從網絡資源與社會產業，談推進應用型院校大學物理教學改革的思考和實踐

汪金芝 付文羽

（寧波工程學院理學院，浙江 寧波 315211）

從網絡資源與社會產業，談推進應用型院校大學物理教學改革的思考和實踐

汪金芝 付文羽

（寧波工程學院理學院，浙江 寧波 315211）

基于學生為中心的教學思想，以培育適應現在和未來信息與現代化發展需求的創新型人才為根本出發點，從引導學生利用網絡資源擴展自主學習時間和空間、增加物理前沿與國內外產業現狀的教學內容兩方面，對推進大學物理教學改革作了思考和探索實踐.

物理教學；網絡資源；產業

物理學研究物質、能量和它們的相互作用，是自然科學最基礎的學科.1999年國際純粹物理與應用物理聯合會（IUPAP）代表大會通過了“物理學對社會的重要性”的決議，認為物理學是一項國際事業，對人類未來的進步起著關鍵作用［1］.對物理教育的支持和研究對所有國家都很重要.但是目前國內高校在非物理專業開展的大學物理教學，普遍不容樂觀：學時少、師資力量不強、由于擴招帶來的生源質量大幅下降、學生學習興趣不濃、教學質量下滑等.我們在面向建筑、化工、電信、物流等工科類專業的大學物理教學中，幾年來積極開展學生網絡調研、學生課堂、工程應用案例、物理前沿與產業一線等教學改革活動，在學習資源信息化、學生學習自主化、教學內容前沿化和應用化方面做出了一些有益的探索.

1 轉變教學指導思想：以學生為中心，激發學生的自主學習責任

以學生為中心，從重教轉向重學是當前和未來世界的教育發展趨勢［1，2］.大學物理課程中相關的物理知識和方法對學生的后續專業學習、激發自主學習熱情與創新能力等具有其他課程不能替代的地位與優勢.在迄今十余年的時間里，包括中國在內多個國家的大學先后提出探究型studio physics工作室課堂［3］、理論和現場實驗結合的voting machines模式［4］、研究型教育體系的構建［5］、基于課題的創新實驗計劃［6］等，在探索和推行學生為中心的教學理念方面取得了初步的不錯的進展.目前我國高等教育，特別是非重點院校教育，面臨的最大挑戰之一也正是學生的消極態度，部分學生學習能力的獨立性差，對教師依賴性強.從教育工作者這方面來說，包括高等院校教務領導、大學物理教師應轉變思想，逐步從以前教學中的“主角”退出，更多地使用積極、開放的教學方法，以學生為中心，要求、引導和激發學生對學習負有更多的責任，提高自我學習能力.

以學生為中心的教學指導思想也非常有利于改善和糾正現在年青一代責任心缺失的問題.該思想主張學生是學習的主體，對自己的學習過程及其效果負有主要責任，主張在學習過程中利用與教師、同學間的互動交流和圖書館、網絡、公共實驗室、社會實踐等資源，充分發揮主觀能動性.在大學物理的教學中，這種教學思想更有助于學生樹立探究的學習態度，培養勤于動手、勤于思考的創新思維，和對科學前沿、技術進步、產業瓶頸和資源環境等問題的思考能力與責任心，同時可以幫助學生增強與他人、現實社會、未來角色之間的聯系，畢業后能更快更好地適應社會、服務社會、創造價值.

2 充分利用網絡資源：拓展物理學習時間和空間

現代社會知識爆炸式地增長，科學實效地利用Internet等現代化工具學習和工作是現代大學生必備的技能；另一方面，計算機網絡技術的迅猛發展為學生開展自主學習創造了良好的物質條件和途徑.計算機網絡中的信息資源具有海量性、開放性、交互性、生動形象性等特點，利用網絡資源協助下的物理學習更有利于轉變傳統的學習觀念，激發學習熱情，提高自主學習的質量和效率.此外，對于消減現在網絡的負面作用，培養學生的自控能力和正確的時間觀也有很好的輔助作用.我們通過以下途徑作了探索.

2.1 教師課堂精講過程中充分利用現代學化手教段

一方面多媒體、網絡資源等教學手段可以緩解教學內容多與課時緊張的矛盾；另一方面，從教師的角度豐富課堂，表現出教學風格的現代化和產業化特色，起到良好的示范作用，以便于因勢利導提高學生利用網絡資源促進物理學習的積極性.

2.2 擴展性應用問題適當引導后布置為調研思考的作業或興趣題

以復習鞏固教學重難點、了解相關知識在自然科學和工程技術中的應用為目的，特別是學術界或產業界比較關注的問題等.

例1在學習運動的描述后，請建工專業類學生考慮如何設計豎井提升的最佳速度，討論其中應關注的影響因素等.

例2在學習幾種電荷分布激發的電場強度計算方法后，請電信專業學生通過調研，列出無限長直線、帶電平板等物理模型對應的市場應用器件，了解其基本構造與工作原理；并啟發其逆向思維，會根據實際問題建立物理模型，利用物理原理來分析和解決問題.

例3在學習熵和自由能的概念后，請化工或生物專業類學生尋找和解釋生命現象中（比如人體）有關熵和自由能的有趣例子等.

2.3 設置承上啟下的疑問，請學生為下次課調研預習和鋪墊

組織學生從網絡提前了解肥皂泡為什么是彩色的？什么是永動機？永動機無法實現的根源……在下次課開始階段組織學生發言討論，檢查調研效果，予以簡短點評與總結，順勢引入本次教學內容.實踐表明，這種方式可以有效地吸引學生興趣，活躍課堂氣氛，改善教學效果.

2.4 對某些非重難點章節嘗試采用學生調研備課上臺講課的做法

一方面讓學生自我學習掌握或了解大綱要求的內容，另一方面也給學生留下較多個性發揮的空間，促進其創新思維的培養，甚至可以同時擴展教師和學生的視野，發展成為活躍的第二課堂.

3 盡可能與社會零距離：面向前沿，面向社會產業

西方國家的高等教育與社會零距離，應用型高校的人才培養更是直接面向市場或者說面向企業.我們目前的教育與社會脫節還比較嚴重.一方面，隨著中國社會經濟的發展以及在國際市場中越來越舉足輕重的地位，國內眾多企業面臨轉型升級，迫切需要專業基礎寬厚、適應性強、有創造性的應用型人才；而另一方面，教育與社會脫節導致學生未來就業困難，學習動力和興趣受挫，這又直接影響學習效果，形成惡性循環，更重要的，學生畢業后對社會適應性差，自我學習能力以及創造力更薄弱.當前國家提出的“面向工業界，面向世界，面向未來”的卓越工程師教育培養計劃也正是基于此做出的有益嘗試［7］.集中了力、電磁、光、熱、原子分子等一般自然科學規律的物理學，是現代工程技術的基礎，我們實行大學物理與社會結合的教學改革包含了以下幾方面.

3.1 結合國內外工程技術應用介紹物理原理

在物理教學過程中貫徹與應用結合的思想，包括與日常生活、自然現象、工程技術的結合等.如運動速度的相對性與“刻舟求劍”、橋下失落瓶（G.Gamov命題）；萬有引力、圓周運動軌道/周期、電磁波與GPS全球定位系統；光柵衍射與光纖通信的應用等.

例4結合電磁學中用畢奧－薩伐爾定律求解載流長導線激發磁感應強度的例題，用多媒體介紹現代軍事武器計劃中重要的電磁軌道炮：從電磁炮定義、遠超過普通火炮的威力→基本構造、高速遠程的物理原理（涉及的知識點包括彈丸處磁感應強度求法、磁場力大小、出口速率估算等）→當前國內外發展水平.

3.2 適當補充科學技術前沿的研究成果，更新和補充教材中相對落后或不全面的物理內容

大學物理是一門實踐科學，隨著時代的進步，人類物理知識也在不斷地積累與更新，相關的課程教學應根據科學技術的發展，及時反映最新成果，這樣有助于教學，也有助于學生未來的研究、應用和實踐.以磁學部分為例，國內有的大學物理教材中關于磁性材料的分類、進展等內容太少，還很陳舊，甚至有些混亂；金屬硬磁材料的概述未將目前國際使用最廣泛、具有里程碑意義的釹鐵硼、釤鈷列入其中，既影響了教學效果，也偏離了科學的發展，教師在教學過程中應當予以補充和更新.

3.3 特別注意發揮地區特色產業或當前社會熱門話題與物理內容結合的優勢

從磁場對運動電荷的作用→托卡馬克原理→中國托卡馬克技術的輝煌成就；

從波動光學→學校LED地燈的原理與優點→LED的市場前景與當地企業；

從電動公交車自燃的新聞報道→新能源汽車的優點、當前未得到普遍應用的技術瓶頸→電磁介質極化、現有材料性能面臨的挑戰；

從學生親身體會的計算機存儲容量/速度革命性增長→電磁感應、巨磁阻效應→未來需求及可能途徑的思考等.

類似這樣的教學我們既講解了物理原理，又幫助學生了解了某些應用方向，有助于專業學習；還增強了學生的民族與地域自豪感；同時可適當提到人與自然、效益與環境等現實問題，增強學生的社會責任意識.

例5磁性材料是浙江特別是我校所在地寧波的支柱產業之一，在國際磁性材料生產中也具有重要地位，學生對此多少都有些了解.以此為典型例子，教師通過課堂重點介紹磁性的來源、磁場的描述與計算等重難點內容，簡單提示磁性材料種類及分類方法；然后布置小論文論題：（1）磁學主要發展歷程、概念及規律總結；（2）磁性材料分類并舉例；（3）寧波磁性材料產業現狀（優勢及存在問題，拓展市場的途徑等），由學生任選其一作調研.進一步在約定時間設置學生課堂，請學生上臺將調研結果與大家共享、討論，教師作必要簡短的總結、補充或糾正.整個過程取得了令人滿意的成功.且有些學生調研總結和思考的質量較高，不少學生活動后認為對相關知識印象更深刻，增強了對物理原理及相關社會產業的認識，對類似形式的學習表現出了興趣和期待.

4 操作注意問題及進一步深化改革的思考

高等教育改革是一項系統的長期的動態的工程，最大限度地優化教學質量、充分發揮課程教學在激發學生創造性、增強學習能力、面向現代化、面向社會方面的作用，需要不斷地探索與實踐.在推進改革的具體操作過程中應注意：（1）對學生的學習和學習效果給予及時肯定、反饋和總結：以隨機提問、小討論、學生課堂、郵件、公共網站等方式，多渠道、多樣式，不拘一格；（2）以鼓勵、開放的氛圍為主：以引導學生面向現代化、面向社會產業、培養獨立的物理思維能力和創造性為目標，對于不全面甚至錯誤的資料和觀點委婉糾正和引導.

除教學思想觀念的轉變外，還需要相關配套的跟進與支持，以期取得相得益彰的效果，最重要應包含：（1）教材的改革 新教材應側重工科院校特點，與應用結合；更注重前沿的科學技術成果，對相關內容作補充、修正或更正；結合專業培養目標和專業課程的針對性案例教學，也是值得借鑒的方法.（2）教師隊伍的建設與培養 目前從事大學物理教學的教師大多是重點院校畢業的博士，具有良好的科研學習與工作經歷，可以更好地利用產學研結合的方式，讓教學更具活力和生命力；聘請有實踐經驗的企業工程師和管理人才指導課程設置和教學改革，協助專職教師更快更好地聯系社會產業；專職教師每隔一段時間到相關企業或科研單位接受培訓，以豐富經驗，提高實踐教學水平等.

［1］ 趙凱華.物理學對社會的重要性［J］.物理，1999，28（6）：375

［2］ 姚蘭芳.大學物理教與學現狀漫談［J］.上海理工大學學報，2003，25（3）：37～39；方愷，楊麗佳，蔡天芳，王璟，包雷.美國物理教育研究進展［J］.大學物理，2010，29（7）：49～52

［3］ 王鑫，劉全慧.工作室課堂與大學物理教育——介紹美國Studio Physics教學模式［J］.大學物理，2010，29（2）：54～56

［4］ Reay N W.Tow and the effective use of voting machines in physics lectures［J］.American Journal o f Physics，2005，73（6）：554～558

［5］ 黨傳升，劉春惠.構建研究型大學本科教育體系的探索與實踐——以北京郵電大學為例［J］.中國大學教學，2011，（3）：18～20

［6］ 任良玉，張吉維.實施大學生創新性實驗計劃，探索基于課題的本科創新人才培養模式［J］.中國大學教學，2011，（4）：26～27

［7］ 中華人民共和國教育部.面向工業界、面向世界、面向未來，培養卓越工程師后備人才，教育部啟動實施“卓越工程師教育培養計劃”.2010－06－23.http：//www.moe.gov.cn/

2011－07－27）

國家自然科學基金（60901047），浙江省自然科學基金資助項目（Y4090583），教育部卓越工程師教育培養計劃寧波工程學院項目子課題（2011）.

汪金芝（1981年出生），女，安徽桐城人，寧波工程學院副研究員，博士，主要從事大學物理教學、磁電子學與先進磁電材料研究.