应用型人才培养背景下的《大学物理》教学模式改革探索

2015-03-01王晓丽高慧昀

亚太教育 2015年28期

关键词：数字化教学大学物理教学模式

文/王晓丽　高慧昀

应用型人才培养背景下的
《大学物理》教学模式改革探索

文/王晓丽高慧昀

摘要:在应用技术型人才培养目标的背景下，迫切需要对传统的大学物理教学模式进行改革，笔者结合《大学物理》教学经验及课程问卷调查，探讨了在课程中采用分专业分层次教学及基于MATLAB的数字化教学模式，从而逐步实现应用型人才培养质量的提升。

关键词:大学物理; MATLAB;数字化教学;教学模式

目前，国内很多高校将人才培养目标定位为应用技术型人才的培养，于此同时随着比较多的高校大学物理课时不断压缩，再加上绝大多数学生从小学开始都习惯于老师灌输式的教育，独立研究解决实际问题的能力差，继续进行传统的教学培养模式将不利于学生的创新思维和探究能力的培养，迫切需要探索能够充分激发学生学习主动性、培养学生实践能力和探究创新能力的教学模式。

一、当前大学物理教学面临的主要问题

笔者根据近年来一线大学物理教学经验及课程问卷调查，总结出目前在应用技术人才培养背景下，大学物理课程教学主要存在如下典型问题。

(一)现有大学物理课程实际情况与课程教学基本要求之间存在矛盾

按照教指委的要求，大学物理课程学时数不少于126学时，A类核心内容包含了力学、振动和波和量子物理基础等。目前，基于应用型人才的培养目标，很多高校在压缩理论教学类课时从而增加实践应用类课时，导致大学物理理论课课时达不到基本要求，不能够按照基本要求来进行完整的大学物理教学;对于大部分非物理类专业学生来说，基本要求里的少部分内容对学生专业培养的帮助不大，如狭义相对论对于土木工程、化学工程、机械工程等专业学生来说学习很辛苦同时也学不太懂，而且这块内容在这些专业的后期学习应用中也几乎用不到，导致学生学习大学物理的兴趣不浓。

(二)传统的教学模式急需改革

从学生的学习情况分析，由于绝大多数学生从小学开始都习惯于老师灌输式的教育，独立探究解决实际问题的能力差，当前应用型人才培养对学生自主学习思考、创造性应用所学进行生产实践的能力要求高，如果继续进行传统的教学培养模式将不能够满足人才培养需求。学生在学习过程中兴趣不太浓厚，对很多抽象的物理问题不清楚其物理意义及物理图像，学习、理解困难。总的来说，传统的教学模式已经不足够激发学生学习兴趣，对应用型技术人才能力的培养已经不太适应。

二、应用型人才培养背景下的《大学物理》教学模式改革探索思路

(一)尝试在教学内容方面探索分专业分层次教学

面临现有大学物理课程学时少、学生学习兴趣不浓厚等问题，很多教育研究者开始在非物理类专业进行分层次教学模式探索。分层次教学模式概括起来就是基于学生学习基础的不同而将学生分为若干个层次分别进行不同的教学内容讲授并进行分层次考核，这种方式基本解决了学生“消化不良”和“不够消化”的问题，对教学质量的提升起了较好的促进作用。但是，基于当前应用型技术人才培养的模式及大学物理课程课时不足等现实情况，我们是不能够进行完整的大学物理体系的教学，我们必须有针对性进行分专业教学。比如说土木工程专业学生在后续课程中经常会用到力学、振动和波的知识而狭义相对论和量子物理基础基本上不会用到。所以在针对土木工程与化学工程专业学生的大学物理大纲应该是不同的，是要有所侧重有所放弃的，只有我们的教学内容真正确切服务于各专业人才培养的目的，学生才会发现学习大学物理的价值，才会对大学物理学习产生原始的驱动力，从而激发学习兴趣。

(二)引入基于MATLAB的数字化教学

针对学生独立研究解决实际问题的能力差、搞不清楚物理问题的意义及图像，学习兴趣不太浓厚等问题，迫切需要我们打破传统的教学模式，我们探索利用MATLAB数字化教学为传统的理论讲授课程注入了实践、探究创新的元素，解决学生学习问题，激发学生学习兴趣。

1．MATLAB的数字化教学的优势

在国外，很多高校在大学一年级就开设有MATLAB课程，我国的应用型人才培养也要求学生有较好的数字化编程能力。使用MATLAB的数字化教学，可将复杂抽象的物理教学内容可视化，使学生直观看到物理过程的图像，便于对物理意义的理解;在指导学生进行物理问题的数值模拟时，学生会主动尝试分析问题并提出方案进行解决，利于激发学生的创新意识，巩固物理知识的掌握。

2．MATLAB的数字化教学举例

在讲授运动学中的斜抛运动时，学生收获的往往是单一的理论计算结果及现实生活中的斜抛案例，对斜抛运动的物理过程，初速度的水平夹角与射高和射程的关系了解不直观。如果在此处引入MATLAB的数字化教学，我们可以引导学生亲自进行MATLAB数值模拟的实践环节，让学生将前期的理论结果输入命令窗口后自行调节初速度的水平夹角，利用图像将夹角与射高和射程的关系可视化，最后还可以要求学生在课后考虑存在空气阻力时的情况并进行数值模拟。