理論物理課程群“點面體”協作下的綜合教學改革實踐

[摘要]理論物理課程群包括四大力學等六門課程。該文在問卷調查基礎上，提出在理工科交叉、產學研結合條件下，針對應用型人才和創新型人才培養，理論物理課程群在“點面體”三個層面上深化教學改革的模式，并將三個方面有機地結合起來。這些改革措施在實際教學應用中，取得了很好的教學效果，為進一步深化理論物理課程群教學改革提供了很好的建議，理論物理課程群也被列為山東省精品課程。

[關鍵詞]理論物理；課程群：教學改革；精品課程

[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）12-0123-03 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.12.024

一、引言

理論物理是從理論上探索自然界未知的物質結構、物質運動和相互作用的基本規律的學科。理論物理的研究領域主要有宇宙學、粒子物理與原子核物理、凝聚態物理、統計物理等，幾乎包括了物理學所有分支的基本理論問題。我院理論物理課程群包括《理論力學》、《電動力學》、《熱力學和統計物理》、《量子力學》、《數學物理方法》和《固體物理》六門主干課程，它們多數是物理學、應用物理、光信息、微電子、新能源和材料學等理工專業的重要必修課程。通過本課程群的學習和訓練，可以培養學生具有扎實數理基礎、良好科學素養和創新意識，掌握物理學的基本理論和方法，獲得相應的科學思維和基礎訓練，為理論物理、凝聚態物理、材料科學、電子科學、計算機等科學和技術領域培養創新人才和高級專門人才。

雖然我校理論物理各門課程的教學改革取得了一些很多成果，但是理論物理教學系統改革研究相對較少，較多為單一學科、某些方面的研究。為適應當代科技發展和高新技術產業人才的需求，有一些共性和新出現的問題，需要系統的研究和解決。這些問題這主要表現在：

（1）傳統思維定勢的影響：認為理論物理課程需要的基礎知識多、理論性強，部分學生認為課程枯燥、難學是正常的，沒有從學生的認知準備和心理準備出發解決這一問題；

（2）由于是集中教學，課程內容又是理論課，教學中不同程度存在著重理論、輕實踐，重共性、輕個性等問題，各課程任課教師之間也沒有很多交流；

（3）由于微電子、材料學和新能源是近幾年新上的專業，教學大綱和教學內容沒有很好體現這些專業的需求，沒有有效地聯系當代高新技術產業發展，教學方法不能完全適應創新型、應用型人才培養的要求。

如何以專業和就業為導向，針對理工科的不同特點，深化教學內容改革，既培養培養素質高、能力強的研究型人才，又培養基礎深厚、了解產業特點、符合高新技術產業發展需要的應用型人才，是理論物理教學研究面臨的重要課題。本研究在多年跟蹤問卷的基礎上，重新梳理和設計理論物理的每門課程，提出“點面體”三個層面的教學改革模式。并在此基礎上，實踐和完善了這一改革體系，取得了較好的教學效果。

二、跟蹤問卷調查的部分結果

自2011年起，我們連續三年對學院各專業的同學進行過《理論物理學習問卷調查》，共有1200多人次同學參加，針對各專業和前一年的問卷結果，問卷形式、內容和側重點也不盡相同，得到了許多翔實的意見和建議。比較一般性的問題有：

（1）大部分同學們覺得學習理論物理概念抽象，難以理解。2013年針對哪些課程的學習難度較大的調查，涉及5個專業，數學基礎、普通物理、理論物理等，有效問卷486份。可見，相對于其他課程，學生普遍感到理論物理課程較難。

（2）有關“覺得課程難度較大原因”的調查結果顯示：23.3%認為概念和原理太抽象，28.6%認為公式條件或范圍搞不清，22.6%認為數學解題能力不行，15.6%認為，老師上課內容基本聽不懂，32.5%認為老師講解能聽懂，但作業不能獨立完成。由此可見學生覺得學習理論物理課程難，原因很多，除了學習興趣，集中反映的問題還有自己的認知水平和學習方法等方面。2013年的調查結果現實，較多同學即使聽懂了基本概念和公式，接近三分之一的同學也不能獨立解題。有的同學雖然理解公式和規律，但仍需老師講解才能夠完成解題過程，這在《電動力學》和《量子力學》等分項問卷中，也得到了驗證。

（3）《數學物理方法》這門課程是理論物理的基礎課，但對于所有專業的學生來說基本都是難點，這在表一中就可以看出。雖然學生對于該門課程老師們的教授風格非常認可，但很多學生不能理解這門課程的用處，也難于把握學科的主要知識點，2012年調查結果顯示：有關“《數理方法》難度較大原因”的調查顯示，30.2%認為自己數學基礎不扎實，53.1%認為課程知識本身很難，51.7%學生認為數學問題解法多種但不知其目的，41.9%認為不知數學方程對應的物理問題。（問卷涉及5個專業，有效問卷360份），2013年的問卷調查也是類似的結果。

（4）每個專業的同學，均有甚至一半以上的學生，不看理論相關的書籍和文章，只是在考前才看書。在完成作業的方式上，學生多參考同學作業或參考答案，如何能夠使學生自覺性學習、更好理解課本知識，并靈活的運用到解題和未來科學研究中，成為值得教學中深思和改變的問題。

（5）學院所設專業中，除了新能源專業，多數同學并非第一志愿報考，這說明很多學生對于大學選擇專業上，不了解未來自己專業的發展方向，而且對于相對理論物理課程的學習有一定的懼怕心理。調劑過來的同學中，需要經過一段時間的專業了解和學習，才有可能對自己的專業感興趣，進而對理論物理產生興趣。

（6）基本上每個專業有考研意向的同學都在一半以上，并且絕大多數人希望考取專業相關方向的研究生，希望理論物理改革能與專業學習和考研結合起來。

問卷調查中還有其他很多有意義的結論。如，（1）從學生學習層面分析，有些同學沒有充分了解學習理論物理的重要性，不能對自己的學習給以準確的定位；雖然一些學生的學習的動機和態度都很好，但自己制定計劃不能很好地完成，說明自我控制能力需要加強；學生在學習理論物理的認知準備方面做的不充足或學習方法不恰當時，會給后續的學習帶來較大的困擾。（2）對于具體課堂教學，學生們希望老師增加課外相關知識的講解，以豐富課堂內容。如生活中的物理、現在物理動向、物理高新科技成果、物理學史等方面的內容，提高學生課堂學習的積極性，進而增加同學們對課程的積極性；老師不要一味講解，可以采用模型進行教學，或運用動畫模擬相關內容；多講習題，尤其是解題的思路和方法；增加課外實驗，培養學生的動手能力和實際處理問題的能力可以增加師生互動環節，組織課外研究小組等等。這些都對深化理論物理課程群教學改革有著重要的參考意義。

三、“點面體”結合的教學改革

理論物理課程群的改革，首先要理順課程群的層次：《數理方法》以《高等數學》為基礎，它又是其他理論物理課的基礎：理論物理中的四大力學分別以普通物理的《力學》、《熱學》、《電磁學》、《光學》和《原子物理》五門課程為基礎，也是學習《固體物理》，以及《高等量子力學》和《量子電動力學》等研究生課程的基礎，而且它們在不同專業中的地位和作用是不同的，所講授的內容也有所不同。而這些課程的層次和內容關聯，決定著學生認知結構的層次和關聯，需要在教學中認真分析和準備。

更重要的是，要深化理論物理教學改革，必須以促進人的全面發展、適應社會需要作為衡量教育質量的為標準，堅持“全面發展、彰顯個性、人人成才、服務社會”的培養思路，進行創新人才和應用型為人才主導的培養模式改革。所以，我們將理論物理課程群的改革，按照每一課程從知識點和教學點剖析，進而在課程層面將其教學改革系統化，最終進一步密切各課程銜接，實現理論物理課程群的立體化改革。主要做法如下：

1.點的方面改革，是理論物理課程群改革的著力點和基礎，需要做大量細致的工作。具體說：（1）不斷根據專業特點和培養人才需要，分析和調整各學科的教學知識點和掌握標準，進而全面修訂各學科的教學大綱和各專業的教學計劃；（2）為讓教師掌握講課要點和學生特點，大面積開展微課練習和公開課觀摩分析，提高教師教學的基本功；（3）通過課堂教學，以及輔導員和專業班主任，盡量了解學生個體的不同差異，以便因材施教，彌補集中教學的不足。

2.課程層面的改革。包括主要兩方面的內容：（1）主要是針對課程和專業特點，根據不同的教學要求，系統完善教學內容，并通過課程作業、網絡教學、專題講座和創新實驗等多種形式，將這一課程教學改革系統化；（2）理順課程群中各學科的內在聯系，密切各課程之間銜接，各課程教學改革相互借鑒，以適應課程、學生和專業學科的特點，改善和優化教學。

3.體的方面改革。是指“以人為本”完成課程群的改革，按照“寬口徑、厚基礎、重實踐、強創新”的原則，以鍛煉學生的獨立思考能力，表達能力、溝通能力、創新能力等為出發點，立體改革理論物理課程群，使之不僅適應不同專業特點，更符合學生的成才和發展的需要。它是建立在點面改革基礎上的，具體說有以下幾個方面：

（1）專業課程模塊化，以適應光電產業、新材料、新能源產業需求為目的的課程體系改革，設置專業基礎必修模塊，以及微電子、光電信息、新能源、材料物理等4個專業選修課程模塊。每個專業基礎必修和選修模塊中理論物理課程不同、教授的內容也不同；

（2）拓展課堂教學改革，在改善課堂教學的同時，采取課程論文為引導的研究性學習的方式，培養學生獨立思考的能力；所有理論物理課程都上網，以網絡課程和網絡輔助教學平臺，拓展和豐富學生的課外學習；

（3）在培養方法上，實行課堂教學與課程論文、創新實驗等研究性學習相結合，實驗教學與動手能力培養相結合，技能訓練與企業實訓相結合，開闊視野同學術交流相結合，創新能力與科學研究相結合，個性化培養與社會契合度相結合，在更大視野、更全面地提高學生的培養水平；

（4）評價方式上，卷面考試與課程論文相聯系，設計性實驗與基礎性實驗相聯系，綜合素質評價與創新性學分相聯系，制定學生素質評價制度，全面考核學生學業水平；

（5）在學生培養模式方面，打破現有班級編制，以選拔和個人志愿相結合的方式，設置創新人才實驗班、應用人才實驗班，采取小班（不超過30人）授課，每個學生都配有一名專業老師，指導參加創新項目：實驗班的每門理論物理課程都增加了學時，用于專題、探究和課程論文等教學環節；對優秀學生實行本碩連讀制度等等。

四、總結

在理工科交叉、產學研結合新形勢下，我校近幾年的理論物理課程群改革始終立足于學生全面發展和個性化成才的目標。首先，強調知識點、課堂教授要點和學生個性特點方面的改革。其次，是課程層面的改革，不僅系統完善這一課程的教學內容和形式，而且理順課程群中各學科的內在聯系，密切各課程之間銜接。在此基礎上，多方面、立體化改革和優化理論物理課程群的各個教學環節。學科群的形成教學體系更完整、更立體，使學生在綜合素質、科研能力等方面有所提高，為社會培養了大量優秀的科研、應用人才。近幾年，教學團隊承擔省級項目3項，校級教學改革項目5項，出版教材3部，發表教學研究論文30余篇，多項教研項目獲省級或校級獎勵，3位教師被評為學校優秀教師。2012年，理論物理課程群也成為山東省精品課程基礎系列課程。