新工科背景下独立学院大学物理课程群教学策略研究

高德营 赵桂清 李 宁 王如坦

（1.聊城大学东昌学院，山东 聊城 252000；2.山东省聊城第三中学，山东 聊城 252000）

0 引言

大学物理课程是理工科非物理专业的一门重要必修课程，它对培养理工科专业学生的思维方式起着重要的作用，通过学习自然界物质的基本结构、基本运动形式及其相互作用规律等，为后续专业课的学习奠定基础。 大学物理实验是独立于大学物理理论课程的一门必修课程，通常分为力、热、光、电、近代物理实验，通过对实验现象的观测，加深对现象背后物理原理的理解，进而培养和提高学生认识自然的科学实验能力。 鉴于大学物理在高等学校人才培养中的重要性，专家学者从各个层面进行了大学物理教学改革的研究，如研究发现外文教材章节衔接比较好，物理例题比较贴近生活[1-3]。 同时，不少学者对国内大学物理教学内容和方法的改革进行了深入的研究和探索，提出了加强物理内容与专业之间的衔接、编制大学物理习题册[4]、侧重基础讲解并突出应用实践[5]、按照专业需求实施模块化教学[6]和采用多样化的教学手段优化教学效果[7，8]等改进措施。

独立学院是由于高等教育的快速发展而出现的一类高等院校，它的出现满足了一部分人民对于接受高等教育的需求，提高了国民素质。 由于独立学院自身的特性，一般定位为应用型大学，注重学生实践能力的培养，为学生就业打下基础。 各个专业在制订培养方案时，实践教学占比较大，为了完成培养计划，一方面借助兄弟高校的实验室完成实验课程，另一方面建设虚拟实验室或者购置演示实验仪器，以完成培养计划。 独立学院等院校大学物理教学中仍存在一些问题，如分级的教学大纲不够完善，各层次的教学目标仍需进一步优化，教学内容、教学要求与应用型人才的培养时有脱节。

1 大学物理类课程教学现状

1.1 教学方法单一，过于依赖多媒体

得益于计算机技术的发展，教学手段从原来的课堂板书发展到现在的多媒体教学，现在的教室大都配置多媒体、电脑、投影仪、激光笔等，一应俱全。 多媒体教学有优势，教师制作精良的多媒体教学课件，充分发挥多媒体的优势，可以更加形象直观地展示教学内容，吸引学生的注意力，提高学习效率。 但随之带来了诸多问题。 越来越多的教师离不开多媒体，一旦停电或多媒体出现问题， 就会出现不会教课的尴尬情形。板书内容写得乱、不知道怎样布置板书、板书公式推导不顺利等。 长期的多媒体教学造成了教师离开多媒体不会上课的情况，教学形式单一。 多媒体教学的优势不可否认，但作为一名合格教师，板书的训练是必不可少的。

1.2 学生的物理基础差异大，课时减少，难以做到因人施教

伴随着国家高考改革的进行，不同的省份采用不同的高考模式，进入大学同一个工科专业的学生来自不同的省份，有的学生高考时物理是必考的，而有的学生则没有考物理，这就造成了同一个班级学生的物理基础差异很大，这给大学物理的教学工作带来了新的挑战。 以我校2020 级生物工程专业和食品质量与安全专业学生为例， 约一半的学生高考时没有考物理，这一部分学生普遍基础差，这就造成了大学物理教学进度慢，难以完成既定的教学计划。

在建设应用型高校教育的大背景下，高校各专业的培养方案中理论教学课时大幅缩减， 实践课时增加，作为公共基础课的大学物理课时被大幅缩减。 以我校为例， 部分专业的大学物理课时由最开始的两个学期128 课时缩减到一个学期72 课时，甚至个别专业减少到48 学时。 为了大学物理教学的完整性，即力、热、光、电、原子物理这五大内容都要涉及，许多重要内容被迫删去，对于只有48 学时的大学物理课程，甚至只剩下经典物理学的基本内容，这导致学生的大学物理知识缺乏系统性，因为课时少，与专业知识关联度很大的物理内容没有学习， 学生无缘接触当前科技发展的前沿知识， 无法了解物理科技的最新进展。

1.3 理论知识的教授过于抽象化、数学化

物理学本质上是一个实验学科，经过多个世纪的发展， 已成为一门有着严密的逻辑结构和科学体系的成熟学科。 物理中的很多定理或定律通过实验得到了证实，在客观世界中得到广泛的应用。 但在教授物理定理或定律时，一般需要通过严格的数学推导，甚至有的数学推导过程很烦琐， 造成学生在理解这些物理定理时，偏重于数学上的计算推导，难以与实际的应用联系起来。 比如力学中的能量转换和守恒定律， 通过质点系的动能定理和保守力做功推导出来，对于非保守内力做功这一知识点就难理解。 例如转动惯量的理解，在数学上是一个积分式，对于给定的一个积分，学生很容易算出。 但对于一个给定的刚体转动，通过积分式求解转动惯量就做不到，是因为学生不会根据具体的刚体，列出转动惯量的积分式。与同样以实验为基础的学科（如化学、生物）相比，大学物理的课堂学习过分强调“逻辑性”，而忽略“实用性”，使得大学物理理论内容太过抽象，达不到良好的教学效果。

1.4 理论教学内容与专业内容不衔接

作为理工类专业必修的大学物理课程，其理论和实验教学内容一般按照“力、热、光、电、近代物理”来讲授或做实验， 这一套内容有着不变的知识体系结构， 包括理论教材和实验教材也是按照这样的内容架构来编写的。 物理作为自然科学的基础，是各个工科专业必修的公共基础课，在后续的专业知识的学习中必然用到物理的知识， 并且不同的工科专业用的物理知识侧重点不同。 同时，大部分高校开设的大学物理公共课程有着统一的教学大纲、一样的培养方案，甚至考试大纲也一致。 这样统一的设置造成理论教学内容与专业内容脱节， 不利于物理基础知识在各工科专业的应用，起不到作为一门公共基础课应有的作用。

1.5 大学物理实验教学与理论教学联系不紧密

根据教育部文件《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》中的要求，各高校的大学物理实验课程独立设课，系统地对理工科各专业学生就科学实验的基本实验方法、基本实验技能和基本实验理论进行系统的训练。 通过分层次、分阶段的实验教学安排和实验过程， 学生不仅可以加深对物理学基本原理的理解，还为全面培养学生的科学实验能力、提高学生综合科学素养打下了深厚的基础。 由于大学物理和大学物理实验是两门独立的课程，即使同一内容的安排也各成体系，互不干扰，导致物理原理内容在理论课和实验课上分别讲解，造成了不必要的资源浪费。

2 大学物理类课程教学策略

2.1 针对不同的工科专业，研究学时分配与课程内容的选择，增强专业针对性

结合各理工科专业后续专业知识的需要，适当选择大学物理基础课程的教学内容，既要让学生打好基础还要有重点突出， 同时还要结合应用型培养目标，使物理课程的学时和内容设置更有利于服务于不同的学科专业。

2.2 研究将实例教学引入课堂， 加强实践与理论联系，突出应用性

结合理工科专业实际情况，多将与各专业有关的实际案例引入物理教学课堂中，进行与实例紧密结合的教学模式，如针对化学类、生物类专业的学生在讲解电场内容时，对于电偶极子可以单独作为实例教学进行讲解，电偶极子在自然界无处不在，尤其是在化学、生物领域，无论是一个小的细胞还是一个大的生命体，电偶极子都发挥着不可替代的作用。 针对机电类、电子类专业的学生在讲电磁感应定律时，把发电机和电动机作为一个实例教学引入课堂。 这样的教学模式能够充分激发学生的好奇心，并促进学生积极主动地去解决问题，达到较好的教学效果。

2.3 引入网络课程平台，优化课程教学模式

引入网络课程平台能有效地解决物理课程课时少内容多的矛盾，同时也能为不同专业的学生创造自主选择学习内容的机会，培养学习的独立性。 现在的网络教学平台发展很快， 出现了很多优秀的教学平台，如中国大学慕课、学习通、智慧树等，利用这些平台可以拓宽课堂的空间，延长课堂的时间，学生在课下就可以学到物理知识。

2.4 将演示实验引入课堂，增加理论与实验的联系

针对大学物理理论课和实验课联系不紧密，可以将演示实验引入课堂， 大学物理理论课在讲解内容时，把相应的演示实验设备带入课堂，一边讲一边演示，讲到什么内容就演示什么内容，而且演示实验内容可以覆盖理论课的全部内容。 例如，讲到光的干涉、衍射时， 可以把便携式波动光学演示仪带入课堂，在课堂上就可以展示相应的光学现象；对于大学物理实验课程，虽然它独立设课，但应参照大学物理理论课的教学进度和内容， 调整实验开出顺序和实验内容，使实验内容与理论讲解内容进度尽可能一致，达到理论和实验相互补充、教学效果好的目的。

2.5 加强课程思政，实施思政案例

物理学是关于自然界最基本形态的科学，探究隐藏在自然界的万事万物中存在的规律， 它与马克思主义的唯物史观，对立统一规律，辩证思想等是一脉相通的，在讲解物理知识点时，自然而然引入思政要素，培养学生的马克思主义世界观，人生观，价值观，增强学生的爱国情操。 比如在讲到量子力学对能量的量子化认识时，可以引入辩证关系“连续与分立”，有意识地培养学生用辩证唯物主义观点分析和认识物理现象、规律的能力, 提高辩证唯物主义水平。 在讲到光学仪器分辨率这一部分内容时， 引入藏在深山中的国之重器—射电望远镜“中国天眼”，在讲解为什么半径大可以提高分辨率的同时， 使学生感受国家力量， 培养学生家国情怀和对学生进行爱国主义教育。 通过讲解麦克斯韦方程组的对称美，体会对称在科学思维中的重要性。 通过对失事飞机波音“MH370” 寻找范围依据的判定， 体会多普勒效应在其中发挥的重要作用。