工科物理教学改革的研究

摘要　随着科学技术的迅速发展，知识逐渐成为经济和社会发展最重要的资源，素质教育与创新教育成为关键，因此高等教育面临着挑战和发展机遇。为了使大学物理顺应科技和社会发展的需要，有必要根据各专业要求和特点，通过合理的安排教学侧重点；适当增加前沿物理知识的运用，加强人文物理教育，利用现代教学手段加强教学和进行综合考核方式等方法来提高物理教学效果和提高学生的创新素质。

关键词　大学物理，物理教育，创新。

中图分类号　O4

文献标识码　A

文章编号　1005-4634(2009)03-0059-03

0　引言

作为理工科院校的一门公共基础课，大学物理对培养学生科学素质和创新精神是十分必要的。然而当前的大学物理教学现状却不容乐观，存在的主要问题有：大学物理教程仍然沿用几十年前的教学体系，由力学、电磁学、光学及近代物理的少数部分内容组成，经典物理和现代物理的比例悬殊，现代物理技术和物理前沿内容涉及很少；特别是有些内容和中学物理内容重复，使学生感到没有新意，对大学物理学习热情不高；相当一部分学生从思想上对大学物理有抵触情绪，尤其是在运用到微积分解题时就束手无策，感觉难度大，学起来很吃力，不知道物理知识对于自己的专业有什么用处，在这种思想指导下，作业完成不够认真，应付考试，能及格就行。更为令人担忧的是，随着这几年的连续扩招，中学阶段物理基础薄弱的学生，对物理的学习有相当大的难度，跟不上教学进度，有的甚至放弃学习，给大学物理教学带来很大困难。

近年来，大学物理的基础地位正受到挑战，教学学时逐渐减少，受重视的程度也在不断降低。原因有以下几个方面：首先，20世纪后半叶，物理学的发展速度呈放慢趋势，物理学理论没有重大突破，人才向应用领域转移；其次，时代的发展对大学物理教学提出了更高的要求，原有的教学内容和教学方法，受传统教育观念的束缚，只注重知识的传授，忽视了思想方法、创新能力的培养和实践环节，造成综合教学效果不佳；再次，部分人认为，现在是知识经济时代，工科专业培养的是专门的工程技术人才，物理学的实用性不强，对掌握专业技术帮助不大，所以忽略了大学物理的教育。这些因素给大学物理教学造成了不良影响，主要表现在：教材陈旧，与科学前沿和技术应用脱节，无法激起学生学习的兴趣和主动性：实验条件相对落后，不能把学习的理论与实验实践有机结合起来，不利于调动学生学习的主动性等等。因此，有必要对大学物理进行改革，物理教学内容应该随时根据时代的发展而进行更新，按照专业的实际需要进行内容设置，及时解决大学物理教学中出现的问题，以下是关于大学物理教学改革的若干想法。

1　精选教材、改革教学内容

随着科技的日益发展，物理课程的教授内容也不能一成不变，在改革教学内容时，不应受原有框架的束缚，而应从现代科学技术发展对工程技术人才培养的总体要求出发，来决定大学物理课程体系的框架。要合理选择物理课程的教学内容，加强近代物理教学和物理前沿运用的介绍，同时把物理基础知识和实验技能反映到课程内容和体系中。

1.1根据不同专业要求，合理安排教学的侧重点

大学物理教学中，理工科专业在保持内容体系基本完整的前提下，应依据各专业的特点对物理学的各部分内容有所侧重。如工程机械类专业应侧重于力学、热学、电磁学等；计算机、电子信息类专业应侧重于电磁学、光学、近代物理等；化学化工类专业可加强原子物理、熵等内容。这样安排使学生觉得物理与自己的专业密切相关，对将来的发展也有很大的帮助，所以学习兴趣才会大大提高。

1.2结合专业特点讲物理

学生所学的专业往往与物理学有着十分密切的联系，结合物理教学，适当介绍学生所学专业与物理问题的联系，或将专业中的物理问题作为实例进行分析，有利于激发学生学习物理的兴趣，增强运用物理知识解决专业问题的意识和能力。例如，对生物专业的学生，在电场部分的教学中介绍液态食品的脉冲电场灭菌方法及效果，使学生了解物理知识在本专业中的应用；对计算机专业的学生，可以结合电磁学和光学的教学，分析光盘、磁盘的读写原理及鼠标定位的工作原理；对电器专业的学生，运用电磁感应、涡电流等知识，分析电磁炉等电器的工作原理；对化学专业的学生，介绍利用旋光效应测量溶液浓度；对材料专业的学生，介绍X射线谱学和利用X射线进行物质结构分析的原理等。这样将专业内容作为实例，具有很强的说服力。

1.3适当增加物理应用知识的比重

从工科物理的特点出发，应提倡将一些应用方面的知识选入教学内容中，特别是前沿物理运用知识。如热学中的临界点、相变及液晶的应用；电学中的各种粒子加速器、等离子体、压电效应、磁致伸缩、质谱仪和超导体等的应用；光学中的全息技术、信息光学和非线性光学的基本知识；量子物理中的光电效应、电子显微镜、核磁共振和激光技术等的应用。这些内容在以前课堂上不讲或部分介绍，然而这些内容往往与近代物理和新技术密切相关，把它们加入教学内容中，有助于学生开阔视野和提高学习物理的积极性，跟上时代的发展，提高科学素质和综合应用的能力。

1.4增加人文教育

美国物理学家和物理教育家拉比(L.I.RABI)认为：“只有把科学和文学科学融为一体，我们才能期望达到与我们时代和我们这一代相称的智慧的顶点”。在现代的大学物理教育中，特别重视知识与技能的传授，过分强调科学自身的知识性、体系性和逻辑性，而忽视了人的情感发展和人文素质的教育和培养。物理人文教育集中体现了人类探索和逐步认识物理世界的现象、特性、规律和本质的过程，在物理教学中通过引导学生学习物理学家的生平事迹及产生创新成果的过程，这些既可以激发学生的学习兴趣，使物理教学更为生动，又有助于帮助学生理解物理内容，吸取科学家成功的经验和失败的教训，这对学生创新意识、创新精神的培养和创新思维、创新方法的运用有着重要的作用。用科学家的创新精神去感染学生，用科学家的创新思维、创新方法去引导学生，不仅丰富了学习内容，而且使学生学到了书本上学不到的精神，有利于提高学生的综合素质。

2　利用现代教学手段改革物理教学方式

现代科技的发展为教学手段的更新提供了大力的支持，当前改进教学手段的主要思路是充分利用计算机、演示实验、物理实验、多媒体技术和网络技术，一方面做好课堂教学，使学生掌握物理理论知识，另一方面做好全方位、不受时空限制的教学辅导。这样就能做到理论指导实践，反过来实践验证理论，加深理解理论与实践相结合的重要性，培养学生学习知识的严谨性和创新能力。

2.1运用多媒体教学手段改革教学模式

结合多媒体教学提高了教学质量和教学效果。采用电子教案，可以做到动态演示，知识和内容的

阐述准确、生动。如，在讲解狭义相对论时，用计算机模拟演示可将时间和空间的尺度任意放大和缩小，可以将高速的物理过程以放慢的速度演示出来：在讲解光的干涉、电子衍射时利用计算机辅助教学可将无法观察的微观过程通过模拟，形象地演示出来。这样学生能更好的理解物理过程和理论。

2.2结合演示实验辅助教学

演示实验是随堂进行的密切配合讲授内容的实验，它具有主题突出、形象具体、操作简便的特点，有助于帮助学生理解理论和激发学生的想象力。例如光学部分的“肥皂液膜的干涉条纹”，偏振光部分的演示等。所以演示实验是大学物理教学中不可替代的重要环节，它对教学起着相辅相成的作用，所以必须大力加强课堂中的演示实验部分，启发大学生的自我创新能力。

2.3利用网络技术构建教学辅助平台

大学物理网上课程和网上答疑可以不受时间和空间的限制，较好地解决了学生数量多和教学学时少之间的矛盾。学生随时通过网上课堂学习不懂的理论知识，复习已学部分的理论知识以加深理解，将不懂的问题在网上留言，参与老师、学生开设的讨论主题，留下自己的观点以及对教师上课的建议等。网络教学辅助平台极大的提高了学生学习物理的兴趣，成为课堂以外的又一重要教学场所。

2.4加强理论教学与实验教学相结合

大学物理课程是一门理论和实验相结合的课程，实验是这门课程中十分重要而不可分割的组成部分，而现在很多学校都将物理理论教学与物理实验教学独立设课进行教学和考核。应该重视在大学物理课程中的实验特色和实验教学，更应注意将大学物理实验与大学物理理论部分教学的有机结合。实验一方面可以锻炼学生动手能力，另一方面可以帮助学生加深对物理理论的理解。因此理论教学与实验教学应主动介绍两者之间相互联系的知识点。例如在静电场模拟实验测定中，可以测得圆柱形电极电场的空间分布。而圆柱形电极在理论课中也有反映，教师在教学中要告诉学生理论对实验的指导和实验对理论课检验的作用。这不仅可以让学生重视实验课的学习，对理论课的学习也有很大的帮助。同时大学物理教师还要参与一定的科学研究，在教学过程中应结合教学内容，把自己的科研成果介绍给学生，同时鼓励和吸收优秀的学生加入到科研的行列，参与教师的科研过程。把科学研究的方法、手段、思想传授给学生，可培养学生科学研究的精神和创新能力，也能使学生更认真刻苦学习，更好地掌握物理的研究思想和方法。

3　考核方式的改革

现在大学物理的考核方式仍然是普遍采用应试教育的考核模式，即采用笔试的方式，这样不仅不符合推行素质教育的必然要求，也难以达到真实考核学生掌握知识程度的目的。在大学物理的考核中应采取考查、小论文、实验课题、小组实验课题等考核方式，这不仅锻炼了学生的动手能力和独立思考能力，而且提高了学生解决实际问题的能力。笔者在这方面开展了有益的尝试，实验证明，这样的做法收到了良好的效果，确实增强了学生的独立思考和解决实际问题的能力。

4　结束语

总之，大学物理对促进学生知识、能力、素质的综合提高起到了积极的作用。大学物理应顺应科技和经济的发展，紧密结合教学，开展创新素质教育和能力培养的深层次研究和实践，有必要从课程结构和内容、教学方法和手段等方面进行改革与创新，更好地发挥大学物理课程在培养学生的创新素质和创新能力方面的作用。

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