國外不同層次高校大學物理教學模式思考與借鑒實例

摘 要：本文總結了國外幾所不同層次高校的大學物理的教學模式，并結合實際情況在大學物理教學中予以借鑒，給出了在大學物理授課過程中的教學實例。改進的教學模式成功的調動了學生的學習積極性和主動性，有效的改善了傳統授課模式的不足。

關鍵詞：大學物理 教學模式 實例

中圖分類號：G6 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）04（a）-0006-02

大學物理是世界范圍內各理工科高等院校普遍開設的基礎課程，它在傳授知識、培養能力方面有著不可替代的作用。為有效的借鑒國內外高校的大學物理教學方面的經驗，我們總結了國外部分高校的大學物理教學模式，并在此基礎上有選擇的予以借鑒，尋求更適合我國國情并可在我校應用的教學模式。

1 國外大學的教學模式

1.1 美國頂尖大學物理教學模式

美國是當今世界上科學技術最發達的國家，也是高等教育最發達的國家，美國優秀高校的大學物理教學模式是我們首先關注的重點。教育部“國內外高等教育教材比較研究”項目之一《中美一流大學物理教育比較研究》項目中對美國一流大學哈佛大學和麻省理工學院的物理教學模式給出了比較。其中提到，哈佛大學的物理教學模式[1]主要包括：一是案例教學。學生在案例教學過程中更愿意積極主動的思考問題，能夠極大的發揮學生的原創動力，因此，案例教學廣泛應用于各種教學領域。二是運用互動討論法教學。這種教學方法對學生的知識儲備要求很高，但是這種方法能夠很好的鍛煉學生的反應能力和洞察能力。在案例教學過程中，哈佛大學的教師需要為學生設計課程，開設講座，組織研討，就學生的研究題目提出建議，為學生的實驗方案或研究論文提供咨詢，引導學生開展正式或非正式的討論。這就要求教師隊伍必須具有深厚的功力以及足夠的數量，總之這種方法對師資力量要求十分苛刻，并非一般的大學物理教師能夠實施的。案例教學的重點通常放在培養學生的獨立思考能力和分析問題、解決問題的能力上。三是采用教研結合教學體系。這種教學模式認為本科生也能夠從事科學研究，把學生看作是處于實習階段的學者和研究者，和教師一樣要主動參與探索未知的事物或者檢驗現有的假設和解釋，給有志于物理科學研究工作的學生一個良好的科研環境和交流平臺。四是教師獨立教學。哈佛大學物理教師通常都是自由選擇教材，獨立完成整個課堂教學，不考慮其他教師和其他學校的做法。這種教學方法充分尊重的教師的作用，能夠最大限度的發揮教師的能動性。

麻省理工學院（MIT）提出了以研究為主體的教學模式[2]，針對本科生教育制定了形式多樣的教學方案。其中包括：本科生研究機會方案、獨立活動期、媒體藝術與科學新生計劃等。這些活動將理論與實踐相結合，打破傳統的以教師填鴨式教學，學生被動學習的教學模式。在這些教學活動中，教師只是起到指導作用，學生是教學活動的主體，是學生自己主動將所學知識運用于實踐中。通過這些具有實際意義的教學活動，進一步激發了學生的創新意識，培養動手能力，并鍛煉了堅毅的品質，這樣建立起來的本科生自主研究實踐的教學體系，讓本科生可以參與各種科研活動中去，更好的培養和造就科技創新的新生人才。這種教學體系與哈佛大學的教研結合體系十分類似，但是MIT的形式要更加多樣化。

1.2 美國其它高校物理教學模式

哈佛大學和麻省理工這樣的世界一流名校的經驗對于國內的一般高校未必適用，我們同時關注其它高校，例如北卡羅來納州立大學[3]和美國伊利諾伊大學香檳分校[4]的大學物理教學模式。北卡羅來納州立大學的大學物理教學，采用SCALEUP教學法。在這種教學模式中，以學生為中心。學生們在小組里互相合作、進行活動，而指導教師走來走去，發現問題，及時跟學生們討論。這種方法能夠提高學生的出勤率，同時，學生的成績也提升了10分。美國伊利諾伊大學香檳分校的大學物理教學中，特別強調學生的參與，整個教學過程都是以學生為主體，教師在授課過程中大量提問，學生踴躍參與討論。

1.3 德國克勞斯塔爾工業大學的大學物理教學模式[5]

與德國其他學校一樣，德國克勞斯塔爾工業大學也注重教學和科研的統一，他們是校、系、所教學體制。每個研究所是教學與科研的實體，同時承擔教學和科研工作。研究所的所長同時可能承擔大學物理教學的任務，并結合本所特長開設專業基礎課程。他們在教學內容上能反映物理學科的新發展和新成果，也能選擇一些結合專業內容的知識作為側重點。教授的科研助手也是教學助手，從教授到助手既重視科研，也重視基礎課教學工作。這種教學與科研密切結合的體制，對提高大學物理教學質量大有裨益。

2 大學物理教學模式借鑒實例

目前，我校大學物理教學采用的是大班授課，一個班學生的人數在120人左右。每個教師同時擔任兩到三個大班的大學物理教學工作。對于這樣的實際情況，筆者結合自身同時從事科學研究的實際情況，在教學過程中采用了多種方式。

2.1 提問式教學與科研前沿相結合的方法

例如，在講到量子力學部分時，筆者在授課過程中，先向學生提出問題：“納米材料與結構測試中為什么廣泛使用各種電子顯微鏡？”通過與光學部分光學顯微鏡的比較，學生既能夠鞏固光學儀器部分儀器分辨率的知識，還自然的能夠聯想到電子應該有波動性。然后再介紹戴維森-革末電子衍射實驗和G.P.湯姆孫電子衍射實驗，有了前期的思考與討論，這部分內容就很容易被學生掌握。筆者目前的科研工作是關于微納米材料與器件方面的，科研工作中有大量的電鏡照片，可以讓學生清晰的看到在電子顯微鏡下微觀世界是多么奇妙。結合電子顯微鏡的發明過程，同學們更加明了理論研究是如何切切實實的推動了技術的向前發展，反過來，技術的進步又有力的促進了科學研究，從而帶動理論向前發展。這樣的過程，能夠帶著學生了解近代物理學的發展歷程，也能夠促進學生明白科技是如何向前發展的，而不是簡單的局限于抽象的物理公式。物理學的發展過程就是后人對于前人理論的繼承和創新的過程。通過這樣的過程，讓學生了解物理學家的研究經歷，可以使他們逐步認識到創新思維的重要性，從而培養其創新意識和科研方法。

2.2 聯系生活實際案例教學

大學物理是公共基礎課程，而且大學物理內容與我們的生活密切相關。例如光電效應是近代物理里面一個重要的實驗，這個實驗的發現與成功解釋直接促進了量子力學的建立。講解這個實驗的時候，可以與實際生活聯系起來。當今我國經濟蓬勃發展的同時，環境污染越來越嚴重，已經到了不容忽視的程度。隨之而來的，清潔能源的開發與利用就顯得尤為重要。在各種類型的清潔能源中，太陽能是取之不盡用之不竭的一類重要能源。就此，可以請同學們討論一下太陽能電池的基本原理。在此基礎上，學生就會對光電之間的相互轉化有了深刻的認識。而且，能夠激發學生的創新研究欲望，有很多學生課后找到筆者希望能夠結合大學生創新活動做一下有關太陽能電池方面的研究工作，這是筆者在講課之前想不到的。

2.3 演示實驗進課堂

演示實驗是構成大學物理教學的重要一環，但在實際教學活動中一般學校往往把演示實驗與大學物理課堂教學分開來。為了更好的發揮演示實驗的效用，可采取課堂演示和開放實驗室演示兩種模式。課堂演示能夠更直觀的讓學生明確物理學是一門實驗學科，物理學的發展是與實驗密切相關的。開放演示實驗室主要以興趣培養、增強動手能力為指導思想，為學生提供開放、自主的實驗環境，以調動學生的學習積極性，激發學生的求知欲，避免常規實驗課中學生只是循規蹈矩而積極性受到嚴重抑制的弊端。

通過以上這些教學模式的改進，學生對大學物理的學習興趣明顯增強，而且學生的求知欲和創造性被極大的激發出來。同時，筆者始終以一種開放的心態去講授大學物理。例如，在講解近代物理的時候，我會告訴我的學生，盡管利用相對論和量子力學的知識體系確實能夠解決生產實踐中的問題，但是也有人對這些理論提出質疑。也許有一天，這些理論還會被完善，甚至修改，但這正是物理學的發展歷程。事實上，近代物理還有很多內容沒有定論，正如霍金在《時間簡史》一書所說：“科學理論只不過是我們用于描述自己所觀察結果的數學模型，它只存在于我們的頭腦中”。科學上未知的東西還很多，需要后來人不斷的努力。這樣的過程，正是激發學生學習熱情和創造性的過程。

參考文獻

[1]張立彬，鄭先明，李廣平.哈佛大學物理教育狀況研究[J].大學物理，2011，30（1）：56-61.

[2]張立斌，梁啟銳，李廣平.麻省理工學院物理教育狀況研究[J].大學物理，2011，30（2）：34-39.

[3]羅伯特·比克納.北卡羅來納州立大學的大學物理教學[C].第三屆大學物理課程報告論壇論文集，2007.

[4]蘇亞鳳，徐忠鋒.從美國伊利諾伊大學香檳分校的大學物理課程教學特點淺談我國大學物理教學改革[J].大學物理，2011，30（10）：48-51.

[5]吳穎.考察德國大學物理教學的啟示[J].沈陽航空工業學院學報，2004，21（6）：122-123.