地方師范院校大學物理教學改革初探

摘要：大學物理課程是理工科專業一門必修專業基礎課，但是在地方師范院校實際教學實踐中存在很多普遍的問題。針對當前存在的問題，作者從教學內容、教學方法以及科學素養培養等方面提出來改革方案。

關鍵詞：大學物理 教學改革 師范院校

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（a）-0207-02

物理學作為一門基礎學科，是自然科學中最具活力、最富創新的一門學科。物理學的發展不僅推動了整個自然科學的發展，而且對人類社會發展和科學技術的進步中起著決定性作用并產生著極其深刻的影響。第一次工業革命、電氣化以及近代納米技術、半導體技術的迅猛發展均伴隨著物理學理論的突破和實踐應用的推動。物理學的發展已經對社會產生了重要的影響，讓人們可以不斷地去研究發現我們不知道的秘密，可以說，物理學是人類認識自然和改造自然的先鋒，它的突破導致新技術的產生，它的革命對人們的生活、工作方式產生深刻影響。它不僅使人類按照他們所認識的自然規律改造他們所生存的客觀世界，與此同時，也改變了人們的自身，讓人們了解到了很多知識，同時也升華了心靈。

鑒于物理學在科學技術和人類文明進步中的特殊地位，決定了大學物理教學在高等師范院校教育體系中的特殊地位和作用，因此，物理學是不可替代的，也是必不可少的。通過大學物理課的學習，同學們也學到了不少知識，而且能夠提高其科學素養，建立正確科學的思維方法和思維習慣，增強其分析問題、解決問題的能力，為以后的科研、工作打下堅實的基礎并產生深遠的影響。所以說，大學物理課程不僅是理工科學生學習專業知識的重要基礎課，也是培養學生科學素養和創新能力的重要課程。然而由于大學物理自身的特點、傳統教育的誤區以及人們認知上的差異，很多人都認為物理不僅難學，而且學而無用。面對這種局面，大學物理的改革勢在必行。地方師范院校開展大學物理教學改革研究工作，不僅是提高教學質量的一個重要措施，也是大力發展物理學的一個重要工作。

1 地方師范院校大學物理教學的現狀和存在的問題

1.1 各高等院校對大學物理課程重視程度不夠

在當前的高等師范院校所進行的以“加強基礎，拓寬基礎，淡化專業”為主要目標的改革過程中，高等師范院校并沒有真正體現加強公共基礎課程大學物理課的改革目標，而是在不斷地壓縮大學物理課的學時，有的學校非常注重專業課的發張，從而忽略了物理課的存在，在發達國家，工科的基礎物理課學時基本上同物理專業一樣，在各科中屬最高檔次，一般都在400學時到500學時以上。例如，美國加州理工大學所有各系一、二年級的公共物理課總學時約為540（包括實驗課、習題課）；德國的情況也大體如此，理工科一、二年級不分系，且設有每學期周學時為4的兩年公共物理課，以及相應的實驗課。

我國40余年來的現實狀態，則是，每當教學改革高聲呼喊時，不是物理專業的就要求減少物理課時。我國工科物理課總學時的“標準值”只有200，實際實行的還要少得多，在不少院系中是140、110學時，有的還更少。陳佳洱院士、趙凱華教授建議：工科物理課不少于300學時。目前鄭州師院開設的物理課程現狀和國內的情況差不多，有的院系開設有物理課，有的院系沒有開設，而且實驗課程開設數量也不夠。

1.2 生源素質普遍降低，且參差不齊，學生學習興趣不高

目前我國的高等教育已經實現了精英教育到大眾化階段的過度，但隨著也帶來了一系列的問題。突出的問題就是雖然數量上達到了大眾化教育的標準，但是由于基礎教育的薄弱，造成了學生的生源質量差別很大。師范院校的生源質量和素質明顯比以前下降。很多學生感到大學物理較難、學習吃力，從而學生的學習興趣不高，積極性下降，大學物理教育從效果上來看并不太好。

1.3 大學物理教材內容陳舊，和現實脫節

物理學在初中、高中、大學階段都各自形成較完整的體系，而程度由淺入深，呈現出螺旋式上升的特點，這樣在內容上必然會有部分一致，如果處理不好，就容易變成簡單的重復，致使學生產生厭學心理，這也是大學物理難教的原因之一。有調查結果表明：大學生認為，物理教材陳舊，內容重復無創新，而與日常生活，專業課的連接，社會發展，都沒有太大的關聯，從而，學生感到理論性太強，而缺乏實用性，極大地控制了學生們學習物理的興趣。高中物理與大學物理在內容的編寫上，都是以基本定律和基本計算方法為主線，對于基本概念的核心地位、物理學的基本思想、基本研究方法和基本精神不夠重視，難以激發學生學習大學物理的熱情和興趣，無法實現大學物理的教育功能。

這里有個疑問，為什么物理學收到如此對待呢？有體制上的問題，也有大學物理教學的問題。當前不是強調客觀，而是要從主觀出發，發現問題，解決問題，應該從高等師范院校整體運行機制方面全盤考慮深化大學物理教學的改革問題。通過作者近年來的教學實踐與反思認為應該從以下幾個方面來進行改革和探索。

2 更新教學內容，拓寬學生視野

教學內容的改革一直是教學改革的重點與難點，它直接影響著人才的素質與相應的教學組織形式和教學方法。在我國現行的教育體制中占支配地位的看法是，大學物理課程是為專業服務，于是，專業需要的內容就講，不需要的內容就不講或少講。專業課排下來剩出的時間多就多講，剩得少的就少講。每次教學改革時，非物理專業就要求砍殺物理課程的學時。但是大學物理教學并不是簡單物理知識的傳承，更重要的是學生對物理學的方法、概念、物理圖像有個全面的了解，掌握科學的思辨方法，增強分析問題、解決問題的能力。正如著名理論物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德，費曼說：“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”。因此對大學物理教學內容的改革并不是簡單的刪減的問題。要做到經典物理和現代物理并重、方法和思想并重，同時還要兼顧學科差異。

目前大學物理教學中經典物理學占的比例很大，但其中有些內容是與中學重復的，而對物理學前沿進展介紹很少，造成學生學習興趣不大。因此在教學內容設計上在保持物理學的系統性基礎上，本著壓縮經典內容，拓展近代物理的內容。其中，經典物理部分應予切實保證，它對訓練和培養大學低年級學生科學思維方法和分析問題、解決問題能力的作用是其他課程所不能代替的。

但要對經典物理的內容進行優化，提煉，對教學內容要進行不斷地修改與完善，比如力學部分增加“黑洞”、“宇宙大爆炸”、天體物理簡介等；在狹義相對論部分要介紹在愛因斯坦之前人們已經發現在慣性系中光速不變的現象，增加廣義相對論的簡介；在熱學部分要突出統計原理和熵，將源于熱學的熵變為廣義熵，介紹生命科學、環境科學、社會科學、信息科學中的熵。近代物理中除了量子物理的介紹，增加固體物理、半導體物理、超導、太陽能等新興學科內容的講解。通過這樣的補充與完善，可以不斷的激起學生的好奇心與興趣。

在教學體系的設計中要充分考慮到專業差異和學科差異，當前各高校的大學物理教學改革僅僅關注大學物理這一門課程的改革居多，但卻沒有把大學物理放在教學改革體系中來進行考慮。根據目前高等師范院校院系專業設置來看，大致可以劃分為理科、工科和文科。理科各院系由于數學基礎較好，教學內容可以深些，信息量大些，滿足學生以后科研工作需要；工科各院系學生考慮到以后實際工作應用在教學過程中強調物理理論系統性的同時，加強物理與工程技術領域的聯系，側重于現代科技及日常生活中的物理學內容的教學。對于文科院系的學生，考慮學生數學基礎較差，在課程設置上以物理學基本概念為框架，注重物理學思維方法和科學觀的教學，增加物理學基本概念的人文內涵的教學，培養學生基本的物理學素養、科學的世界觀和方法論，實現科學與人文的整合?？傊髮W物理教學內容改革是一項艱巨工程，它涉及到傳統教學體制的改革問題，教學改革應在小范圍試點，積累經驗、修正完善，然后全面推廣。

2.1 改進教學方法，培養學生能力

在教學方法上，部分老師在大學物理課堂教學中習慣于注入式的教學方法，這實際上還是應試教育的延續。這種教學方法會束縛學生的思維，限制了他們的想象力，這就對學生的培養造成很大影響。愛因斯坦強調：“發展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應當始終放在首位，而不應當把獲得專業知識放在首位。如果一個人掌握了他的學科的基礎理論，并且學會了獨立地思考和工作，他必定會找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節知識為其培養內容的人來說，他一定會更好地適應進步與變化?！币虼耍瑢Υ髮W物理的教學方面，要培養學生的自學與創造能力，使學生在學習物理知識的過程中就自然地掌握了相應的一套科學的思維方法。教學過程中，要將教學方法深入到學習當中，在對教學內容闡述和分析中，將抽象演繹和定性歸納相結合，尤其在歸納方面要有較大的突破，讓學生很好的掌握。經典物理注重講概念、講方法，近現代重在講思想。適當增加定性與半定量分析，教學過程中強調展示科學方法和科學發展的過程，提高學生獨立思考的能力，體會物理學家的直覺力和洞察力，提高學生科學素質，使學生真正感受到大學物理學是科學知識的基礎。

在教學過程中要改變過去教學中滿堂灌的教學方法，以建構主義理論為基礎，提倡“以學生為主體、教師為輔助”的教學方法，強調教師和學生的互動，變被動式學習為主動式學習，使學生在主動思考過程中獲得知識。在教學過程中要積極吸收現代科技成果，將信息技術和大學物理教學內容有機整合在一起。充分利用多媒體直觀、生動、逼真的特點，將教學過程中抽象的、復雜難懂的物理圖像通過動畫、錄像等形式呈現出來，使學生能更直觀、深入的理解物理圖像。

2.2 培養學生學習興趣，提高學生科學素養

興趣是最好的老師，興趣是學習的動力。學習興趣的高低在一定程度上會直接影響學習的主動性。一個有學習積極性的人，會以極大熱情投身于學習活動中，能克服各種困難，實現學習目標；相反，一個對學習沒有興趣的人則不求甚解，不愿意去深入思考學習問題。

因此學習興趣在大學物理的教學中起著重要的作用，是影響學習的重要情感因素，直接影響大學生學習的效果。為幫助學生克服學習大學物理積極性不高的思想，教學過程中作者增加了通識性教育提高學生的人文素質。首先在教學過程中穿插物理學史講解，通過物理學史的講解一方面可以使學生了解重要物理學事件發生的歷史背景，從社會發展的大背景下來體會科學進步的步伐；另一方面通過物理學史的介紹使學生明白科學的進步是由淺入深、循序漸進的。在教學中要引導學生認識物理學的發展過程，設身處地站在當時物理學家的位置上來領悟探索自然秘密的過程中的思維方式、信念和方法，理解科技發展的脈絡和進程，體會到物理學中的人文本質。其次教學中著重介紹一些著名物理學家的傳記和生平。物理學家是物理學史的創造者和實踐者，他們都是由平凡的人一步步走向大師的。通過牛頓、麥克斯韋、居里夫人、愛因斯坦等這些物理學大家的介紹使學生懂得除去他們光鮮照人的一面在實際的科研生涯中他們的也有挫折和失敗，還原他們完整的自己。進而培養學生在逆境中堅忍不拔、不畏艱險、執著追求的精神。經過人文教育的滲透，枯燥難學的物理課程就變得豐富多彩，有血有肉。學生的學習興趣和積極性均會有所提高，大學物理課程逐步變得人見人愛、生動有趣。

大學物理課程教學改革是當前每一個物理教學工作者所面臨的一個重要問題。經過近年來的探索和時間，逐步明確了課改的方向，具體的實施手段，并取得了明顯的教學效果。相信經過進一步的努力，一定會構建出有特色的大學物理課程體系和教學方法，實現打好物理基礎、培養能力、提高素質、突出創新的教學目標。

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