地方应用技术型本科院校理论物理课程教学改革探讨

作者简介:刘永皓(1980－)，男，吉林长春人，大庆师范学院机电工程学院副教授，从事物理学的教学和研究。

基金项目:大庆师范学院教育教学改革项目(JY1304)。

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

0　引言

理论物理课程是本科物理学专业的主干课程，与普通物理相比，理论物理课程具有内容抽象、逻辑推理严密、学习难度较大、对高等数学要求较高的特点，这就要求学习者必须具备较强的逻辑思维能力、丰富的空间想象力及坚实的数学基础。但是，随着招生规模逐年增加，我国的高等教育从精英式教育模式转化为大众化教育模式，如何提高理论物理课程的教学质量，一直以来是许多高等院校特别是地方院校的物理教师亟须解决的问题。根据大庆师范学院物理学专业理论物理课程教学存在的问题，提出改革措施并进行教学实践，取得了良好的教学效果。

1　理论物理课程现存的问题

目前，大部分地方本科院校物理学专业的教学基本上还是采用老的教育模式，即普通物理五门课，理论物理四门课。从全国高等院校的调查和相关数据的分析研究 ［1］中可以清楚地看到:这些课程的教学效果是不能令人满意的。主要表现在学生厌学，没有学习时间和精力的投入，缺乏钻研精神。究其原因主要是:学生对理论物理课程的重要性认识不够;由于课程对数学要求较高，比较抽象，学习起来比较困难，存在畏难情绪;有的教材为了自身课程体系的完整，或是面面俱到或是追求“大而全”，而在目前的教学改革中，绝大部分学校都相应减少了理论课的教学时数，二者的矛盾比较尖锐，如果教师在教材分析和教学设计时处理不当，也会导致教学效果不理想。因此，为了彻底改变理论物理课程教学过程中教师教学难、学生畏学的现状，培养和造就高素质的应用型人才，理论物理课程的教学改革势在必行。

2　教学内容改革

2.1　课程内容体系的整合

电动力学、量子力学、热力学与统计物理、固体物理四门课程作为物理学专业的理论基础课，是我国高校长期普遍实施的传统课程体系，各部分互相融合，彼此联系，是一个有机的整体。根据知识结构需要，对四大力学内容进行了合理调整。为避免过分强调单一课程的系统性和完整性所造成的内容庞杂、相互重复较多的弊病，根据课程间的内在联系共同制定教学大纲和教学内容，落实“一纲多本”的理念，加强课程内容的整合和优化，在课程内容上进行量的压缩与质的精选，提炼多本教材的核心先进内容。比如，在教学内容上，一门学科的知识哪些是最基本的知识点，它们的合理组合就形成这门学科的基本结构，学生只要掌握了基本结构，就能不断获取这门学科的新知识。所以，要精选教学内容，要将教材中一些繁杂的内容梳理清楚，在教学中给出一条清晰线索，使学生容易掌握，应该删除的内容坚决删除。同时，通过对教师主持的科研课题以及对学术前沿知识的整合转化，将理论物理发展的最新成果纳入课程，使学生及时了解学科发展的新成就、新观点、新问题和新动向。

2.2　重物理思想轻理论推导

对于理论性强的一些课程内容，不去追求繁琐的数学推导，更多地突出物理思想的建立，对于某一个具体理论要重点讲述它的建立过程与物理模型。物理模型尽量简单，深入浅出，让学生学会用理论物理的方法思考和处理问题。课堂授课内容要求反映课程的主要结构，但不求完全。将一些验证型的推导留给学生自己完成，尽量把课程内容和学科新进展、重大问题联系起来，提供进一步相关文献或网页供学生深入调研。例如讲到玻色分布时，介绍玻色－爱因斯坦凝聚实验和教师自己的研究工作等。

2.3　增加学科前沿内容

将科研体会和最新的科研成果融入教学，结合科研体会说明理论在实际中应用的可能性，激发学生的应用、创新意识和创新能力;关注物理学前沿，结合教学内容适当介绍相关高新技术发展，保持教学内容的先进性;以“窗口”和“接口”的形式与相关学科进行交叉渗透，使理论物理与基础物理、与其他相关学科有机地联系起来，形成趣味浓厚的学习氛围。鼓励学生积极参与或参观学院相关老师的科研实验，多听相关的学术报告，让学生了解最新的学术动态，培养对科学研究的兴趣，为部分学生将来继续深造和终身从事科学研究事业奠定基础。

在电动力学部分，在压缩前半段教学内容的基础上补充一些具有一定前沿性的内容。如关于磁矢势的物理效应(A－B效应)的确认以及由于高温超导的迅速发展需要充实的电磁场的磁性质内容;在量子力学部分则应注意自然科学方法论的渗透，从基本原理和基本假设出发，引进物理基本概念得出基本规律，解决一些典型问题，鉴于量子物理近年来发展迅速，适当安排反映学科进展的新内容，如霍尔效应等。

3　教学方法改革

3.1　互动式教学

采用启发式和讨论式教学，积极构建互动式教学模式。改变以教师为中心、学生被动学习的教学组织方式，建立以学生为主体、教师为主导的教学组织方式，强化学生自主学习的意识，培养学生的自学能力和终身学习意识。课堂讲授侧重于讲重点、讲难点、讲思路、讲方法，采用启发式、讨论式教学方法，增加课堂讨论，变一言堂为群言堂，加强师生互动和学生主动参与，引导学生积极思考，教师在学生探讨的过程中不断启发和引导。在课堂上基于知识点展开讨论，向学生展示更多前沿的物理背景和一些有趣的物理问题，在教学过程中，鼓励学生以原始问题为起点，反思前人认识问题和解决问题的思路和方法，鼓励学生勇于诘问任何既有的结论，并在所提出问题的基础上进行更进一步的探究。在提高学生对课程学习兴趣的同时，也培养学生的科学探究能力和创新能力。

3.2　加强现代信息技术与教学的整合

随着计算机技术的深入和普及，越来越多的教师关注如何用信息技术来提高教学效率和质量。理论物理课程也改变了传统教学方式，引进了全新的多媒体教学。在教学过程中，通过合理地运用现代多媒体技术，不仅能将抽象枯燥的概念和原理形象化，使学生易于理解，同时还增加了信息的容量。例如量子力学中的微观机理，非常抽象，与日常生活经验完全不符，教学相当困难。这部分内容借助多媒体手段确实是行之有效的。如在原子的结构模型、物质波的统计解释、隧道效应的解释中，都采用了视频动画的方法，让学生形象简单地接受这些解释。在教学时，适时播放某些相关技术原理的音像资料，边播放边讲解，彻底改变传统教学的单调模式，确实激发学生的兴趣，拓宽了学生视野，并且切实提高工程实践能力。总之，通过充分合理地使用现代多媒体信息技术，学生对基本科学原理在生产实际中的应用有充分的认识和理解，真正做到学以致用。

3.3　开设专题讲座

很多学生学习物理知识只会背公式套公式，并没有把学到的物理思想和理论用到生活中去。专题讲座能够大大弥补这一不足，从天文到地理，从生物到数学，甚至从文学到音乐，任何人类文明中都蕴含着物理学知识，如能传达给学生，不仅可以让学生体会到物理的无处不在，而且可以大大拓展学生的知识面，让学生在以后的生活中能够有一双发现物理的眼睛。专题讲座的内容不局限于课本，只要是和理论物理知识相关的，能够有效地吸引学生注意力，可以激发学生学习物理兴趣的内容都可以选择，甚至可以结合当前流行的一些热点话题进行探讨。需要注意的是，专题讲座的选题非常重要，一方面应该与学生的专业接轨，另一方面要充分体现实践创新内容，如近代发展，不应涉及过多的具体技术知识，否则会让学生无法透过现象看本质，理解不了基本物理知识在现代科技中的应用。实践证明 ［2］［3］，对于这种轻松的教学模式，学生表现出极大的兴趣，课堂气氛非常活跃，不仅拓宽了学生的知识面，锻炼了自学能力、思考能力和创新能力，还培养他们从多方面摄取知识营养的习惯。

4　课程评价改革

常规的理论课程评价考核主要是根据期末考试来判定学生的学习情况，因为是闭卷考试，而且理论物理课程知识复杂深奥，教师在命题时往往只能选择学生做过的较简单的题目，即只要求学生基本理解和掌握课本的知识，这样做无法体现学生的学习情况和学习能力，严重抑制大部分学生的积极性，养成学生不求甚解、死记硬背、考前突击和投机取巧的坏习惯，久而久之形成教学的恶性循环 ［4］，使得理论物理课程成了形式和摆设。有效的课程评价体系不仅仅是对学习结果的评价，还要包括学习能力、学习过程的评价，是一种全面和综合的动态评价过程。理论物理课程的教学过程不仅要求学生要掌握物理学的基本概念、定律和理论知识，而且要让学生了解得到这些知识的过程和研究方法，同时还要结合实际灵活运用这些知识。因此，采用撰写课程论文、课堂讨论等学习过程进行多次评定考核，而不再采用期末闭卷的形式。这种改革，确实全面公正地评价了学生的学习情况，有很好的区分度，评价结果也更符合人才综合能力的培养目标。

5　结语

修改和完善理论物理概论的教学讲义，并请专家提出改进意见，确保教材的完备性、科学性与先进性;在教学实践的过程中，结合兄弟院校的先进经验以及应用技术型人才培养的目标，进一步修改教学大纲，在大纲中进一步明确各教学环节的知识点。