大学物理教学改革的探索与实践

来源:用户上传      作者: 何丽娟　卢　鑫

　　摘 要：大学物理教学改革必须建立以人为本、因材施教的教学理念，制定新的教学大纲，整合教学内容，优化教学方法，确保高校人才培养质量能够与时俱进，满足社会发展需求。
　　关键词：大学物理教学改革；教学理念；教学大纲；教学方法
　　中图分类号：G633.7
　　文献标志码：A
　　文章编号：1002-0845(2007)02-0055-02
　　
　　在新的形势下，大学物理作为一门重要的基础课，进行教学改革势在必行。
　　
　　一、教学理念的更新
　　
　　在各种教育理念中，核心应当是教育质量观的问题。而恰恰在这一点上，改革遇到的阻力最大。人们可以谈论各个方面的改革与创新，一旦评价教育教学质量就又回到了传统的质量观上。这也是中国高等教育改革的瓶颈之一。笔者认为，要实现中国高等教育的改革，就要从根本上改变教育的质量观，确立大众化高等教育的质量观，即以个性化培养为核心的因材施教的多元质量观、相对质量观，而不是计划经济体制下的高等教育的绝对质量观。
　　
　　二、教学内容的改革
　　
　　我们在优化大学物理教学的过程中，对教学大纲和教学内容进行了大胆探索和改革。
　　1.制定新的多元化、分层次的教学大纲
　　为了适应新时期的高等学校物理教学的任务要求，我们制定了新的多元化、分层次的大学物理系列教学大纲。新大纲在教育观念上要实现两个转变，即从绝对质量观到相对质量观及从一元质量观到多元质量观的转变。针对扩大招生后学生素质参差不齐的现实，采取了有针对性的分层次的模块式教学方式。2005年我校理工各专业都招收了二表B学生，新生录取最高分数为650分(一表)，而最低分数为450分(二表B)左右，相差竟达200分。对相差如此悬殊的学生用同一套培养方案进行教学明显不合适。因此教学中，我们采用两种教学培养方案，即对一表学生采用培养研究型人才的教育模式，研究型人才不仅能理解和应用高新技术，而且更重要的是能发展和创造高新技术；而对二表B的教学则以培养工程型或应用型人才为主，在应用层面上注重学生的职业取向和工程能力的提高，对大学物理课程中的定律、定理进行了解，学习物理学的分析问题、解决问题的方法，教学内容需讲得细致、耐心、透彻，以便于理解。同时加强应用技能训练，使其具有更强的工作适应能力。
　　在制定新的教学大纲过程中，也考虑到各专业方向不同，其所需物理课的学时也应有差异。再如工科大部分专业物理课学时为100学时，如电气工程等，需要较全面地理解和掌握物理中力学、热学、光学、电磁学、近代物理等几个方面的基本概念、基本理论和基本方法，尤其要加强电磁学方面的基础理论和应用知识的教学，新的教学大纲便在这方面增加了学时。而计算机类专业为80学时，教学中适量削减了热力学部分，加强了经典物理中电磁学、光学和近代物理等几个部分，强调物理学基本原理在现代科学技术中的应用。再如在当今的信息时代，各种信息的获取离不开网络的支持，光纤网络技术是科技前沿，其基本理论就是物理中的光学部分内容。对文、管类专业开设大学物理概论为30学时，努力建立适合文、管类专业大学生物理教学的新体系及其知识框架，探寻物理学自身的文化气息和物理学文化与人文精神的相通之处，使物理学呈现出更加故事化、人文化的面貌。在保持物理体系的相对完整的前提下，删减大量仅仅是技术意义上的内容，加强学生对物理学科发展脉络的了解，加强其对科学观念、物理学思想的深入理解，使其掌握物理学研究问题的方法，培养其逻辑思维的能力、分析问题及解决问题的能力，做到对物理现象进行非物理思考，对非物理事件进行物理思考。
　　据此，在实践教学中，我们根据不同知识层次学生、几大不同类型专业方向的特点，编写了系列的、多元的五套教学大纲和教学计划，从根本上实现了高等教育质量观念的更新，确立了大众化高等教育的质量观――因材施教的多元质量观，结果表明教学效果很好。正如2006年美国年度教师得主凯慕柏莉・奥利佛所说：“教育公平并不意味着每个学生接受同样的教学，完成同样的作业。更确切地说，教育公平意味着每个学生都正确地接受为取得进步所需要的东西。”
　　2.对教学内容进行了整合
　　为了适应新时期学校对基础课削减学时的改革要求，我们在原有教学内容的基础上，优化了课程体系，改革了教学内容，进行了课程整合。
　　(1)梳理了现行大学物理教材中的约700多个概念和50余条定律、定理和原理。通过分类和比较，对近30%的与高中物理内容相重复的部分进行精简压缩，提高讲课起点，使学生感到内容新颖，有学头。同时，大学物理中有些概念在学生的一些后续课如电工学、理论力学等课程中还要讲到，我们通过与相关学科教师协商与沟通，使物理与其他课程在内容上相辅相成，减少重复部分的内容，实实在在地为大学物理“瘦身”。
　　(2)增强了教学内容的前沿性与先进性。与科学技术的发展相比，教材建设总是带有一定的滞后性，这就要求教师选择的教学内容应具有一定的时代特征和前沿性。通过穿插、渗透和拓展近年来出现的新的物理思想、理论和方法，为物理内容“增肥”。如在讲到光学部分内容时引入液晶显示的原理、光纤及其应用等，讲到电磁感应部分时可探讨一下磁悬浮列车等高新技术的应用等，使学生感觉到高科技并不高不可攀，其基本理论就在大学物理的课堂教学中。在重点讲解物理学的基本概念、基本理论的基础上，也向学生适当地介绍当今物理学发展的前沿问题。如当代理论物理学家根据电、磁的对称性，提出自然界中应该存在磁单极。虽然也有人发现过磁单极，但基于实验的严谨性与科学性，至今科学家也没证实磁单极的存在。学生对科技前沿问题很感兴趣，会提出各种问题，进行更进一步的探讨，从中也对学生进行了严肃的科学态度、严谨的科学作风和严密的科学思维方法的培养和训练。
　　(3)教学内容应具有一定的创造性和探索性。在教学实践中，还要注重培养学生的探索和创新的精神。如讲到光学部分的光纤通信时，可以告诉学生宽带技术的应用的确使得传递信息的速度大大增加了，但这还满足不了人们快速获取信息的要求，为此目前正在开展一系列的研究，如全光网络、量子通信等来适应科技的发展。这样讲授又启发了学生进行创造性研究的欲望。
　　现有教材所选择的内容，多数是由已被同行普遍公认的既定理论体系编写出的一套规范化的内容。在教学中，教师除重点讲解主流派别的观点外，还要兼顾与之有差异或根本对立的其他一些学派的观点和理论，并且要在对各家的理论观点的分析、评价、批判中，给学生提供进一步探讨的线索。注重对不同理论的比较和批判，注重在比较和批判中展开进一步的讨论和探索，这有助于引导学生在反思中进行学习，从而能有效地培养学生的科学批判精神和探索能力。
　　
　　三、教学方法的优化
　　
　　现代教学理论认为，要获得最佳的教学效果，应在教学中根据实际情况，综合运用多种教学方式，发挥教学方法的整体功能，优化教学过程。我们在实践教学中，摸索出一套新的课堂教学模式，效果很好。
　　1.知识结构法教学
　　知识结构是指一门学科的基本概念、基本原理以及这些基本概念和原理之间的内部联系。运用知识结构法教学，一方面可以增强学生对知识的理解能力，另一方面可以提高学生对知识的记忆能力。学生把所学知识结构清晰牢固地储存于自己的大脑中，即使有所遗忘，也只能忘掉具体知识的结论，依靠知识结构依然可以重新构思出来。掌握知识结构，重要的是还能够实现学生知识技能和态度的迁移。在教学中要注重培养学生自主、独立的学习能力和应变能力，使学生获得的态度和方法能较好地迁移到未来科技和社会实践中去。

　　2.发现法教学
　　发现法教学是一种典型的启发性教学方法，“发现”的本质是进行“再发现”，并不是要求学生去发现和创造新的科学理论或科学概念，而是把前人的发现创造的过程从教育的角度加以改造，加以精简，引导学生沿着简化的思维路线去“寻找”解决方法，其教学过程主要为：
　　(1)提出问题。教师根据教学内容提出有关问题，让学生通过查阅资料，获得相关的背景资料，激发学习兴趣和动机，形成探索、解决问题的愿望。
　　(2)展开讨论。学生在已有知识的基础上，积极思考，比较分析，归纳总结，通过师生讨论解答已经提出的问题。这有利于鼓励学生主动探索，大胆发言，相互争论，培养学生的自信心和勇气。
　　(3)归纳总结。通过师生间的共同讨论，学生对所学知识的来龙去脉已经了解，最后在教师的指导下，经过自己独立的思维和探索得出问题的结论。这样学生获得的知识是他们自己思想的结果，调动了学生学习的积极性。
　　3.案例法教学
　　在物理教学中，结合实际问题进行讲解，能使学生既看到物理原理的实用性，又能逐渐学会通过建立物理模型，运用物理原理和规律分析求解实际问题。例如，通过对历史上多次发生的鸟与飞机相撞事件的介绍，引导学生进行思考：为什么小鸟与飞机相撞后能够导致飞机严重受损甚至机毁人亡这么严重的事故呢?鸟为什么会有如此大的威力?通过提问启发思考，让学生根据所学的动量原理，建立碰撞模型，用数据说明问题，对碰撞过程中飞机受到的冲力进行定量估算，使学生对物体产生机械效果的条件有具体的了解，加深了对动量、冲量、动量定理的实际理解。这样可以启发学生思考的积极性，变枯燥的理论教学为理论教学与案例教学相结合的教学，既能提高学生学习物理的兴趣，又有利于培养和提高他们分析和解决实际问题的能力。
　　4.讨论法教学
　　我们提倡交互式、讨论式的教学方法。要实现教学互动，首先需要尊重学生在教学活动中的主体地位。其次，需要精心设计在教学过程中的不同阶段能够启发学生思考的问题。在交流和讨论中，要善于引导，激发学生积极探索知识的欲望，使学生的思维活跃起来，从而有利于学习能力的提高。在分析和解决问题的过程中，要引导学生逐步学会分解难点，这不仅是一种学习的本事，而且是学生将来从事科学研究的本事。讨论课是大学物理学课程的有机组成部分，学生的积极性在讨论课上被发挥得淋漓尽致，热点问题往往会引发学生们进行相当热烈和较为深入的讨论。
　　提高课堂教学质量是提高教育质量的关键。一个成功的教学活动，并不在于通过这一活动交给了学生多少既定问题的答案，而在于通过这一活动给学生拓展了多大的自主进行创造性学习活动的天地，在于引发了学生多么强烈的自主追求和创造的冲动。几年来的教学实践表明，我们对大学物理教学改革的探索是科学有效的，很好地适应了新时期高等院校对人才培养的要求，也深受学生的欢迎。
　　
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　　〔责任编辑：徐光宗〕

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