工科類大學物理課程教學探索

周曉燁　王玉杰　董可秀　付翔　張陽熠

摘 要：針對工科專業大學物理教學中存在的一些問題，筆者提出結合學生專業，側重基礎講解并突出應用實踐；引入演示實驗、多媒體教學、網絡教學提升學生學習興趣，采用互動式教學方法激發學生創造力等教學方法。研究表明，改革方案具能調動學生積極性，教學效果有一定的增強。

關鍵詞：教學改革 大學物理 應用性 創新

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（b）-0154-02

以物理學基礎知識為內容的大學物理基礎課，包括經典力學、電磁學、熱學、光學、近代物理等內容，是理工科學生重要的基礎課程，是培養他們成為工程技術人員所必備的知識。非物理類的工科專業開設大學物理基礎課的作用，一方面使得學生有較系統的物理知識，為其他學科打好物理基礎；另一方面使學生掌握科學的研究問題的方法，激發探索和創新精神，提高人才素質。然而，從當前非物理類工科專業大學物理教學實踐來看，普遍存在一些問題。例如，非物理類專業學生認為物理的實用性不強，對專業幫助不大，不重視物理課的學習。又如，由于大學物理教學的本身時間少，內容難以展開，難以令學生深刻理解。再如，物理教材內容陳舊，近代物理內容涉及較少，物理前沿及其在高科技應用方面的內容也相對較少，影響了學生的積極性。針對教學中存在的問題，結合筆者教學經驗及其他教學工作者在物理教學中的經驗與成果，筆者認為應該從以下幾個方面針對該校非物理類工科專業大學物理基礎課程教學進行改革。

1 教學內容的優化

（1）制定適合各專業的教學大綱。物理學的基本概念和基本規律是自然科學中其他很多學科的重要基礎，但不同學科專業在應用物理學基礎時，側重點并不一樣。例如，機械專業課主要會應用力學部分的內容；而電氣專業則在專業課學習中偏重應用物理學電磁學部分的知識。因此在制定教學大綱時，可以根據不同專業的需求，適當增加重點部分的課時，突出重點，減少次要部分的課時。針對專業的特點，把教學的重點放在與專業結合緊密的部分，使學生把握重點，便于為日后專業打好基礎。

（2）注重物理學經典部分知識點闡述，突出教學基本內容與物理學思想，求精不求全。物理學是研究物質世界中最普遍的運動規律的一門學科，是眾多其他自然科學的重要基礎。由于非物理類專業學時有限，因此必須在保證物理學基本內容教學的基礎上對物理教學進行提煉。針對這一情況，筆者采用了以下幾點做法：①重要的概念，闡述要嚴謹、準確，但是避免涉及過多的只有物理類學生層級需要掌握的諸如理論的來源、依據以及過于細節的問題，結合應用，注重物理思想方法的傳遞。例如在近代物理部分的教學，光的波粒二象性由普遍的對稱性規律猜想到物質的波粒二象性，簡化其中的物理推倒，但是使得學生學習到一種類推—猜想—驗證的科學方法。②習題的選擇與解題方式上，突出最重要的物理概念、物理思想，避免過于復雜的數學推倒。從多次的考試總結中發現，學生主要是對基礎部分掌握得不牢靠，很多學生沒從根本上理解物理規律，這樣何談應用。所以例題習題應避免偏難怪，應當選擇經典的題目，使學生打好基礎，理解好最基本的概念。

（3）注重聯系現代科技，加強技術應用部分講解，突出工科特色。 由于工科不同于理科，更注重實踐應用，因此物理教學中，應當多聯系科技前沿應用，一方面可以提高學生學習興趣；另一方面可以讓學生為學科應用打好基礎。例如，在光學的教學中，突出了對激光與應用部分的講解，提升了學生學習興趣，并使學生對光學現代發展應用有了更多的了解。又比如在電磁學中磁介質與電介質的講解，結合了筆者對材料學的科學研究，使學生們學習到物理在現代存儲器中的應用發展，了解了物理是如何推動技術革命與發展的。

（4）培養學生專業思想工程意識， 拓寬教學渠道，以課外閱讀、電子閱讀的形式拓展物理學教學內容。由于安排的學時有限，但標準又不能降低，既要保證學生對基礎的掌握扎實，還要學生了解物理學的應用與外延。針對這個矛盾，筆者把部分拓展內容以課外閱讀和電子資料閱讀的形式推薦給學生，輔助同學們學習。這樣使得學生了解到物理學史如何延伸到其他的現代科學領域中，進一步促進知識的銜接與掌握，拓寬學生的知識面。

2 教學方法的改進

2.1 采用雙向交流的互動式教學方法

前期教學中，筆者采用傳統的教學方法，發現課堂氣氛較差，學生互動性不高。但是啟發式教學可以引導學生去發現問題，并自行尋找解決辦法，這樣更能激發學生的好奇心、想象力，使學生注意力集中，在對問題研究、探索、分析和解決時，也培養了他們的學習能力與創新能力。因此遵循這個原則，為調動學生的積極性，后期采用了啟發式教學、教師-學生雙向交流的教學方式，在新課學習前提出一個物理學的基本問題，先由大家大膽猜想，并回憶高中基本的物理知識，再由老師引導到物理學家的發現過程，學生的積極性提高，課堂氣氛轉好。筆者在2014級汽服工程專業大學物理教學中，進一步提出采用五步式教學法，即預習部分、提出問題、分組討論、老師講解、學生總結。首先是學生們預習；然后由教師創設問題，根據問題學生們分組進行研究討論；接下來教師根據討論情況針對性地進行講解；最后再由學生們進行總結。學生變被動為主動，提高了學習興趣，同時也提高了同學們的創新意識和創新能力。又如，筆者在力學、熱學部分教學習題課中，采用由學生講解，老師輔助指導的教學方法。發現學生甚至提出了課本上沒有的新穎的解題思路與方法。證明這種互動式教學收效良好，能調動學生主觀能動性和學習的積極性，增強課堂氣氛，提高學習效果。

2.2 利用演示實驗進行輔助教學

由于物理學不同于數學，是一門實驗性很強的學科，演示實驗有效地激發學生的興趣與想象力，幫助學生們更好地理解理論知識。但是有的設備不方便帶入課堂演示，可以采用多媒體視頻的辦法來演示。而對于那些便于攜帶又效果明顯的演示實驗，比如“音叉的共振、茹科夫斯基轉椅演示角動量守恒”則可安排在課堂上進行。

2.3 利用多媒體資源激發學生學習興趣

物理教學由于自身的一些特點，比如理論概念多、內容深、公式計算多，容易讓學生望而卻步喪失學習興趣。但是物理學又有自身和自然的奧秘探索、現代科技結合緊密的特點，如果引導恰當，又很容易激發學生的學習興趣。筆者發現在實踐教學中，同學們容易對多媒體視頻教學充滿興趣。比如，在光學的學習中，筆者播放了《BBC光之舞》紀錄片片段，其中的物理學史科學家趣聞、科學的猜想與發現的過程，不但激發了學生的興趣，并且拓寬了學生的知識面，使學生對波動光波原本抽象的概念有了形象的理解認知。又如在近代物理學習中，《一分鐘物理》這部視頻短小精悍、講解生動、想象力豐富，將復雜理論與奇思妙想結合，呈現給學生們一個妙趣橫生的物理世界。

2.4 利用網絡技術構建教學輔助平臺

由于工科大學物理課堂學時有限，那么采用網絡教學輔助平臺作為課堂教學的延伸和拓展，能極大地補充課堂學時有限的不足，提高學生學習物理的興趣，并且有利于培養學生自主學習能力。大學物理精品課程網站還在不斷地建立和完善， 網上課程、網絡答疑作為興起的學習方式，靈活補充課時有限的不足，越來越廣泛地被同學們使用和接受。這種網絡教輔平臺學習方式，一方面方便學生隨時通過網絡預習、復習、學習新的理論知識，鞏固已學過的理論知識，加深對知識的理解；另一方面還可以請同學們將不懂的問題在網上留言、參與討論，留下自己的觀點及對教師上課的建議。這種學習方法十分靈活、不受時間地點限制，方便學生學習，較好地解決了大學物理課程難與學時少之間的矛盾。

綜上，筆者對工科大學物理教學提出了一些自己的感悟和建議。從該校2014、2015級機械、電氣、汽服工程專業學生學習大學物理的教學中發現，結合專業側重基礎講解并與專業結合突出應用實踐；引入演示實驗、多媒體教學、網絡教學提升學生學習興趣；采用互動式教學方法，促進學生學習自主性、激發學生創造力，改革方案具有一定的成效，教學效果有一定的增強。

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