课程现代化大学物理论文

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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．

在开展课程教学过程中，根据教学对象为大二、大三学生的特点，我们认真分析研究了他们已接受的数学、物理等方面课程学习的情况，精心编写出版了《近代物理与高新技术》教材．全书从学生的实际出发，实施因材施教，注意不过多地涉及高深理论和技术细节，不强调理论的系统性和完备性，力求采用普通物理学的教学方法（即所谓的“普物化”）完成近代物理的教学．在内容处理上，适当铺垫一些理论过程，既有一定的深入又不至于太难，又要浅出又不流于肤浅，使课程教学的深度、广度、进度适合学生的知识水平和接受能力，使学生初步了解近代物理学和高新技术中的基本概念和方法、近代物理对高新技术的作用、当代高新技术的发展等，培养学生的科学素质和创新能力，为学生适应科学技术飞速发展打下基础．在课程现代化建设中，我们认识到近代物理实验可以培养学生运用近代物理的基本原理、基本方法的能力，初步掌握近代物理和高新技术中的一些基本实验方法和技术手段．因此，我校利用“211工程”项目建设了近代物理实验室，面向工科专业的学生开设了“拓展性近代物理实验”课程．在原子核物理、原子物理、低温物理、磁共振技术、微波技术、谱线分析、相对论、光信息处理、光纤通信等方面建立起基本的实验手段，为适应培养新世纪高科技人才的要求提供了基本的实验平台．我们积极探索研究型实验教学新模式．在形式上，不是要求学生简单地重复或验证实验现象，而是组织若干个围绕某一专题的物理实验，比如，“STM实验与纳米技术”“狭义相对论和核物理技术”“光学信息处理技术”等8个专题性实验，要求学生课前查找资料，自学专题实验涉及的知识内容，然后自己动手，观察和验证现象，以科研训练方式完成实验，最终形成论文式的实验报告．课程教学对培养学生的科学素质，形成现代自然观和提高创新能力有显著的作用．我们以“特色化、精品化、现代化”的设计思想建设了一个“物理演示与探究实验室”，并开设“物理演示与探究”选修课程．

一方面，购置各类原理性演示实验，以配合大学物理课堂教学；更为重要的是，我们贯彻科研与教学相互融合的先进理念，把本校若干项重要的科研成果中的物理原理提炼出来，在相关专家指导下，设计开发物理与科研相互结合的演示仪器，并通过申请校内“大学生科研训练计划”资助，鼓励有兴趣的学生参与完成．这一过程性、研究型教育的设计思想和实践，不仅激发学生学习物理的兴趣，而且使他们体会到物理知识对他们今后专业发展的重要性．目前，整个实验室建设和特色演示实验仪器的研制已经形成一个由学生参与，不断发展、不断积累和不断完善的学习过程．近代物理实验和演示实验向所有选课学生开放．近几年来，学生参与研制的实验作品60余台，26次获国家或省级创新竞赛奖．其中，“大场景360°环视动态显示系统”“数字水墙”分别荣获十二届和十一届“挑战杯”竞赛一等奖；“旋转磁场演示仪”获全国高校物理演示教学仪器奖；还有20余项成果在江苏省高校大学生物理及实验科技作品创新竞赛中获奖．

4实践应用影响广泛

教学内容的拓展和课程模式的变革是我们课程改革的核心内容．首先对选修课的设置和教学内容，根据教学实践不断调整、完善，最终形成目前成熟的课程群．其次我们综合运用课堂教学、探究实验、网络平台、开放课题等不同教学媒介，形成开放的、动态的、个性化的学习过程．针对不同课程特点，实现了由单一的物理知识学习模式向多元化、混合型学习模式的转变（见图2）．特别强调指出，我们的传统“工科物理”主干课程，和后续系列课程不是割裂的，而是相互促进，协同发展．后续系列课程的建设成果不断融入到工科物理的教学中，反哺工科物理的教学改革，使得整个大学物理教学充满活力．这种由单一的物理知识教育向提高素质、培混合型课程群养创新能力转变的教学体系，激发了学生的学习积极性，不少同学选修2门以上的课程．

有的同学自发向媒体投稿或通过个人博客，畅谈学习体会；有的同学总结学习成果，其论文或演示实验作品在全国性竞赛中获奖．多年来，选修课总人数超过2万人，受到普遍欢迎．“物理与艺术”“文化物理”等创新性课程赢得广泛赞誉，示范影响显著．2011年“物理与艺术”被教育部遴选为面向全国教师的网络培训课程，两年来，来自100余所高校通过课程培训，在全国产生“重要的示范辐射影响”．作为国家“精品视频公开课”上线以来，播放量过万次，产生良好的社会效益．通过网络不完全查询统计，目前全国有30多所大学以网络公选课程形式在校内开设“物理与艺术”课程．一些著名学者主动发表书评或接受采访，推荐《物理与艺术》一书，并称“对编写新课改教材有相当大的指导意义”；是“素质教育成果的结晶”．物理创新实验室已经成为学校本科教学基础建设的标志性成果．通过高新技术与物理基础知识的有机渗透；科研成果、物理原理和实验探究的互动结合，在物理基础课中构建了寓教于研的教学情境受到好评．作为江苏省优秀教学团队和江苏省实验教学示范中心，课程组和实验室接待了包括前国家副总理李岚清、教育部教指委领导和专家，以及东南大学、北京交通大学等兄弟院校同行数十批次，获得了广泛的赞誉．

作者：施大宁吴平杨雁南单位：南京航空航天大学理学院