浅议大学物理教育中应注重培养学生解决现代工程技术问题的能力

白龙+韩奎+张荣+叶世旺

【摘要】物理学是解决现代工程技术问题的重要理论基础，是培养创新型的工程技术人才的关键。本文在分析当前大学物理教学过程中忽视培养学生解决工程技术问题的事实基础上，阐述了培养学生解决现代工程技术的能力必要性和途径。

【关键词】物理学  现代工程技术  理论联系实际  创新

【中图分类号】G640                             【文献标识码】A      【文章编号】2095-3089（2015）05-0004-02

一、缺乏解决工程技术问题的大学物理教学现状

当前我国处于推进创新型国家的建设关键时期。培养具有创新意识和解决实际问题的工程技术人员，成为教育界乃至全社会普遍关注的问题。物理学是在人类认识自然和生产实践中产生和发展起来的自然科学。它的内容、思想与研究方法已经渗透、延伸和拓展到自然科学的其他领域，成为解决现代工程技术问题的重要基础。教育部高等学校《非物理类专业理工学科大学物理课程教学基本要求》明确指出：在大学物理教学环节中，在传授知识的同时，应注重学生分析和解决实际问题能力的培养，注重培养学生的创新意识和探索精神，努力实现学生知识、能力和素质的协调发展。

然而，国内很多理工科高校的大学物理教学依然受传统教学思维的影响，教师在课堂上灌输系统的物理知识，学生在课后做一定量的习题强化对知识的理解和运用，这导致学生对物理知识的应用变得肤浅，对其理解也拘囿于死板的书本。这种教学模式不仅抹杀了学生的积极性和主动性，而且对学生的创新思维训练也不利，难以适应时代对教育发展的要求。过于重视基本理论的学习而轻视物理在生产实际中（特别是现代工程技术领域）的应用使得学生普遍感到大学物理无用。大学物理课程的理论性强、公式较多以及概念抽象等特征导致了很多学生普遍感到物理难学，难以对大学物理学习产生兴趣，制约了学生科学精神和创新能力的培养。

二、大学物理教育中培养大学生解决现代工程技术能力的必要性

培养具备解决实际工程问题的创新型人才是时代发展的需要，也关乎到民族的兴衰。物理学是一门基础性较强和应用性很广的自然科学，它的基本原理是从生产实践和科学实验中总结出来的。纵观人类社会的发展进程，我们会发现基本的物理理论和应用性很强的工程技术虽然起的作用不同，但二者的联系非常紧密。特别是20世纪以来，物理学在工程技术革新中起着至关重要作用。例如蒸汽机、电动机、晶体管、集成电路、计算机、光纤通讯等一系列重大的技术发明均包含有物理学原理的具体应用。物理学原理是现代工程技术的研究的先导，而现代工程技术问题的解决不仅直接推动生产力的革新，反过来也开拓、深化了物理学研究的范畴。物理学原理与现代工程技术问题互相促进和相互渗透，推进了人类社会发展进程。

理工科院校是我国培养高素质工程技术人才的“摇篮”，肩负着为国家培养和输送工程技术人才的历史重任。物理学是产生近现代技术发明的主要源泉，是解决现代工程技术问题的重要支柱。大学物理课程是高等院校理工科各专业的一门重要必修基础课，大学物理知识的学习和思考方法对后继课程的学习和科学创新思维的培养起着重要作用。大学物理教学过程中注重培养学生解决现代工程技术问题的能力不仅符合理论联系实际的认知规律，而且是建立创新型国家对人才培养的要求。

三、大学物理教学中培养学生解决现代工程技术能力的途径

1.转变教学方式，更新教学理念

大学物理在培养工程技术人才的知识体系方面处于基础地位。这需要在大学物理教学过程中教师要改革传统的教学方式和教学理念，不是简单地向学生灌输物理知识，使得学生处于被动和不假思索的接受知识的境地。相反，教师在教学过程中要积极引导和启发学生如何用物理原理解决实际工程技术问题，激发学生兴趣。教师要深入研究教学内容，在教学过程中突出物理理论知识与实际工程技术的联系，培养学生解决实际问题的能力和创新意识。例如讲解声波的多普勒效应内容，可以把利用多普勒效应测量汽车超速结合起来讲述，引导学生运用物理学原理分析解决交通运输领域的问题，使学生感受到物理学在生产实践中巨大价值，激发学生学习物理和探索未知领域的欲望，这有利于培养学生运用物理原理解决现代工程技术问题的能力。

2.大学物理教学中应渗透物理学科发展前沿的知识

物理教师应当关注本学科的前沿领域。大学教师通常也是科学研究人员，如果教师在自己的科研过程中凝练一些大学物理知识可以解决的实际问题，利用科研促进教学，使学生参与其中，向学生渗透物理学发展前沿的动态，使学生切实感受物理学的巨大魅力和应用价值。另外，在教学过程中把现代高科技成果与物理原理结合起来讲解，将现代工程技术前沿和创新理念引入课程教学，这对培养大学生的创新思维和工程意识十分有益。例如在讲解光学显微镜的分辨本领的时候，教师可以向学生介绍阿贝的光学显微镜分辨率的极限知识，讲述2014年三位诺贝尔化学奖获得者是如何超越这个极限把光学显微技术带入到纳米尺度，引发了常温下生物学研究的一场革命的。这样使学生明白物理学原理是怎样运用到实际工程技术中的，体会物理学的应用价值。

3.建立工程训练的实验技术平台

社会经济发展和科学技术的进步导致对大学生的要求不断提高，培养能够解决现代工程技术问题的大学生成为理工科高校的重要目标。高校需要加大公共实验平台投入和建设，引导学生利用实验平台，自己设计模型，模拟和参与现代工程技术中的个别环节，培养学生解决实际问题的能力。教师根据自己现有研究项目的特点和学生的认知规律找出一些适合学生解决的课题，利用学校的实验平台加以解决。这样就把物理理论知识和现代工程技术问题有机地结合起来。学生在参与课题的过程中不仅巩固了基础知识，而且锻炼了学生解决现代工程技术问题的能力，使得实验平台成为培养学生解决工程问题能力的重要基地。

四、结束语

培养学生解决现代工程技术问题的能力是一个师生共同参与和建设的过程，在大学物理教学过程中把物理原理渗透到实际工程问题中，培养学生发现和解决问题的能力，不断培养学生的创新精神。

参考文献：

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[2]张彩霞，朱林彦，曹海燕，张绪树，康爱国，张青兰.大学物理教学培养学生工程意识的研究与实践[J].物理与工程，2013，23，（5）.

[3]马文蔚，苏惠惠，解希顺.物理学原理在现代工程技术中的应用[M].北京：高等教育出版社.

课题项目：本课题得到了中国矿业大学基本科研业务费（编号：2014QNA72）的资助。endprint