应用型院校大学物理教学模式改革的实践

杨 爽，许 琰，吴 闯

（1.沈阳城市建设学院基础部，沈阳 110167；2.沈阳师范大学实验中心，沈阳 110034）

应用型院校大学物理教学模式改革的实践

杨 爽1，许 琰1，吴 闯2

（1.沈阳城市建设学院基础部，沈阳 110167；2.沈阳师范大学实验中心，沈阳 110034）

当前我国把提高教学质量作为高等教育的重点。针对应用型院校大学物理课程教学的现状，从课程内容与教学模式整合的视角，在教学的整个过程中详细阐述了教师新思维、新方法、新理念的实践，讨论如何有效地进行大学物理的教学改革。课程内容与教学模式的改革为学生提供了多种学习活动的空间，促进了教师教学方式的变革，有效地改变了教师、学生、课程之间孤立的现状，体现了以学为本的教育理念。

大学物理；教学改革；教学模式

0 引 言

物理学是研究物质基本运动形式及其相互转化规律的学科，它的基本理论渗透于自然科学的各个领域之中，是自然科学的基本学科。大学物理作为公共基础课，一方面在于为学生较系统的打好必要的物理基础，增强学生在生产实践中的适应能力，另一方面通过大学物理课的学习使学生初步学会科学的思想方法和研究问题的方法，以使他们思想开阔，激发探索和创新精神。对学生今后的工作和进一步学习新理论，新技术，不断更新知识都有深远影响。

然而，面对当前高等教育改革要求“多课少时、增加选修课、减少必修课”的总体趋势，大学物理教学遇到了前所未有的困难［1］，主要表现为大学物理课程内容多而课时少，教学内容与现代工程技术严重脱节，教学方法和教学手段落后等。现阶段高等理工科教育的培养目标：传授给大学生应有的专业知识与技能，以及必要的自然科学知识，使受教育者成为具备高素质的人才，能够在未来为国家、为社会创造无限财富［2］，因此，对大学物理课程进行教学改革势在必行［3］。

1 教学内容的改革

随着高校大学物理教学课时的削减，教师按部就班地完成课程教学，从概念讲解到定理证明，再到例题的分析，对相关知识的应用很少进行分析，很难引起学生对大学物理学习的兴趣，根据大学物理课程内容特点提出如下建议：

1.1 教学设计优化

从整个物理学体系出发，用现代物理的思想、概念和方法，重新审视各知识点的相对关系及其地位［4］。例如，传统的力学内容主要以牛顿运动三定律为核心来展开的，把质量和力作为动力学中最基本的概念，从而导出动量和能量概念以及有关守恒定律。依据现代物理观点，力学内容也可以动量、能量和角动量3个守恒定律为核心来展开，在描述物质运动和相互作用时，动量、能量的概念要比力的概念更基本，这样处理不仅从观点上与近代物理相衔接，而且关于质量、力、质心、势能、振动等概念的引入，都与经典内容有较大的不同。如讨论薄膜干涉中各种情况下的额外光程差可以从半波损失概念及产生条件入手，即在说明产生半波损失条件时一定要强调入射光在掠射或正射两种情况下，光由光疏介质射向光密介质时反射光产生半波损失［5］。对于基础模块的教学，教师应着重于对物理定理、定律和概念进行定性的分析和说明，可适当降低数学的要求，从较简单的事例入手，然后指明结论的普遍性［6］。同时，在物理课程中实施建模教学，可以帮助学生聚焦问题、建构知识，在科学的范畴下进行问题的解决［7］。如：美国密歇根大学物理学和天文学学院主任Bauer教授在介绍密歇根大学物理教学的情况，指出教学内容组织的核心在于提高学生的学习兴趣。例如，在讲能量、能源时，通过卫星照片让学生直观地了解能源的使用情况，并从学生关心的问题入手，如石油等能源的消耗、混合动力汽车发动机、全球变暖、海岸线上升、奥运会开幕式中LED屏等，通过这些热点问题来组织课堂教学设计等有效的物理学习方法［8］。

1.2 增强了教学内容的前沿性与先进性

与科学技术的发展相比，教材建设总是带有一定的滞后性，这就要求教师选择的教学内容应具有一定的时代特征和前沿性。通过穿插、渗透和拓展近年来出现的新的物理思想、理论和方法，为物理内容“增肥”［9］。例如讲到光学部分内容时引入液晶显示的原理、增透、增反、光纤及其应用等，讲到电磁感应现象时可探讨一下磁悬浮列车等高新技术的应用，使学生感觉到高科技并不高不可攀，其基本理论就在大学物理的课堂教学中。在重点讲解物理学的基本概念、基本原理的基础上，也向学生适当地介绍当今物理学发展的前沿问题［6］。如当代理论物理学家根据电、磁的对称性，提出自然界中应该存在磁单极。虽然也有人发现过磁单极，但基于实验的严谨性与科学性，至今科学家也没证实磁单极的存在。学生对科技前沿问题很感兴趣，会提出各种问题，进行更进一步的探讨，从中也对学生进行了严肃的科学态度、严谨的科学作风和严密的科学思维方法的培养和训练。

大学物理集中表现为经典物理内容过多、近代物理内容太少而且要求很低，物理学原理在工程技术中的应用和现代物理学的发展及重大科技成果等没有被纳入课堂教学［10］。因此，对大学物理教学内容进行整合和优化是大学物理教学改革的突破口。

2 教学方法的推进

教学的每一个环节，特别强调学生的参与性，整个教学完全是以学生为主体，主要体现在以下几个方面：

2.1 启发提问式教学

由于讲课不可能像中学一样，所有的事情都讲清楚，学生就很容易是被动的学习，等于是灌输式的，这么宽的范围，又要讲到前沿，又要讲到发展的路径和可能的问题，不可能很细的讲，在这种情况下，要向国际上学习，讲思路、讲发展、讲可能的路径，课堂上教师可减少具体推导，阐述物理思想和物理规律后可利用大量时间提出问题，启发学生思考，并引导学生争论，学生也非常愿意和老师讨论，增加师生互动环节，气氛十分活跃。无论学生回答问题正确与否，老师都会给予鼓励性的评价。这样，课堂上可以充分发挥和展示学生的聪明才智，常常会有新思想、新方法涌现出来。在这种情况下，必然有一些讲得比较深，碰到这类问题怎么办，这样就要求教师反复举例子来启发学生讲的这些原理和内容将来是有用的，是有重要意义的。

2.2 设置承上启下的疑问，分组讨论教学

给同学分成若干个讨论小组，组织学生通过视频或网络资源提前了解肥皂泡为什么是彩色的，一座新的桥梁在风的吹动下为什么会断裂，眼镜原理等。下次课开始阶段组织各组学生发言讨论，检查调研效果，予以简短点评与总结，顺势引入本教学内容。实践表明，这种方式这种教学方式可以有效地吸引学生兴趣，活跃课堂气氛，增强了学生之间的思想和学习方法的交流，起到事半功倍的效果，改善教学效果。

有研究者就指出，正确的讲授法应该是教师在全面掌握学生情况的基础上，辅以多种教学方式，并注重讲授内容的准确性、讲授语言的艺术性以及讲授过程的启发性［11］。

2.3 丰富的演示实验教学

大学物理理论课可与物理演示实验充分结合，一个简单的现象，可用实验演示，从而使枯燥的物理原理变得形象而生动，增加学生学习兴趣。例如介绍转动惯量这一概念时，教师让学生亲自先后转动一个几何形状相同的圆筒和圆柱体，体会转动惯量是转动惯性大小的量度，并让该学生向其他同学介绍自己的体会。对表现好的学生老师当堂给予加平时成绩分，或赠送给一个小礼品作为奖励，而现在则更多地是用公式来说明。实验可以使学生通过直觉马上进入对物理现象的思考和探究中来，教学效果大不一样。不仅有实体实验演示，而且有动画和录像演示。我国院校可参考美国伊利诺伊大学香槟分校（UIUC）的大学物理课程授课情况，其教学方法生动活泼，非常有利于激发学生的学习兴趣和创新性，值得借鉴［12］。上课期间，教师将网络资源信息下载，使整个教学过程的信息量非常丰富，教学方法灵活而又生动，随时调用的视频使传授抽象的物理知识过程更加直观，教学的时代感强烈。例如，讲到共振，就用在美国发生的一座新桥梁在风的吹动下断裂过程的视频，可给学生给人留下深刻的印象。这样的教学针对性更强，施教更加科学和高效。有研究表明，学生和教师一致认为生动有趣、激发思维的教学是成功的教学［13］。而很多教学实践也证明了学习动机对学生的学习效果。

2.4 科技文化活动推进教学

作为应用型本科院校，在2012年秋季学期组织物理科技活动周活动，鼓励学生自发的内在动力的发展，通过物理科普知识展、物理科技小论文、“城建杯”物理竞赛和科普电影赏析等形式，加强物理基础知识的普及，营造良好的物理知识学习氛围。其中物理科技小论文共收到近千篇论文，“城建杯”物理竞赛吸引了上百名学生参加，都体现了学生们对物理学习的浓厚兴趣。参与“物理科技活动周”的学生纷纷表示，活动周内容丰富多彩，形式多样，不但开拓了眼界，更增长了知识，加强学生综合素质培养，为进一步加强基础物理课程学习发挥了积极作用。

2.5 考核机制

大学物理考核的形式大多是闭卷笔试，期末成绩由期末试卷笔试情况而定，这使物理理论基础较差的学生对考试缺乏信心，产生消极情绪。在学生的期末总成绩中加入了平时成绩，即总评成绩＝平时成绩（30分）＋闭卷成绩100×70%（70分），并对平时成绩进行细化，包括出勤、作业、随堂测验、课堂提问、上课发言等，并将每一部分进行了量化，学生感觉到更公平，提高学生学习的积极性，对于期末总成绩考核充满足够信心。

图1 改进教学方法前大学物理期末试卷分析

图2 改进教学方法后大学物理期末试卷分析

针对部分专业大学物理教学方法的改进，及科技文化活动推进，增加了学生学习物理知识的渴望，并在2012年秋季学期在大学物理期末考试中取得较好成绩（见图1与图2）。图1为改进教学方法前本学院2012年春11级设备专业大学物理期末试卷分析，图2为改进教学方法后该专业学生考试情况，从图中可以看出在试卷难易程度差别不大的情况下，同专业秋季学期大学物理期末优秀率、及格率、平均分等较春季学期显著提升。

3 结 论

综上所述，在新的高等教育改革背景下，大学物理课程内容及教学方法、手段必须不断更新、充实和提高［14］。几年来的教学实践表明，高校教师不仅要搞好自身的科研，也应该大力搞好教育科研，提高教师自身的能力，形成自己上课的风采、自己上课的特色。认真准备每一个教学活动，在大学物理课程合班教学模式进一步设想，使得该门课与理论课、专业课之间彼此更加协调，回旋余地更大，以期提高教学质量，为高等教育改革贡献一份力量［15］。

［1］教育部高等学校非物理类专业物理基础课程教学指导分委员会.非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求［J］.物理与工程，2006，16（5）：1-8.

［2］董锐.大学物理在电大高等工科教育中的地位［J］.中国远程教育，2002（20）：32-34.

［3］郑永红，张治国，宋晓梅.加强环境工程专业实验教学培养学生的实践能力［J］.实验室教学，2007，27（2）：58-60.

［4］许静.普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究［D］.重庆：西南大学，2007：19-20.

［5］吕嫣，林榕，刘凤山.关于薄膜干涉中额外光程差的讨论［J］.沈阳师范大学学报：自然科学版，2012，30（4）：486-488.

［6］潮兴兵，刘坚强，孙光厚.课程内容与教学模式整合视角的大学物理教学改革的研究［J］.物理与工程，2009，19（4）：42-46.

［7］张静，郭玉英.物理建模教学的理论与实践简介［J］.大学物理，2013（2）：25-30.

［8］BEICHNER R J.Instructional technology research and development in a US physics education group［J］.European J Eng Edu，2006，31（4）：3832393.

［9］何丽娟，卢鑫.大学物理教学改革的探索与实践［J］.教育探索，2007，188（2）：55-56.

［10］王乐新，张欣艳.大学物理分层次教学的研究与实践［J］.高师理科学刊，2008，28（4）：108-111.

［11］张军风.讲授一种基本的课堂教学策略和方法［J］.当代教育论坛，2010（11）：5-6.

［12］苏亚凤，徐忠锋.从美国伊利诺伊大学香槟分校的大学物理课程教学特点浅谈我国大学物理教学改革［J］.大学物理，2011，30（10）：48-51.

［13］歇尔孟T M，姚利民.大学优秀教学的探索［J］.高等教育研究，1989（1）：66-71.

［14］刘凤英.我的10年教改［G］∥2007大学物理课程报告论坛文集.北京：高等教育出版社，2008：90-92.

［15］王建邦，张旭，峰杨军，等.大学物理教学模式改革的研究与实践［J］.物理与工程，2006，16（3）：62-64.

Exploration pactice of reform on course of university physics in application orientation undergraduate universities

YANG Shuang1，XU Yan1，WU Chuang2

（1.Basis Department，Shenyang Urban Construction College，Shenyang 110167，China；2.Experimental Center，Shenyang Normal University，Shenyang 110034，China）

Research has improved the quality of teaching as the focus of higher education in our country currently，The paper studies the present situation and the course of university physics of the application-orientation undergraduate universities.This paper expounds in detail from the perspective of integration of the course content and the teaching mode，the angle of the whole teaching process elaborated the teachers new thinking，new method，the new concept of the practice，how to effectively do university physics teaching reform.The paper investigates the reform of curriculum content and the teaching mode to provide students with a variety of learning activities space and to promote a change in the way of teaching.Effectively change the isolated status between the teachers，students，and curriculums，and embodies the concept of a school－based education，building up an idea of the Chinese higher education for student－based concepts.

university physics；reform in education；teaching mode

G424.1

A

10.3969／j.issn.1673-5862.2013.03.016

1673-5862（2013）03-0380-04

2013-04-15。

辽宁省科技厅科学技术计划项目（2010220012）。

杨 爽（1982-），女（满族），辽宁沈阳人，沈阳城市建设学院讲师，硕士。