地方應用技術型本科院校理論物理課程教學改革探討

作者簡介:劉永皓(1980－)，男，吉林長春人，大慶師范學院機電工程學院副教授，從事物理學的教學和研究。

基金項目:大慶師范學院教育教學改革項目(JY1304)。

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095－0063.2015.03.035

0　引言

理論物理課程是本科物理學專業的主干課程，與普通物理相比，理論物理課程具有內容抽象、邏輯推理嚴密、學習難度較大、對高等數學要求較高的特點，這就要求學習者必須具備較強的邏輯思維能力、豐富的空間想象力及堅實的數學基礎。但是，隨著招生規模逐年增加，我國的高等教育從精英式教育模式轉化為大眾化教育模式，如何提高理論物理課程的教學質量，一直以來是許多高等院校特別是地方院校的物理教師亟須解決的問題。根據大慶師范學院物理學專業理論物理課程教學存在的問題，提出改革措施并進行教學實踐，取得了良好的教學效果。

1　理論物理課程現存的問題

目前，大部分地方本科院校物理學專業的教學基本上還是采用老的教育模式，即普通物理五門課，理論物理四門課。從全國高等院校的調查和相關數據的分析研究 ［1］中可以清楚地看到:這些課程的教學效果是不能令人滿意的。主要表現在學生厭學，沒有學習時間和精力的投入，缺乏鉆研精神。究其原因主要是:學生對理論物理課程的重要性認識不夠;由于課程對數學要求較高，比較抽象，學習起來比較困難，存在畏難情緒;有的教材為了自身課程體系的完整，或是面面俱到或是追求“大而全”，而在目前的教學改革中，絕大部分學校都相應減少了理論課的教學時數，二者的矛盾比較尖銳，如果教師在教材分析和教學設計時處理不當，也會導致教學效果不理想。因此，為了徹底改變理論物理課程教學過程中教師教學難、學生畏學的現狀，培養和造就高素質的應用型人才，理論物理課程的教學改革勢在必行。

2　教學內容改革

2.1　課程內容體系的整合

電動力學、量子力學、熱力學與統計物理、固體物理四門課程作為物理學專業的理論基礎課，是我國高校長期普遍實施的傳統課程體系，各部分互相融合，彼此聯系，是一個有機的整體。根據知識結構需要，對四大力學內容進行了合理調整。為避免過分強調單一課程的系統性和完整性所造成的內容龐雜、相互重復較多的弊病，根據課程間的內在聯系共同制定教學大綱和教學內容，落實“一綱多本”的理念，加強課程內容的整合和優化，在課程內容上進行量的壓縮與質的精選，提煉多本教材的核心先進內容。比如，在教學內容上，一門學科的知識哪些是最基本的知識點，它們的合理組合就形成這門學科的基本結構，學生只要掌握了基本結構，就能不斷獲取這門學科的新知識。所以，要精選教學內容，要將教材中一些繁雜的內容梳理清楚，在教學中給出一條清晰線索，使學生容易掌握，應該刪除的內容堅決刪除。同時，通過對教師主持的科研課題以及對學術前沿知識的整合轉化，將理論物理發展的最新成果納入課程，使學生及時了解學科發展的新成就、新觀點、新問題和新動向。

2.2　重物理思想輕理論推導

對于理論性強的一些課程內容，不去追求繁瑣的數學推導，更多地突出物理思想的建立，對于某一個具體理論要重點講述它的建立過程與物理模型。物理模型盡量簡單，深入淺出，讓學生學會用理論物理的方法思考和處理問題。課堂授課內容要求反映課程的主要結構，但不求完全。將一些驗證型的推導留給學生自己完成，盡量把課程內容和學科新進展、重大問題聯系起來，提供進一步相關文獻或網頁供學生深入調研。例如講到玻色分布時，介紹玻色－愛因斯坦凝聚實驗和教師自己的研究工作等。

2.3　增加學科前沿內容

將科研體會和最新的科研成果融入教學，結合科研體會說明理論在實際中應用的可能性，激發學生的應用、創新意識和創新能力;關注物理學前沿，結合教學內容適當介紹相關高新技術發展，保持教學內容的先進性;以“窗口”和“接口”的形式與相關學科進行交叉滲透，使理論物理與基礎物理、與其他相關學科有機地聯系起來，形成趣味濃厚的學習氛圍。鼓勵學生積極參與或參觀學院相關老師的科研實驗，多聽相關的學術報告，讓學生了解最新的學術動態，培養對科學研究的興趣，為部分學生將來繼續深造和終身從事科學研究事業奠定基礎。

在電動力學部分，在壓縮前半段教學內容的基礎上補充一些具有一定前沿性的內容。如關于磁矢勢的物理效應(A－B效應)的確認以及由于高溫超導的迅速發展需要充實的電磁場的磁性質內容;在量子力學部分則應注意自然科學方法論的滲透，從基本原理和基本假設出發，引進物理基本概念得出基本規律，解決一些典型問題，鑒于量子物理近年來發展迅速，適當安排反映學科進展的新內容，如霍爾效應等。

3　教學方法改革

3.1　互動式教學

采用啟發式和討論式教學，積極構建互動式教學模式。改變以教師為中心、學生被動學習的教學組織方式，建立以學生為主體、教師為主導的教學組織方式，強化學生自主學習的意識，培養學生的自學能力和終身學習意識。課堂講授側重于講重點、講難點、講思路、講方法，采用啟發式、討論式教學方法，增加課堂討論，變一言堂為群言堂，加強師生互動和學生主動參與，引導學生積極思考，教師在學生探討的過程中不斷啟發和引導。在課堂上基于知識點展開討論，向學生展示更多前沿的物理背景和一些有趣的物理問題，在教學過程中，鼓勵學生以原始問題為起點，反思前人認識問題和解決問題的思路和方法，鼓勵學生勇于詰問任何既有的結論，并在所提出問題的基礎上進行更進一步的探究。在提高學生對課程學習興趣的同時，也培養學生的科學探究能力和創新能力。

3.2　加強現代信息技術與教學的整合

隨著計算機技術的深入和普及，越來越多的教師關注如何用信息技術來提高教學效率和質量。理論物理課程也改變了傳統教學方式，引進了全新的多媒體教學。在教學過程中，通過合理地運用現代多媒體技術，不僅能將抽象枯燥的概念和原理形象化，使學生易于理解，同時還增加了信息的容量。例如量子力學中的微觀機理，非常抽象，與日常生活經驗完全不符，教學相當困難。這部分內容借助多媒體手段確實是行之有效的。如在原子的結構模型、物質波的統計解釋、隧道效應的解釋中，都采用了視頻動畫的方法，讓學生形象簡單地接受這些解釋。在教學時，適時播放某些相關技術原理的音像資料，邊播放邊講解，徹底改變傳統教學的單調模式，確實激發學生的興趣，拓寬了學生視野，并且切實提高工程實踐能力。總之，通過充分合理地使用現代多媒體信息技術，學生對基本科學原理在生產實際中的應用有充分的認識和理解，真正做到學以致用。

3.3　開設專題講座

很多學生學習物理知識只會背公式套公式，并沒有把學到的物理思想和理論用到生活中去。專題講座能夠大大彌補這一不足，從天文到地理，從生物到數學，甚至從文學到音樂，任何人類文明中都蘊含著物理學知識，如能傳達給學生，不僅可以讓學生體會到物理的無處不在，而且可以大大拓展學生的知識面，讓學生在以后的生活中能夠有一雙發現物理的眼睛。專題講座的內容不局限于課本，只要是和理論物理知識相關的，能夠有效地吸引學生注意力，可以激發學生學習物理興趣的內容都可以選擇，甚至可以結合當前流行的一些熱點話題進行探討。需要注意的是，專題講座的選題非常重要，一方面應該與學生的專業接軌，另一方面要充分體現實踐創新內容，如近代發展，不應涉及過多的具體技術知識，否則會讓學生無法透過現象看本質，理解不了基本物理知識在現代科技中的應用。實踐證明 ［2］［3］，對于這種輕松的教學模式，學生表現出極大的興趣，課堂氣氛非常活躍，不僅拓寬了學生的知識面，鍛煉了自學能力、思考能力和創新能力，還培養他們從多方面攝取知識營養的習慣。

4　課程評價改革

常規的理論課程評價考核主要是根據期末考試來判定學生的學習情況，因為是閉卷考試，而且理論物理課程知識復雜深奧，教師在命題時往往只能選擇學生做過的較簡單的題目，即只要求學生基本理解和掌握課本的知識，這樣做無法體現學生的學習情況和學習能力，嚴重抑制大部分學生的積極性，養成學生不求甚解、死記硬背、考前突擊和投機取巧的壞習慣，久而久之形成教學的惡性循環 ［4］，使得理論物理課程成了形式和擺設。有效的課程評價體系不僅僅是對學習結果的評價，還要包括學習能力、學習過程的評價，是一種全面和綜合的動態評價過程。理論物理課程的教學過程不僅要求學生要掌握物理學的基本概念、定律和理論知識，而且要讓學生了解得到這些知識的過程和研究方法，同時還要結合實際靈活運用這些知識。因此，采用撰寫課程論文、課堂討論等學習過程進行多次評定考核，而不再采用期末閉卷的形式。這種改革，確實全面公正地評價了學生的學習情況，有很好的區分度，評價結果也更符合人才綜合能力的培養目標。

5　結語

修改和完善理論物理概論的教學講義，并請專家提出改進意見，確保教材的完備性、科學性與先進性;在教學實踐的過程中，結合兄弟院校的先進經驗以及應用技術型人才培養的目標，進一步修改教學大綱，在大綱中進一步明確各教學環節的知識點。