大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀與課程改革方向

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摘要：

大學(xué)物理是面向所有非物理專業(yè)的理工科大學(xué)生的一門重要基礎(chǔ)課程，對(duì)于理工科學(xué)生們建立起正確的科學(xué)觀與唯物主義世界觀具有重大的意義，也為其后續(xù)專業(yè)課的研習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文列舉了當(dāng)前我國(guó)高校的大學(xué)物理課堂中，普遍存在的一些問題，并深度剖析了起因；進(jìn)而在結(jié)合作者實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以課堂上的實(shí)例為引導(dǎo)，提出了進(jìn)行大學(xué)物理教學(xué)改革，提升課程教學(xué)質(zhì)量的具體措施。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；教學(xué)改革；學(xué)科交叉；教育心理學(xué)

大學(xué)物理是所有非物理專業(yè)理工科學(xué)生的一門重要公共基礎(chǔ)課程，也是理工科大學(xué)生走進(jìn)大學(xué)校園最先接觸到的基礎(chǔ)性課程之一。其目標(biāo)在于讓學(xué)生通過對(duì)課程的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互作用及其運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，培養(yǎng)出基本的理學(xué)素養(yǎng)，為后繼專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的物理基礎(chǔ)。大學(xué)物理課程內(nèi)涵豐富，其所覆蓋的知識(shí)面和信息量以及理學(xué)素養(yǎng)的建立是其它任何一門課程都難以比擬的?？梢哉f，大學(xué)物理課程對(duì)于理工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)習(xí)研究能力的建立起著奠基性的作用。然而，令人遺憾的是，目前國(guó)內(nèi)高校的理工科院系普遍存在著只重視專業(yè)核心課，而輕視公共基礎(chǔ)課程的現(xiàn)象。這一思潮自然也影響到了學(xué)習(xí)這門課程的同學(xué)們，抱有唯成績(jī)論的思想，即僅僅為了期末成績(jī)優(yōu)秀甚至只是通過考試而學(xué)習(xí)的學(xué)生不在少數(shù)。這無疑為實(shí)現(xiàn)本課程的教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到最優(yōu)教學(xué)效果設(shè)置了很大的障礙。我國(guó)的高等教育背負(fù)著為社會(huì)進(jìn)步提供智力支持，為社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)培養(yǎng)高級(jí)人才的重要使命。因此高校的教學(xué)質(zhì)量好壞直接影響到國(guó)家建設(shè)者素養(yǎng)的高低。如何對(duì)大學(xué)物理課程進(jìn)行內(nèi)容乃至結(jié)構(gòu)上的改革，以激發(fā)高校學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)成該學(xué)科的最佳教學(xué)效果，無疑是一個(gè)令人重視的問題。

一、大學(xué)物理教學(xué)中出現(xiàn)問題的根源

我們認(rèn)為，當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校中，大學(xué)物理的教學(xué)出現(xiàn)問題的根源可以歸納為以下幾點(diǎn)：

（一）所學(xué)知識(shí)與學(xué)科內(nèi)容相差較大

雖然學(xué)科間的交叉與整合一直是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展最主要的方向之一，但是在高校中，由于過分強(qiáng)調(diào)課程層次的“分離”和各門課程的“獨(dú)立”，大學(xué)物理課程與后續(xù)與之聯(lián)系的專業(yè)性課程在時(shí)間、形式和方法上有明顯的隔膜和脫節(jié)。我們應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，大學(xué)物理課程最重要的教學(xué)目的之一，在于使學(xué)生通過方法與思維的訓(xùn)練，熟悉和掌握“觀察、歸納、推理與演繹“以及“從特殊到一般，從一般到特殊”的完整研究方法。而不應(yīng)當(dāng)把大學(xué)物理課程看成是刻板的知識(shí)點(diǎn)傳授。

（二）理論知識(shí)的教授過于系統(tǒng)化，缺少靈活的形式

物理學(xué)經(jīng)過數(shù)個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，早已成為一門成熟完善的學(xué)科，有著嚴(yán)密的邏輯架構(gòu)與學(xué)科體系。物理定理、理論雖然大多源于實(shí)驗(yàn)，但其出現(xiàn)在教科書與文獻(xiàn)中的形式，卻是高度數(shù)學(xué)化的，要經(jīng)過嚴(yán)格的推演。這樣相較于很多以實(shí)驗(yàn)為理論基礎(chǔ)的學(xué)科（如生物、化學(xué)），大學(xué)物理課程的課堂學(xué)習(xí)可能會(huì)顯得嚴(yán)謹(jǐn)有余，生動(dòng)不足。而教師們往往過分強(qiáng)調(diào)“邏輯性”，使得大學(xué)物理的內(nèi)容特別是理論部分的內(nèi)容缺乏開放性和靈活性。

（三）課程內(nèi)容較為分散，缺少必要的串聯(lián)

出于理論體系的完整性考慮，絕大多數(shù)教材都是按照力學(xué)（包括機(jī)械波等內(nèi)容）、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)這樣的子學(xué)科分類分別介紹相應(yīng)的內(nèi)容。而在教學(xué)過程中，大多數(shù)教師往往只是按部就班地講課，而不能夠很好地引導(dǎo)其進(jìn)行橫向的聯(lián)系及對(duì)比，同學(xué)們很容易便機(jī)械地把其看做是幾個(gè)分立的體系來學(xué)習(xí)。不講求方法與效率的學(xué)習(xí)方式會(huì)讓學(xué)生感覺課程內(nèi)容過雜，任務(wù)過重，從而降低學(xué)習(xí)期望與熱情。

二、大學(xué)物理教學(xué)改革的策略與方法

鑒于以上情況，很多教育工作者已經(jīng)在積極探尋著解決的辦法。譬如“比起學(xué)到了什么，教師應(yīng)更加注重怎樣學(xué)習(xí)與學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)力的獲得”[1]“；應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物理已成為其他諸多自然科學(xué)和工程技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)”[2]；“將本學(xué)科內(nèi)易混淆的對(duì)稱知識(shí)進(jìn)行比較，讓學(xué)生在比較中掌握物理概念與本質(zhì)”[3]“；大學(xué)物理的課程目的除了傳授知識(shí)，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、解決問題的能力，使他們能更快適應(yīng)未來工作的要求”[4]等等。然而以上研究和建議大多著眼于大方向上的理論指導(dǎo)，而缺少具體的措施和建議以保障教學(xué)效果的達(dá)成。從自身教授大學(xué)物理課程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，結(jié)合平日里對(duì)于教學(xué)情況的及時(shí)調(diào)查、評(píng)估與反思，我們認(rèn)為，對(duì)大學(xué)物理課程的改革可以從以下方面進(jìn)行：

（一）合理地開展學(xué)科融合，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)其學(xué)學(xué)物理課程的熱情

首先，我們要使得學(xué)生感受到物理學(xué)與所學(xué)專業(yè)的緊密聯(lián)系[5]。優(yōu)秀的大學(xué)生往往有很強(qiáng)的專業(yè)意識(shí)，我們應(yīng)當(dāng)探究如何使學(xué)生正確地認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)物理學(xué)對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)性促進(jìn)作用。物理偏重科學(xué)，專業(yè)偏重技術(shù)。我們需要讓同學(xué)們牢固樹立“科學(xué)為技術(shù)服務(wù)，技術(shù)需要以科學(xué)為依托”的思想，并在此思想的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)。其次，學(xué)科交叉內(nèi)容的引入，主旨在于激發(fā)非物理專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。因此該部分內(nèi)容引入的形式必須恰當(dāng)，而不能影響課程本身的教學(xué)。否則反而會(huì)給同學(xué)們的學(xué)習(xí)增加負(fù)擔(dān)，影響其學(xué)習(xí)熱情。這就要求教師在教授某個(gè)專業(yè)的大學(xué)物理課程前，借閱該專業(yè)后續(xù)課程的教材，并檢索相關(guān)文獻(xiàn)，了解其發(fā)展趨勢(shì)與學(xué)科前沿，以便上課時(shí)將不同課程的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合。

（二）正確地處理數(shù)學(xué)與物理，以及理論與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，以突出大學(xué)物理課程的核心內(nèi)容

大學(xué)物理與中學(xué)物理的一個(gè)重要區(qū)別便是從定性對(duì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)過渡到定量對(duì)現(xiàn)象的描述。因此高等數(shù)學(xué)工具便發(fā)揮了很重要的作用。但是也必須意識(shí)到，數(shù)學(xué)僅僅是物理學(xué)的工具而已，它所描述的物理現(xiàn)象都有其實(shí)在的物理內(nèi)容與物理意義。在引入數(shù)學(xué)描述后，教師必須引導(dǎo)學(xué)生把握其背后的物理內(nèi)涵。在讓課堂教學(xué)變得生動(dòng)和多樣的同時(shí)，幫助學(xué)生抓住課程的本質(zhì)，學(xué)透課程內(nèi)容。除了正確處理數(shù)理之間的關(guān)系，如何適時(shí)地引入課堂上便于開展的實(shí)驗(yàn)，以加強(qiáng)對(duì)于物理內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)，也是教師要認(rèn)真考慮與設(shè)計(jì)的。在大多數(shù)國(guó)外的原版教材中，每涉及到一個(gè)重要定理時(shí)，都非常強(qiáng)調(diào)“quicklab”的思想，即可以迅速驗(yàn)證的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)。我們應(yīng)當(dāng)嘗試將它應(yīng)用到大學(xué)的課堂當(dāng)中，并引導(dǎo)學(xué)生由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象自行總結(jié)、歸納定律，以培養(yǎng)其科研精神，訓(xùn)練其科研素養(yǎng)。

（三）教師應(yīng)在教學(xué)過程中多采用啟發(fā)式教學(xué)，以及聯(lián)想、遷移等教育心理學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率

科學(xué)的教學(xué)方法會(huì)給大學(xué)物理的教學(xué)效果帶來很大的提升。如前所述，由于大學(xué)物理課程內(nèi)容的豐富性，不少學(xué)生會(huì)感覺負(fù)擔(dān)過大。我們認(rèn)為，教師應(yīng)當(dāng)在課堂上引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)編碼和分類，引導(dǎo)學(xué)生在明晰概念、辨清區(qū)別的前提下，對(duì)存在相似性的內(nèi)容大膽地運(yùn)用知識(shí)遷移和聯(lián)想。譬如在教授剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，我將其與物體的平動(dòng)進(jìn)行比較。每介紹一個(gè)新的物理內(nèi)容前，我都會(huì)用物體平動(dòng)的相應(yīng)概念進(jìn)行鋪墊與類比。同學(xué)們很快就建立起了不同運(yùn)動(dòng)形式之間的聯(lián)系，學(xué)習(xí)起來事半功倍。此外，有些理論體系不僅在實(shí)驗(yàn)室中可以得到驗(yàn)證，其原理也經(jīng)常被應(yīng)用在實(shí)際生活中。教師應(yīng)當(dāng)抓住這樣的機(jī)會(huì)，在充分的理論鋪墊后，設(shè)計(jì)由淺入深的一系列問題，啟發(fā)同學(xué)們自發(fā)尋找問題的答案，以鞏固對(duì)于物理定律的認(rèn)知[6]。譬如在教授角動(dòng)量守恒定理時(shí)，為了讓同學(xué)們更好地理解轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用，我特意選取了花滑王子普魯申科的一小段表演視頻，引導(dǎo)同學(xué)們找出每組動(dòng)作對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小與旋轉(zhuǎn)快慢的關(guān)系，從而自行歸納出結(jié)論。從同學(xué)們的反饋來看，當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)可以利用剛剛獲取的知識(shí)體系，來解決生活或者專業(yè)中的實(shí)際問題時(shí)，其興奮與滿足感是難以言喻的。合適的啟發(fā)式教學(xué)對(duì)于同學(xué)們的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與效率都有很大的提升。

三、討論與總結(jié)

本文中，我們論述了在當(dāng)前高校中，大學(xué)物理課程教學(xué)遇到的問題及其原因。為了提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，提高大學(xué)物理的教學(xué)質(zhì)量，我們結(jié)合在教學(xué)中的具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了進(jìn)行教學(xué)改革的方向與方法。概括來說，即適當(dāng)?shù)匾雽W(xué)科交叉的內(nèi)容，建立起物理與相應(yīng)專業(yè)的聯(lián)系；正確處理數(shù)學(xué)工具與物理內(nèi)容，以及理論體系與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的聯(lián)系；在教學(xué)中應(yīng)用教育心理學(xué)理論，利用聯(lián)想、遷移以及啟發(fā)式教學(xué)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)其獨(dú)立思考與解決問題的能力。

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作者：于一 葉柳 單位：安徽大學(xué)物理與材料科學(xué)學(xué)院