工科院校大学物理教学的改革探讨

文/潘跃武

摘 要：大学物理教育对工科学生的科技素养和综合能力的提升有着重要作用。分析当前工科院校大学物理教学的现状和面临的问题，结合教学实践指出相应的改革对策，对大学物理教学质量的提升具有借鉴意义。

关键词：工科院校；大学物理教学；现状与问题；改革对策

高等工程教育对一个国家的工业发展水平、科学技术、经济、军事等方面的发展和综合国力的提高都有至关重要的作用。经过系统训练的工程技术人员，是国家工业发展的人力资源财富。当前，我国是制造业大国、工业大国，随着经济的快速发展，每年都需要大量的工科人才。为了满足经济社会发展的需要，我国也开设了数量较多的工科院校，综合院校也开设了许多工科专业，这些都为我国工业化和现代化建设进程做出了重大贡献。

物理学是研究物质结构和运动规律的一门基础学科，其研究对象具有很大的普遍性，和众多工科专业的研究对象都有交集。它的基本理论也渗透到自然科学的各个领域，是各门工程技术的理论基础，并对现代工程技术的发展起着重要的作用。因此，根据高等工程教育培养目标和大学物理学自身的特点，大学物理在工科教育中属于必修基础课。然而，随着高校的扩招和开设专业的增多，工科院系大学物理教学面临着一系列的问题，影响了学生综合素质的提升。因此，研究工科院校物理教学的现状和存在的问题，并对教学内容作出相应的改革，寻找出适合当前形势的大学物理教学方法，对工科教学起着重要作用。

一、工科院校物理教学面临的问题

1.高校扩招和高考改革导致学生物理基础差别很大

近些年我国高等教育事业快速发展，在校生的数量也迅猛增加，工科生的数量基数庞大并且增长很快。以徐州工程学院为例，2013年在校学生数量比2007年增长了近一倍。学生数量激增，而物理教师数量的增速远远跟不上学生数量的增速。同时，高考的改革也对物理教学有一定的影响。理工科高考不再是传统的3+物理、化学的考试模式，而是新的3+X模式，高考中物理课占分比重有不同程度的削弱，这给大学阶段物理的教学带来一定的困难。甚至在扩招大背景下，一些高考未选考物理的学生也招进了工科专业，这些学生物理基础知识薄弱，给大学物理教学带来巨大的挑战。

2.高校专业设置日益增多，整齐划一的物理教学很难满足不同专业的需要

为了适应经济社会发展的新需要，各个学校都新增了很多工科专业，尽管物理学是各个工科专业的基础课程，但是不同专业对知识点的侧重是不同的。比如，徐州工程学院是培养以工为主的应用型人才的院校，有化学化工学院、信电工程学院、土木工程学院等多个院系的非物理工科专业需要开设大学物理课程。化工类专业需要热学知识，电子信息类专业则对电磁学部分的要求较高，土木工程类专业对力学的要求更多些。如果对不同专业学生，进行完全一样的物理教学，肯定不能满足学科和学生的差异化需求。

3.一些专业对物理教学不够重视

物理学是一门经典的科学，工科类学生通过大学物理的学习，不仅能掌握物理知识，更重要的是能培养学生独立获取知识的能力、科学观察和思维的能力、分析问题和解决问题的能力，这些能力的培养对任何工科专业都是需要的。然而，有一些专业因为专业课程与大学物理没有直接的交叉内容，就压缩物理课的学

时，部分专业将48学时的授课内容压缩到32学时，这对教学效果、知识体系的完整性、学生科学技术素养的提升都是极为不利的。此外，对于刚开始学习大学课程的非物理专业的工科学生，还不了解大学阶段本专业的整体知识结构，更不清楚物理学这样的基础课程在整个知识体系起到的重要作用，因此存在对物理学不够重视的情况。

二、大学物理教学改革对策

1.摸清学生物理水平，做好大学物理和高中物理的衔接

在第一次上课时，可以做个调查，诸如：有多少人高考时考物理了，考试分数如何？有多少人高考是“3+大综合”甚至“3+文综”的等。通过调查掌握班里学生的整体物理水平，然后有针对性地调整教学计划和教学内容。大学物理中的力学、电磁学、热学、光学、近代物理部分等在中学阶段都有过不同程度的学习，但大学阶段的学习并不是简单的重复，而是通过微积分、考虑矢量性来分析一般情形的模式，相比中学物理只研究特殊情形的模式有了进一步的深化。例如，在中学物理中，根据质点运动方程求质点速度或加速度时，学生首先需要判断这运动是什么运动，是匀速直线还是加速直线运动等，然后再通过这种运动的速度和加速度的公式来计算。而在大学物理中，并不需要判断运动类型，而是通过质点的运动学方程，利用微积分知识，对方程进行依次求导数，便可得出速度和加速度。因此，应做好大学物理和高中物理的有效衔接，培养学生用新的思维方式来解决物理一般性问题。

2.根据不同专业调整物理授课内容，做好对工科专业的服务

非物理学工科专业开设物理课的目的是为工科专业服务，大学物理在内容上跟工科专业知识都有交集，并且物理知识具有基础性。因此在授课内容安排上，要将物理课程与各专业的需要有机地结合起来。在讲课时应注意根据具体专业情况将物理内容进行引申，与其他专业内容进行联系和融合，充分发挥基础物理学对于其他工科专业的“接口功能”。这不是将物理内容简单地联系一下各专业知识，而是将物理学中一些重要的思想、原理和专业内容结合起来，通过这些思想和原理能够解决一些专业实际问题。这样可以激发学生对物理的学习兴趣，同时也为专业课程的学习打下良好的理论基础。例如，信电类专业一般都需要开设《电路与电工技术》一类的专业课，这个课程与《半导体物理基础》有很多相同或相近的知识点，所以针对信电类专业讲授物理课时，就可以把半导体物理基础部分作为大学物理的一个重要篇章，将半导体中的电子状态、载流子的输运、半导体的光电性质和主要器件的应用等几部分详细讲述一下，为学生专业课程的学习打下基础。

3.传授知识的同时，注重培养学生的学习能力和科学思维能力

知识积累对于工科学生专业素质提升的重要性不言而喻，但是学校学习只是学一些最基本的知识，如何通过基础知识的学习，锻炼学生养成勤于思考的习惯是至关重要的。例如，在讲解大学物理的某些定义和定理时，可以采用先给出实验现象，引导学生将具体的实验现象归纳、总结，进而抽象出相应的物理模型和物理解释。这不仅可以使学生更深入理解其中的物理内涵，还可以锻炼学生的分析、思考和学习能力。在知识大爆炸的今天，仅靠学校学习的知识难以满足工作中的需要，那么学习教学的更重要职能是培养学生的学习能力和科学思维能力。在美国工程院（NAE）发布的《2020工程师培养报告》一文中，研究者就提出“除了培养工程师所需的核心知识、在约束条件下界定问题与解决问题的能力外，必须将其塑造成为终身学习者”。因此，在大学物理教学中，更要注重对学生学习能力和科学思维能力的培养。物理学中很多经典的研究过程无不闪烁着科学智慧的光芒，在授课时不仅要讲授知识点，还要将这些知识点的发现、总结、归纳、演绎等过程讲述一下，这不但能够加深学生对知识点的印象，还可以让学生通过了解物理学家的研究过程来培养自身的学习和思维能力，提高自身分析问题和解决问题的综合能力，为未来的工作奠定良好的基础。

工科学生的培养为国家的工业化和现代化不断注入人才资源，大学物理是各工科专业的基础，做好大学物理教学对工科学生整体素质的培养有重要意义。在教学过程中，应该注意根据学生的实际情况和专业的实际需求，调整授课内容和讲课方式，做好高中物理与大学物理的有效衔接，做好大学物理与各专业知识的有机结合。在传授物理知识的同时，注重培养工科学生的学习能力和科学思维能力，真正为工科教育质量的提高做出贡献。

参考文献：

［1］徐珊珊.工科院校大学生创业能力素质培养研究［D］.合肥：合肥工业大学，2012.

［2］郑春红，王菲菲，蒋秀兰，等.强化科学思维方法的培养，提高大学物理教学水平［J］.物理与工程，2012，22（03）:52-53.

编辑 马燕萍

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