新時(shí)期大學(xué)物理教學(xué)改革研究
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摘要：大學(xué)物理在理工科高校扮演重要角色，是眾多理工科基礎(chǔ)。本文針對(duì)新時(shí)期理工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理教學(xué)中的現(xiàn)狀，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)形式等方面淺析教學(xué)改革舉措，促進(jìn)大學(xué)物理學(xué)科發(fā)展，同時(shí)培養(yǎng)本科生邏輯思維、科學(xué)思維能力，更好的促進(jìn)大學(xué)生全面發(fā)展。
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；教學(xué)改革；教學(xué)手段
引言
《大學(xué)物理》是高等院校、理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生所必修的一門(mén)公共基礎(chǔ)課。主要內(nèi)容包括力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)及量子物理部分[1]。涉及內(nèi)容較多，覆蓋面較廣，同時(shí)要求嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)能力與數(shù)學(xué)運(yùn)算能力。因此理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中面臨較大困難。同時(shí)，很多理工學(xué)科的學(xué)生往往對(duì)大學(xué)物理重視程度不夠，視其為一般大學(xué)公共課程。此外，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，大學(xué)生往往被形形色色的網(wǎng)絡(luò)所吸引，相對(duì)枯燥的大學(xué)物理往往缺少足夠的趣味性以致不能激發(fā)大學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。以上種種因素造成大學(xué)物理學(xué)科發(fā)展緩慢。而事實(shí)上，大學(xué)物理不單單是理工專(zhuān)業(yè)公共基礎(chǔ)課，同時(shí)是其他學(xué)科如材料科學(xué)與工程、機(jī)械工程、通信工程、熱能與動(dòng)力工程、土木工程等學(xué)科的基礎(chǔ)。此外，面對(duì)日益發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，物理學(xué)科往往承載著重要作用。環(huán)顧三次工業(yè)革命，無(wú)一不一隨著物理學(xué)科發(fā)展而發(fā)生[2]。第四次工業(yè)革命也可能隨著量子通信、量子計(jì)算機(jī)、可控核聚變等物理技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生。因此，新時(shí)期下《大學(xué)物理》教學(xué)改革非常必要，不但有利于促進(jìn)物理學(xué)科的發(fā)展，同時(shí)有利于為社會(huì)培養(yǎng)高技能理工科專(zhuān)業(yè)人才。本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)形式等方面淺析教學(xué)改革舉措，以此提高大學(xué)物理教學(xué)水平。
1教學(xué)內(nèi)容改革
新時(shí)期下，理工專(zhuān)業(yè)對(duì)物理學(xué)科重視程度越來(lái)越低。由于課程較難、不及格學(xué)生較多，一些院校將大學(xué)物理的課程由通常的140學(xué)時(shí)，逐步減少至120學(xué)時(shí)、96學(xué)時(shí)甚至80學(xué)時(shí)[3]。因此，在有限授課時(shí)間內(nèi)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容及時(shí)調(diào)整尤為重要。
（1）因材施教、依據(jù)專(zhuān)業(yè)性質(zhì)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容：由于大學(xué)物理涉及內(nèi)容廣泛，而理工專(zhuān)業(yè)學(xué)科眾多。在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)，如若兼顧所有物理學(xué)研究內(nèi)容，一是學(xué)而不精，二是容易造成顧此失彼。因此，按照專(zhuān)業(yè)相近程度，劃分不同大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容，做到合理的取舍。如對(duì)材料科學(xué)與工程、化學(xué)與工程、環(huán)境與工程等學(xué)科，加重?zé)釋W(xué)、量子物理部分教學(xué)講解；對(duì)機(jī)械工程、土木工程、建筑環(huán)境與設(shè)備工程等學(xué)科，適當(dāng)增加牛頓力學(xué)部分教學(xué)；對(duì)通信工程、電子信息與工程等學(xué)科，增加電磁學(xué)比重。這樣，即使在有限的教學(xué)課時(shí)內(nèi)，突出重點(diǎn)，仍然能夠使學(xué)生掌握本科學(xué)所需的物理專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
（2）增加物理學(xué)史與物理趣味性，吸引學(xué)生學(xué)習(xí)興趣：物理課程不同于其他課程。物理課程需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐茖?dǎo)與數(shù)學(xué)運(yùn)算。物理往往比較枯燥，難于吸引學(xué)生興趣。因此，適當(dāng)增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性，可以大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的動(dòng)力?；仡櫸锢韺W(xué)史，包含著無(wú)數(shù)趣味物理實(shí)驗(yàn)，以及物理謬論引發(fā)的趣味討論，同時(shí)很多物理大家本身就幽默風(fēng)趣。將這些有趣的故事，適當(dāng)引入課堂，有助于緩解枯燥的物理教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣，更好地掌握物理概念、物理原理及物理定律的推導(dǎo)方法。
2教學(xué)手段改革
（1）數(shù)學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ)：縱觀(guān)每一位物理大師，都有著高深的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)與物理同為邏輯性較強(qiáng)的課程。然而，結(jié)合我們對(duì)以往教學(xué)的觀(guān)察，相比于高等數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)類(lèi)公共基礎(chǔ)科，大學(xué)物理不及格人數(shù)相對(duì)較多。究其原因反應(yīng)對(duì)物理概念、物理原理的綜合運(yùn)用能力較差。因此，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該強(qiáng)調(diào)將復(fù)雜的物理模型具體數(shù)學(xué)化，轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題，便于求解。比如，量子力學(xué)的核心內(nèi)容是薛定諤方程和矩陣力學(xué)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是求解二階偏微分方程和矩陣求特征值的問(wèn)題。用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言去求解復(fù)雜的物理模型，往往事半功倍。
（2）力是物理學(xué)的核心：大學(xué)物理主要內(nèi)容包含力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、量子物理部分。這幾部分看似相互獨(dú)立，事實(shí)上這幾部分緊密聯(lián)系。學(xué)生對(duì)大學(xué)物理，由于找不到各個(gè)部分的關(guān)聯(lián)性，往往顧此失彼。剛學(xué)會(huì)新的，就忘記前面部分。因此，在教學(xué)過(guò)程中要注意各部分之間的關(guān)聯(lián)。大學(xué)物理是一脈相承，緊密相關(guān)的。力是連接各部分之間的紐帶。比如，量子力學(xué)的基礎(chǔ)是確定哈密頓量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題；電磁學(xué)的基礎(chǔ)是分析帶點(diǎn)體系的庫(kù)侖力與洛倫茲力；熱學(xué)部分的基礎(chǔ)是熱力學(xué)第一定律，反映能量與做功的問(wèn)題；光學(xué)部分雖然是光的相干性問(wèn)題，干涉增強(qiáng)或者衍射增強(qiáng)的基礎(chǔ)仍然是基于振動(dòng)力學(xué)合成問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生善于運(yùn)用力學(xué)的觀(guān)點(diǎn)去分析物理模型，做到綜合掌握物理各部分內(nèi)容。
（3）啟發(fā)、聯(lián)想式教學(xué)更容易掌握知識(shí)點(diǎn)：大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容豐富，基本物理概念、物理定律，描述物體的物理量相對(duì)較多，各個(gè)物理量容易混淆。尤其力學(xué)部分，相關(guān)物理量、公式及定律達(dá)幾十個(gè)之多。在教學(xué)過(guò)程中，多多利用啟發(fā)、聯(lián)想式教學(xué)，可以讓學(xué)生充分把握相關(guān)物理原理，理清各部分之間的關(guān)聯(lián)與區(qū)別。比如，已知位矢，我們能夠得到哪些物理量？通過(guò)對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，我們可以得出速度、加速度，物體的受力問(wèn)題，進(jìn)一步得到動(dòng)量定理、動(dòng)能定理，力對(duì)物體的做功；通過(guò)位矢與速度的叉乘，可以得到力矩信息，繼而得到剛體角動(dòng)量定理、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定理，剛體做功問(wèn)題等等。從這個(gè)例子可以看出，只要得到位矢，整個(gè)力學(xué)部分便全部可以進(jìn)行求解。通過(guò)這樣的聯(lián)想式、啟發(fā)式教學(xué)，有助于學(xué)生牢固大學(xué)物理相關(guān)原理與定理。
（4）密切聯(lián)系生活，激發(fā)學(xué)生求知欲：大學(xué)物理與日常生活緊密相關(guān)。我們?nèi)粘Ｉ钪兴匆?jiàn)的、聽(tīng)見(jiàn)的、感受到的，無(wú)一不充滿(mǎn)著物理原理。同時(shí)，大學(xué)物理中的基本原理在日常生活普遍存在。例如，雨天行走，撐傘往前撐，靜止時(shí)垂直撐傘；微波爐加熱物體的原理等等。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生活的洞察能力，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。有助于激發(fā)學(xué)生求知欲，主動(dòng)學(xué)學(xué)物理的能力。
3教學(xué)形式改革
（1）多媒體教學(xué)為主，注重物理原理的動(dòng)畫(huà)引入：隨著科技的進(jìn)步，多媒體技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)中扮演重要作用。面對(duì)復(fù)雜的物理模型、物理原理，借助多媒體動(dòng)畫(huà)展示，可以使學(xué)生直觀(guān)的理清物理原理，物理定律。將抽象的物理原理圖形化，以圖形化的記憶，更易于掌握物理相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
（2）結(jié)合科技，線(xiàn)上與批改作業(yè)：作為一種邏輯性很強(qiáng)的學(xué)科，一定量的大學(xué)物理作業(yè)是必須的。經(jīng)過(guò)作業(yè)的練習(xí)，可以使學(xué)生靈活運(yùn)用物理原理而非只將知識(shí)點(diǎn)停留在課堂層面。傳統(tǒng)的紙質(zhì)作業(yè)在作業(yè)、批改、分發(fā)作業(yè)本中浪費(fèi)大量的時(shí)間?；诳萍歼M(jìn)步，采用線(xiàn)上作業(yè)，學(xué)生線(xiàn)下練習(xí)，并上傳系統(tǒng)，教師線(xiàn)上批改作業(yè)。不但節(jié)省大量時(shí)間，同時(shí)教師可以快速確定學(xué)生錯(cuò)題范圍，集中降解。
（3）結(jié)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀公開(kāi)課視頻，提升物理綜合素養(yǎng)：作為一種傳統(tǒng)學(xué)科，大學(xué)物理在全世界各個(gè)國(guó)家有著廣泛的基礎(chǔ)，世界知名高校為了推動(dòng)學(xué)校全球化、物理學(xué)科發(fā)展，都不同程度地推出了公開(kāi)課。課下鼓勵(lì)學(xué)生觀(guān)看網(wǎng)易公開(kāi)課，觀(guān)看知名高校大學(xué)物理視頻。不但提升學(xué)生英語(yǔ)水平，同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)“原滋原味”的物理定律、物理原理描述，更好地掌握物理知識(shí)。
4結(jié)語(yǔ)
大學(xué)物理作為一門(mén)傳統(tǒng)的學(xué)科，是眾多理工科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)，對(duì)于推動(dòng)科技進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。本文圍繞大學(xué)物理教學(xué)改革，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)形式等方面進(jìn)行闡述。對(duì)學(xué)生而言，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，進(jìn)而積極主動(dòng)的學(xué)學(xué)物理相關(guān)知識(shí)，提高大學(xué)物理相關(guān)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力；對(duì)教師而言，可以更好地提高對(duì)大學(xué)物理課程的教學(xué)；對(duì)社會(huì)而言，為高校、社會(huì)培養(yǎng)高技能人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，需要指出的是大學(xué)物理教學(xué)改革是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，不斷的做到與時(shí)俱進(jìn)，才能更好地培養(yǎng)人才，服務(wù)社會(huì)。
參考文獻(xiàn)
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作者：樊樂(lè)樂(lè) 單位：鹽城工學(xué)院