工科院校大學物理教學的改革探討

文/潘躍武

摘 要：大學物理教育對工科學生的科技素養和綜合能力的提升有著重要作用。分析當前工科院校大學物理教學的現狀和面臨的問題，結合教學實踐指出相應的改革對策，對大學物理教學質量的提升具有借鑒意義。

關鍵詞：工科院校；大學物理教學；現狀與問題；改革對策

高等工程教育對一個國家的工業發展水平、科學技術、經濟、軍事等方面的發展和綜合國力的提高都有至關重要的作用。經過系統訓練的工程技術人員，是國家工業發展的人力資源財富。當前，我國是制造業大國、工業大國，隨著經濟的快速發展，每年都需要大量的工科人才。為了滿足經濟社會發展的需要，我國也開設了數量較多的工科院校，綜合院校也開設了許多工科專業，這些都為我國工業化和現代化建設進程做出了重大貢獻。

物理學是研究物質結構和運動規律的一門基礎學科，其研究對象具有很大的普遍性，和眾多工科專業的研究對象都有交集。它的基本理論也滲透到自然科學的各個領域，是各門工程技術的理論基礎，并對現代工程技術的發展起著重要的作用。因此，根據高等工程教育培養目標和大學物理學自身的特點，大學物理在工科教育中屬于必修基礎課。然而，隨著高校的擴招和開設專業的增多，工科院系大學物理教學面臨著一系列的問題，影響了學生綜合素質的提升。因此，研究工科院校物理教學的現狀和存在的問題，并對教學內容作出相應的改革，尋找出適合當前形勢的大學物理教學方法，對工科教學起著重要作用。

一、工科院校物理教學面臨的問題

1.高校擴招和高考改革導致學生物理基礎差別很大

近些年我國高等教育事業快速發展，在校生的數量也迅猛增加，工科生的數量基數龐大并且增長很快。以徐州工程學院為例，2013年在校學生數量比2007年增長了近一倍。學生數量激增，而物理教師數量的增速遠遠跟不上學生數量的增速。同時，高考的改革也對物理教學有一定的影響。理工科高考不再是傳統的3+物理、化學的考試模式，而是新的3+X模式，高考中物理課占分比重有不同程度的削弱，這給大學階段物理的教學帶來一定的困難。甚至在擴招大背景下，一些高考未選考物理的學生也招進了工科專業，這些學生物理基礎知識薄弱，給大學物理教學帶來巨大的挑戰。

2.高校專業設置日益增多，整齊劃一的物理教學很難滿足不同專業的需要

為了適應經濟社會發展的新需要，各個學校都新增了很多工科專業，盡管物理學是各個工科專業的基礎課程，但是不同專業對知識點的側重是不同的。比如，徐州工程學院是培養以工為主的應用型人才的院校，有化學化工學院、信電工程學院、土木工程學院等多個院系的非物理工科專業需要開設大學物理課程。化工類專業需要熱學知識，電子信息類專業則對電磁學部分的要求較高，土木工程類專業對力學的要求更多些。如果對不同專業學生，進行完全一樣的物理教學，肯定不能滿足學科和學生的差異化需求。

3.一些專業對物理教學不夠重視

物理學是一門經典的科學，工科類學生通過大學物理的學習，不僅能掌握物理知識，更重要的是能培養學生獨立獲取知識的能力、科學觀察和思維的能力、分析問題和解決問題的能力，這些能力的培養對任何工科專業都是需要的。然而，有一些專業因為專業課程與大學物理沒有直接的交叉內容，就壓縮物理課的學

時，部分專業將48學時的授課內容壓縮到32學時，這對教學效果、知識體系的完整性、學生科學技術素養的提升都是極為不利的。此外，對于剛開始學習大學課程的非物理專業的工科學生，還不了解大學階段本專業的整體知識結構，更不清楚物理學這樣的基礎課程在整個知識體系起到的重要作用，因此存在對物理學不夠重視的情況。

二、大學物理教學改革對策

1.摸清學生物理水平，做好大學物理和高中物理的銜接

在第一次上課時，可以做個調查，諸如：有多少人高考時考物理了，考試分數如何？有多少人高考是“3+大綜合”甚至“3+文綜”的等。通過調查掌握班里學生的整體物理水平，然后有針對性地調整教學計劃和教學內容。大學物理中的力學、電磁學、熱學、光學、近代物理部分等在中學階段都有過不同程度的學習，但大學階段的學習并不是簡單的重復，而是通過微積分、考慮矢量性來分析一般情形的模式，相比中學物理只研究特殊情形的模式有了進一步的深化。例如，在中學物理中，根據質點運動方程求質點速度或加速度時，學生首先需要判斷這運動是什么運動，是勻速直線還是加速直線運動等，然后再通過這種運動的速度和加速度的公式來計算。而在大學物理中，并不需要判斷運動類型，而是通過質點的運動學方程，利用微積分知識，對方程進行依次求導數，便可得出速度和加速度。因此，應做好大學物理和高中物理的有效銜接，培養學生用新的思維方式來解決物理一般性問題。

2.根據不同專業調整物理授課內容，做好對工科專業的服務

非物理學工科專業開設物理課的目的是為工科專業服務，大學物理在內容上跟工科專業知識都有交集，并且物理知識具有基礎性。因此在授課內容安排上，要將物理課程與各專業的需要有機地結合起來。在講課時應注意根據具體專業情況將物理內容進行引申，與其他專業內容進行聯系和融合，充分發揮基礎物理學對于其他工科專業的“接口功能”。這不是將物理內容簡單地聯系一下各專業知識，而是將物理學中一些重要的思想、原理和專業內容結合起來，通過這些思想和原理能夠解決一些專業實際問題。這樣可以激發學生對物理的學習興趣，同時也為專業課程的學習打下良好的理論基礎。例如，信電類專業一般都需要開設《電路與電工技術》一類的專業課，這個課程與《半導體物理基礎》有很多相同或相近的知識點，所以針對信電類專業講授物理課時，就可以把半導體物理基礎部分作為大學物理的一個重要篇章，將半導體中的電子狀態、載流子的輸運、半導體的光電性質和主要器件的應用等幾部分詳細講述一下，為學生專業課程的學習打下基礎。

3.傳授知識的同時，注重培養學生的學習能力和科學思維能力

知識積累對于工科學生專業素質提升的重要性不言而喻，但是學校學習只是學一些最基本的知識，如何通過基礎知識的學習，鍛煉學生養成勤于思考的習慣是至關重要的。例如，在講解大學物理的某些定義和定理時，可以采用先給出實驗現象，引導學生將具體的實驗現象歸納、總結，進而抽象出相應的物理模型和物理解釋。這不僅可以使學生更深入理解其中的物理內涵，還可以鍛煉學生的分析、思考和學習能力。在知識大爆炸的今天，僅靠學校學習的知識難以滿足工作中的需要，那么學習教學的更重要職能是培養學生的學習能力和科學思維能力。在美國工程院（NAE）發布的《2020工程師培養報告》一文中，研究者就提出“除了培養工程師所需的核心知識、在約束條件下界定問題與解決問題的能力外，必須將其塑造成為終身學習者”。因此，在大學物理教學中，更要注重對學生學習能力和科學思維能力的培養。物理學中很多經典的研究過程無不閃爍著科學智慧的光芒，在授課時不僅要講授知識點，還要將這些知識點的發現、總結、歸納、演繹等過程講述一下，這不但能夠加深學生對知識點的印象，還可以讓學生通過了解物理學家的研究過程來培養自身的學習和思維能力，提高自身分析問題和解決問題的綜合能力，為未來的工作奠定良好的基礎。

工科學生的培養為國家的工業化和現代化不斷注入人才資源，大學物理是各工科專業的基礎，做好大學物理教學對工科學生整體素質的培養有重要意義。在教學過程中，應該注意根據學生的實際情況和專業的實際需求，調整授課內容和講課方式，做好高中物理與大學物理的有效銜接，做好大學物理與各專業知識的有機結合。在傳授物理知識的同時，注重培養工科學生的學習能力和科學思維能力，真正為工科教育質量的提高做出貢獻。

參考文獻：

［1］徐珊珊.工科院校大學生創業能力素質培養研究［D］.合肥：合肥工業大學，2012.

［2］鄭春紅，王菲菲，蔣秀蘭，等.強化科學思維方法的培養，提高大學物理教學水平［J］.物理與工程，2012，22（03）:52-53.

編輯 馬燕萍

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