應用型本科大學物理的教學改革新思路

白 靜 邴 單 杜如霞 吳國慶 李金煥

(南京工業大學浦江學院 江蘇 南京 210000)

大學物理是所有理工科專業重要的、必備的基礎課程，它重在研究物體的基本結構和自然現象的基本規律，大學物理不僅僅是高中物理的深入與升華，它的存在也為大學生學習專業課程和解決實際問題提供了必要的物理基礎知識及常用的物理方法，因此相對于面向應用的專業課程來說，大學物理對于學生更多的是一種有效的工具，而不僅僅是一門課程．但大學物理在目前的應用型本科教學中擔任的角色卻容易被忽略，應用型本科教學多以實用為導向，以就業為目標，忽略此類“基礎工具”使用方法的培養，缺乏對大學物理及其他基礎課程的正確認識，因此明確應用型本科院校培養方案中大學物理課程的角色，提高學生使用“工具”的積極性及能力值得所有大學物理教學人員深思．

1 大學物理課程的重要性及現狀

大學物理課程是理工科學生入學后接受的第一門自然科學課，良好的大學物理教學能夠讓學生在不斷認識萬物的基礎上有所思、有所想，能引導學生將物理理論應用到自己所學專業當中，培養學生的基本科學素養，從而鍛煉學生的自學創新能力、邏輯思考能力、實踐能力等．

大學物理課程的內容大部分取自18世紀、19世紀的理論及實驗，是早期的關于事物基本規律的理論．基本理論之所以重要，是因為其具有很大的普適性，作為一名應用型本科的學生，豐富的基礎知識在專業課程的學習過程中有較大的助益，能夠降低專業課程的學習“門檻”，增強對相關專業課程的理解．

隨著全國高校教育技術的革新和發展，對大學物理課程與教學提出了更多的要求，也使得傳統大學物理在教學中遇到了瓶頸．

首先，多數院系認為，基礎課程對于大學生就業無明顯助益，因此縮短了基礎課程教學學時．同時除物理專業以外，其他院系的研究生入學考試科目亦少有大學物理．例如，位于南京的東南大學，16個工科學院63個專業中，研究生入學考試包含大學物理的僅有3個專業；南京理工大學，12個理工學院51個專業中，將大學物理作為研究生入學考試的專業也僅有16個，這其中甚至已經包含了將大學物理為選考科目的專業．由此可見，大學物理學習在考研方面實用價值較低，因此對大學物理在本科教學中的重要性沒有明確的認識．

其次，傳統大學物理授課方式較為單一、古板．現代社會是一個信息更新換代極快的時代，當代大學生對潮流與新鮮的事物更感興趣，傳統物理教學內容在高中時代已有涉獵，缺乏新鮮感，而目前普通的大學物理教學，傾注了過多的課時在傳統物理教學內容上，故無法吸引學生的課堂注意力．

最后，大學物理由于課程的特殊性，傳統教材內容的設置枯燥，推導繁雜，使得基礎差的學生無法接受，因此喪失了學習的主動性．雖然目前多媒體教學已經是大學教學的標配，但據調研，在多媒體教學手段如此豐富的時代，大部分教師仍然僅僅停留在將多媒體代替板書的水平，缺少更靈活的使用方式．

2 針對教學現狀的改革探索

針對上述大學物理教學現狀，目前已存在多種對大學物理教學改革的思考和討論，這些討論的方向目前多集中于教學模式的研究[1]、新教學體系的研究[2，3]、“互聯網+”在大學物理課程方面的應用等[4]．在學習了2019年9月份的中國物理學會物理教育分會的各大報告之后，本文探討的方向主要集中于重新審視教學理念、課堂教學方式和教學內容，致力于從學生感知最強烈之處入手，在有限的課時中，將知識傳輸“效率”最大化，同時輔助于“互聯網+”的新思路，拓寬學生視野，貫徹大學物理教學中“重應用”的理念．

2.1 面對應用型本科教學 需樹立創新和與時俱進的教學理念

應用型本科院校中的大學物理教學要求教師樹立與時俱進的、適用于社會發展需要的教學理念，其出發點需要明顯區別于高中，須以培養實用型、創新型人才為導向，以引導學生養成實事求是的人生態度和科學的世界觀為目標，不能僅僅拘泥于傳道解惑．

大學物理是理工類學生一門重要的基礎課程，基礎課程在大學教育中所扮演的角色，就是為學習后續的專業課程夯實基礎，其第一要務，就是將大學課程學習中應該具備的基本的分析與處理問題的能力傳授給學生，因此教學過程中，應該注重學生提出問題并分析解決方案，而不是計算出問題結果．

物理世界是非常廣博與豐富多彩的，它是一門解釋“世間萬物道理之所在”的學科，對于畢業直接走向工作崗位的大學生而言，具備較大的知識面是非常有必要的．大學物理教師應該將更多的課時放在與專業課結合比較緊密的內容中．例如在為工科專業機械專業授課時，可將剛體轉動等章節做重點講述，適當增加課時和授課深度，提高學生對機械原理的認知．

應用型人才需要具備獨立思考、創新的能力，大學物理教學中亦應注重培養學生獨立學習與創新的能力．物理學是科學方法的典范，大學物理的教學理念應引導學生主動獲取知識，而不是被動接受．經調研，目前很多高校采用小論文與考試兩種考核方式，以考查學生自主探究的能力，較為靈活有效．

2.2 有的放矢 精簡教學內容 注重理論與實踐相結合 鼓勵自主探究

在具備良好的教學理念之后，教學內容也需要深思熟慮，課程內容的難易程度應該具有普適性，需要考慮到不同檔次學生的基礎、學生的層次以及學生的專業．

(1)教材指定

大部分應用型本科學生的基礎相較學術型本科的學生較弱，一本適合應用型本科院校學生的大學物理教材，應該更加偏向于應用，教材中的內容應該具備多學科融合的特性．合適的教材應當降低理論的要求，需要簡化繁瑣、復雜、偏難的推導，多一些實用技巧的傳授．同時，結合應用型本科教學的需要，大學物理教材需要滿足學校的教學需求，強調應用性；適當增加與專業課“呼應”的應用材料、課外閱讀資料等，方能更符合培養創新型人才教育教學的要求．

由于目前多數大學物理的教材仍然包含經典的力學、熱學、光學、電磁學等，這些內容雖然不可或缺，但在高中物理教學中已經有所涉獵了，因此在大多應用型本科院校大學物理學時極其有限的條件下，應該將實際采購的教材“參考書化”，讓教師結合自己的課程內容，自行選擇教學材料，以這些材料與課程PPT作為真正的“教材”，學生在對教學資料中的內容有疑問時，再到教材課本中，自行尋找推導過程和其他關聯內容，這雖然對大學物理教師的備課提出了更高的要求，但給予了學生自主探索的引導．

(2)知識點專業化

在面向應用型的本科教學中，大學物理課程是為理工各專業服務的一門基礎課程，大學物理教學過程中，需要結合學生的主要專業來把握課堂知識點．“大學物理可以協助自己解決什么樣的問題”，這是應用型本科學生最感興趣的．將物理知識點與學生的專業相關聯，這對普通物理教師來說不是一件簡單的事情，這要求教師主動了解、熟知各專業的培養目標和相關課程的基本情況，因此需要在課前花更多的時間去準備．

以南京工業大學浦江學院為例，該校致力于將汽車學院、機電學院打造成亮點學院，其中汽車原理與機械構造為相應院系學生的主修課程，因此大學物理在這兩所學院教學中的“工具”作用顯得尤為明顯．例如在講述“剛體轉動”“機械振動”“機械波”“熱力學基礎”等相關專業性較強的章節時，應對剛體的轉動動能、功能原理、機械振動的合成等知識點，結合汽車原理和機械構造課程中的實際案例進行講解．簡單的根據課本平鋪直敘，不僅無法引起學生的共鳴，限制學生的開放性思維，對理解知識點也是百“害”而無一“利”的．

(3)簡化理論推導

由于學生層次的不同，其理論接受能力也是不同的．基礎較差的學生在教師進行理論推導環節時常常會因為無法理解而掉隊．應用型教育應該注重于應用，因此教學課堂需要簡化推導過程，掌握結論，注重應用與實踐．

大學物理在“氣體動理論”“熱力學基礎”“靜電場”“恒定磁場”等章節的理論推導較多，且與高中物理的理論推導相比，很多概念有了較大的跨越，推導過程復雜，學生普遍較難理解．大學物理教師在講述上述章節內容時，應該針對不同專業的學生，首先對相應知識點進行簡化，篩選掉重要性較低的原始知識點，僅對實用性較高的知識點進行講述，結合具象思維方式(例如磁感線、熱機等)，提出推導完成的方程式，對復雜的推導過程簡單描述即可；同時結合典型的例題，對知識點的應用隨堂進行講解，以提高學生的消化能力，加深理解，增強應用．

2.3 積極互動的同時增加課堂變化 提高學生求知欲 玩轉課堂

“課堂”是學生與教師互相了解的最直接的方式，教師、學生的課堂表現對物理知識的傳授很重要．經統計，大學物理在普遍的應用型本科教學中未受到較好的重視，課時較少內容卻較多，迫使物理教師忽略課堂教學質量，過多地關注教學進程而不是教學內容，導致學生知識接受“疲勞”，教師授課“疲倦”，因此教師課堂教學方法的靈活性尤為重要．

(1)把握課堂結構

物理課堂的特點為知識點多，環環相扣，邏輯性強，要求物理教師熟練掌握整體課堂結構，學生接收到的知識脈絡才會清晰，有條不紊．首先，在新教學內容開始前，采用“翻轉課堂”的教學模式對上節課知識點進行溫習，并引出本節課的新知識點及重難點，讓學生有一個很清晰的概況，知道本節課授課內容；其次，以反問問題的方式，將本節課的新知識點與上節課的內容銜接，吸引學生的注意力，這種方式為新的一堂課奠定了一個很好的基調，能夠溫故知新，更早地讓學生進入狀態．簡言之，學生在有了求知欲的情況下，授課與聽課效果會更好．

(2)加強師生互動

“師生互動”的概念提出了很多年，但真正課堂實施時問題亦會較多．加強師生間的互動，不僅是為了活躍課堂氣氛，更重要的其實是對學生的一種督促．大學課堂的聽課率比高中課堂聽課率要低很多，最主要的原因是大學師生間的相處時間較少，互動較少，導致師生關系陌生．在高中課堂，教師會通過不斷的課堂和課外交流從而與學生積極互動．大學課堂的表現力弱，教師的提問少，部分自律能力差一點的學生思路容易受干擾，因此接受新知識的能力也會降低．

課堂中的互動應該“簡單”而“頻繁”，較多地使用幽默詼諧的“費恩曼式”教學風格．學生接受能力欠佳，短暫課堂時間里必然無法細心思考回答較為復雜的問題，因此使用簡單的問題頻繁地激活學生的物理思維，使其在教學過程中保持良好的接受能力．

(3)增加課堂變化

教師是為學生服務的，這種服務應該是可以根據學生的接受情況及時做出調整的，一成不變的課堂，會使學生感到厭倦．可以通過實時改變授課的方式，活躍課堂氣氛，加深學生對知識的理解．例如，準備10 min的專項知識點講解分析，講述過程中在恰當的時機交換角色，讓學生點評問題，教師聽取學生分析問題的方式和出發點，這樣既活躍課堂氣氛又加深學生對知識的理解．除此之外，教師也可以通過改變講課風格，增加輔助器材、工具等方法來為課堂添色彩．

目前多媒體教學已經成為了大學課堂的標配，而調研表明，大部分教師，仍然僅僅使用多媒體來替代板書的寫作，并沒有真正地將多媒體動態的優勢發揮出來．多媒體的優勢在于將抽象的思維具象化，能夠將一整個物理過程通過圖像的方式表達出來，這對學生而言，是及其有效的知識傳輸方式．

3 構建物理新天地加強師生互動

大學物理屬于基礎課程，應用型本科院校的大學物理課程一般隸屬于基礎部或者理學院，基礎學科的教師相對于專業課教師，與學生接觸時間較少．于此同時，大學物理課程的課時較短，一周的課程僅有1～2次，每次90 min，一個學期的教學時間不超過60 h．在同一個大學物理教師給多個班授課，教學班班容量又相對較大的情況下，就會使教師與學生之間產生較大的陌生感，不利于師生間的交流和溝通．因此，需要通過課程以外的其他方式，加強教師與學生之間的交流，本文中討論的方式為創辦“物理新天地”公眾號．

自2013年以來，“互聯網+”已經逐步進入到大學課程的教學中，教育部與中國物理學會物理教學委員會聯合舉辦了多屆全國高等學校物理基礎課程教育學術研討會，結合會議報告來看，大學物理課程已經適應了“互聯網+”環境的新形勢[3]．本文提及的“物理新天地”公眾號就是師生交流的“物理角”，學生可以利用業余時間來這里獲取物理課堂已經講述的知識內容，并對物理學在其所學專業方面的應用和物理學基礎等與教師進行溝通交流．通過此公眾號，教師與學生之間可以有針對性地進行探討，引導性地讓大學物理深入到學生學習的方方面面．

公眾號的架構可以分為教學內容、物理與專業之間交互內容兩個方面．教學內容用于發布大學物理的課程教材，以供學生隨時獲取．在本文“教材指定”討論模塊中，教學擬使用的教材具體指課程教學的PPT及其他閱讀材料等，而不是普通意義上的課本，因此每次課程結束時，可以將教材發布至公眾號中，供學生自行下載獲取，對課程教學中的“漏洞”進行查缺補漏．應用型本科教學需要時刻將專業課內容與基礎課內容相結合，而大學物理與專業之間的交互，可以通過閱讀材料和例題解析的方式，將課程中尚未涉及的內容，發布至此，以供學生予以參考借鑒．

公眾號中探討的話題可以從物理學史到現在的物理前沿的研究，再到生活中物理的應用、科技方面的應用、工程方面的應用，通過這些專題讓學生深刻地認識到物理學對其專業學習的能動性，激發學生對物理的興趣，與自學探討的能力．

4 結論

大學物理作為應用型本科教學中不可或缺的工具型學科，是面向應用和就業的教學改革中有效的抓手．教學過程中，需要將“實踐為主、理論為輔”的概念應用于教材選擇、課前準備、課堂教學和師生交流中，同時可以利用不同的專業課題討論的方式，引導學生自主學習與探索．學生在自主探究方面的主觀能動性的提升，不僅僅有利于大學物理教學，同時也提高了學生的整體素質，增加了其走上工作崗位后的工作能力．