關于工科普通物理教學改革的探索與實踐

吳良凱

（江蘇大學理學院 物理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

關于工科普通物理教學改革的探索與實踐

吳良凱

（江蘇大學理學院 物理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

基于工科普通物理教學的重要性，本文分析了當前工科普通物理教學中存在的問題，提出了進行普通物理教學改革的思路和途徑及教學模式的轉(zhuǎn)變方式.

工科；普通物理；教學；改革

物理學是整個自然科學和高新技術(shù)的基石.普通物理作為物理學的基礎，其基本理論、思想、方法已滲透到其他學科和技術(shù)領域之中.高等學校工科開設普通物理學的目的是使學生能夠從整體上對物理學的內(nèi)容和方法、概念和物理圖像、物理學的歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面有所了解，培養(yǎng)21世紀所需要的具有知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的人才.但是，要想通過幾年的高等教育把一個優(yōu)秀的學生培養(yǎng)成為21世紀的棟梁之才，這是一項艱巨的實踐、開拓和創(chuàng)新的工作.反思我國的工科普通物理教學現(xiàn)狀，提出教學改革的設想和實踐，是高校教師義不容辭的責任.我們結(jié)合近幾年我們普通物理教學實踐和改革，分析了現(xiàn)狀，認為普通物理教育中存在以下幾個問題.1）課程體系結(jié)構(gòu)不夠合理，難以反映20世紀物理學的發(fā)展和進步，沒有體現(xiàn)近代物理的前沿.2）習題、試題陳舊，不能反映近代物理的發(fā)展，同時缺少綜合性題目的訓練，缺乏對學生實際能力的培養(yǎng).3）傳統(tǒng)的教學模式依然站主導地位，以教師為中心、以教材為中心、以課堂為中心的教學模式把學生的學習置于從屬、被動的地位，影響了學生學習的積極性和創(chuàng)造性，不利于學生的發(fā)展.4）由于種種原因，人們對普通物理在工科專業(yè)中的作用、教學比重、重視程度出現(xiàn)了片面和不當?shù)淖龇ǎ纾械墓た茖I(yè)大幅度減少普通物理課的教學學時；有的工科專業(yè)把其作為公共選修課；有的認為創(chuàng)新教育與普通物理教學無關.

1 課程體系改革的基本思路

沒有高水平的課程內(nèi)容，就難以保證高水平的教學，而教學內(nèi)容是制約教學質(zhì)量的一個極為重要的因素.課程內(nèi)容的優(yōu)化，是以課程體系的變化為前提的.教學內(nèi)容和課程體系是人才培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式的載體，是教育思想和教育觀念的直接體現(xiàn).因此，我們認為在普通物理教學中應該解決好以下幾個關系：新知識和舊知識、經(jīng)典和現(xiàn)代、理論與應用、繼承和創(chuàng)新.這既是進行教學改革的首要和基本的問題，也是進行教學改革的基本途徑.

普通物理學是由力學、熱學、電磁學、光學和原子物理學構(gòu)成的系列課程，是物理專業(yè)的基礎學科.其基本概念和基本理論在20世紀初期就已建立.20世紀物理學的輝煌成就以及與其他學科的相互滲透、融合所形成的交叉學科，為物理學的教學提供了豐富的素材和內(nèi)容.傳統(tǒng)的課程體系就是學科的理論體系，沒有體現(xiàn)近代物理的進展，也沒有反映近代物理和其他學科的融合和交叉.為了使普通物理學的教學內(nèi)容更好地體現(xiàn)20世紀物理學的新發(fā)展，適合于教學，要求對普通物理學的課程體系和教學內(nèi)容進行改革研究和實踐.

為了適應近代物理的發(fā)展，我們拓寬了普通物理學課程設置，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu).我們開設了《近代物理專題研究》、《近代物理實驗專題研究》等課程和與普通物理學相關專業(yè)的選修課程.我們把原子物理課程改造和拓寬為近代物理課程.在近代物理框架內(nèi)，講述了量子理論的基礎知識、固體能帶理論、半導體和超導體、也引進了原子核的基本理論和基礎知識，粒子物理的基礎知識和理論，簡單介紹了廣義相對論和宇宙學.既體現(xiàn)近代物理的發(fā)展，也考慮學生學習的時間和興趣.以學生為中心，提高學生學習的積極性和創(chuàng)造性.

我們在不降低課程難度和深度的基礎上減少原課程的學時，為選修課的開設創(chuàng)造條件.物理是一門嚴謹?shù)目茖W.我們強調(diào)基本概念、基本原理、基本技能等基本功的訓練，這是我國物理教育的優(yōu)良傳統(tǒng).我們的改革并不是簡單地、機械地裁減課程內(nèi)容、組合課程結(jié)構(gòu).

2 教學內(nèi)容改革的基本途徑

教學內(nèi)容的改革必須在教學大綱的指導下進行.教學大綱是教學內(nèi)容和教學要求的規(guī)范，遵從教學大綱是教學的基本原則.在教學大綱的基礎上，我們編寫了適合新學時的教學內(nèi)容.其原則是保留基本概念、基本知識、基本理論、基本原理，注重基本，在此基礎上，我們再選擇和組合經(jīng)典的教學內(nèi)容，體現(xiàn)近代物理的發(fā)展現(xiàn)狀和重大成就.使學生對近代物理的發(fā)展有所了解，開闊眼界，使基礎課的教學內(nèi)容更好地適合于近代物理的發(fā)展，將普通物理學的教學內(nèi)容現(xiàn)代化.

教學內(nèi)容的一個重要方面是思考題、習題、試題的配置.思考題和習題的配置是幫助學生理解和鞏固教材中的基本概念和基本規(guī)律，培養(yǎng)運用物理規(guī)律分析和解決實際問題的能力.試題可以檢驗學生學習的效果，也能檢驗教師教學的成果.建立多層次的思考題、習題和試題配置，是教學內(nèi)容改革的一個重要組成部分.依此指導思想，我們建立了思考題、習題和試題并放在網(wǎng)上共享.這些題目的一個著重點是強化了對基本概念的理解、基本方法、原理的應用.我們也改造了一些依物理學原理、方法在科學技術(shù)及實際問題方面的應用提煉出的物理模型，同時，充分重視編寫能夠反映與普通物理學系列課程相關的現(xiàn)代物理的發(fā)展成就的題目，對該類題目輔以一定的背景知識.

3 構(gòu)建以學生為主體的教學模式

教學，從根本上講是一種認知過程，普通物理課的教學是學生個體在教師的引導下和物理環(huán)境相互作用認知物理世界，其中，更重要的是在認知物理世界的過程中培養(yǎng)科學素質(zhì)以及能力.對于工科學生，其物理思想及素質(zhì)的培養(yǎng)是在普通物理課的學習中來是實現(xiàn)的.高等教育的目的是培養(yǎng)適應21世紀所需要的理論基礎扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高以及具有較強的知識更新能力和創(chuàng)新精神的人才.

在此目標的指引下，我們構(gòu)建了新的普通物理課的教學模式.把以知識傳授為主的教學模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅芰Α⑺刭|(zhì)培養(yǎng)為主的教學模式.構(gòu)建素質(zhì)教育與專業(yè)培養(yǎng)為一體、知識傳授與能力培養(yǎng)為一體、教學與科研為一體的教學模式.為了達此目的，我們注意了以下幾個方面的問題的解決：教師專業(yè)知識的扎實性；課堂教學結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；教學手段.

教學過程是教師和學生的雙邊活動.一方面要充分發(fā)揮教師的主導作用，另一方面要突出學生的主體地位.教師首先要有扎實的專業(yè)基礎知識，要熟練地掌握本專業(yè)的基本概念、原理和技能，也需要掌握相關學科的知識和富于時代特點的思想信息和科技信息.教師在熟悉和掌握指定教材的同時，還要大量的參考資料，擴大知識面，對知識融會貫通.我們采用定期講座和舉辦討論班的形式來研究教材和了解科技的新進展.

教學最主要的一個環(huán)節(jié)是課堂教學.課堂教學是一個多種層次結(jié)構(gòu)的復雜系統(tǒng)，即教材的知識結(jié)構(gòu)、學生的認知結(jié)構(gòu)和課堂的教學結(jié)構(gòu).我們在構(gòu)建以學生為主體的教學模式的過程中，特別注意這三種結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一、和諧一致.學生的學習要在原有的知識基礎上，通過和新知識、新思想不斷的交流，學習和領會新知識，培養(yǎng)能力、素質(zhì)，即構(gòu)造新的認知模式.

教師作為先行組織者，要提煉原有認知，引發(fā)沖突、激起學生的探索心.因為興趣是學生學習的關鍵的一步.我們采用建立預習提綱的辦法.預習提綱以章或有時以節(jié)為單位，將知識的要點以問題的形式列舉出來.這些問題有啟發(fā)性和指導性，不是知識要點的簡單羅列.通過預習，可以培養(yǎng)學生自主學習的積極性和知識更新的能力.學生預習，可以為教師的課堂教學建立一個較為完備的知識準備和心理準備，能使教與學、講與聽有機地結(jié)合起來，為教學計劃的完成和目標的順利實現(xiàn)奠定基礎，提高教學效果和教學質(zhì)量.預習提綱同時還可以解決教學大綱太粗、教材太細，學生抓不住重難點的弊端.

在課堂教學中，注意認知結(jié)構(gòu)的同化和順應，構(gòu)建新的認知結(jié)構(gòu).21世紀是信息化的時代，其標志是計算機技術(shù)的使用.我們編寫普通物理教學的電子教案，其組成由一個主體的模塊和各種小的、比較專門的小模塊組成，課題組成員可以根據(jù)自己的想法在此主體模塊的基礎上把各種小的模塊包括進來組成一個完整的電子教案，目的是把計算機技術(shù)和教學內(nèi)容和教學方法有機地結(jié)合起來.我們在構(gòu)建新的認知結(jié)構(gòu)的過程中，采用先進的教學手段，諸如多媒體、投影、和演示儀器的應用或采用討論的形式，同時注意教學過程中的互動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造思維，鼓勵學生觀察、發(fā)現(xiàn)問題，介紹物理前沿，活躍學生思想.以學生為主體，發(fā)揮學生的主體性，激發(fā)學生探究、求知、創(chuàng)新的欲望，把學生被動接受知識的過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生自主、合作、探究地學習的過程.多種教學手段的應用，可以有效地提高教學質(zhì)量和教學效果.

總之，我們認為對于工科學生的學習來說，普通物理的重要性是不言而喻的.在普通物理教學中，我們根據(jù)教學大綱，考慮時代特點和需要，對課程體系、教學內(nèi)容、教學模式作了改革，取得了初步的進展.隨著時間和環(huán)境的變化，普通物理課教學改革的進一步探索、深化和拓展是我們下一步的任務和工作.

〔1〕宋國利，杜凱，王永祜，孫凱霞，梁紅.普通物理教學內(nèi)容和課程體系改革的研究與實踐.黑龍江高教研究，2002（3）：93-95.

〔2〕趙凱華.對當前物理教學改革的幾點看法.大學物理，2000（2）：1-2.

〔3〕劉巖，楊小紅，羅志環(huán)，黎永耀，林健榮.高校理論物理導論課程教學改革的探索與實踐.赤峰學院學報（自然科學版），2009（6）：18-19.

〔4〕趙立萍，楊昕卉，胡巍.關于高師理科普通物理教學的幾點思考.教育與職業(yè)，2010（11）：119-120.

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1673-260X（2011）04-0250-02