大学物理教学改革的对策

罗文华

（湖南理工学院物理与电子学院，湖南 岳阳 414000）

物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础，人类科学进步的历史已经充分表明物理学是推动整个自然科学发展的重要动力，是当代及未来技术发展的主要源泉.大学物理作为理工科各专业的学科基础课，它不仅包含学生后续课程必须的物理知识，而且渗透着科学的研究方法，这对于培养和提高学生的科学素质，科学思维方式和创新能力可以发生十分重要的作用，其教学效果将直接影响学生后续专业课程的学习及其终生的发展.

1 大学物理教学中存在的问题

最近几年来，全国部分省、市开始实施新高考方案，例如江苏从2008年起开始实施“语、数、外＋必修＋选修”的新高考方案，这种新高考方案把物理学科的考试分为必修物理的学业水平测试和选修物理的高考两种［1］，在高考的“指挥棒”下，一些高中到了高二就提前将学生进行了选科分班，没有选修“物理”科目的学生，物理课都不开了，从而导致这部分学生的中学物理基础十分薄弱.另一方面，目前许多大学教师，尤其是青年教师采用多媒体讲授大学物理，但不少老师所用的教案是通过购买、下载或者获赠他人的课件，基本上没有加工，没有自己的教学特色.这些课件大部分制作不够精细，教学设计简单粗糙，没有发挥出多媒体课件在教学过程中应有的优势，这种缺乏教师再创造的多媒体课件就像课本的复制品，而教学过程就像迫使学生在计算机上读教材，学生学习起来普遍感到费劲，不少学生甚至因为跟不上老师展示幻灯片的速度，而产生厌学情绪.有调查研究显示，有40%的大学生对大学物理学习毫无兴趣，有94%的大学生认为大学物理难学，将近50%的大学生是为了应付考试去学习大学物理［2］.此外，抄袭大学物理作业已经成为十分普遍的现象.

2 大学物理教学改革的对策

2.1 夯实物理基础使学生感到学得轻松

物理基础知识薄弱是影响学生大学物理学习成绩的一个重要原因.如何夯实学生的物理基础是教师必须面对的一个重要问题.我们的做法是：首先，对本科新生就物理基础进行摸底调查，让学生填写相关情况调查表，了解学生在高中学习物理的情况和感到困难的内容.其次，多管齐下夯实学生的物理基础.对物理基础较薄弱的学生，一方面，采取学生互助、教师检查的补习方法，即先由教师按照大学物理学习所需中学物理知识和学生的薄弱环节，向学生布置学习任务，后由学生以学习小组为单位开展互帮互学活动，补习的重点放在牛顿运动定律、静电场和磁场、电磁感应和波动光学等内容；另一方面，采取学生轮流上辅导课并结合学生交流的补习方法，即把大学物理学习所需的中学物理知识分给每个学生，由学生针对辅导任务进行备课和面向全体学生开展讲授辅导，这种方法可以极大地激发学生的学习热情和主动积极性；还有，在教师的教学和辅导答疑过程中增加复习环节，即在每次上新课时都将前一次课所讲授的重点物理知识作简要的复习，并通过提问方式及时了解学生对新学知识的掌握情况，每次上完课后，布置下次课要学的内容以及将涉及的知识点，以便学生能提前为学习新知识做好准备.在辅导答疑时，要求学生先概述所学的新知识，采用学生与教师一对一的“谈话”方式帮助学生复习有关的旧知识.笔者的教学实践表明，以上3种方法不仅可以很好地夯实学生的物理基础，而且可以激发学生的热情和兴趣，并在培养学生的自学能力和团队合作精神等方面具有很好的作用，使学生以物理学习为牵引获得了多方面的收获，因而，学生学得开心又轻松.

2.2 精选教学内容使学生感到学得有用

在信息化的今天，社会对人才知识结构的要求发生了很大的改变，工科各专业的专业课程都有所增多，因此基础课程适当压缩学时是必需之举［2］，如此一来造成的情况是：一方面需要加强物理课程的教学，另一方面又必须压缩其课时.教学实践表明：解决这一矛盾的有效作法是精选教学内容.

首先是要结合学生的专业特点精选教学内容.即根据不同专业对物理知识的需要来决定大学物理的教学内容和学时分配.大学物理是理工科各专业开设的一门公共基础必修课，该课程应当为学生后续专业课程的学习提供必需的基础知识和研究方法，使学生感到今天学习的大学物理知识是自己未来学习和工作的重要基础.例如，对电信专业的学生，应根据其专业特点加强电磁学的教学.光学知识可以结合光纤通信进行讲授，让学生感受到宽带技术的应用使得传递信息的速度大大增加了，但还不能满足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［3］.对于土木专业和机械专业的学生，量子物理基础可以不讲，而对于力学部分的基本原理和方法教学应该详细而深入，可以结合具体的土木工程问题或机械部件介绍力学的基本原理和基本方法，以便为学生以后学习结构力学等专业课程打下必要的基础.对于计算机专业的学生，在学习大学物理知识的同时，可以要求他们动手做一些物理现象如平抛、机械波运动等的演示动画，编制程序求解一些与大学物理问题相关方程的数值解，再与解析解进行对比，这样既加深了对物理知识的理解，又充分体现了计算机的作用.对于化学专业的学生，可以适当多介绍一些量子物理方面的基础知识，以便为其学习量子化学等专业课程提供帮助；讲授光学知识时，可以介绍旋光效应测量溶液的浓度.对电器专业的学生，讲授电磁理论时，可以运用电磁感应、涡电流等知识分析电磁灶等电器的工作原理.对于数学专业的学生，可以将每年一届的全国大学生数学建模中许多运用物理知识建模的例子引入课堂，说明仅仅会计算微积分和解微分方程是不能解决实际问题的.实践表明，这种将专业内容作为大学物理分析实例的作法是很受学生欢迎的.

其次是要结合学生的生活需要精选教学内容.教学实践表明，一个与学生生活紧密相关的案例分析；一个精彩表演动作的科学探究；一段与热点问题有关的视频展示，都可以给学生留下难以忘怀的好印象.例如，在讲授波的叠加时，可以探讨机动车（如汽车和摩托车）上采用的管道消声器的设计思路，使学生在生活实例中学习和理解波的叠加相消原理和条件；在讲授动量定理和角动量守恒定律时，可以分析跳水运动，探究跳板为什么需要具有良好的弹性，探索运动员在空中为什么要采用将身体抱成一团的姿态，而入水前又为什么要将身体尽量展开；在讲授磁场对电流的作用时，可以结合分析生活中能测量物体重力的电磁秤的制作原理来学习相关内容；在讲授惯性力时，可以介绍神舟九号航天员在太空工作的精彩画面.这样，抽象的大学物理知识就演变为一副深受学生喜爱的生活画卷，让学生亲身体验到大学物理知识是一门可以帮助自己生活得更好的科学［4］.

2.3 改革教学方法使学生感到学得有趣

现代教学理论要求：大学物理教学不仅要向学生传授物理知识和相关技能，还要注重在精心设计的教学过程中培养学生的学习兴趣、让学生能体验科学研究的基本方法，也要关注学生心灵的发展和综合素质的提高.在教学方法上，现代教学理论主张：教学要根据大学物理的实际内容和学生特点灵活多样地选用多种教学方法，而不能一味地宣讲现成的课件或幻灯片.例如，在讲授波动学中的惠更斯原理时，如果仅仅用传统讲解的方法是很难解释清楚的.如果在讲解的过程中，配备一个在动画模拟波源发生器的附近放置一个可以调节宽窄的狭缝，通过逐渐调节狭缝的宽度就可以逼真地把惠更斯原理展示在学生面前，再配合音响效果，则更加能够吸引学生的注意力和激发学生的学习兴趣.值得一提的是，传统的教学方法也有它的优点，不能一概排斥而完全用多媒体取代，尤其是在一些重要公式的推导过程中，传统的推导和讲解可以让学生体验到详细的思维过程，并从中学会科学思维的方法.笔者在教学实践中发现：如何恰当运用数学知识解决具体的大学物理问题是本科生普遍感到疑难的问题，但多媒体教学对大学物理问题涉及的数学处理过程一般是一掠而过，从而导致许多学生认为大学物理难学.如果教师在课堂教学中以黑板板书形式再现应用数学知识解决实际问题的过程，尤其是对微积分在大学物理问题中应用要适当多讲细讲，并创造机会让学生对相关问题进行交流，可以大大降低学生学习大学物理的难度，使学生在学习的过程中逐步培养对大学物理课程的兴趣.

演示实验室和开放实验室可以在激发学生兴趣中发挥巨大的作用.演示实验具有生动、形象的特点，在大学物理教学中，通过演示实验，不仅能激发学生的学习兴趣，而且能培养学生的观察能力、科学素质和探索精神.开放实验室是对全校学生开放的实验室，在开放实验室中，学生可以选择自己感兴趣的实验，自行设计实验方案并完成实验，这样，既可以培养学生查阅参考资料、确定实验方案、选用实验器材并进行科学分析等独立工作的能力，也可以调动学生的学习积极性，激发学生的求知欲，使学生的思维更具灵活性、开放性、广泛性和独立性，促进他们创造性的发挥和综合能力的提高.

2.4 帮助学生学习使学生感到学得充实

现代教育理论告诉我们：教师的责任就是要帮助学生构建一个良好的学习环境，不仅要让学生获得相应的学科知识与技能，掌握科学的研究方法，而且让学生在学习的过程中培养学习的兴趣、体验人生的快乐和美好，使每个学生的身心都得到全面健康的发展.目前，部分大学生因为种种原因对大学物理的学习不够重视，学习态度不够端正.为了改变这种状况，我们始终注重把学生的思想工作和学习方法的教导放在首位，注重控制教学难度使每个学生在大学物理课堂中学有所得而体验到成功的喜悦，也注重结合大学物理的教学内容，在向学生传授物理知识的过程中，培养学生的科学探究能力，同时对学生实施素质教育，使每个学生学得充实.具体作法是：通过分析大学物理的基本原理在工程技术中应用的案例，让学生在学习物理知识的同时学习逻辑推理、抽象思维的科学方法；通过物理规律的演绎和推广，让学生领会事物发展螺旋式前进的唯物主义辩证观；通过物理学的发展历史让学生体会到人类正确认识大千世界的路线是“实践—理论—实践”；通过科学家的高尚情操，引导学生树立爱国主义、集体主义和敬业务实的作风，帮助学生进一步坚定正确的人生观.

另一做法是借助湖南省物理学会举办的大学生物理竞赛进一步提升学生对大学物理学习重要性的认识.我校已经于2009年开始举办了每年一度的学校大学生物理竞赛，通过适度扩大获奖面和把获奖成绩作为评选奖学金的重要依据之一，使这一活动得到了广大学生的积极参与，报名参赛率每年保持在25%左右.考虑到学生人数多、知识结构参差不齐、培训又不能占用学生的专业课学习时间，我们采用了学生自学与教师指导相结合的方法，并取得了很好的成绩，如2011年，我校11名学生参加省大学生物理竞赛，3人获一等奖，2人获二等奖，6人获三等奖；2012年，也是11名学生参赛，有1人获一等奖，3人获二等奖，7人获三等奖，竞赛成绩在湖南省同层面高校中处于遥遥领先的水平.开展自学辅导法的基本步骤如下：（1）组织示标——提出学习任务；（2）指导自学——训练自学方法；（3）自学探究——求解疑难问题；（4）自学检测——汇总学生困难.学生在自学的过程中组成3人学习小组，相互探讨，共同提高；指导教师汇总学生在自学过程所遇到的难点和重点，利用QQ 群、周六对学生进行指导.这样的训练方式极大地提高了培训的效率.

［1］邢江勇，郑其明.新高考方案下大学物理教学改革的实践与探索［J］.科教研究，2012（8）：45－47.

［2］万国香.《大学物理学》教学改革初探［J］.嘉应学院学报.2011，29（2）：26－29.

［3］蒋学华.关于工科专业大学物理教学改革的思考［J］.教育与职业，2006（27）：153－154.