理工科大學物理教學改革初探

摘 要 在工科院校大學物理教改過程中，想要實現大學物理在教學目標、教學內容、教學效果這些方面取得長足的進步，就要投入大量的精力與實踐在相關的研究工作上。本文立足理工類大學物理教學現狀和教改成果，從教學的各個環節出發，對大學物理教學內容與方法改革提出幾點建議。

關鍵詞 工科 大學物理 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

物理學是整個自然科學的支柱，是人類文明、現代科技和工業的根基。縱觀世界科技發展史，物理學的每一次重大突破，都極大地促進了社會生產力的發展。現代原子能、激光、航天、計算機、信息等新興產業，都利用了20世紀的最新成就。

我們關于工科學生學習物理的目的在很早以前就進行過論證。從前我們認為這是為了配合專業課需要，所以在教學過程中就相對側重專業課需要的知識來講解。這種思想持續了很久，現在我們發現這種思想已經不再適應21世紀培養人才的需要，我們不得不拋棄陳舊的觀念，與時俱進的來尋找新的理論解釋。著名的物理學家理查德·費曼說過：“科學是一種方法，它教導人們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現在了解到什么程度（因為沒有事情是絕對已知的），如何對待疑問和不確定性，證據服從什么法則，如何去思考事物，做出判斷，如何區別真偽和表面現象。”作為一名諾貝爾獎得主，理查德·費曼的說法非常值得我們思索。遵照他的提議，我們逐漸認識到，大學物理不單單是對學生進行物理知識的教育，也不僅是為了工科學校學生的專業課知識掌握來服務。而是所有工科學生培養自身科學素養的法門，學生們通過學習大學物理來掌握工程技術知識，這樣才能獲得理工科的專業基礎。大學物理這門課程的設置，是為了迎接新世紀新技術的挑戰。科技和工程技術人員需要終身學習，那么大學物理這門必修課就是科技和工程技術人員在大學階段學習的首要任務之一，也是終身學習的良好開端。唯有在大學階段就掌握了物理學的學習方法與內容，熟悉了工作語言、概念和物理圖像，了解了歷史現狀和前沿，才能有一個宏觀的全面了解。

1 物理教學現狀分析

新世紀在科學技術不斷進步的推動下，各行業對高素質、技術能力強的專業人才需求迅猛增加。大學物理教學作為科學技術的基礎，面臨著許多新的挑戰。這勢必要求物理教師更新觀念、增加知識，以適應社會發展和科技進步，同時把知識傳播給未來的人才接班人。但現實中的物理教學還存在一些問題，主要表現在以下方面：

（1）光學、熱學、力學、近代物理以及電磁學是經典物理的重要部分，目前的大學物理教材中也是以這些為主要內容。由于以上各部分內容相對獨立，相互間比較獨立，難以形成統一的物理系統。教學內容上沒有新意，大多與中學物理課程類似。這樣學生看到課本之后馬上就沒有了學習興趣，或者完全按照中學生的學習方法分析問題。

（2）在物理教學中經典物理的內容達80%以上，造成近代物理和經典物理所占比例的失衡。而且這些部分沒有及時吸納近代物理發展的新成果，其理論仍舊停留在上世紀以前的成果，與近代物理相差距離甚大。這種情況下不能用發展的觀點來選擇、組織和審視傳統物理教學內容，導致物理教學與時代發展、科技進步的脫節。由此可以見，大學物理教學改革勢在必行。只有改革增加近代物理的比重，才能使學生了解更多的近代物理知識，體驗上世紀以來物理科學的巨大進步，適應科技發展的要求。

（3）現代化教學設備運用偏低，總體教學手段落后。近年來，多媒體教學、模擬實驗教學雖在有些課堂使用，但推廣、普及率還很低。現代化教學手段的先進性不能在教學中得到體現。因此，教學手段的更新探索需要長時間的努力。

2 大學物理教學內容改革建議

（1）理工類大學中，各個專業的物理教學都要遵循人才培養的總體要求。就目前的現狀看，在物理教材上，有些對理工類相關的教學內容不足、有些雖可以短學時使用但與之配套的教學參考書缺乏。因此，具體到理工類的各專業教學中，要科學組織、合理安排，制定不同的教學大綱以適應各個專業。不僅如此，還要以近代物理學發展為主導，加強各部分知識的內在聯系，從而使物理學的各部分內容得到系統的講解。同時，為幫助本專業學生應用基本定理和概念分析，提高物理學理論聯系實際和解決問題的能力，編寫適合本專科理工類各專業學習用的大學物理教學參考書是教研室老師需要考慮的問題。

（2）對相對論的時空觀、量子理論等現代物理學發展的前沿理論介紹適量增加，近代物理內容也要添加。以近代以來物理技術發展的成果，促使學生科學視野擴大，激發學生的興趣，促使學生的思路開闊。學生在學習基本理論、基礎知識的同時，能夠做到把握科技發展新動向、新信息的重要途徑，就是在物理教材中補充前沿的新發展內容及物理學與相關專業的交叉，融把近代科學技術成就和前沿課題的內容。

（3）對現代物理知識和現代科技聯系緊密的內容進行精選。處理經典物理部分，把一些時間久遠的陳舊部分剔除，可以有效的保證與中學物理的內容有所差別。展示新成果，把經典物理擴展成貼近時代的近代物理。

（4）在大學物理教材的編寫過程中，納入相關學科的基礎知識。隨著科技的進步，越來越多的交叉學科出現在研究領域。為了適應新時代新科技的變化，就一定要把與專業知識緊密相關的理工類專業知識編寫到教材中。在教學過程中，物理老師因材施教，調動大家的積極性，才能達到教學的最佳效果。

3 針對大學物理教學方法及手段改革的思考

（1）加強應用，減少計算。傳統的物理教學中，學生幾乎都是主要學習物理理論和相關計算公式，而物理概念這一方面則是一筆帶過。在這樣的情況下，學生只是通過數學方法來處理物理問題，只是為了解題而解題。在題海中，學生并沒有獲得學習樂趣，而是產生了一種畏懼心理。物理教學改革中，應該注意大力培養學生運用物理知識處理問題的能力，重視應用數學來合理的練習習題，這樣才能培養學生的創新能力。

（2）進行多媒體教學的正確運用。多媒體教學是現在教育的關鍵一環，不僅能夠培養學生的學習興趣，提高學習效率，最大限度的發揮主觀能動性。多媒體教學促進學生的個性發展，是“以學生為本”教育理念的充分體現。在大學物理教學中，教師要投入大量精力來制作多媒體電子課件。那些生動的動畫還有演示實驗、圖示說明以及物理學相關基礎模型，彌補了傳統教學的缺陷。一堂生動形象的物理課，是學生動態了解并掌握物理概念的關鍵。

（3）對于考試，要運用多類考試方法合理結合。目前的考試形式是一種落后的不能夠完全檢驗學習效果的考試。我們可以在考試的準備工作中建立一個試題庫，然后抽取題目進行閉卷考試。或者偶爾性的書寫小論文和新創意這樣的手段。可以閉卷筆試，通過試題庫進行考試，同時，運用書寫小論文以及新想法這些手段來調動學生學習的主動性。舒緩學習壓力，調動積極性，提升發現問題、探究問題的能力。

（4）要大力關注學生們動手能力的培養。物理是建立在實驗基礎之上的，所以學習物理離不開實驗。在大量的物理實驗中，學生才能自己把物理理論和實驗結合到一起。只有在試驗中才能加強分析問題、解決問題的能力，才能擁有良好的實驗素質。在大學物理實驗室中，學生擁有很多觀察與具體操作的機會。學生依據自身情況，個性化的選擇相關實驗的觀看與操作。開放實驗給學生們帶來的實踐經驗對學生來說益處多多，能夠充分感受物理學知識的奧秘與自身學習成果。

（5）進行課外教學。如今的教學中強調學生的自主學習能力的提升，所以要適當減少課內學時，相應的增加課外自主學習的量與質。開設物理類和技術類專題選修課（或講座）：如現代物理導論、混沌、原子和分子物理、核物理、天體物理、等離子體物理、凝聚態物理、熵和信息、傅里葉光學、非線性光學、非線性力學等、現代工程技術專題、激光技術、光散射技術、全息技術、穆斯堡爾譜學、核磁共振技術、薄膜技術、換能器、紅外技術、低溫和超導等。多多組織學生旁聽學術報告會和文化講座，參加各種社團活動和學科競賽活動，在豐富多彩的課外科技文化活動中開拓學生的視野，增長學生的才干。

4 展望

本文結合大學物理教學現狀和教學內容、方法就大學物理教學改革的前景進行了簡要的分析，也就物理教改提出了一些意見。物理學處在不停發展之中，教學理論也在不斷完善中，所以大學物理教改也要堅持與時俱進，緊跟時代步伐。大學物理老師不僅要具備相關的職業素養，還要有強大的實驗能力，時刻關注理工科各個學科的學術前沿發展情況。科研和教學共舉，把握教學基礎，探究學術前沿。老師的教研能力越強大越能保障學生的學習效果。唯有老師在現有教學基礎上，不停的探索相關知識，才能教出有創新思維，有發現問題解決問題能力的全面發展的高素質人才。