大学物理教学的革新及施行

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1大学物理课程教学方案的调整

首先，应针对不同专业设置不同的课程内容。例如，我校就针对工程类本科专业将大学物理分成了A、B、C三类，分别包含不同的教学内容，为各类工程类专业打好物理知识基础。此外在授课时应结合本专业的特征，适当拓展一些与专业结合的知识点，让大学物理教学内容能服务于各专业的应用。在分专业设置教学内容后，一个突出的问题就是课时数偏少。在保证教学效果的前提下，应解决教学内容多和教学时间少之间的矛盾，尽量让学生在较少的时间内掌握物理研究方法和思维方式。学生不仅要在上课时能“听得懂”讲授的内容，还要自己知道如何去下手处理问题。这就要求把教师的精讲和学生的课下练习结合起来，课上教师授课时不需要面面俱到。例如，在讲述理论公式时只需要给出推导原理和所需要的数学方法即可，推导地具体过程要求学生课下自己完成，而应该把时间花在对公式的产生背景、公式的应用范围以及理解和应用上。大部分教材在每章的后面都有小结提纲，每一章结束之后小结部分让学生自己来整理，教师可以简单提出归纳总结。另外，对一些有可比性的知识，可以精讲一类，对比性的介绍另一部分的知识。例如，在电磁学中电场部分和磁场部分知识结构基本相同，这样可以把电场部分作为讲述分析的重点。建立了基本的思维方式和研究方法后，对磁场部分的知识可以以此类推，很容易就能理解掌握。还有在力学中质点系的动量定理、动量守恒和动能定理、动能守恒部分，也可以采取这样类比讲述的方式，节约上课时间，提高授课效率。

2多方式结合灵活教学

各专业学生在五年的中学物理教育后，对物理课程已经有了一些认识，加上应试教育的影响，给多数学生留下了枯燥乏味的印象[2]。这就要求教师在教授大学物理课之前首先要在绪论部分指明大学物理和中学物理的不同之处，更正学生认为大学物理就是对以前知识的重复阐述，另外讲述一下大学物理的现状，尤其是前沿知识，调动学生的积极性，激发学生的求知欲望。在今后的授课中，为了清除物理知识留给学生的枯燥乏味的坏印象，可以借助新的教学手段，例如多媒体教学。多媒体教学综合了符号、图像、声音、影像等多种媒体信息，根据教学目标和教学对象的特点，通过合理选择和有机组合在教学过程中生动演示各种物理现象和物理过程，达到最优化的教学效果。例如：刚体转动、弹簧振动、波动以及气体分子运动等多种抽象的物理模型和过程都可以通过多媒体直观地展示出来，帮助学生提高空间想象能力。多媒体教学已经成为不可替代的一种重要教学手段，它的优势和地位不容忽略。但是现在许多教师对多媒体教学手段过度依赖，忽视板书，走向了授课就是播放多媒体课件的另一个极端[3,4]。尤其是在讲述例题时，速度较快的展示公式以及计算过程并不能吸引学生的注意力，反而会使得学生由于跟不上进度而被迫放弃听课。如果在此时结合多媒体的图形展示，利用板书将解题过程一一详列，更会吸引学生的注意力，顺着教师讲解的步骤慢慢弄清楚问题所在，实现多媒体技术和板书的完美结合。此外，必要时也可要让具有一定计算机编程知识的学生来模拟或拟合一些现有的实验数据和图形。例如，在讲述热学部分的麦克斯韦速率分布函数关系图时，可以让有matlab或mathmatic编程基础的学生尝试着去拟合一下速率分布函数关系图，看得到的结果是否跟麦克斯韦总结出来的公式相同，加深学生的印象，同时提高学习兴趣，帮助学生准确掌握知识的难点和重点，提高学习效率。俗话说，兴趣是最好的老师。课堂上在介绍新知识之前，首先寻找新旧知识的矛盾点或者阐述现有的理论和不能解决的实验现状，让学生看到以前知识的局限性，把握时机提出设想，提高学生的兴趣，让学生带着浓厚的学习兴趣和疑问去接受新知识。例如：在讲解氢原子的线状光谱时，可以先把实验上得到的氢原子线状光谱一一列出，并讲明当时的理论现状（卢瑟福为解释α粒子散射实验中大角散射部分提出了原子核模型，但该模型存在局限性，没有解决原子核外电子的运动情况），加之行星模型应用原子体系的不适用性，势必要求新的理论介入。随后加入对量子背景的介绍，玻尔三大假设自然而然插入，非常完美地解释了原子的线状光谱和原子的稳定性问题。除了课堂上知识的传授，课下通过组织物理兴趣小组、成立物理协会、开展家电维修、建模竞赛、大学生竞技赛等各种活动参与创新创业训练项目和大学生创新项目，让学生有机会把课堂上学到的理论知识应用到实际生活中来，激发学生学习的积极性，提高综合素质。上面从多媒体技术、计算机模拟、课堂设问、课下兴趣小组等几个方面结合自己的教学心得对多种教学方式相结合的灵活教学模式做了初步探讨和实践。只有各种教学手段交错使用，扬长避短，才能合理利用资源达到最优的教学效果。

3加强启发式实验教学

大学物理实验课程是大学物理的附属课，是主要针对理工科大学的专业特点和基础课程内容开设的验证性实验。学生课堂接受理论知识对实验基本原理有所了解后，通过实验验证，可以加深对基础知识的理解。但由于实验过程和结果都早已被确认，因此在实验过程中应不仅让学生熟悉实验仪器、掌握基本实验方法、给出验证性结果，更重要是培养学生的观察能力、分析和处理问题的能力。根据实验过程中出现的问题和不合理的实验现象，找出原因所在，培养学生独立思考、改装实验的能力。因此，针对不同专业需求考虑一些实验的取舍，也可以增设设计性实验和综合性实验。学生可以根据自己的合理想法在现有实验仪器的基础上，重新整合实验过程，验证自己的实验设计，使学生充分发挥设计能力。例如，在“透镜焦距测定”这个基础物理实验过程中，在接收屏上观察到的物象并不清晰，有时还会将光源的灯丝形状呈现在物象里，这时可以启发学生想办法来解决该问题。可以从改进光源入手，设计一个适合本实验的平面光源，本人在教授该实验过程中受到这个实验误差的启发，设计了一种新型平面电光源装置（专利：一种平面光源装置，授权公告号：CN202580770U）。该面光源采用微单元平面光源结构，可以根据需要定制微单元尺寸和个数，能保证光源的平面度和均匀度；在“杨氏模量测定”实验过程中可以对实验室的杨氏模量测定仪进行改装，利用激光器代替光杠杆中的平面镜，并调节激光器使出射激光的方向与工作平台平行，这样射出的激光会打在远处的标尺上，得到较大的光杠杆长臂，降低机械结构的复杂性，且测量方便。指导学生已将该实验仪器的改造申请到实用新型专利“激光杨氏模量测定仪”（授权公告号：CN202393656U）。通过设计性实验和启发式实验教学，提高学生对知识的理解能力，进而培养学生的创新意识。

4教师教学素养的提高

针对上面提出的改进办法，要求高校教师应注重平时知识的积累，加强质量文化建设。许多青年教师的教学效果不好，很大原因是自己对所要教授的内容理解不到位。只有扎实的基础理论和对专业知识的深刻理解，才能在课堂上讲出道理，理清思路，指出方法；另外，还需高校教师将科研融入到教学中。根据现代科技快速发展的要求，借鉴国内外各种教材的长处，对大学物理授课内容做出一些相应的修改，适当地加入部分科技前沿知识。这就要求高校教师提高科研能力，教师在做科研的同时必然去查阅资料文献，会对新的观点进行思考总结；在申报各类科研项目的同时会对科技前沿知识有一个总结性的认识；在与同行进行学术交流时，会交流观点、思想碰撞、取长补短，产生新的科学认识，这样就会夯实自己的专业基础知识、修正自己思想上的纰漏，充分了解科技前沿的步伐。教师把在科研过程中提纯的思维方法和前沿思想，在课堂上渗透给学生，激发学生学习兴趣，开阔学生视野，培养学生的科研意识和创新能力。例如，在讲述电磁学部分中的带电体所带电量时，需要对学生在中学时接受的“任何带电体所带的电量都是e的整数倍”这个观点做一下修正。基本粒子质子和中子这一类强子是由更基本的单元———夸克组成的，而夸克具有一个显著的不同以往的特征就是它的带电量是基本电量e的分数倍23|e|或-13|e|。适时地加入一些前沿知识必定会开阔学生的知识视野，集中学生的注意力，激发学生的学习兴趣。通过大学物理这门基础课程的学习，使学生熟悉自然界物质的结构、性质、相互作用及其运动规律，为后继专业课程的学习奠定必要的物理基础，尤其是养成良好的理科思维习惯和处理问题的方法。从科学教育的基本规律出发，强化基础知识积累，结合以上几种方式，目前所教授的各专业理科生对本课程的学习效果兴趣明显提高，学生在学习过程中的主动性和积极性也充分地调动了起来。只要坚持对教学过程中纰漏的不断修正，师生共同努力，一定会提高学习效果，逐步形成科学的思维习惯，培养出具有创新性思维的高素质理科人才。

作者：韩百萍单位：徐州工程学院数学与物理科学学院