基于“卓越計(jì)劃”的應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理教學(xué)改革研究

雍永亮 李小紅 陳慶東

摘 要 大學(xué)物理是高等院校面向理工類學(xué)生的一門重要的基礎(chǔ)課。本文根據(jù)應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，對基于“卓越計(jì)劃”的大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革進(jìn)行了探索。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用型本科院校 卓越計(jì)劃 大學(xué)物理 教學(xué)改革

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.01.044

Investigation of College Physics Teaching Reforming of Application

-oriented Colleges Based on Excellence Program

YONG Yongliang， LI Xiaohong， CHEN Qingdong

（College of Physics and Engineering， He'nan University of Science and Technology， Luoyang， He'nan 471023）

Abstract College physics is a major fundamental course for the students of the science and engineering in universities and colleges. According to the objectives in talent cultivation of application-oriented colleges， we have innovated the teaching content and teaching methods of college physics based on excellence program.

Key words application-oriented colleges; excellence program; college physics; teaching reform

教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡稱“卓越計(jì)劃”）是國家教育改革和發(fā)展的重大改革項(xiàng)目，是我國高等工程教育改革，促進(jìn)高等工程教育質(zhì)量全面提升的重要舉措。①旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)，對促進(jìn)高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導(dǎo)作用。②當(dāng)前應(yīng)用型本科院校無論在發(fā)展的外部環(huán)境還是內(nèi)部條件方面都面臨挑戰(zhàn)，在高等學(xué)校發(fā)展序列中處于“中間地帶”，前面有老牌的、強(qiáng)勢的研究型大學(xué)，后面有各類高職院校，應(yīng)用型本科院校必須建立具有自身特色的培養(yǎng)目標(biāo)和模式， 才是多數(shù)新建本科院校的合理選擇并符合社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。③而各個本科課程只有進(jìn)行必要的改革，才能適應(yīng)應(yīng)用型本科院校的發(fā)展。

大學(xué)物理是面向高等院校理工農(nóng)醫(yī)各專業(yè)的一門公共基礎(chǔ)課，擔(dān)負(fù)著提高學(xué)生科學(xué)文化素質(zhì)和培養(yǎng)學(xué)生數(shù)理思想的重任。該課程涉及面廣、知識涵蓋范圍大對于各專業(yè)來說，后續(xù)的專業(yè)課都要應(yīng)用本課程引入的基本概念、基本理論和基本方法。更重要的是還關(guān)系到培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題等方面具有其他課程所不能替代的作用。應(yīng)用型本科院校在“卓越計(jì)劃”的大背景下如何在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)方式上對大學(xué)物理這門課程進(jìn)行建設(shè)和改革，如何拓展和完善教學(xué)素材和教學(xué)資源，是值得認(rèn)真思考和積極探索的問題。④經(jīng)過近幾年的教學(xué)實(shí)踐，對基于“卓越計(jì)劃”的大學(xué)物理教學(xué)進(jìn)行了改革和探索

1合理優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

1.1針對不同專業(yè)，精選教學(xué)內(nèi)容

卓越計(jì)劃目的在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力強(qiáng)以及適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，大學(xué)物理這門課程內(nèi)容繁多，知識面寬廣，以至于很多學(xué)生覺得大學(xué)物理的很多內(nèi)容對他們后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)，以后的考研或者工作幫助都不是很大，使得學(xué)生將學(xué)習(xí)大學(xué)物理看成是一種拿學(xué)分的沒有必要的課程。另一方面，大學(xué)物理的部分內(nèi)容對不同專業(yè)的學(xué)生幫助很大，學(xué)生也很愿意學(xué)，但是由于學(xué)時的限制，不能過多的介紹，使得學(xué)生覺得意猶未盡，沒有學(xué)到更多對自己有幫助的內(nèi)容。這樣一來，學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的興趣不高，學(xué)習(xí)效果令人擔(dān)憂。事實(shí)上，大學(xué)物理的部分內(nèi)容對于不同專業(yè)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)而言的確作用不是很大。例如，近代物理中的狹義相對論和量子力學(xué)的內(nèi)容對于車輛工程類專業(yè)的學(xué)生而言，幫助就相對很小，教師在講臺上滔滔不絕，學(xué)生在下面也只是聽個“稀罕”，聽得無奈。相反，力學(xué)部分中的剛體力學(xué)對于他們相當(dāng)重要，他們也愿意花時間、花精力去學(xué)習(xí)，但是根據(jù)傳統(tǒng)的教學(xué)要求，這部分課時少得可憐，只能淺嘗輒止地介紹相關(guān)的概念，具體的定軸轉(zhuǎn)動和角動量守恒在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等內(nèi)容只是稍微提一下。因此，根據(jù)不同專業(yè)的學(xué)生，在有限的學(xué)時內(nèi)，要適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。例如，材料類專業(yè)可以增加熱學(xué)和近代物理中的納米材料方面的知識等，相對減少近代物理中早期量子論的相關(guān)內(nèi)容。但是，在針對不同專業(yè)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的同時，要注重物理知識的系統(tǒng)性，有些內(nèi)容不是不講，而是點(diǎn)到為止。

1.2針對不同專業(yè)，對教學(xué)內(nèi)容模塊化處理

上面提到，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)情況，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。對于學(xué)生幫助大的要多講，深講，而用處不大的，為了知識的系統(tǒng)性也要點(diǎn)到為止。此時，可以將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化處理。⑤也就是根據(jù)物理知識的內(nèi)在聯(lián)系，將內(nèi)容分成若干模塊，這樣將有利于知識的系統(tǒng)性、針對性和靈活性。特別是，那些學(xué)生專業(yè)不是很重要的物理知識，進(jìn)行模塊化處理后，利用較少的學(xué)時，以作報告或者講座的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，使得學(xué)生更容易地接受這些內(nèi)容。例如，自動化等專業(yè)的學(xué)生，沒有必要對熱學(xué)部分掌握較深，因此這部分內(nèi)容可以做成幾個報告，告訴學(xué)生們熱學(xué)的研究內(nèi)容，研究方法，以及研究成果等即可，從而使學(xué)生接受的物理知識體系還是完整的，又做到了有的放矢。

1.3整合教學(xué)內(nèi)容，補(bǔ)充現(xiàn)代科技理論

傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)體系主要以力、熱、光、電磁和近代物理的內(nèi)容為主，而與當(dāng)前社會實(shí)踐緊密相關(guān)的現(xiàn)代物理所占比重太小，尤其是物理知識在工程技術(shù)等中的應(yīng)用。因此，適當(dāng)補(bǔ)充現(xiàn)代物理勢在必行。例如，傳統(tǒng)的光學(xué)部分主要介紹幾何光學(xué)和波動光學(xué)（光的干涉，衍射和偏振），因此補(bǔ)充部分信息光學(xué)的內(nèi)容，對學(xué)生理解光學(xué)的系統(tǒng)性和現(xiàn)實(shí)生活中的光學(xué)應(yīng)用大有益處。比如，在傳統(tǒng)的波動光學(xué)之后講解有關(guān)激光和光纖的相關(guān)知識。在熱力學(xué)內(nèi)容之后添加部分信息熵的內(nèi)容。量子力學(xué)基礎(chǔ)上介紹部分能帶理論以及納米材料、超導(dǎo)材料的應(yīng)用，這些都將有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

2多種教學(xué)方法相結(jié)合

“卓越計(jì)劃”背景下的應(yīng)用型本科院校，要求通過大學(xué)物理這門課，不僅學(xué)到必要的物理知識，更重要的是學(xué)會提出問題、分析問題和解決問題的能力。因此，教師在講課的過程中就要潛移默化地將這些能力帶入課堂，引導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生的分析問題和解決問題的能力，探索精神和創(chuàng)新意識。另一方面，大學(xué)物理這門課程的教學(xué)學(xué)時一再壓縮，課堂時間就顯得尤為珍貴。為此，就要改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法，嘗試新的教學(xué)方法，以期達(dá)到上述目標(biāo)。

2.1 加大多媒體的數(shù)字化演示

大學(xué)物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，其中很多定理、定律等內(nèi)容都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)得到的，因此教師在講解過程中，為了培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，不可避免地要談到實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行的，如何得到規(guī)律的等等。依靠傳統(tǒng)的板書，這一點(diǎn)很難讓學(xué)生一目了然。因此，講課過程中要加強(qiáng)多媒體的數(shù)字化演示，包括演示實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、原理、相關(guān)背景等，從而再現(xiàn)某一個規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程，提煉的過程等，使學(xué)生能夠清晰了解規(guī)律的現(xiàn)象和原理，同時也培養(yǎng)和提高了學(xué)生的觀察能力、理解能力和思維能力。這樣一來，對于培養(yǎng)應(yīng)用型的卓越人才計(jì)劃，教師也就不必要在課堂上花費(fèi)大量的時間用于定理、定律的推導(dǎo)，不但避免了乏味感，還激發(fā)學(xué)生思考問題的積極性。但是，需要注意的是，由于學(xué)生物理知識的缺失，很容易在觀看演示實(shí)驗(yàn)過程中，只看皮毛，不去思考和探索。此時，教師在數(shù)字化演示過程中，要時時刻刻注意引導(dǎo)學(xué)生，增強(qiáng)演示的啟發(fā)性和創(chuàng)新性。教師要多提問題，多給學(xué)生思考，多與學(xué)生互動和交流。

2.2 啟發(fā)式教學(xué)和案例教學(xué)相結(jié)合

案例教學(xué)就是利用典型實(shí)例進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生能通過對特殊的典型的實(shí)例進(jìn)行分析，進(jìn)一步理解和掌握教學(xué)中的概念和原理，并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的教法。案例教學(xué)的過程中，要注重引入和提出某一類工程問題或者自然現(xiàn)象，讓學(xué)生討論問題的提法以及解決的方法，進(jìn)而使學(xué)生鞏固已經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容以及了解將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容等。例如，在光的偏振中介紹立體電影的原理和實(shí)現(xiàn)，課前提出問題，立體電影如何工作的，進(jìn)而學(xué)習(xí)光的偏振。又或者在薄膜干涉中先提出問題：陽光下的肥皂泡，水面上的油膜，鴿子勃頸處的羽毛，貓眼石等等都會顯現(xiàn)出五顏六色的花紋，為什么？通過這些案例，啟發(fā)學(xué)生積極思考和討論。這樣有助于激發(fā)學(xué)生的興趣，發(fā)揮他們的主觀能動性和創(chuàng)造性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)學(xué)生對課本內(nèi)容的深刻理解。同時，也鍛煉了學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力。

3結(jié)語

綜上所述，為了使大學(xué)物理課程的教學(xué)滿足“卓越計(jì)劃”背景下應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)要求，大學(xué)物理必須進(jìn)行改革。通過教學(xué)內(nèi)容的合理優(yōu)化，不同教學(xué)方法的不斷改進(jìn)和有機(jī)結(jié)合，不僅能有助于順利完成教學(xué)任務(wù)，更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生的工程技術(shù)思維。

基金項(xiàng)目：河南科技大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2015XTD001）資助

注釋

① 汪泓.打造卓越工程師搖籃，培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才[J].中國大學(xué)教學(xué)，2010 （8）：9-10.

② 宋佩維.卓越工程師創(chuàng)新能力培養(yǎng)的思路與途徑[J].中國電力教育，2011 （7）：25-29.

③ 孫澤平.關(guān)于應(yīng)用型本科院校人才培養(yǎng)改革的思考[J].中國高教研究，2011（4）：55-57.

④ 姜偉.基于“卓越計(jì)劃” 的大學(xué)物理教學(xué)改革與研究[J].高師理科學(xué)刊，2013（33）：106-107.

⑤ 趙樹軍.“卓越計(jì)劃”背景下大學(xué)物理教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報，2014（28）：78-80.