“科教一體化”教育教學(xué)模式在大學(xué)物理課程中的探索研究

周路 郭亮 閆興振 吳博琦 王超 初學(xué)峰

[摘 要] 圍繞大學(xué)物理課程教學(xué)改革，提出“科教一體化”的教育教學(xué)模式。對(duì)大學(xué)物理的課程特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行分析了，從課程前沿知識(shí)、科研項(xiàng)目、科研平臺(tái)三方面，就如何發(fā)揮科研在大學(xué)物理課程教學(xué)中的作用進(jìn)行了探討，總結(jié)了“科教一體化”的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 大學(xué)物理;教育教學(xué);科研

一、大學(xué)物理學(xué)科的特點(diǎn)和教學(xué)現(xiàn)狀

大學(xué)物理課程是理工院校必修基礎(chǔ)課之一，涉及力學(xué)、相對(duì)論、振動(dòng)與波、熱學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)等，其基本理論涉及自然科學(xué)的眾多領(lǐng)域，是材料科學(xué)、生物、化學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)。物理學(xué)和這些學(xué)科相互滲透又形成了一系類(lèi)的交叉學(xué)科，如光電子學(xué)、半導(dǎo)體物理、激光技術(shù)，等等[1]，可以說(shuō)物理學(xué)是各個(gè)新興學(xué)科的先導(dǎo)，物理學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各行業(yè)和部門(mén)，是科技人員所必備的知識(shí)。

大學(xué)物理是一門(mén)比較抽象的課程，涉及大量的定律、公式和推導(dǎo)，課時(shí)多、教學(xué)量大，難備難教也難學(xué)。教師作為授課主體在課堂上習(xí)慣單純注重理論知識(shí)的灌輸、基本的物理原理的講解和大量數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，在理論體系與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合方面的工作明顯不足，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，從而導(dǎo)致課堂缺乏教學(xué)活力。而學(xué)生作為教學(xué)的對(duì)象，往往也只是被動(dòng)的接受知識(shí)的灌輸，運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力沒(méi)有得到有效提升。因此，如何在大學(xué)物理課堂教學(xué)中引入有效的方法，提升學(xué)生的科學(xué)研究能力就成為一項(xiàng)重要的教學(xué)改革任務(wù)。

二、“科教一體化”教育教學(xué)模式的提出

近年來(lái)，高等院校就如何提高各類(lèi)課程的教學(xué)質(zhì)量開(kāi)展了一系列教學(xué)改革，例如“互聯(lián)網(wǎng)+”微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等[2]。教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)提前公布相關(guān)教學(xué)信息，包括教學(xué)大綱、授課計(jì)劃、教案、PPT課件等，學(xué)生登錄平臺(tái)下載相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料，完成預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)，一系列的教改舉措取得了不錯(cuò)的實(shí)施效果。大學(xué)物理作為自然科學(xué)一門(mén)重要的基礎(chǔ)學(xué)科，與科學(xué)研究存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，表現(xiàn)在物理學(xué)科涉及的主體內(nèi)容在科學(xué)研究發(fā)展背景下的與時(shí)俱進(jìn)，物理學(xué)科涉及知識(shí)內(nèi)容對(duì)科研項(xiàng)目的開(kāi)展具有指導(dǎo)和實(shí)踐的作用，科研平臺(tái)對(duì)物理學(xué)知識(shí)的消化吸收具有重要推動(dòng)作用。因此在大學(xué)物理課程教學(xué)改革方面，應(yīng)積極推進(jìn)科教融合，把傳統(tǒng)教學(xué)和科學(xué)研究相結(jié)合，以更好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，提升課題管理的同時(shí)，也培養(yǎng)了理工科學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科研創(chuàng)新能力，既有利于未來(lái)工作，也有利于學(xué)術(shù)上的進(jìn)一步深造。

教育家錢(qián)偉長(zhǎng)院士曾說(shuō)過(guò)：“大學(xué)必須消除教學(xué)與研究之間的隔閡。教學(xué)中沒(méi)有科學(xué)研究，這是一種沒(méi)有觀點(diǎn)的教育，沒(méi)有靈魂的教育。”這就要求授課教師作為知識(shí)體系的引入者，要借鑒別人以及自己的科研成果將其滲透到課程教學(xué)中，讓學(xué)生接觸到學(xué)科前沿知識(shí)。與此同時(shí)，把提升學(xué)生的科學(xué)研究思維和科研實(shí)踐能力作為人才培養(yǎng)的目的。因此，在高等教育教學(xué)中，實(shí)施“科教一體化”教學(xué)模式，夠使學(xué)生受到課堂教學(xué)與科研工作兩種不同環(huán)境的雙重培養(yǎng)，有利于培養(yǎng)高水平、綜合性創(chuàng)新人才，使大學(xué)生更早地適應(yīng)社會(huì)，適應(yīng)工作需求。

三、“科教一體化”教育教學(xué)模式的實(shí)施

國(guó)內(nèi)在“科教一體化”教學(xué)工作開(kāi)展方面，做的較好的是中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，通過(guò)科學(xué)院卓越的研究隊(duì)伍、先進(jìn)的科研技術(shù)、豐富的文獻(xiàn)資源和交流學(xué)習(xí)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)成為我國(guó)科教融合、協(xié)同育人理念執(zhí)行者的翹楚[3]。借鑒中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的辦學(xué)思想，我教研室有意識(shí)地將科研工作和大學(xué)物理課教學(xué)聯(lián)系起來(lái)，開(kāi)展“科教一體化”教育教學(xué)工作[4]，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。

1.科學(xué)前沿知識(shí)在教學(xué)中的應(yīng)用。科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，尤其是在物理領(lǐng)域，而書(shū)本教材大都是按照公認(rèn)的理論體系編寫(xiě)的規(guī)范化內(nèi)容，無(wú)法做到與時(shí)俱進(jìn)[5]。如果將科技前沿成果轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)，一方面學(xué)生的知識(shí)面將得到擴(kuò)展，學(xué)習(xí)的積極性也會(huì)得到很好的調(diào)動(dòng)。如在大學(xué)物理光的干涉章節(jié)，我們給同學(xué)們播放了一段利用全息投影技術(shù)復(fù)活鄧麗君的演唱視頻，逼真細(xì)膩的畫(huà)面立刻調(diào)動(dòng)起學(xué)生的好奇心，極大的提升了學(xué)生學(xué)習(xí)光的干涉理論的求知欲。因此，教師關(guān)注物理學(xué)前沿發(fā)展，及時(shí)組織資料并與教學(xué)內(nèi)容結(jié)合，在授課時(shí)給學(xué)生進(jìn)行介紹，會(huì)增加課堂的時(shí)代性與豐富度，起到意想不到的效果。

2.科研項(xiàng)目在教學(xué)中的應(yīng)用。學(xué)校鼓勵(lì)教研室相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的中青年教師將最新的科研成果以及科研思維應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，將與物理專(zhuān)業(yè)相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)、材料、器件等引入課堂教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，使課堂教學(xué)與科研工作接軌，促使教學(xué)工作不斷創(chuàng)新。與此同時(shí)，還鼓勵(lì)教師指導(dǎo)學(xué)生申報(bào)科研項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)具體科研項(xiàng)目的攝入來(lái)消化課堂知識(shí)。例如課題負(fù)責(zé)人在2017年指導(dǎo)學(xué)生成功立項(xiàng)省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“超薄指紋采集儀光學(xué)設(shè)計(jì)”，學(xué)生利用大學(xué)物理課程的光學(xué)知識(shí)理論，結(jié)合專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)資料進(jìn)行科研實(shí)踐訓(xùn)練，把課堂上學(xué)到的物理知識(shí)付諸于實(shí)踐中，不但加深了對(duì)書(shū)本知識(shí)的理解，也培養(yǎng)了科研思維習(xí)慣，提升了學(xué)生的學(xué)術(shù)敏感性。

3.科研平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用研究。國(guó)內(nèi)各大高校都非常重視科學(xué)研究的開(kāi)展，并通過(guò)多年建設(shè)積累了龐大的科研資源。以吉林建筑大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)學(xué)院為例，擁有寒地建筑節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室配備國(guó)內(nèi)外一流的高精尖科研儀器設(shè)備，包括SEM、XPS、PL、AFM等材料測(cè)試設(shè)備以及EB、PECVD、ALD等材料生長(zhǎng)設(shè)備，科研平臺(tái)的設(shè)備資源和人才資源為開(kāi)展物理教學(xué)活動(dòng)提供了豐富的實(shí)踐操作平臺(tái)?？蒲薪處煵欢ㄆ诶脙x器設(shè)備舉辦專(zhuān)題學(xué)術(shù)沙龍，演示物理原理如何應(yīng)用于實(shí)踐，讓學(xué)生真切地感受科研氛圍，一方面有助于學(xué)生透徹的理解物理專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的科研理想和信念。

四、“科教一體化”教學(xué)效果

2017年起我們開(kāi)始探索“科教一體化”教學(xué)模式在大學(xué)物理課程中的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)二年多的實(shí)踐，收到了良好的反響。一是得到了學(xué)校教學(xué)督導(dǎo)組評(píng)審老師的肯定，他們對(duì)教研室物理教師期中、期末教學(xué)檢查時(shí)給出的評(píng)分等級(jí)均是“優(yōu)秀”。二是得到了學(xué)生的好評(píng)，在期末學(xué)校教務(wù)處組織的網(wǎng)上互評(píng)活動(dòng)中，大學(xué)物理課程綜合教學(xué)滿意率達(dá)到90%以上。除此之外，通過(guò)“科教一體化”教育教學(xué)模式的實(shí)施，激發(fā)了學(xué)生開(kāi)展科學(xué)研究的興趣，學(xué)生憑著自己的興趣積極參與老師的科研項(xiàng)目，確定了有價(jià)值的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題，更有一部分學(xué)生堅(jiān)定了考研的想法，進(jìn)一步進(jìn)行學(xué)術(shù)上的深造。

總體來(lái)說(shuō)，大學(xué)物理課程中“科教一體化”教學(xué)模式的實(shí)施取得了較好的效果，但是具體實(shí)踐過(guò)程中也難免出現(xiàn)一些問(wèn)題，如科研的廣度和深度有待進(jìn)一步加強(qiáng)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的考核不夠明確等，這些問(wèn)題都是我們未來(lái)教學(xué)中需要不斷提升和完善的地方。

五、總結(jié)

本論文就“科教一體化”教育教學(xué)模式在大學(xué)物理課程教學(xué)改革中的應(yīng)用進(jìn)行了探討和研究，以科學(xué)前沿知識(shí)、科研項(xiàng)目、科研平臺(tái)為切入點(diǎn)，將科研與教學(xué)結(jié)合。經(jīng)實(shí)際教學(xué)效果檢驗(yàn)，“科教一體化”的教育教學(xué)模式不但提升了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的掌握程度，另一方面拓展了學(xué)生的知識(shí)面，很好地調(diào)動(dòng)了學(xué)生從事科學(xué)研究的積極性。

參考文獻(xiàn)

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