“大学物理循环教学模式”探索与实践*

范洋涛 周 倩 刘艳辉 赵 闯 赵光菊

(贵州大学物理学院 贵州 贵阳 550025)

“大学物理循环教学模式”探索与实践*

范洋涛 周 倩 刘艳辉 赵 闯 赵光菊

(贵州大学物理学院 贵州 贵阳 550025)

为了更加切实有效地开展大学物理教学工作，过去5年内，在大学物理实践教学过程中，摸索出一套较为有效的“大学物理循环教学模式”，主要对该模式及其实践情况进行简要介绍.

大学物理 大学物理教学 大学物理循环教学模式

1 引言

大学物理学是理工科的基础课程，其内容包括理论课程和实验课程[1]，其基本研究方法与思维方式对非物理专业理工科学生学习方法和思维习惯的形成有很大影响.通过理论课程学习，学生不仅获取知识，同时学会建立物理模型、定性分析和定量计算.而实验课程可以培养学生的观察、分析、综合判断能力，开阔学生思路和视野，利用已掌握的理论知识和实验室器材可以激发学生探索和创新精神[2,3].因此，大学物理教学改革已经成为提高教学质量的焦点.随着现今大学的规模不断扩大，非物理专业的大学物理教学改革也面临许多亟待解决的问题.

从教师的角度来看，主要存在以下问题：

(1) 课程安排课时不能完全覆盖教学内容，课程介绍的前沿知识与现代应用方面不足.

(2)教学大纲与各专业之间的结合不够紧凑，忽略了专业之间的差异性.

(3)教学手段不够丰富，理论课程与实验课程很难同步，课堂演示实验几乎为零，很难提高学生学习的积极性.

(4) 大学物理教学得不到足够的重视.

从学生的角度来看，主要存在以下问题：

(1)学生自主学习能力不足，习惯于单一课堂上的学习.

(2)作为一门基础课，大学物理课在大学一年级下学期开始讲授，对于刚从高中升学的学生来说，仍习惯于高中物理的学习方法，没有有效掌握高等数学的微积分思想，从而影响大学物理的教学质量.

(3)学生与学生之间的个性化差异，使得教师在教学过程中不能兼顾到位.

为了提高大学物理教学质量，克服大学物理教学过程中面临的困难，提出了“大学物理循环教学模式”，在过去5年的教学实践中取得了较好的教学效果.本文主要介绍“大学物理循环教学模式”的思想及实践情况.

2 大学物理循环教学模式

大学物理作为公共基础课，一般采用自由选课系统选课，从而导致教学班内学生专业众多，“大学物理循环教学模式”是考虑到学生之间的专业不同而把大学物理课程划分为不同的模块，并与学生专业结合，以具体模块对应大学物理基本原理为基础，提出适合学生解决的交叉学科问题，以问题为导向，引导学生自由组合成学习、研究小组来解决设定的问题，并给予适当引导，最后将结果反馈到课堂教学过程中，基本思想如图1所示.

图1 “大学物理循环教学模式”示意图

这种模式帮助学生在课堂上掌握好基本理论，同时，利用课外时间进行学研结合来解决具体问题，从而加强学生对基本理论的理解，克服实践教学课时不足的问题.这个模式充分发挥了学生的学习主观能动性与群体协同性，丰富教学的同时调动了学生对大学物理的学习兴趣.

3 大学物理循环教学模式实践

结合历年的大学物理教学实践，主要针对机械自动化、土木工程、生物制药、有机化学、无机化学、数学、计算机等专业开展大学物理教学，基于以上专业的特点划分大学物理理论体系，主要有电磁学理论模块、力学模块、量纲分析及静电学等理论模块，分别与机械自动化专业、土木工程专业、生物学专业、数学专业及计算机专业结合，开展完成相关交叉学科问题研究，下面以两个典型案例介绍“大学物理循环教学模式”实践情况.

3.1 车载直流发电器的设计

将54只发光二极管并联接入回路，当自行车车轮转动起来，发电器能够输出一定的电动势，调整好图2(b)中发光二极管组的接入方向，发光二极管组能够正常工作.4种颜色的发光二极管均发光.由此可以说明，车载发电器已经正常工作，输出稳定、单一方向的电流.通过调整线圈中铁芯等影响电动势的因素，学生能够更加直观地理解、掌握电磁感应定律.

图2 车载发电器线圈分布结构及实验结果

3.2 生物粒子内吞问题研究

这部分工作是将理想气体压强公式p=ckBT推广到稀溶液体系，使学生进一步理解理想气体压强公式在稀溶液体系中的应用，即稀溶液体系中的渗透压，其实质为熵驱动的排空效应问题.由生物、力学、物理等专业学生组成团队，以生物粒子内吞过程为切入点，由生物专业学生简介内吞过程的基本生物过程，使成员了解内吞过程，然后小组成员一起分析内吞过程的物理因素，最后由物理、力学专业的学生建立具体的物理模型.整个过程，教师给予学生适当指导，解决具体困难问题.

图3 生物粒子内吞示意图及其结果

4 总结

通过“大学物理循环教学模式”的实施，学生能够以团队的形式开展工作，锻炼了学生的实践能力，培养了学生团队协作精神，缓解了教学过程中实践教学课时不足的困难.通过把成果反馈回课堂，丰富了教学手段，激发了学生自主学习的积极性，提高了课堂教学效果，通过开展“大学物理循环教学模式”，取得了一系列教学成果：

(1)以“大学物理循环教学模式”获得的成果为蓝本，进一步扩展，编辑成了贵州大学通识课“生活中的物理学”讲义.

(2)“大学物理循环教学模式”获得了贵州大学高等教育研究项目及贵州大学省级本科教学工程项目资助.

(3) “大学物理循环教学模式”使一批非物理专业本科生获得较好的物理基础培训，一批一直参与“大学物理循环教学模式”的学生以优异的成绩获得研究生免试保送资格，分别保送到中国科技大学、中国科学院岩土所、东华大学等院所，他们的反馈显示“大学物理循环教学模式”为其研究生期间的工作奠定了基础.

(4)部分学生在SCI收录期刊[6]和《物理通报》等刊物发表了研究论文10余篇[7,8]，相关设计获得贵州大学实验仪器设计二等奖，甚至出现了原来对大学物理毫无兴趣的学生，转而对大学物理产生了浓厚兴趣的情况.

1 马文蔚,苏惠惠,解希顺.物理学原理在工程技术中的应用(第3版).北京：高等教育出版社，2006

2 严燕来,叶庆好.大学物理拓展与应用.北京：高等教育出版社，2002

3 赵凯华,陈熙谋.电磁学(第2版).北京：高等教育出版社，1984

4 马文蔚.大学物理学(第2版).北京：高等教育出版社，1984

5 孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理(第7版).北京：高等教育出版社，2006

6 Zeng Yan, Liu Yanhui, Chen Yingbing, etc. Dependence of Endocytosis Caused by Depletion Effects on the Aspect Ratio of Colloidal Particle. Journal of Biological Systems, 2015, 23(1): 49～56

7 金永贵，张杰，张国军，等.非接触式车载直流发电器的原理设计与实验.物理通报，2014(6)：37～39

8 刘艳辉，毛伟，陈盈冰.基于“生物磁现象”的电磁学教学拓展.物理通报，2014(6)：25～28

Exploration and Practice on theCyclingTeachingModeofUniversityPhysics

Fan Yantao Zhou Qian Liu Yanhui Zhao Chuang Zhao Guangju

(College of Physics, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025)

In order to more effectively carry out the university physics teaching in the teaching process, it is necessary to carry out the practice teaching based on physical theory. In the past five years, an effective cycling mode for teaching of university physics has been detected and practiced. The highlight of this mode will be introduced in this article.

university physics； teaching of university physics； cycling mode for teaching of university physics

*贵州大学高等教育项目(2014)；贵州大学省级本科教学工程项目,项目编号：SJJG201615；贵州大学SRT项目，项目编号：2015141；贵州大学实验室开放项目(2016).

赵闯(1981- )，男，博士，副教授，主要从事软凝聚态物理方面的研究.

2016-12-15)