题为载体学习科学研究的方法，在物理教学中激发学生的内在学习兴趣，提高学生自主学习的意识与潜能，培养学生研究性学习能力与创新能力。经过多年的教学实践证明，建立教、学、实践“一体化”的新型教学模式，不仅能促进学生知识应用能力的提高，也能促进学生研究性创新能力的提高。

［关键词］研究性学习；创新能力培养；物理教学模式

近年来，国家对工程人才的要求越来越高，需求越来越大，工程教育改革迫在眉睫。“新工科”建设在这样的背景下应运而生。新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，以期培养未来多元化、创新型的卓越工程人才。同时，世界一流大学和一流学科建设，简称“双一流”，是中共中央国务院做出的重大战略决策，亦是中国高等教育领域继“211工程”“985工程”之后的又一国家战略，有利于提升中国高等教育综合实力和国际竞争力，为实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦提供有力支撑。为实现“新工科”建设和“双一流”建设目标，高校的主要任务就是培养拔尖创新人才及提升科学研究水平。高等教育的根本任务是人才培养，即不仅要培养高素质、厚基础的人才，更要培养具有实践能力与研究性创新型的高质量人才。学生是学校培养的主体，教学工作要以学生为主开展。因此，以人才培养为目标的一切教学活动应以学生为中心是学校教学行为的一个基本教学理念。“以学生为中心”的教学本质应该是在教师指导下的学生自主型研究性的学习，这一模式强调在教师引导与激励下的学生自主学习、创新实践和综合发展。其核心是充分激发学生内在学习兴趣和动力，教师不仅传道、受业、解惑，更肩负激发学生主动探究兴趣、培养学生实践能力和创新精神的重任。因此，教师应对课程讲授方式开展多模式的改革与尝试，以促进高等教育进入全面提高质量、内涵建设、协同创新的发展阶段。同时，创新意识与创新能力的培养也是落实科学发展与实现科技强国战略的迫切需要，是21世纪中国高等教育改革的热点与重点问题。德国大学将科学研究引进教学过程的改革使德国在几十年内一跃而成为拥有世界上最先进大学制度的国家。美国大学创造性地继承了德国大学的做法，建立了历史上第一所研究型大学——约翰·霍普金斯大学，更加强调研究在大学教学中的地位和作用。但是由于长期以来研究型大学过分强调教师的研究，以及高等教育大众化的到来等原因，导致了教学与研究从统一走向分离，出现了重科研轻教学、知名教授极少给本科生上课、学生解决实际问题的能力下降等现象。后来美国开始重构大学本科研究型教育，各个大学纷纷创设或者扩展原有本科教学计划，形式多种多样，如MIT的大学生研究计划、独立活动计划、工程实习项目、综合研究项目、回归工程计划以及新生研究指导计划等。近年来，欧洲研究型大学逐渐认识到，大学的科学研究必须与本科教育紧密结合，本科生教育不能孤立于研究活动之外，应该成为大学不可分割的组成部分。我国研究型大学近年来在课程教学和实践教学等方面开展了本科研究性教学的实践活动，如清华大学实施本科生“学生研究训练”，浙江大学增设综合性、研究型、项目化课程及实施大学科研训练计划等。物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的学科。它的基本理论渗透到自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是自然科学和工程技术的基础。以物理学基础为内容的大学物理课程，是高等学校理工科学生一门重要的通识性必修基础课，该课程所讲授的重要的基本概念、基本理论和基本方法是学生科学素质的重要组成部分，是一个科学工作者和技术人员所必备的。大学物理蕴含着极其丰富的创新思维，从古希腊的亚里士多德、阿基米德到伽利略、牛顿，再到近代物理的普兰克、爱因斯坦等，这些物理学家们的创新性思维推动了人类科学的进步。正如主席指出,当前世界正处在新科技革命和产业革命的交汇点上，科学技术在广泛交叉和深度融合中不断创新。而我国能否从科技大国走向科技强国的关键在于人才培养的质量高低，而大学物理教学在创新人才培养方面应该发挥独特的重要作用。虽然近些年随着大学物理教学改革的不断深入，大学物理教学在教学内容、教学方法和手段等方面都有了很大的改进和提高，但是仍存在许多不足，无法满足新工科背景下人才培养的需要。教学内容上，尽管大多高校都加强了近、现代物理内容的教学，但在用现代物理观点审视和改革经典物理、用普通物理方法阐述近代物理以及在经典物理中增加应用技术内容等方面明显不足，无法真正贯彻和实现“普通物理现代化和现代物理普通化”的思想，更不利于培养学生的工程能力和创新能力。在教学方法和手段上，尽管大多高校都尝试采用了参与式、讨论式、渗透式等多种先进的教学方法，但总体上仍主要以“灌输式”方法为主，整体教学效果并不理想。针对目前大学物理教学的现状，如何在教学内容、教学方法和手段、提高教师工程素质等方面进行全方位改革，真正发挥大学物理课程在培养和提高学生创新能力与科学素质方面的优势，实现大学物理在跨界复合人才培养上的支撑指导作用，是目前我国高等学校新工科建设面临的紧迫任务。因此，本文从大学物理“教什么”“怎么教”两个核心层面，探讨新工科背景下跨界创新人才培养及各个专业工程教育认证对大学物理教学提出的要求，以及与之相适应的改革，以便促进大学物理整体教学水平的不断提高。

一、教与学模式的改革——研究性教学模式

（一）问题导入式教学模式

学习始于学习者的注意，而影响注意的一个重要因素就是兴趣，兴趣是学生积极探究某些事物产生与发展的动力。一个实际生活中的问题可以很好地激发学生的兴趣与好奇心。我们改变了传统的教学模式，采用以问题研究为导向，围绕系列综合物理现象展开物理教学和实践的教学模式。例如：围绕“望远镜”相关现象，将单透镜望远镜、伽利略望远镜、开普勒望远镜的制作和几何光学、波动光学中光学成像的放大率、清晰度、分辨率等相关知识相结合展开学习；围绕“气球降温——冷气球”和“热表面水珠的莱氏星星”现象和形成机理，将热学中体积功、热传递、热力学第一定律、热力学第二定律和流体相关的基础知识和实践相结合……近5年来，我们总结了80多个这样具有代表性的趣味现象及其相关的理论和实践教学方案，在教学中鼓励引导学生去思考实际问题的物理本质，把所学物理学原理与实际生活相结合，即从如何分析问题到对实际问题进行简化近似、建立数学模型和概念模型，再到运用相应物理学原理来解决问题等一系列分析处理方法。学生反映这样的教学模式使自己很容易理解所学物理学的各项原理，再也不需要生硬地记忆各种定律的公式了。

[摘要]课程思政在实现价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体的高等学校人才培养目标中发挥着重要的作用。在工科物理化学教学中，以蕴含丰富思政元素的案例系统地进行了课程思政教学。内容包括个人成长篇、科学思维篇和工程应用篇三个部分。培养了学生的个人成长基本素养，创新性探索未知世界的科学思维方法，理论联系实际的工程思维能力。

[关键词]工科物理化学；课程思政；个人成长素养；科学思维方法；工程应用能力

高等学校人才培养必须将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体，要在知识传授和能力培养之中融入价值观引导，帮助学生建立正确的世界观、人生观、价值观[1]，为民族复兴和国家崛起培养德才兼备的后备人才。2020年5月28日，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，进一步细化了理工类专业课程思政的要求。理学类专业的课程，要训练科学思维方法、加强科学伦理教育，培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。工学类专业的课程，要强化工程伦理教育，培养精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当[2]。四川大学面向工科学生开设的《物理化学》课程，在大学二年级执行。经过一年的大学学习，有同学仍然没有明确大学的学习目标，出现了学习热情丧失、疲于应付学业的现象；有同学仍然沿用中学时期的题海战术，没有适应大学的学习方法。《物理化学》是化工类各专业本科生一门重要的主干基础课程，具有较强的理论性、系统性和逻辑性。由于学科公式繁多、概念严格及推导复杂，容易导致学生学习困难、理论与实际脱节等问题，不利于大化工类相关专业后续课程的学习。为了解决学生的学习动力与学习方法问题，长期以来，在教学过程中，经过反复锤炼，形成了一套较为完整的融合思政元素的教学内容。课程思政内容包括个人成长篇、科学思维篇和工程应用篇三个部分。目的是提升大学生创新意识和能力、工程应用能力及科学探索精神；在潜移默化中坚定学生实业兴邦的理想信念、厚植爱国主义情怀、加强品德修养，提升学生的综合素质；在教学中陶冶情操、温润心灵、激发创造创新活力。

1课程思政的主要内容

1.1个人成长篇

通过介绍杰出校友的成功案例及科学家的生平事迹，培养学生在个人成长中需要具备的基本素养，提升学生综合素质和能力，陶冶情操、温润心灵。1.1.1案例一：实业兴邦、规划和积累、技能和方法物理化学是所有其他化学课程共同的基础，需要学生一方面学会从理论的高度来认识精彩纷呈的化学现象的本质，另一方面又学会如何通过物理量的测量，来了解某些物理化学过程，从而能够有效地调控其中的关键步骤或整个过程。它对于学生科学思维、工程应用能力、综合素质的培养和提高起着至关重要的作用[3]。因此，要求学生在开始接触物理化学时，就要重视本课程的知识框架和学科的思想方法。在绪论中，以2011年四川大学的杰出校友海普瑞公司董事长李锂致我校校友会的书信开篇；从书信中的“一九八四年的春天，开始了对糖化学和肝素的兴趣和研究。”及李锂的简历推断，一九八四年的春天正值李锂大学一年级下期学习阶段，引出“规划与积累”思政元素；从书信中“系统地受学术思想的影响并且受到适当的技能的培训。”导出“技能与方法”思政元素；结合李锂个人的成长历程，引导学生重视个人能力的成长，并将自身的成长规划与国家的长远目标结合起来，融入自身的思想和行动中，激发科技报国、实业兴邦的家国情怀和使命担当。1.1.2案例二：如何让生命充满生机与活力？在学习吉布斯函数时，介绍对物理化学作出杰出贡献的物理学家吉布斯(GibbsWG)的生平故事。1836年他因为《几何学研究设计火车齿轮》的研究获得美国历史上第一个博士学位，同时也给他带来了巨大的名气和财富之后，不计名利地投身于基础科学问题“如何描述功与热量的关系？”的研究[4]。吉布斯研究的动力是什么？同时也给学生提出思考问题：如何让你的生命充满生机与活力？在课程结束时，分享本人的观点和方法。引导学生在困境中坚强努力、积极向上，陶冶情操、温润心灵、激发创造创新活力。本人观点如下：首先要发现美，介绍中国科学技术大学先进技术研究院和清华大学出版社联合出版的《美丽化学》视频[5]，发现化学中的美；进而发现物理化学的美，如逻辑之美、简约之美等。例如：统计热力学处理纷繁复杂的微观粒子组成的系统，用概率最大的玻尔兹曼分布代替平衡分布，进而根据粒子的能量得到系统的能量，方法之精妙而简洁。其次需要创造成就感，以肺炎爆发时钟南山院士被急招赴武汉动车餐车上的照片和总书记为钟南山院士颁发“共和国勋章”的照片为思政元素，体验成就感有助于享受学习的过程，激发生命的激情与活力。最后需要好的方法，大量时间精力的投入收获不到良好的效果会挫伤学生的积极性，产生学习懈怠与疲惫感。学生的学习需要有以下几个层次，首先向有经验的人学习，然后向书本系统地学习，最后在实践中学习，要向小马过河一样摸索着前进，并不断地自我总结与反思。此外，在讲解可逆过程的概念时，引申出秦始皇派徐福去寻找长生不老的仙药的历史故事，结合李白“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”的诗句，给出“人生就是一个不可逆过程”，规劝年轻的同学们，珍惜生命中的每一天。

摘要：传统的《大学物理》课程教学缺乏专业针对性、教学内容陈旧、课程体系单一，已不能适应应用技术型人才培养的要求。针对《大学物理》课程教学中遇到的这些问题，本文从教学内容、课程体系、教学方式和考核评价体系几个环节进行教学改革研究，以期促进新形势下《大学物理》课程的教学。

关键词：应用技术型人才；转型发展；大学物理课程；教学改革

国家经济发展方式的转变、产业结构的转型升级需要大量高素质、多样化的应用型人才，向应用技术型高校转型是新建地方本科院校走向内涵式发展的必然选择和重大机遇。在向应用技术型大学转型的背景下，各新建地方本科院校突出了“应用型”办学定位[1]。然而，目前多数新建地方本科院校仍然沿用传统的大学物理教学模式，侧重理论知识的教学，对不同专业未加以区分，在教材选用、教学内容、授课方式和考核评价等方面仍采用同一标准。不同专业有不同的特点和人才培养目标，对大学物理课的教学的需求也不尽相同，缺乏专业针对性的大学物理教学模式显然已不适合新形势下应用型人才综合素质培养的要求。因此，如何将大学物理与各理工科专业有机结合，进行具有专业针对性的大学物理课程教学模式改革的探索与实践具有重要的意义。

1．目前大学物理课程设置中存在的问题

1.1大学物理课程与理工科各专业其它课程结合度差

目前，多数新建地方本科院校各理工科专业使用统一的大学物理教材,与各个具体的专业结合不够紧密,专业针对性差。虽然大学物理是理工科各专业的公共基础课，但各专业有各自的专业特色和要求，因此对大学物理课的要求也不尽相同[2]。大学物理课程缺乏专业针对性容易使学生产生物理无用论的错觉，认为学习物理对专业知识、课程的学习没有帮助，学习积极性不高，学习效果差。

一、全面认识物理基础课程的功能，充分重视物理基础课程，保证教学时数。

物理学是一门研究自然的科学，主要研究物质的基本结构、基本运动形式和相互作用、转化的规律。物理学的基本理论几乎遍及自然科学的所有领域，广泛应用于各种生产活动中，对于推动当代科学技术的发展具有不可取代的作用。陈佳洱院士曾指出:没有较为深厚的物理基础，却侈谈什么培养跨世纪的技术人才，多半只能是空话。②不仅如此，物理学发展中蕴含的物理思想、物理方法、物理学家的人文情怀和科学精神具有重大的教育价值。因此，大学物理还有帮助学生树立科学世界观，培养学生的探索精神和创新意识，增强学生分析问题和解决问题的能力等功能。物理学不仅仅包含了丰富的科学知识，还含有具有重要教育意义的研究方法和哲理，不仅能训练学生的计算能力、抽象思维，更能培养学生分析问题、解决问题的能力。③根据相关要求，非物理类理工学科大学物理课程教学的学时数不得少于126学时，有条件的还应扩展大学物理教学内容，增加课时。④事实上，随着高校毕业生就业市场竞争的日趋白热化，高校面临着巨大的就业率压力，纷纷加强了专业课程的课时，大大压缩了作为“通识性必修基础课”大学物理课程的课时数。一些地方本科院校的大学物理课程课时数不足100学时(含实验)，甚至一些高校一压再压，压缩到了40－70学时。⑤“我国40余年来的现实状态是，每当教学改革的呼声高涨时，非物理专业就要求砍杀物理课程的学时。”⑥显然，教育管理者需要充分重视物理基础课程，在人才培养方案中给予充足的学时计划。任课教师应全面认识物理基础课程的教育价值，大力挖掘、实现该课程应有的教育功能，以更好地服务于现代人才的培养。

二、根据学生物理、数学基础及专业差异，分类分层设置物理基础系列课程，合理设计课程内容。

长期以来，高校针对非物理类理工科不同专业，在物理基础教育方面统一开设了《大学物理》必修课，这种不分专业、不管学生物理和数学基础及学习兴趣等差异，一个标准、统一要求、同班授课的课程设置，导致学生学习兴趣不高，主动性不强和学习困难。很多学生主观上认为大学物理与自己所学专业联系不大，学不学无所谓。由于理论性强，对物理、数学基础、抽象思维能力要求高，学生普遍存在畏难情绪和抵触心理。又由于就业形势日趋严峻，学生在学习上更加关注专业技能、专业知识，对与其专业联系不密切的课程往往不重视。传统的大学物理课程在内容设计上，分为力学、热学、光学、电磁学和近代物理几个部分，经典物理占整个课程内容的80%。其强调学科知识的系统性、完整性，强调概念、原理、定律推导和数学表达，课程内容学科化、理论化，与当代高新技术发展前沿脱节，与实践应用距离遥远，与学生生活感性经验脱离。随着我国高等教育的不断扩招和高考制度的改革，高校本科生源质量出现整体下降，学生物理、数学基础参差不齐。地方院校本科招生虽是属于第二批次本科招生，但由于本科招生规模的急剧扩大，对考生的整体要求不得不降低，尤其是部分地方院校的部分本科专业因为生源不好，上线人数不足以满足招生需求，不得不采取降分的招生政策。部分省、直辖市对高考制度进行了改革，某些省份的理科高考生高考时并不要求考物理，结果导致招考的一些非物理类理工科专业学生在高中时没有重点学习物理，这部分学生的物理基础特别薄弱。现行的大学物理课程内容过于学科化、理论化，课时紧张，教学进度快，学习难度大。非物理类理工科学生对大学物理的认同度低，学习兴趣不高。一项关于地方工科院校学生大学物理学习情况的调查显示:有21.3%的学生认为大学物理与自己所学专业联系不多，开不开课无所谓。学生普遍认为把数学知识运用到物理上很困难，教学内容太多，跟不上教师讲课进度，虽然课勉强听得懂，但作业难做。32%的学生希望取消考试，建议根据作业完成质量及平时表现决定课程成绩。8.5%的学生希望写一篇课程论文了事，哪怕不能学到什么东西。⑦随着教育理论的发展和教育改革的深入，学生是教学的中心，是学习的主体，能否做到因材施教决定了能否取得教育实效等教育理念已广为人知。令人遗憾的是，大学物理教学困境的根源恰恰在于未能以学生为中心，未能做到因材施教。因此，必须尊重学生的物理、数学基础及学习兴趣差异，分类、分层设置不同的课程，合理设计课程内容。物理基础课程设置和内容设计应从两个维度入手。第一个维度，根据物理摸底考试成绩、高等数学成绩，把学生分为三个层次，在理工科专业中不分专业设置三个层次的必修公共基础物理课程。基础较好的学生要求可以高一些，内容可以更深一些，可以要求能运用高等数学表达物理规律，要求系统掌握基本知识、基本概念和基本规律，适当增加物理理论教学。通过开设选修课的方式，开设一系列的相对更专业、更深入的物理类课程，为有兴趣进一步学习物理知识的学生提供平台。基础一般的学生要求可以低一些，内容难度可适当降低，以能基本达到相应的要求为准，以够用和能满足后续课程学习需要为原则，强化实际应用，适当增加趣味性的物理知识。对于基础较差的学生，或是部分高考未选考高中物理的学生，可以增开补充高中物理知识的先修课程。在开设的大学物理课程中只要求能基本理解一般的物理概念、基本原理、基本规律，具有一定解决实际问题的能力，对难度较大的公式推导、习题不做要求，教学重心放在定理、定律的应用上，增加趣味性、通俗性、应用性强的内容。同时，增加课时，加强习题训练和课后辅导。第二个维度，就是根据不同专业对物理基础知识的需求，以专业基础课的形式开设相应的物理类课程，设计与学生专业联系紧密的物理学内容，为学生后续专业课程学习奠定坚实的物理基础。由于不同的理工科专业对物理基础理论、基础知识的要求有很大差异，如化学、生物专业对热力学等理论要求较高，数学、统计学、计算机、机械制造专业对电磁学、力学要求较高。完全依靠统一的一门公共基础课，既难以满足不同专业的需求，也无法使学生感受到所学的大学物理内容与自身专业的紧密联系。只有针对不同专业设计相应的物理类专业基础课，才能调动学生的学习积极性和主动性，也才能从根本上保证教学效果。

三、倡导启发式、探究式教学，充分利用现代教学手段，增强教学艺术性，提高大学物理类课程的教学效能。

从大学物理教学实践来看，占主导地位的教学模式仍是教师“满堂灌”地讲解物理概念、基本理论、公式推导和数学演算。很多教师认为，衡量高校教师水平的根本因素是科学研究能力，现行的职称评审制度更看重科学研究，很多从事大学物理教学的教师把更多的精力投入到研究科研课题和论文撰写，对教学改革的研究、教学理论的学习、教学艺术性的追求则比较少。大学物理教学往往是教师读课件、学生看课件，师生互动少，看不到启发式教学、探究式教学的踪影，教学几乎没有什么艺术性。相关研究也指出，一些教师在教学中虽然制作了多媒体课件，但制作的课件缺少动画演示，仅仅是一些文字和静态图像。⑧现代教学论认为，只有从问题出发、情境出发、感性经验出发，才能激发学生的学习兴趣。只有充分调动学生学习的主动性，引导动手动脑、积极体验，才能真正帮助学生掌握和运用知识，才能切实培养分析问题和解决问题的能力，才能有效促进学生积极情感和价值观的形成。由于与现代科技、现代生活、自然现象具有紧密的联系，这为大学物理类课程教学的趣味性、直观性、生动性创造了条件。因此，通过演示实验、多媒体动画课件、实验观察等方式，是能够使大学物理类课程的教学做到趣味、生动、通俗易懂，富有启发性、具有感染力、充满艺术性的大学物理教学效果是可以达到的。例如，在讲电磁场理论时可结合当代磁悬浮列车、静电除尘等原理，在讲解动力学时可结合汽车气囊、拳击手套、运动护垫、跳水运动等原理，在讲解经典物理理论、定律时可介绍物理学家的探索研究历程。这样，不仅能使抽象的物理知识变成生动有趣、通俗易懂的直观认识，还能增强课堂教学的感染力。总之，只有树立启发式、探究式教学理念，摒弃生硬的知识灌输，不断改革教学方式方法，积极追求教学艺术，学生才能学得轻松、学得愉快，大学物理课堂才能充满生机和活力，也才能取得良好的教学效果。当前，大学物理教学仍存在课程设置不合理，课程内容过于学科化、理论化，教学理念落后，教学艺术性不强等问题，教学效果也不能令人满意。但是，只要不断改革、不断探索、不断实践，相信大学物理的教学质量会得到提高，人才培养质量能不断得到提升。

高等教育国际化是全球经济一体化、全球社会信息化发展的必然趋势。留学生教育作为高等院校国际化程度的一个重要尺度，已经成为高等教育的重要任务之一。中国综合实力的不断增长，吸引了全世界的学生来华留学，中国高等教育国际化的问题、学校留学生问题已经逐步引起各高校的高度重视，中国高校发展留学生规模已成为高水平学校的共识，留学生的规模在不断扩大，专业也从经管、人文、外语扩展到计算机等工科领域，但是，我校近两年来招收的一些工科专业的本科生大部分来自印度、巴基斯坦等国家，因招生时问短，生源参差不齐，相应的制度还不太健全，管理模式和教学方式上也没什么经验，在教学过程中要求全英语授课，给广大教师提出了新的挑战，在基础课教学上存在一些有待研究的问题。结合自己的教学实践，拟对本科工科留学生的大学物理基础课教学中存在的问题以及如何针对实际情况提高教学质量做一探讨。

1目前工科留学生的大学物理教学的现状

1.1教材教材是教学的依据，教学效果的好坏与合适的教材的选取以及合理的使用紧密相关，没有一本合适的教材，就如同无水之源和无本之木。目前英文教材虽然很多，但选择一本对留学生在内容上、难度上、形式上以及习题的配套上都适宜的教材并不容易。我校的大学物理课是在大一的下学期开设的，是因为这时候学生已经有了一定的高等数学的基础，对于微积分已经有了一定的认识。大学物理中所涉及到的很多计算都是对变量的计算，这就需要利用微积分的原理来解决变量的运算。而大一上学期所开设的微积分课程对于刚上大学的中国学生都觉得很难，刚何况对于身处异国的外国留学生。因此他们的数学功底都不是很扎实，因此在选择教材上，必须要选择数学难度不是很大的物理教材。

1.2学生基础比较薄弱。一般这些留学生是高中毕业后来中国留学，具有高中学历，但与国内高中生相比，在数学、物理等方面基础知识水平上还是相对较低，在理论推导、公式计算等方面的能力明显较弱。这就造成了，教师在授课时需要衔接高中物理知识时遇到很大的障碍，这也直接造成了教学的难度。

1.3国内外教师教学方法上的差异也给他们的学习带来了不小的难度。在国外，课堂上学生的参与度很高，教师也广泛采用声像资料、讨论、肢体语言等方式和手段，课后作业也多是小论文等形式。而在国内，课堂上多仍以教师为主，学生的参与度相对较低，课后作业的形式基本上都是计算解题。这些不同也导致了从小接受国外教育的留学生在听课以及学习上的困难和不适应。从留学生自身来说，他们的学习习惯不好、学习能力较差。经常有学生上课迟到、课堂上睡觉现象的发生；对物理学习不重视，认为物理和他们所学的专业的关联性弱，只要学好专业课就行。一些学生对基础物理知识的理解只停留在表面上，缺乏举一反三、触类旁通的学习能力，往往教师讲解的题目会做、听懂了，稍作改动后就茫然不知所措。

1.4语言交流的障碍。我校留学生大部分来自印度、巴基斯坦等国家，他们流利的英语带有浓重的地方口音，同时教师的英语口语也有待提高。因此在授课教师和学生之间存在较大的语言交流障碍，影响教学效果。

摘要:本文从培养“新工科”人才的教育目标出发，提出了新工科背景下多学科交叉创新性物理实验改革方案，从拟解决的问题及目的、国内外各个高校关于此问题的改革措施、多学科交叉创新性物理实验课程的改革方案的具体思路和举措等方面做了详细阐述．该改革方案将传统的物理实验与多学科科学前沿相结合，推动教师将科研成果及时转化为教学内容，设计开发各学科交叉融合的新型物理实验，将为“本研贯通人才培养”奠定基础．

关键词:新工科;多学科交叉;创新性

1多学科交叉创新性物理实验课程改革方案拟解决的问题及目的

在新工科背景下，目前我国物理实验课程所面临的问题主要有以下几个方面:1)物理实验内容陈旧过时，知识点单一，往往只是教科书上已有基本物理知识的简单重复，实验内容不交叉、不综合，当前的物理实验内容很难体现最新的科学研究成果［3］．导致物理实验教学内容跟不上时代的发展，在当前高速发展的科学前沿新知识和新技术面前显得格格不入;2)在传统物理实验教学体系中，物理实验往往被简单分割为普通物理实验与近代物理实验两门相互独立的课程．而其中普通物理实验又被分为力、热、光、电、磁等相互独立的内容，实验内容在物理学科内部都很少实现交叉融合．学生更难将物理实验内容与本专业科研应用交叉联系，这与当前发展多学科交叉新工科的目标相违背;3)传统物理实验课程的教学模式一般都是教师讲授实验原理和演示实验操作，学生按照老师的操作步骤要求按部就班的按照一样的实验方法重复同样的实验内容．过程中学生各自利用实验室配备的相同的实验仪器完成同样的数据测量．这样的教学模式枯燥无味且毫无创新性和趣味性，学生不感兴趣，只是机械的完成课堂任务，过程中很少有机会激发学生的创新和创造意识，很难培养学生发现问题和解决问题的能力．正因为这样，多年来我国培养的学生与西方先进国家学生相比，虽然考试中可以发挥的很出色，但是一到解决具体问题时，就显得很不自信，面对问题不知所措，相比之下，动手能力和创新能力就显得尤其匮乏;4)按照传统教学模式授课，教师方面也大多只是每节课机械的完成相同的教学内容，就教师教学而言，也很难激发教师的教学主动性和开发新实验内容的兴趣．针对以上问题，本文提出多学科交叉创新性物理实验课程建设，从面向新工科发展和培养多样化、创新型人才的角度来考虑，期望通过改革实现以下目标:1)将传统的物理实验结合多学科科学前沿，推动教师将科研成果及时转化为教学内容，设计开发各学科交叉融合的新型物理实验，将本专业科学前沿与物理实验内容相结合．使学生不仅仅能熟练掌握自己专业领域的知识技能，还能够学会融会贯通，理解各个学科之间的交叉融合．达到“举一反三”的教学效果，为“本研贯通人才培养”奠定基础．2)培养学生具有工程设计思维，学会用批判性的思维角度看待科学问题，进一步提高学生的创新创业能力，具有独立自主学习的能力，具有跨学科交叉融合的新工科人才特征，具有利用所学知识解决现有实际问题的能力，并且有能力通过学习新知识和新技术去预测和解决未来科学发展过程中可能会遇到的问题．3)将现代信息技术带入教学，比如“雨课堂”等．结合翻转课堂的教学方法，改变目前传统单一的“教师讲、学生听”的授课模式．通过信息化的教学手段，使学生真正融入课堂教学，调动学生的学习积极性，也充分调动教师教学热情和激情．

2国内外各个高校关于物理实验课程的改革措施

由于国外先进的教学理念，它们更加突出物理实验“设计性、研究性、探索性”的教育功能，国外著名大学各自形成了各具特色、比较完善和先进的物理实验教学模式．德国大学所开设的物理实验课偏重于设计性实验．著名的德累斯顿大学(DresdenUniversity)和凯泽斯劳腾大学(KaiserslauternUniversity)对物理实验相当重视，他们开设的“物理实验”课程中包含很多研究性物理实验，教材中不给出实验步骤和过程，只提问题和要求，要求学生自行设计并完成实验方案，过程中不仅要求学生设计具体实验内容和实验方案，实验所需的仪器也需要学生开动脑筋去构思设计，实验室不给学生提供现成的实验仪器，需要学生自己根据设计思路，采购所需配件进行组装，最后利用组装好的仪器再进行测量［4-6］．这个过程虽然耗时，但是真正锻炼了学生的动手能力和创新能力，通过该课程，使学生不仅学习了某个实验的原理和现象，还掌握了仪器测量原理．例如，几何光学关于薄透镜的实验项目，我们现在的传统实验是要求学生根据提供的光学元件，利用光学原理测量透镜的焦距等，实验枯燥又缺少实际意义，学生虽然学习了透镜原理，但是连日常生活中的透镜应用原理也说不清楚;德国大学将薄透镜实验按设计性实验教学，实验要求学生利用提供的若干块薄透镜先自己组装透镜组装置，比如望远镜和显微镜等，然后再利用所组装仪器进行观察并测量分辨本领和放大倍率等，虽然实验难度上比较大，但事实上这种设计性实验对培养学生的动手能力和创新能力等方面却有很好的效果．英国的曼彻斯特理工大学对实验教学也非常重视，与我国高校要求大二开始做实验不同，曼彻斯特大学要求物理专业学生从大学入学开始就着手设计性实验的练习，学生以小组形式完成实验，各成员之间分工合作，过程中首先需要搜集资料，然后根据整理的资料进行组内团讨，整理出实验方案，就实验方案开展实验，遇到问题大家一起讨论寻找解决办法，也可以根据讨论结果征求教师的指导意见，取得一致意见后继续开展实验．在整个实验过程中，小组内各个同学分别发挥出了各自特长，在搜集资料、实验设计、实验操作和论文书写等方面分工协作完成．另外，实验内容上，基本各个设计性实验内容都与教师的科研工作相结合，使学生逐步了解和适应科研工作，锻炼了学生的科学研究能力［7］．而我国大部分高校仍采取传统验证性物理实验教学模式，学生在规定的时间统一完成规定的实验内容，不利于学生创新思维的形成，严重制约了创新型人才的培养，与我们现在“本研贯通”的人才培养目标严重脱节，另外，继续按照这种验证性教学模式教学也不利于我国高新科学技术的发展．近年来，国内一些高校逐渐意识到该局面的严重性，逐步开始采取一些措施改变当前实验教育现状，相继开设了一定量的研究性和设计性的实验项目，为一部分能力较强的学生提供了进一步发展和提高的机会［8］．其中，复旦大学走在国内高校物理实验教学改革的前列．他们所开设的设计性实验，教材中没有实验步骤，只有实验研究课题没有实验原理，只有一系列的问题．他们将设计性实验以选修课的形式开设，但是授课模式近似于课题研究形式，要求学生按照实验要求，最少一个学期完成一个研究性课题．过程中学生自己先根据课题名称和教师列出的一系列问题查阅资料，以自学为主，自己设计实验方案，组装和调试实验装置，测量数据，完善测量装置和方法，最后完成课题［9］．浙江大学也开设有“小课题物理实验”，主要是设计性实验．首先由学生根据各自兴趣爱好特长等选择所研究的课题，实验室配备基本实验仪器和所需基本资料等，学生按照课题要求在规定时间内完成实验，但是由于课题的设计性和开放研究性，完成时间会较长，一般为一学期内完成，实验授课模式不局限于课堂教学，学生随时可与教师取得联系，针对遇到的问题进行讨论，最终完成实验内容［10］．北京交通大学全面改革了物理实验教学模式，核心就是变原来的解释性实验为设计性实验，让学生在亲自参与和动手设计中训练实际动手能力和数据分析能力［11］．综上所述，国内部分高校已经开始着手创新型实验的改革，但是就改革内容来说大多只是针对教学方法和手段进行改革，将传统物理实验原有内容改为设计性或研究性实验，而并没有针对适应新工科要求的多学科交叉特点对实验内容做颠覆性改革．本论文提出的多学科交叉创新性物理实验课程改革，以开发适应新工科人才培养要求的多学科交叉创新性物理实验为目标，结合相应教学方式的改革，期望为培养多元化、创新型人才提供支撑．