高等院校物理教学改革与创新

吴义炳

[摘 要]针对当前高等院校物理教学过程中存在的问题，以大学物理教学目的作为出发点，对大学物理教学过程中的教学内容、教学手段与方法及课程考核方面进行探索和研究。

[关键词]教学改革；大学物理；创新

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）10-0082-03

随着科技的日新月异和社会的不断进步，新兴行业如雨后春笋般地涌现，社会对人才的需求也呈现出更加多元化的特点。作为自然科学和工程技术的基础核心课程——大学物理学，不仅可以向学生展现内容丰富的物理知识， 而且还可以让学生具备科学的思维方法和研究问题的能力。[1][2][3]物理学是利用观察、分析、实验、抽象、假设和建模等研究方法，通过实践的检验而建立起来的一门学科，它是门理论和实验高度结合的科学，同时也是最能体现科学发展过程、研究方法和思维模式的学科。[4]物理学的这些特性决定了它比其他科学具有更优越的育人功能。但长期以来，大学物理由于教学理念滞后，教学内容繁多、陈旧，教学模式单一等原因，导致许多大学生对物理的学习兴趣不高，他们觉得物理理论枯燥，数学推导复杂，物理概念抽象，与实际应用和专业联系不够紧密等，更有甚者学习大学物理只是为了通过考试，他们的学习因此变得十分被动。要改变以上状况，发挥大学物理在后续专业课程学习、在今后工作中的知识储备和培养科学思维与创新的作用，变被动为主动，必须对现有的教育观念、教学内容、教学方法和课程的考核方式等进行大胆的改革和创新，以提高学生的学习兴趣，培养学生科学的思维和创新能力、理论联系实际的能力等。本文将从教学内容、教学方法和课程考核方式三个方面对此加以探讨。

一、教学内容的改革

大学物理主要是以经典物理学理论为主体， 按照力、热、光、电及近代物理为分类形式的一门基础课程。物理教学内容安排必须符合其高度的相关性和严密的逻辑性，同时，也应充分考虑学生的基础，要以学生为中心，关注学生的需求，为所学专业课程打下一定的科学基础知识。因此，教学内容的选择应该依照社会的需求和学生的实际状况，本着培养学生综合能力的目的，提高学生的学习兴趣，以此提升教学质量。其中，对于教学内容的选择至关重要，原则是不在于多， 而在于精。

（一）注重物理知识的前沿性与先进性，适当提高近代物理学部分的比重

众所周知，经典物理是物理学的精髓。而近代物理则是在对经典物理存在问题后提出的修正，是在经典物理基础上建立的全新物理理论框架，它是现代高新技术的基石，跟经典物理相比， 其理论与现代的科技结合更加密切，更贴合实际，适用范围也更加广阔。当前，现代科技在生活与生产中的应用与日俱增。这些应用的理论基础主要是近代物理部分的内容， 因此，适当地增加近代物理的比重，可以提高学生的学习兴趣，开阔学生的视野，增加学生学习物理的积极性，加强物理与当代科学技术的关联度。当然，也不能只讲近代物理、新知识而不要经典的基础知识，这两者必须有机结合，并在教学中相互渗透。大学物理与许多近代的前沿课题、现代科学和高新技术是密切相关的，在合适的地方开一些窗口，引导学生向窗外的世界望一望，这对开阔学生眼界、提高学生兴趣及启迪他们的思维，甚至加深学生对本门课程的理解都大有好处。[5]比如在讲磁场时，可以介绍下磁浮列车；在讲宇宙速度时，可以介绍下火箭飞行原理及黑洞等。这种简短的介绍，耗时也不多，却能在很大程度上激发学生的学习兴趣和求知欲。

（二）注重大学物理与所学专业课程的衔接

针对学校及专业的特点，在保证物理知识体系的完整性和系统性的前提下，应尽可能地与所学专业相结合，应充分考虑到各专业后续专业课程和学生可能的就业方向对物理知识的需求，注意学科的交叉融合。例如对于农学相关专业的学生来说，可以删除一些与农业科学关联不是很大或者不适应现代农业技术发展的陈旧的内容，删除一些繁杂的计算或推导；适当增加近代物理中与农业科学联系密切的知识点和应用实例，如表面张力在农业中的应用，毛细现象的物理原理，熵与生命，生物的磁现象，光谱在农业中的应用，生物的磁现象等。计算机科学与技术、电子信息工程和电子科学等专业，对电磁学、近代物理知识的要求要高些， 可以加强电磁学、近代物理部分的教学。此外，还可以根据一些专业的需要扩充加深某些教学内容，使学生所学能与实际相联系起来，这样才能调动学生的学习主动性。

（三）适当的引入物理学史

物理学史是人类探索和认识物理世界的历史，集中体现了人类对大自然物理世界中的現象、结构、规律、特性和本质认知的历程。除了认识论和方法论的因素外，它还包含着深刻的物理思想甚至是物理观念的变革，同时也包含了诸多的教书育人的因素。物理学史与物理教学的关系十分密切，二者相辅相成，已经成为现阶段物理教学改革中引人注目的热门话题。讲理论学生可以获得物理的基础知识，可以夯实物理根基；讲物理学史，则有利于提升学生的认知高度，有利于提高学生的智慧。教师应把人类探索物理世界的艰辛历程，通过语言形象地生动地再现给学生，以其中的快乐、困惑、执着和哲理去感染学生，让学生在学习物理知识的同时，能沿着科学家的思维方法和探索途径来“发现”物理规律，从而培养他们独立思考的能力，提高他们善于提出科学问题的灵性，开阔他们的眼界，扩展他们的思维，以培养他们的科学素质。比如，库仑就是通过万有引力定律，提出了库仑定律。另外，物理学史含有的极为丰富的科学思想、科学精神与人文思想， 能够培养学生的科学思维等多方面的能力，使物理知识立体化，应用更加灵活。通过物理学史的学习，可使学生感受并体会到探索过程中的“智慧之光”，真正做到“授之以渔”，这在物理教学中起着十分重要的作用。

（四）删减部分与中学物理有重叠的内容

当前，大学物理教材中力学、热学、光学、电学乃至近代物理中的每个部分都或多或少与中学内容相同或相似， 这导致部分学生认为大学物理与中学物理差不多，缺乏新鲜感，提不起学习兴趣。这种现象应该尽量避免。应通过分类和比较，对与高中部分相似度较高的内容进行精简与压缩，提高授课的起点，让学生感到内容新颖、吸引人。其中，对于完全重复的内容、段落或章节， 可以不再赘述甚至删除；对于部分重合的内容，可以用已学过的理论引导，以略讲的方式将其融会贯通以达到认识的深化。由此节省的学时用来增加新的知识点或加强知识难点的讲解深度。例如在电磁学部分，对于电力、磁力和电磁感应现象等内容，在保证内容衔接的情况下可减少不必要的重复，把重点放到学习场的概念和研究方法上，强调其矢量性，加强应用微积分解决物理问题的训练。endprint

二、教学方法和教学手段的创新

在当前的大学物理教学中，在注重培养学生由被动学习变为主动学习同时，也要注重教师对学生的引导作用。教学有法、教无定法、贵在得法，教师在教学过程应充分认识和摆正教师的主导和学生的主体位置，运用现代的教育观念、教育思想结合学生的实际情况制定教学目标，要以知识的传授和能力的培养为主线，让教学有序地进行；也应丰富教学形式与方法，改进教学手段。“只有教不好的教师， 没有学不好的学生。”这从某个侧面说明了我们教师的教学方法和教学手段的重要性。

（一）调动学生的积极性，让学生充分参与教学过程

传统的教学过程以教师为中心，教师在课堂上讲授事先精心准备好的教学内容， 学生在听课中被动地获取知识。在此模式下，学生的学习始终处于被动状态，课堂气氛显得沉闷，学生注意力不够集中，容易开小差，甚至打瞌睡，教学效果不佳。为了改变这种状况，教师可以适当变换教学方式，将这种“灌输式”教学变为启发式、讨论式和研究式教学。在教学中，教师应掌控全局，充分发挥其引导作用，尽量让学生直接参与到课堂的教学活动中，让学生由被动接受转变为主动参与，充分激发学生探索知识的欲望。例如，在讲流体力学中的伯努力方程时，可以让学生先观看一段视频资料，如乒乓球中的“弧圈球”或足球中的“香蕉球”，然后要求学生利用流体力学中的理论知识来解释“为什么旋转的球体不是走直线而是走弧线？”让学生积极主动地从课文中获取所需的知识点，经过消化吸收，再以互动的方式将答案表达出来，真正实现学生从被动听课到主动讲课的转变。通过“教”与“学”的角色互换， 让学生自己感受教学内容的整体布局，知识点的由来与逻辑及其章节的重点和难点等，这更有利于发挥其学习的主观能动性。对于这种“翻转课堂”，学生往往会表现出异常的学习热情， 这也可以显著地提高他们的学习兴趣。同时，学生为了更加有效地学习和掌握知识，其主观能动性会显著地提高，其自学能力、表达能力、运用知识的能力也会得到锻炼。

（二）增加课堂演示实验

通过演示实验、再现物理现象，可以培养学生的观察分析能力。某些知识点， 完全可通过相对简单、具体的演示实验来引出问题，如两个用细线悬挂的靠行比较近的气球，向中间吹气，两气球不但没有分开，反而是相互靠近。像这种实验现象与预期反差很大的实验，会极大地激发学生的学习热情，加深学生对物理理论知识的理解与记忆。由此，学生能更好地理解飞机的飞行原理。有时也可以用一段演示视频提出问题，例如：帆船的运动。其中顺风行驶，学生们一般都容易理解，但当看到帆船也能逆风前进时，他们或许会感觉到困惑。这种困惑会激发他们的求知欲望，增强其探索未知领域的兴趣。再如，光的偏振，这部分内容较多，而且又比较抽象，学生理解起来存在较大的困难。如果只是在课堂上纯讲理论，要使学生掌握和理解至少需要四个课时。但如果通过偏振光演示仪在课堂上边演示边讲解，如偏振现象、旋光现象，再用偏振片验证马吕斯定律和布儒斯特定律等，就可使原本抽象的理论变成具体的简单的实验现象，利用此模式，只需用两个学时就能让学生轻松地理解与消化相关内容，学生普遍反映效果良好。这样既可提高学生的学习兴趣和学习积极性，又能适应当今学时少的现状。

（三）采用实例教学法

为了提升学生对物理理论知识的理解，增强理论与实际应用相结合的能力，大学物理教师可以适当地增加物理理论在实际生产与现实生活中的应用实例。教师可以精心收集一些与本章理论相关的前沿科技与实际应用的实例，作为课堂教学内容的补充，以实例引出物理问题，并进行分析与探讨。比如，在讲解光的干涉理论时，可以先介绍下照相机或镜片中的增透膜。在讲授波动中的“多普勒效应”时，也可以举出生活中最常见的一些例子，如人站在铁轨旁边，当有火车向靠近我们的方向行驶时，会发现火车汽笛声越来越尖锐；而当火车远离我们时，汽笛的音调又会变得越来越低沉，这种频率随运动变化的现象就是所谓的“多普勒效应”。在此基础上再来说明多普勒效应的定义，指出多普勒效应是当波源与观察者之间有相对运动时，观察者接收到波频率与波源频率不同的效应。接着对波源与观察者之间各种相对运动的情况进行分析和讲解。这样不仅可以开阔学生的视野，拓宽学生的知识面，同时也有助于启迪学生的科学思维，提高学生对大学物理的学习兴趣，有助于学生对所学理论知识的掌握与理解，让物理学的学习成为轻松愉快的活动，从而提高教学效果。

三、大学物理考核改革的探索

考试改革是提高教学质量、检验教与学效果及培养人才的重要环节，是影响教与学的“指挥棒”，对教学内容、教学方法、教材选取及教学管理等方面都有明显的导向作用。教育部颁布的文件《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》中指出，大学物理课程考核的要求是：考核要避免应试教育的倾向，应积极探索以素质教育为核心的新的课程考核模式。而传统的“一卷定成绩”的考核方式，学生通常都是考前突击，死记硬背，纯粹是为了考试，不重视平时的学习。因此，在课结束之后，课程的知识并没有真正掌握，更谈不上科学的思维与创新和综合素质的培养。可见，对传统的一张期末试卷定成绩的课程考核方式进行改革显得十分必要。在综合分析传统考核方式的基础上，我们对大学物理考核进行如下的改革与探索。

（一）增加平时成绩的比例

要改变传统课程考核方式的弊端，我们必须加强过程课程考核的管理，要求教师和学生务必关注课程教学全过程， 而不仅仅局限于课程的期末考试。将“过程评价”增加到考核方式中，增加平时成绩的比重，平时成绩的比重可以达到50%，甚至更高。这时，平时成绩就不能简单地仅仅由考勤和作业的状况来评定，而是要增加一些能反映学生“学习过程”的标的，如課堂笔记、课堂互动、演示实验分析报告、科学探索报告、科技小论文等多种考评种类。学生最终的成绩由平时成绩和期末考试成绩组成。

（二）注重考核内容的建设

要使考试结果具有科学性、合理性、公正性、可靠性，考试的内容显得十分重要，考试内容应该充分体现教学目的及教学要求。一方面，考试内容在强调重点内容的同时也要注重各章节分值的合理分布。另一方面，教师不仅要给学生传授基础的物理知识，更重要的是要培养学生科学的思维和创新能力、理论联系实际的能力。因此，在考核内容时要减少死记硬背的内容、明显套用公式的试题，甚至可以把一些用到，但又十分复杂难记的公式像一些物理常数一样直接告诉学生。考试内容尽可能精选一些具有物理背景的实际问题，适当增大主观题的比例，选择一些没有标准答案的开放性的设计题。这样既可以考查学生掌握综合性知识的能力、灵活运用所学知识解决实际应用问题的能力、创新意识和创新能力，还能增加学生的研究的乐趣，激励学生自发地去探讨、研究。

总之，大学物理学的教学改革还需要做大量的工作，没有固定的教学模式，没有一成不变的教学方法。要明确的是大学物理不仅是让学生掌握基本的物理学概念、原理等理论知识，而且更应该注重培养学生如何应用物理学的思想与方法去分析、探究现实生活或相关的专业内容，以实现培养学生科研和创新能力这个教学目的，在此基础上开展的一切教学活动都是有意义的。各个高校应该根据自身的特点，结合学生的专业，采用更加适合自身教学特点的教学方法，促使学生从被动的学习转变为积极主动的学习，充分发挥学生的学习主观能动性，让学生真正成为学习的主人，这样才能更加有效地提升学生的学习效率，才能真正实现学生综合素质能力的培养。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 龙卧云.农科大学物理教学改革与探索[J].湖南农业大学学报，2008（1）：38-40.

[2] 白璐，吴振森.多层面分层次大学物理教学改革[J].物理与工程，2010（6）：43-45.

[3] 周军.应用型本科大学物理教学探讨[J].教育与教学研究，2010（2）：104-105.

[4] 唐涛，李新宇，夏雄平，等.工科大学物理教学转变为科学通识教学的思考[J].教育教学论坛，2016（21）：109-110.

[5] 罗兴垅，罗颖.独立学院大学物理教学研究[J].大学物理， 2010（1）：54-56.

[责任编辑：陈 明]endprint