大學物理教學改革的對策

羅文華

（湖南理工學院物理與電子學院，湖南 岳陽 414000）

物理學是整個自然科學和現代工程技術的基礎，人類科學進步的歷史已經充分表明物理學是推動整個自然科學發展的重要動力，是當代及未來技術發展的主要源泉.大學物理作為理工科各專業的學科基礎課，它不僅包含學生后續課程必須的物理知識，而且滲透著科學的研究方法，這對于培養和提高學生的科學素質，科學思維方式和創新能力可以發生十分重要的作用，其教學效果將直接影響學生后續專業課程的學習及其終生的發展.

1 大學物理教學中存在的問題

最近幾年來，全國部分省、市開始實施新高考方案，例如江蘇從2008年起開始實施“語、數、外＋必修＋選修”的新高考方案，這種新高考方案把物理學科的考試分為必修物理的學業水平測試和選修物理的高考兩種［1］，在高考的“指揮棒”下，一些高中到了高二就提前將學生進行了選科分班，沒有選修“物理”科目的學生，物理課都不開了，從而導致這部分學生的中學物理基礎十分薄弱.另一方面，目前許多大學教師，尤其是青年教師采用多媒體講授大學物理，但不少老師所用的教案是通過購買、下載或者獲贈他人的課件，基本上沒有加工，沒有自己的教學特色.這些課件大部分制作不夠精細，教學設計簡單粗糙，沒有發揮出多媒體課件在教學過程中應有的優勢，這種缺乏教師再創造的多媒體課件就像課本的復制品，而教學過程就像迫使學生在計算機上讀教材，學生學習起來普遍感到費勁，不少學生甚至因為跟不上老師展示幻燈片的速度，而產生厭學情緒.有調查研究顯示，有40%的大學生對大學物理學習毫無興趣，有94%的大學生認為大學物理難學，將近50%的大學生是為了應付考試去學習大學物理［2］.此外，抄襲大學物理作業已經成為十分普遍的現象.

2 大學物理教學改革的對策

2.1 夯實物理基礎使學生感到學得輕松

物理基礎知識薄弱是影響學生大學物理學習成績的一個重要原因.如何夯實學生的物理基礎是教師必須面對的一個重要問題.我們的做法是：首先，對本科新生就物理基礎進行摸底調查，讓學生填寫相關情況調查表，了解學生在高中學習物理的情況和感到困難的內容.其次，多管齊下夯實學生的物理基礎.對物理基礎較薄弱的學生，一方面，采取學生互助、教師檢查的補習方法，即先由教師按照大學物理學習所需中學物理知識和學生的薄弱環節，向學生布置學習任務，后由學生以學習小組為單位開展互幫互學活動，補習的重點放在牛頓運動定律、靜電場和磁場、電磁感應和波動光學等內容；另一方面，采取學生輪流上輔導課并結合學生交流的補習方法，即把大學物理學習所需的中學物理知識分給每個學生，由學生針對輔導任務進行備課和面向全體學生開展講授輔導，這種方法可以極大地激發學生的學習熱情和主動積極性；還有，在教師的教學和輔導答疑過程中增加復習環節，即在每次上新課時都將前一次課所講授的重點物理知識作簡要的復習，并通過提問方式及時了解學生對新學知識的掌握情況，每次上完課后，布置下次課要學的內容以及將涉及的知識點，以便學生能提前為學習新知識做好準備.在輔導答疑時，要求學生先概述所學的新知識，采用學生與教師一對一的“談話”方式幫助學生復習有關的舊知識.筆者的教學實踐表明，以上3種方法不僅可以很好地夯實學生的物理基礎，而且可以激發學生的熱情和興趣，并在培養學生的自學能力和團隊合作精神等方面具有很好的作用，使學生以物理學習為牽引獲得了多方面的收獲，因而，學生學得開心又輕松.

2.2 精選教學內容使學生感到學得有用

在信息化的今天，社會對人才知識結構的要求發生了很大的改變，工科各專業的專業課程都有所增多，因此基礎課程適當壓縮學時是必需之舉［2］，如此一來造成的情況是：一方面需要加強物理課程的教學，另一方面又必須壓縮其課時.教學實踐表明：解決這一矛盾的有效作法是精選教學內容.

首先是要結合學生的專業特點精選教學內容.即根據不同專業對物理知識的需要來決定大學物理的教學內容和學時分配.大學物理是理工科各專業開設的一門公共基礎必修課，該課程應當為學生后續專業課程的學習提供必需的基礎知識和研究方法，使學生感到今天學習的大學物理知識是自己未來學習和工作的重要基礎.例如，對電信專業的學生，應根據其專業特點加強電磁學的教學.光學知識可以結合光纖通信進行講授，讓學生感受到寬帶技術的應用使得傳遞信息的速度大大增加了，但還不能滿足人們快速獲取信息的要求，為此，目前正在開展一系列的研究，如全光網絡、量子通信等來適應科技的發展［3］.對于土木專業和機械專業的學生，量子物理基礎可以不講，而對于力學部分的基本原理和方法教學應該詳細而深入，可以結合具體的土木工程問題或機械部件介紹力學的基本原理和基本方法，以便為學生以后學習結構力學等專業課程打下必要的基礎.對于計算機專業的學生，在學習大學物理知識的同時，可以要求他們動手做一些物理現象如平拋、機械波運動等的演示動畫，編制程序求解一些與大學物理問題相關方程的數值解，再與解析解進行對比，這樣既加深了對物理知識的理解，又充分體現了計算機的作用.對于化學專業的學生，可以適當多介紹一些量子物理方面的基礎知識，以便為其學習量子化學等專業課程提供幫助；講授光學知識時，可以介紹旋光效應測量溶液的濃度.對電器專業的學生，講授電磁理論時，可以運用電磁感應、渦電流等知識分析電磁灶等電器的工作原理.對于數學專業的學生，可以將每年一屆的全國大學生數學建模中許多運用物理知識建模的例子引入課堂，說明僅僅會計算微積分和解微分方程是不能解決實際問題的.實踐表明，這種將專業內容作為大學物理分析實例的作法是很受學生歡迎的.

其次是要結合學生的生活需要精選教學內容.教學實踐表明，一個與學生生活緊密相關的案例分析；一個精彩表演動作的科學探究；一段與熱點問題有關的視頻展示，都可以給學生留下難以忘懷的好印象.例如，在講授波的疊加時，可以探討機動車（如汽車和摩托車）上采用的管道消聲器的設計思路，使學生在生活實例中學習和理解波的疊加相消原理和條件；在講授動量定理和角動量守恒定律時，可以分析跳水運動，探究跳板為什么需要具有良好的彈性，探索運動員在空中為什么要采用將身體抱成一團的姿態，而入水前又為什么要將身體盡量展開；在講授磁場對電流的作用時，可以結合分析生活中能測量物體重力的電磁秤的制作原理來學習相關內容；在講授慣性力時，可以介紹神舟九號航天員在太空工作的精彩畫面.這樣，抽象的大學物理知識就演變為一副深受學生喜愛的生活畫卷，讓學生親身體驗到大學物理知識是一門可以幫助自己生活得更好的科學［4］.

2.3 改革教學方法使學生感到學得有趣

現代教學理論要求：大學物理教學不僅要向學生傳授物理知識和相關技能，還要注重在精心設計的教學過程中培養學生的學習興趣、讓學生能體驗科學研究的基本方法，也要關注學生心靈的發展和綜合素質的提高.在教學方法上，現代教學理論主張：教學要根據大學物理的實際內容和學生特點靈活多樣地選用多種教學方法，而不能一味地宣講現成的課件或幻燈片.例如，在講授波動學中的惠更斯原理時，如果僅僅用傳統講解的方法是很難解釋清楚的.如果在講解的過程中，配備一個在動畫模擬波源發生器的附近放置一個可以調節寬窄的狹縫，通過逐漸調節狹縫的寬度就可以逼真地把惠更斯原理展示在學生面前，再配合音響效果，則更加能夠吸引學生的注意力和激發學生的學習興趣.值得一提的是，傳統的教學方法也有它的優點，不能一概排斥而完全用多媒體取代，尤其是在一些重要公式的推導過程中，傳統的推導和講解可以讓學生體驗到詳細的思維過程，并從中學會科學思維的方法.筆者在教學實踐中發現：如何恰當運用數學知識解決具體的大學物理問題是本科生普遍感到疑難的問題，但多媒體教學對大學物理問題涉及的數學處理過程一般是一掠而過，從而導致許多學生認為大學物理難學.如果教師在課堂教學中以黑板板書形式再現應用數學知識解決實際問題的過程，尤其是對微積分在大學物理問題中應用要適當多講細講，并創造機會讓學生對相關問題進行交流，可以大大降低學生學習大學物理的難度，使學生在學習的過程中逐步培養對大學物理課程的興趣.

演示實驗室和開放實驗室可以在激發學生興趣中發揮巨大的作用.演示實驗具有生動、形象的特點，在大學物理教學中，通過演示實驗，不僅能激發學生的學習興趣，而且能培養學生的觀察能力、科學素質和探索精神.開放實驗室是對全校學生開放的實驗室，在開放實驗室中，學生可以選擇自己感興趣的實驗，自行設計實驗方案并完成實驗，這樣，既可以培養學生查閱參考資料、確定實驗方案、選用實驗器材并進行科學分析等獨立工作的能力，也可以調動學生的學習積極性，激發學生的求知欲，使學生的思維更具靈活性、開放性、廣泛性和獨立性，促進他們創造性的發揮和綜合能力的提高.

2.4 幫助學生學習使學生感到學得充實

現代教育理論告訴我們：教師的責任就是要幫助學生構建一個良好的學習環境，不僅要讓學生獲得相應的學科知識與技能，掌握科學的研究方法，而且讓學生在學習的過程中培養學習的興趣、體驗人生的快樂和美好，使每個學生的身心都得到全面健康的發展.目前，部分大學生因為種種原因對大學物理的學習不夠重視，學習態度不夠端正.為了改變這種狀況，我們始終注重把學生的思想工作和學習方法的教導放在首位，注重控制教學難度使每個學生在大學物理課堂中學有所得而體驗到成功的喜悅，也注重結合大學物理的教學內容，在向學生傳授物理知識的過程中，培養學生的科學探究能力，同時對學生實施素質教育，使每個學生學得充實.具體作法是：通過分析大學物理的基本原理在工程技術中應用的案例，讓學生在學習物理知識的同時學習邏輯推理、抽象思維的科學方法；通過物理規律的演繹和推廣，讓學生領會事物發展螺旋式前進的唯物主義辯證觀；通過物理學的發展歷史讓學生體會到人類正確認識大千世界的路線是“實踐—理論—實踐”；通過科學家的高尚情操，引導學生樹立愛國主義、集體主義和敬業務實的作風，幫助學生進一步堅定正確的人生觀.

另一做法是借助湖南省物理學會舉辦的大學生物理競賽進一步提升學生對大學物理學習重要性的認識.我校已經于2009年開始舉辦了每年一度的學校大學生物理競賽，通過適度擴大獲獎面和把獲獎成績作為評選獎學金的重要依據之一，使這一活動得到了廣大學生的積極參與，報名參賽率每年保持在25%左右.考慮到學生人數多、知識結構參差不齊、培訓又不能占用學生的專業課學習時間，我們采用了學生自學與教師指導相結合的方法，并取得了很好的成績，如2011年，我校11名學生參加省大學生物理競賽，3人獲一等獎，2人獲二等獎，6人獲三等獎；2012年，也是11名學生參賽，有1人獲一等獎，3人獲二等獎，7人獲三等獎，競賽成績在湖南省同層面高校中處于遙遙領先的水平.開展自學輔導法的基本步驟如下：（1）組織示標——提出學習任務；（2）指導自學——訓練自學方法；（3）自學探究——求解疑難問題；（4）自學檢測——匯總學生困難.學生在自學的過程中組成3人學習小組，相互探討，共同提高；指導教師匯總學生在自學過程所遇到的難點和重點，利用QQ 群、周六對學生進行指導.這樣的訓練方式極大地提高了培訓的效率.

［1］邢江勇，鄭其明.新高考方案下大學物理教學改革的實踐與探索［J］.科教研究，2012（8）：45－47.

［2］萬國香.《大學物理學》教學改革初探［J］.嘉應學院學報.2011，29（2）：26－29.

［3］蔣學華.關于工科專業大學物理教學改革的思考［J］.教育與職業，2006（27）：153－154.