談科學教育專業(yè)的大學物理課程建設(shè)

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［摘要］長春師范大學科學教育專業(yè)的大學物理課程于2006年被評為吉林省省級精品課程。面向科學教育專業(yè)開設(shè)的大學物理，按照培養(yǎng)方案規(guī)定是專業(yè)教育中的學科基礎(chǔ)必修課，因此在課程建設(shè)上具有自己鮮明的特色:突出專業(yè)特色，精選教學內(nèi)容;發(fā)揮主觀能動，探索有效教學方法;傳統(tǒng)與現(xiàn)代并舉，靈活運用教學手段;整合優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)設(shè)實踐平臺;打破模塊結(jié)構(gòu)，重新編寫教材;教學科研相促進，加強教學團隊建設(shè)。

［關(guān)鍵詞］大學物理;科學教育專業(yè);課程建設(shè)

大學物理是為非物理專業(yè)的學生，包括理、工、農(nóng)、醫(yī)、經(jīng)管，甚至少部分人文專業(yè)開設(shè)的一門公共必修課程［1］，其受眾面相當廣泛，涉及的教學層次復雜，教學人員眾多。而面向科學教育專業(yè)開設(shè)的大學物理，按照培養(yǎng)方案規(guī)定是專業(yè)教育中的學科基礎(chǔ)必修課，因此在課程建設(shè)上具有自己鮮明的特色。長春師范大學的科學教育專業(yè)，其前身是理科綜合培養(yǎng)試點，在歷時十五年的發(fā)展中，從教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、實踐平臺、教材建設(shè)、教學團隊幾個方面對大學物理課程進行了全方位的改革與構(gòu)建，此課程于2006年被評為吉林省省級精品課程。

一、突出專業(yè)特色，精選教學內(nèi)容

為了與科學教育專業(yè)的培養(yǎng)目標相契合，大學物理課程在教學內(nèi)容的選取上舍棄了過多繁雜的公式推導，而更加注重物理思維方式的培養(yǎng)以及科學精神的點滴滲透。聯(lián)系生活實際，以工程實例講解物理。［2］目前大學物理教學中存在大量的理想模型，很多公式習題涉及的范圍只針對理想情況，而在實際應用中，如何解決理想模型的局限則是教師需要積極探索的。例如，在熱機循環(huán)的講解上，以往較注重卡諾循環(huán)效率的推導技巧，但卡諾循環(huán)是理想循環(huán)，在工程實際中無法實現(xiàn)，此時，教師可以引導學生利用互聯(lián)網(wǎng)查找相關(guān)資料，從中了解朗肯循環(huán)是實際中應用較為成熟的熱機循環(huán)。注重大學物理與其他課程的相互滲透與融合。大學物理、大學化學、大學生物作為科學教育專業(yè)的三門學科基礎(chǔ)課，形式上雖然各自獨立，但內(nèi)容上有著千絲萬縷的聯(lián)系。例如，熵增加原理描述了熱力學過程進行的方向性，而任何生物體的衰老消亡也同樣遵循這個規(guī)律;物理中的氣體定律則在氣體化學反應中有更廣泛的應用。

二、發(fā)揮主觀能動，探索有效教學方法

突出課后自主學習。對于這門課程90%的概念，學生都已有接觸，具備了一定的自主學習基礎(chǔ)。另外，網(wǎng)絡(luò)的普及，高校精品課程資源實現(xiàn)共享，學生自主學習的便利性大大提高。特別是課后的延展性學習，激發(fā)了學生的主觀能動性。學生能夠自主提出問題，形成討論小組，為課堂教學打下了良好基礎(chǔ)。有效的課堂教學。教師在開展課堂教學時，應爭取一定的課堂留白，培養(yǎng)學生提出問題的能力;在數(shù)學知識相對較少、科普性質(zhì)較強的章節(jié)，鼓勵學生事先預習并自主講授;增設(shè)討論課，對有爭議的問題提出質(zhì)疑，加強師生討論互動，培養(yǎng)科學的探究精神。及時的輔導答疑。除組織集體答疑外，教師還可設(shè)立討論小組，要求負責人及時反饋學習中遇到的困難;設(shè)立專業(yè)答疑電子郵箱，并配合網(wǎng)絡(luò)平臺定期在線答疑，隨時解決課堂疑問。

三、傳統(tǒng)與現(xiàn)代并舉，靈活運用教學手段

傳統(tǒng)教學與多媒體教學相結(jié)合。［3］教學中涉及的雙方始終是學生與教師，多媒體只能作為輔助手段，無法完全取代人在課堂上的主體地位。認清現(xiàn)代多媒體輔助地位的同時，教師需要發(fā)揚傳統(tǒng)教學的優(yōu)點，循序漸進地開展教學，加強雙向交流，輔以多媒體對動態(tài)物理過程的模擬，使課堂效率得到提高。演示實驗與開放實驗相結(jié)合。課堂演示實驗既能直觀揭示物理現(xiàn)象，又能調(diào)節(jié)課堂氣氛、激發(fā)學生興趣。對于不便攜帶到課堂的演示儀器，教師可以在演示實驗室開放時再展示。開放實驗室環(huán)節(jié)與自然科學實驗平臺運行相結(jié)合，學生可以根據(jù)自己的課程安排選取時間段到實驗室預習，熟悉實驗儀器，如對實驗仍有疑問，可以再次預約反復實驗。

四、整合優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)設(shè)實踐平臺

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，在精品課建設(shè)中要始終堅持以強化實驗基本技能，注重過程方法，提高科學素養(yǎng)為原則。［4］為了培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力，學校依托原有的物理實驗中心實驗室，建立了自然科學實踐平臺體系，內(nèi)容上有物理、生物、化學、環(huán)境、地球空間五個實驗模塊，層次上有預備實驗、基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、自主設(shè)計實驗四個梯度，時間跨度為大學三年的六個學期。依然保留經(jīng)典實驗，鍛煉學生的基本實驗技能，如牛頓第二定律的驗證、單擺等實驗;注重引入科學前沿實驗方法，拓寬學生的視野，如流體熱物性的高精度測試實驗引入了目前最先進的熱線法來測試熱導率;鼓勵學生積極參與科研基本訓練，發(fā)揮主觀能動性，自主設(shè)計實驗，如學生自主完成的兩種醚類物質(zhì)的熱導率測定、基于家居物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

五、打破模塊結(jié)構(gòu)，重新編寫教材

目前國內(nèi)的大學物理教材版本眾多，教材的難度、側(cè)重各有不同，質(zhì)量參差不齊?？紤]到科學教育專業(yè)是一個新興專業(yè)，從培養(yǎng)目標出發(fā)，直接選用其他版本的教材并不合適，因此在專業(yè)建立之初教材建設(shè)也同步開始。傳統(tǒng)的大學物理教材以力、熱、光、電、磁、量子物理為章節(jié)模塊，其特點是理論推導嚴謹，前后銜接緊密，知識的邏輯性強［5］，但較少考慮實際應用，物理思想不夠連貫，對前沿的物理進展涉及較少。針對這種現(xiàn)狀，在編寫科學教育專業(yè)的大學物理教材時，借鑒國外教材注重物理基本原理以及各模塊本質(zhì)聯(lián)系的優(yōu)點，打破原本的章節(jié)模塊，以物質(zhì)與時空、運動和相互作用、能量的轉(zhuǎn)化與守恒、波和粒子為主線講述物理知識，弱化數(shù)學推導，注重經(jīng)典實驗的講解，并加入部分現(xiàn)代物理前沿知識。新編寫的大學物理教材分為上下兩冊，適合126學時的理論教學，在實際使用中，仍可以因地制宜不斷修訂。六、教學科研相促進，加強教學團隊建設(shè)組建一支學歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、年齡分布合理的高素質(zhì)教學團隊，是大學物理精品課程建設(shè)的前提與關(guān)鍵。［6］目前科學教育專業(yè)的大學物理教學團隊共有10人，其中在讀博士2人，博士8人;職稱方面教授1人，副教授6人，講師3人;年齡均在35—45歲之間，是一支不斷進步、銳意創(chuàng)新的團隊。團隊堅持教學與科研相互促進的原則。在教學中，定期舉行公開示范課，中年教師傳幫帶，與青年教師交流教學方法、及時反饋遇到的問題;團隊在帶頭人領(lǐng)導下，積極申報科研、教研項目，發(fā)表學術(shù)論文;授課中，教師將自己的科研研究方向適時介紹給學生，并吸收學生參與到項目研究中;在科研實踐中，引導學生思考研究問題的物理本質(zhì)，掌握科學的思維方法。大學物理精品課程在十五年的建設(shè)中，始終堅持以學生為主體、以學科團隊建設(shè)為依托，推進教學理念、方法的探索改革，促進教學與科研的協(xié)調(diào)發(fā)展，取得了有目共睹的優(yōu)秀成果，獲得了師生的廣泛好評，為培養(yǎng)復合應用型人才做出了應有的貢獻。隨著高等教育新綱領(lǐng)的不斷出臺，大學物理課程建設(shè)會在保持原有傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進一步深化改革。

參考文獻:

［1］李榮，尹學愛，劉偉波．基于卓越工程師培養(yǎng)目標的應用型本科大學物理教學改革［J］．物理通報，2016(1):15－16．

［2］張春梅．大學物理優(yōu)秀課程建設(shè)探索［J］．教育與職業(yè)，2010(18):109－110．

［3］陳明通，翟秀云．大學物理教學方法與教學手段的探討［J］．教育探索，2007(12):64－65．

［4］黃媛．科學教育專業(yè)“普通化學實驗”設(shè)計［J］．實驗室研究與探索，2009(11):149－152．

［5］張林，范中和，郭建中．我國大學物理教材建設(shè)現(xiàn)狀分析及改革思路［J］．高等教育研究(成都)，2008(4):82－85．

［6］袁建民，陸彥文，江遴漢．《大學物理》課程建設(shè)的思路和成果［J］．高等教育研究學報，2009(4):93－95．

作者:齊海燕 劉 博 楊光敏 單位:長春師范大學物理學院