關(guān)于工科普通物理教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

吳良凱

（江蘇大學(xué)理學(xué)院 物理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

關(guān)于工科普通物理教學(xué)改革的探索與實(shí)踐

吳良凱

（江蘇大學(xué)理學(xué)院 物理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

基于工科普通物理教學(xué)的重要性，本文分析了當(dāng)前工科普通物理教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出了進(jìn)行普通物理教學(xué)改革的思路和途徑及教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變方式.

工科；普通物理；教學(xué)；改革

物理學(xué)是整個(gè)自然科學(xué)和高新技術(shù)的基石.普通物理作為物理學(xué)的基礎(chǔ)，其基本理論、思想、方法已滲透到其他學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域之中.高等學(xué)校工科開(kāi)設(shè)普通物理學(xué)的目的是使學(xué)生能夠從整體上對(duì)物理學(xué)的內(nèi)容和方法、概念和物理圖像、物理學(xué)的歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面有所了解，培養(yǎng)21世紀(jì)所需要的具有知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的人才.但是，要想通過(guò)幾年的高等教育把一個(gè)優(yōu)秀的學(xué)生培養(yǎng)成為21世紀(jì)的棟梁之才，這是一項(xiàng)艱巨的實(shí)踐、開(kāi)拓和創(chuàng)新的工作.反思我國(guó)的工科普通物理教學(xué)現(xiàn)狀，提出教學(xué)改革的設(shè)想和實(shí)踐，是高校教師義不容辭的責(zé)任.我們結(jié)合近幾年我們普通物理教學(xué)實(shí)踐和改革，分析了現(xiàn)狀，認(rèn)為普通物理教育中存在以下幾個(gè)問(wèn)題.1）課程體系結(jié)構(gòu)不夠合理，難以反映20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，沒(méi)有體現(xiàn)近代物理的前沿.2）習(xí)題、試題陳舊，不能反映近代物理的發(fā)展，同時(shí)缺少綜合性題目的訓(xùn)練，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際能力的培養(yǎng).3）傳統(tǒng)的教學(xué)模式依然站主導(dǎo)地位，以教師為中心、以教材為中心、以課堂為中心的教學(xué)模式把學(xué)生的學(xué)習(xí)置于從屬、被動(dòng)的地位，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，不利于學(xué)生的發(fā)展.4）由于種種原因，人們對(duì)普通物理在工科專(zhuān)業(yè)中的作用、教學(xué)比重、重視程度出現(xiàn)了片面和不當(dāng)?shù)淖龇ǎ纾械墓た茖?zhuān)業(yè)大幅度減少普通物理課的教學(xué)學(xué)時(shí)；有的工科專(zhuān)業(yè)把其作為公共選修課；有的認(rèn)為創(chuàng)新教育與普通物理教學(xué)無(wú)關(guān).

1 課程體系改革的基本思路

沒(méi)有高水平的課程內(nèi)容，就難以保證高水平的教學(xué)，而教學(xué)內(nèi)容是制約教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)極為重要的因素.課程內(nèi)容的優(yōu)化，是以課程體系的變化為前提的.教學(xué)內(nèi)容和課程體系是人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式的載體，是教育思想和教育觀念的直接體現(xiàn).因此，我們認(rèn)為在普通物理教學(xué)中應(yīng)該解決好以下幾個(gè)關(guān)系：新知識(shí)和舊知識(shí)、經(jīng)典和現(xiàn)代、理論與應(yīng)用、繼承和創(chuàng)新.這既是進(jìn)行教學(xué)改革的首要和基本的問(wèn)題，也是進(jìn)行教學(xué)改革的基本途徑.

普通物理學(xué)是由力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)構(gòu)成的系列課程，是物理專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科.其基本概念和基本理論在20世紀(jì)初期就已建立.20世紀(jì)物理學(xué)的輝煌成就以及與其他學(xué)科的相互滲透、融合所形成的交叉學(xué)科，為物理學(xué)的教學(xué)提供了豐富的素材和內(nèi)容.傳統(tǒng)的課程體系就是學(xué)科的理論體系，沒(méi)有體現(xiàn)近代物理的進(jìn)展，也沒(méi)有反映近代物理和其他學(xué)科的融合和交叉.為了使普通物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容更好地體現(xiàn)20世紀(jì)物理學(xué)的新發(fā)展，適合于教學(xué)，要求對(duì)普通物理學(xué)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革研究和實(shí)踐.

為了適應(yīng)近代物理的發(fā)展，我們拓寬了普通物理學(xué)課程設(shè)置，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu).我們開(kāi)設(shè)了《近代物理專(zhuān)題研究》、《近代物理實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題研究》等課程和與普通物理學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的選修課程.我們把原子物理課程改造和拓寬為近代物理課程.在近代物理框架內(nèi)，講述了量子理論的基礎(chǔ)知識(shí)、固體能帶理論、半導(dǎo)體和超導(dǎo)體、也引進(jìn)了原子核的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，粒子物理的基礎(chǔ)知識(shí)和理論，簡(jiǎn)單介紹了廣義相對(duì)論和宇宙學(xué).既體現(xiàn)近代物理的發(fā)展，也考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間和興趣.以學(xué)生為中心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性.

我們?cè)诓唤档驼n程難度和深度的基礎(chǔ)上減少原課程的學(xué)時(shí)，為選修課的開(kāi)設(shè)創(chuàng)造條件.物理是一門(mén)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué).我們強(qiáng)調(diào)基本概念、基本原理、基本技能等基本功的訓(xùn)練，這是我國(guó)物理教育的優(yōu)良傳統(tǒng).我們的改革并不是簡(jiǎn)單地、機(jī)械地裁減課程內(nèi)容、組合課程結(jié)構(gòu).

2 教學(xué)內(nèi)容改革的基本途徑

教學(xué)內(nèi)容的改革必須在教學(xué)大綱的指導(dǎo)下進(jìn)行.教學(xué)大綱是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求的規(guī)范，遵從教學(xué)大綱是教學(xué)的基本原則.在教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，我們編寫(xiě)了適合新學(xué)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容.其原則是保留基本概念、基本知識(shí)、基本理論、基本原理，注重基本，在此基礎(chǔ)上，我們?cè)龠x擇和組合經(jīng)典的教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)近代物理的發(fā)展現(xiàn)狀和重大成就.使學(xué)生對(duì)近代物理的發(fā)展有所了解，開(kāi)闊眼界，使基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容更好地適合于近代物理的發(fā)展，將普通物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化.

教學(xué)內(nèi)容的一個(gè)重要方面是思考題、習(xí)題、試題的配置.思考題和習(xí)題的配置是幫助學(xué)生理解和鞏固教材中的基本概念和基本規(guī)律，培養(yǎng)運(yùn)用物理規(guī)律分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.試題可以檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，也能檢驗(yàn)教師教學(xué)的成果.建立多層次的思考題、習(xí)題和試題配置，是教學(xué)內(nèi)容改革的一個(gè)重要組成部分.依此指導(dǎo)思想，我們建立了思考題、習(xí)題和試題并放在網(wǎng)上共享.這些題目的一個(gè)著重點(diǎn)是強(qiáng)化了對(duì)基本概念的理解、基本方法、原理的應(yīng)用.我們也改造了一些依物理學(xué)原理、方法在科學(xué)技術(shù)及實(shí)際問(wèn)題方面的應(yīng)用提煉出的物理模型，同時(shí)，充分重視編寫(xiě)能夠反映與普通物理學(xué)系列課程相關(guān)的現(xiàn)代物理的發(fā)展成就的題目，對(duì)該類(lèi)題目輔以一定的背景知識(shí).

3 構(gòu)建以學(xué)生為主體的教學(xué)模式

教學(xué)，從根本上講是一種認(rèn)知過(guò)程，普通物理課的教學(xué)是學(xué)生個(gè)體在教師的引導(dǎo)下和物理環(huán)境相互作用認(rèn)知物理世界，其中，更重要的是在認(rèn)知物理世界的過(guò)程中培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)以及能力.對(duì)于工科學(xué)生，其物理思想及素質(zhì)的培養(yǎng)是在普通物理課的學(xué)習(xí)中來(lái)是實(shí)現(xiàn)的.高等教育的目的是培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)所需要的理論基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面寬、能力強(qiáng)、素質(zhì)高以及具有較強(qiáng)的知識(shí)更新能力和創(chuàng)新精神的人才.

在此目標(biāo)的指引下，我們構(gòu)建了新的普通物理課的教學(xué)模式.把以知識(shí)傳授為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅芰Α⑺刭|(zhì)培養(yǎng)為主的教學(xué)模式.構(gòu)建素質(zhì)教育與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)為一體、知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)為一體、教學(xué)與科研為一體的教學(xué)模式.為了達(dá)此目的，我們注意了以下幾個(gè)方面的問(wèn)題的解決：教師專(zhuān)業(yè)知識(shí)的扎實(shí)性；課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；教學(xué)手段.

教學(xué)過(guò)程是教師和學(xué)生的雙邊活動(dòng).一方面要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，另一方面要突出學(xué)生的主體地位.教師首先要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，要熟練地掌握本專(zhuān)業(yè)的基本概念、原理和技能，也需要掌握相關(guān)學(xué)科的知識(shí)和富于時(shí)代特點(diǎn)的思想信息和科技信息.教師在熟悉和掌握指定教材的同時(shí)，還要大量的參考資料，擴(kuò)大知識(shí)面，對(duì)知識(shí)融會(huì)貫通.我們采用定期講座和舉辦討論班的形式來(lái)研究教材和了解科技的新進(jìn)展.

教學(xué)最主要的一個(gè)環(huán)節(jié)是課堂教學(xué).課堂教學(xué)是一個(gè)多種層次結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)，即教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu).我們?cè)跇?gòu)建以學(xué)生為主體的教學(xué)模式的過(guò)程中，特別注意這三種結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一、和諧一致.學(xué)生的學(xué)習(xí)要在原有的知識(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)和新知識(shí)、新思想不斷的交流，學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)新知識(shí)，培養(yǎng)能力、素質(zhì)，即構(gòu)造新的認(rèn)知模式.

教師作為先行組織者，要提煉原有認(rèn)知，引發(fā)沖突、激起學(xué)生的探索心.因?yàn)榕d趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的關(guān)鍵的一步.我們采用建立預(yù)習(xí)提綱的辦法.預(yù)習(xí)提綱以章或有時(shí)以節(jié)為單位，將知識(shí)的要點(diǎn)以問(wèn)題的形式列舉出來(lái).這些問(wèn)題有啟發(fā)性和指導(dǎo)性，不是知識(shí)要點(diǎn)的簡(jiǎn)單羅列.通過(guò)預(yù)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和知識(shí)更新的能力.學(xué)生預(yù)習(xí)，可以為教師的課堂教學(xué)建立一個(gè)較為完備的知識(shí)準(zhǔn)備和心理準(zhǔn)備，能使教與學(xué)、講與聽(tīng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，為教學(xué)計(jì)劃的完成和目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量.預(yù)習(xí)提綱同時(shí)還可以解決教學(xué)大綱太粗、教材太細(xì)，學(xué)生抓不住重難點(diǎn)的弊端.

在課堂教學(xué)中，注意認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化和順應(yīng)，構(gòu)建新的認(rèn)知結(jié)構(gòu).21世紀(jì)是信息化的時(shí)代，其標(biāo)志是計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用.我們編寫(xiě)普通物理教學(xué)的電子教案，其組成由一個(gè)主體的模塊和各種小的、比較專(zhuān)門(mén)的小模塊組成，課題組成員可以根據(jù)自己的想法在此主體模塊的基礎(chǔ)上把各種小的模塊包括進(jìn)來(lái)組成一個(gè)完整的電子教案，目的是把計(jì)算機(jī)技術(shù)和教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái).我們?cè)跇?gòu)建新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，采用先進(jìn)的教學(xué)手段，諸如多媒體、投影、和演示儀器的應(yīng)用或采用討論的形式，同時(shí)注意教學(xué)過(guò)程中的互動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維，鼓勵(lì)學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，介紹物理前沿，活躍學(xué)生思想.以學(xué)生為主體，發(fā)揮學(xué)生的主體性，激發(fā)學(xué)生探究、求知、創(chuàng)新的欲望，把學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主、合作、探究地學(xué)習(xí)的過(guò)程.多種教學(xué)手段的應(yīng)用，可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.

總之，我們認(rèn)為對(duì)于工科學(xué)生的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，普通物理的重要性是不言而喻的.在普通物理教學(xué)中，我們根據(jù)教學(xué)大綱，考慮時(shí)代特點(diǎn)和需要，對(duì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式作了改革，取得了初步的進(jìn)展.隨著時(shí)間和環(huán)境的變化，普通物理課教學(xué)改革的進(jìn)一步探索、深化和拓展是我們下一步的任務(wù)和工作.

〔1〕宋國(guó)利，杜凱，王永祜，孫凱霞，梁紅.普通物理教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的研究與實(shí)踐.黑龍江高教研究，2002（3）：93-95.

〔2〕趙凱華.對(duì)當(dāng)前物理教學(xué)改革的幾點(diǎn)看法.大學(xué)物理，2000（2）：1-2.

〔3〕劉巖，楊小紅，羅志環(huán)，黎永耀，林健榮.高校理論物理導(dǎo)論課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐.赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009（6）：18-19.

〔4〕趙立萍，楊昕卉，胡巍.關(guān)于高師理科普通物理教學(xué)的幾點(diǎn)思考.教育與職業(yè)，2010（11）：119-120.

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1673-260X（2011）04-0250-02