大學物理課程教學質量提升措施探索

李 陽 毛紅敏 程新利 李靜妮 柳 軍

（1.蘇州科技大學天平學院，江蘇 蘇州 215009；2.蘇州科技大學物理科學與技術學院，江蘇 蘇州 215009）

0 引言

大學物理作為理工科大學生的一門基礎必修課程，所包含的基本概念、理論和方法，對提高大學生的科學素養具有重要的作用。所謂物理——“格物致理”也，大學物理課程帶領學生領略自然萬物的本質及規律，實現科學與人文的兼備和協調發展，為學生認識和改造世界打好物理基礎。由此來講，針對大學物理課程的基礎性和必要性，有必要對大學物理教學措施進行改革探索與實踐。提升大學物理教學質量，既符合“以學生為中心”的課堂教學要求，更順應了新時代本科教育發展的潮流。文章從大學物理課程教學的特點出發，就大學物理課程教學質量提升措施作分析研究，為創新型人才的培養作貢獻。

1 大學物理教學現狀分析

當前，盡管大學物理教學在不斷發展，但是在實際教學過程中還存在著一些問題，具體可歸納如下。

1.1 大學物理課程的學時被大幅壓縮

高校在課時分配時，考慮到優勢學科與專業需要更高的投入產出比，而這必然需要更多的課時設置和師資投入，因此在時間有限的情況下，通常會選擇壓縮如大學物理這樣的公共課的課時。

1.2 課程難度相對較大

初步進入大學，學生面臨著角色的轉換，從被動學習到主動學習的習慣和態度轉變上需要一定的時間，而且在課程學習中也需要一段適應期。大一第一學期剛學完高等數學，緊接著第二學期就開始學習大學物理，容易讓學生感覺困難，影響他們的學習積極性。

1.3 課堂理論內容較多，缺乏與實際生活相關的元素

物理教學多以理論性較強的基礎知識為主，在教學設計中很多教學者沒有考慮到帶領學生從課本走向生活，既未形成理論聯系實際的紐帶，更缺乏與其他專業課程之間的聯系，難以吸引學生興趣。

1.4 物理課程教學枯燥，思政元素引入偏少

由于物理課程中包含大量公式推導及證明，使得物理學習變得相對枯燥，而且教師未充分重視打造思政課堂，沒有深入挖掘物理知識中所包含的思政元素，導致上課氛圍沒有得到充分調動，難以開展多元教學。

2 提升大學物理教學質量的有效舉措

筆者在承擔大學物理教育教學改革研究項目中，致力于大學物理課堂教學質量的提升，在實際教學中不斷摸索，總結了以下有效措施。

2.1 打造“興趣”課堂和“情境”課堂

（1）將物理帶入生活、人文藝術與人生哲理中。例如，創設提問神州飛船翱翔太空，相對于地球做勻速直線運動的神州飛船宇航員看來，地球上如果正在進行一場精彩的足球賽的話，那它是否還是90 min？如果不是，那應該是大于還是小于90 min 呢？背后的原因是什么？再比如提問詩圣杜甫的詩句“八月秋高風怒號，卷我屋上三重茅”體現了其胸懷天下、為百姓疾呼的情懷，那么為什么秋風會卷起房屋上的茅草呢？通過實事案例引發學生的興趣與思考，能夠增強學生的學習熱情。

（2）調整教學內容，更多地注重與實際生活相結合，化枯燥為有趣生動。例如，筆者在講到動量定理時，以“小小的一只飛鳥為何會引起嚴重的飛機事故”“超速和超載為何會引起嚴重的交通事故”為引，向學生展示動量定理在實際生活場景中的應用。再比如筆者講到電磁感應定律時，向學生介紹三峽水電站的發電機組及其運行原理，正是運用了電磁感應定律。講到光學儀器的分辨率時，則介紹位于貴州的“中國天眼”——全球最大的500 m 口徑球面射電望遠鏡，其觀測范圍已經能到達銀河系百億光年之外的宇宙邊緣，將成為全球探索宇宙波的希望。舉例說明大學物理與日常生活密不可分，從而激發學生的好奇心，化被動接受為主動學習。

（3）課堂創設問題情境。在大學物理教學中，通過拋出問題引發學生思考，促使其運用物理思想和方法解決實際問題。例如，在講授波動光學部分的薄膜干涉內容時，筆者引入情景問題：魔術師表演的七彩泡泡非常漂亮，而且能夠展現出非常絢爛的色彩，讓人目不暇接，那么請學生思考這樣一個問題：為什么在陽光下會呈現七彩顏色呢？這可以引導學生將物理與實際生活聯系起來。學生帶著“如何解釋七彩泡泡現象”這一問題進入薄膜干涉的學習，將實際問題抽象成物理模型，應用光程差這一關鍵物理量對此進行有效的分析，引導學生充分理解光的干涉知識。

（4）在教學中引入物理學史及物理前沿科學進展。物理學的發展是一個循序漸進，一環扣著一環，在螺旋中前進的過程。教師跟著物理學史講授知識，適當補充一些重要的發展前沿，有助于學生更加深入地理解基礎理論知識。例如，引力波的成功探測離不開引力波天文臺的支撐，通過對“宇宙漣漪”的精準探測和反復確認，證實了浩瀚宇宙中引力波的存在，并獲得了2017 年諾貝爾物理學獎。而引力波天文臺的建造以及引力波的探測原理正是源于邁克耳孫干涉儀的啟發。邁克耳孫在1907 年獲得諾貝爾物理學獎，誰能想到他所做的杰出貢獻又可以在100 年以后發揮重要的作用？筆者在講述邁克耳孫干涉儀章節時穿插這一科技前沿，大大激發了學生的學習動力。

2.2 加強大學物理與其他專業課程內容的聯系和銜接

大學物理作為多專業的基礎課程，能夠為學生專業學習打下基礎，因此需要在教學過程中結合各專業特點制訂教學計劃。針對學生的不同專業，實現學科之間的信息交流，針對性地培養學生溝通協作和解決問題的能力，讓學生更好地理解所學內容。例如，筆者對于化學專業，重視講授熱學與光學內容，讓學生與所做的化學實驗相結合；自動化專業多補充電磁學知識，為復雜的專業知識學習打下基礎；數學專業多注重引用實例說明數理不可分割，感受數學在萬物運行之理中的美妙；計算機專業講解物理學發展引發的兩次工業革命和信息技術革命，體會物理在高性能計算機發展中的重要作用。通過加強大學物理與其他專業課程內容的聯系，讓不同專業的學生都能感受到大學物理課程對自己專業學習的重要作用，從而讓他們更加主動地學習。

2.3 采取多種課堂教學方法，提升教學質量

（1）采取線上、線下教學相結合方式，進行混合課程設計，培養學生的自主學習能力。隨著互聯網技術的快速發展，教育已經跟網絡密不可分，越來越多的教學已經搬到網絡上，包括在線精品課程建設和慕課分享等。尤其是在當前新冠肺炎疫情的背景下，線上、線下混合式教學逐漸成為課堂教學的重要手段。因此，適當借助靈活的多媒體技術，合理地在課堂中穿插科普短片、Flash 動畫等，以直觀形象的畫面呈現復雜的物理知識，能夠增強學生的直觀感受。大學物理教學表現得活潑生動，既能吸引學生的注意力，又能讓課堂變得豐滿，從而提升課堂學習效率。教師需要在課前做更多的準備，課中注重對學生在學習方法上的指導，充分調動學生的主觀能動性。

（2）課堂師生角色轉換。隨著教學目的、教學方法的擴充和革新，教學評估手段也應有所調整和變化。在最后的成績組成部分，不能僅僅依靠單一的試卷考查，可以考慮“平時成績+課堂展示+創新論文+筆試”這樣的組合。平時成績包括出勤率以及課堂參與情況；課堂展示包括學生小組對于學習內容的深入展示并加入自己的獨特思考，在這一部分可以適當地把課堂交給學生，讓學生扮演老師的角色，以教促學；創新論文則需要學生通過文獻查閱等方式，介紹目前物理領域的新進展和新發現，闡釋其中包含的基本物理原理和基礎物理知識，挖掘基礎物理的重要性。這樣的評估手段，既能考核學生的基礎知識，又能培養學生的科學素養和創新能力。

（3）采取多種課堂互動措施，比如開展學生分組討論、讓學生圍繞某個知識點發表看法，并找出與現實生活相關的例子等。例如，筆者在教學過程中講到偏振片時，讓學生分享最近自己所看的3D 電影，并回想看3D 電影時需要借助什么工具。學生異口同聲需要戴上一副3D 眼鏡才能看到立體效果，進而講到偏振3D 眼鏡的工作原理，從而讓學生理解偏振片的作用。學生在點滴學習中日益增強存在感，體現出“以學生為中心”的教學思想。以動量定理為例，學生在學習之后不僅明白了為什么“小小的一只飛鳥會引起嚴重的飛機事故”“超速和超載會引起嚴重的交通事故”，更能夠舉一反三，明白了乘坐汽車時系好安全帶——“生命帶”的重要性，真正做到學以致用。

（4）在課后鞏固知識采取分組互助的方式。為了進一步提升學習效果，可以讓學生自主選擇分組，以團隊的方式共同學習、互相幫助。筆者在教學過程中讓學生結對成立了“幫扶”小組，讓學習成績較好的學生主動幫助基礎相對薄弱的學生。同時鼓勵學生樹立主人翁精神，充分調動所有學生的積極性。由老師引導，學生自主講述已學內容。也可設置小組作業，在團隊協作中學生通過必要的資料查詢、思考演算等來加深對知識的理解與應用，進而培養其團隊意識。

2.4 挖掘思政元素，打造思政課堂

在2016 年12 月的全國高校思想政治工作會議上，習近平總書記指出：“要用好課堂教學這個主渠道，思想政治課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學生成長發展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應”。而對于大學物理這一重要的基礎課程而言，其包含的思政元素非常多，因此打造思政課堂尤為重要。讓大學物理包含的思政元素如春風細雨浸潤學生的心田，從而讓學生從內心深處喜歡上物理。例如，筆者在講牛頓第三定律時，通過力的作用是相互的，延伸到中國傳承至今的儒家思想。儒家著名思想家孔子曾經說過“己所不欲、勿施于人”，這恰好與力的作用相契合。正因為“力的作用是相互的”，所以強行施加于別人的不利影響也終將會作用到自身，這是不可取的。同樣，學生在學完牛頓第三定律后能夠舉一反三，明白為什么“以卵擊石、螳臂擋車”不可為，從而進一步理解量力而行的道理。再如，動量守恒定律與火箭原理關系緊密，而我國在火箭技術領域有重大成就，可挖掘出我國航空航天事業飛躍式發展等思政素材。神舟十三號將三名航天員送往我國天宮空間站執行為期6 個月的任務，彰顯了“我們的征途是星辰大海”的氣魄！而這離不開牛頓三大定律和萬有引力定律的運用。讓學生明白學好物理，既能培養情操、提升素養，也能認識世界、改造世界。

3 結語

大學物理作為自然科學的重要基礎，在培養創新型人才方面具有重要的作用。本文基于對大學物理教學改革的深入思考和摸索，總結出了提升教學質量的具體措施，能夠為解決大學物理教學存在的問題提供有效的方案，從而打造“以學生為中心”的課堂，提高大學物理學習水平，為相關本科教學提供借鑒。