构建大学物理理论与实验一体化教学模式的研究与实践

龙涛

【摘 要】大学物理理论和实验是自然科学和现代工程技术的基础，对于培养大学生的科学素质和创新能力起着不可替代的作用。本文构建了大学物理理论和实验一体化教学模式，围绕课程体系的优化、教学内容整合更新、教学方法和手段及课程评价考核标准的改革，开展了大学物理理论和实验教学的实践研究，探索实现大学物理理论和实验教学共存互进的一体化教学模式的具体做法。

【关键词】大学物理；大学物理实验；教学模式；教学改革

大学物理是自然科学和现代工程技术的基础，物理实验是对学生进行科学实验基本训练的重要实践性课程，大学物理理论和实验教学直接影响人才培养质量。但长期以来这两门课程始终存在课程体系和教学内容体系传统、教学模式单一、理论与实验处于各自为阵互不关联的并存状态等问题，理论和实验教学模式一直不能完全摆脱以传授知识为主的传统教学模式，为适应社会发展对人才素质的要求，在大学物理理论和实验课程的教学实践中，努力探索构建符合社会需求、体现现代教育思想的大学物理理论与实验课程体系，充分发挥大学物理理论和实验在人才培养的基础功能，激发学生学习的积极性和主动性，开展大学物理理论和实验一体化教学模式研究，进一步提高大学物理教学的质量具有重要的实际意义。

1 构建大学物理理论与实验一体化教学模式的思路

结合我校大学物理理论及实验教学现状，吸收和借鉴当前国内高校大学物理和实验教学模式的一些经验，我们提出了构建大学物理理论和实验一体化教学模式，依托该教学模式，围绕课程体系优化、教学内容更新、教学方式及考核方式等方面进行全方位的改革实践，使新的教学体系体现“一体化，多层次的教学特征”，使理论教学与实验教学并举，着力培养学生的科学素质，提高学生科学的探索精神以及学习兴趣和热情，开拓思维、培养创新意识、创新能力，实现大学物理理论和实验教学共存互进的一体化教学模式。

2 大学物理理论与实验一体化教学模式的研究与实践

2.1 确定构建一体化教学模式突出的特点和遵循的原则

明确了构建大学物理理论和实验一体化教学模式的内涵就是 “一体化，多层次的教学特征”，即以理论教学为主，理论教学与实验教学并举，实验中将基础性训练与综合性训练并举，验证性、应用性训练与创新性训练并举。理论教学体系采用多层次教学模式，优化教学内容，保证学生厚基础的同时，又根据不同专业学生特点，多元化的组织教学，拓展和延伸书本外的综合知识，形成宽口径的培养特点。坚持教学质量第一原则，注重创新意识、创新精神的培养原则，坚持教学资源优化的原则。

2.2 开展一体化教学模式研究与实践的具体做法

2.2.1 一体化教学模式中理论课程体系的构建

以教育部教学指导委员会颁发的物理教学大纲为基点，将大学物理教学内容层次化。第一层次是教育部教学指导委员会颁发的物理教学大纲中所要求的基础知识，主要包括一些基本概念、基本规律及其应用，为学生提供一个基础型平台，是全校性理工科各专业学习大学物理的最低要求。第二层次是关于物理科学前沿和技术应用发展的内容，这部分内容可以以“知识窗口”或“研究性问题”的形式在课堂中出现，也可以以小论文的形式作为课后作业或者是讨论课学生讨论总结，该层次意在培养学生的创新能力。第三层次是物理知识在专业中的应用，该层次内容只针对相关专业，而其它专业可不介绍或简单提一下。

2.2.2 一体化教学模式中实验课程内容体系的构建

完成了实验课程体系的层次化，该体系打破了传统的各学科独立的实验课程体系，建立课程逐步升级的三级物理课程新体系，组成部分为基本实验、综合性实验、设计性研究性实验（工程应用）等，形成从低到高、从基础到前沿、从接受知识到培养综合能力、逐级提高的3级课程新体系。每级实验都包含力学、热学、电磁学、光学、近代物理实验，不同级别标志着不同的实验技能和科学思维水平。第一级层次让学生熟悉基本物理量的测量和掌握常规实验仪器的使用，为普及性实验，适用于理工各专业学生的学习和基本训练。第二层次验为综合性物理实验为主的实验，在同一个实验中涉及多个知识领域，综合应用多种方法和技术的实验，这个层次的实验主要是巩固在基础实验学习阶段的成果，开阔学生的眼界和思路，提高学生对实验方法和实验技术的综合运用能力，由学生自选完成。第三层次是物理实验原理在专业中的应用，为设计研究性实验，针对工程技术应用基础。学生教师指导下选择课题和研究方向，自行设计实验方案完成实验、分析实验结果，最后写出研究报告。这阶段教学内容侧重学生综合素质和创新素质能力的培养。如：在光电效应试验内容的基础上，增加了光纤传输技术以及太阳能电池特性测定方面的内容，使学生更多的了解现代科学技术。教学内容的层次化，内容有弹性，满足了不同学科、不同专业、不同层次学生的需求。

2.2.3 探索一体化模式下的教学形式

我们充分利用现代信息技术资源，课程教学中引入视频演示，CAI课件，网络资源及传统的黑板加粉笔等方式，讲思路、讲方法、提问题，加讨论，力求达到最佳的教学效果。重视学生的课内外学习，课外学习形式多样，有课后常规作业，课程小论文及网上讨论，PPT演讲等，调查显示，这一教学模式有利于学生自主学习和个性化发展。实验教学中，针对不同层次的实验采用不同的实验教学方式，在基础实验层次上，采用启发式、引导式的教学，在综合性实验层次上，采用讨论式、提案式教学，在设计性研究实验层次上，采用探究式的教学。播放教学演示实验影片，向学生展示物理学的新发展及其高新技术的应用，如混沌现象、核磁共振、仿真机器人、黑洞峪暗物质、材料科学与新材料、激光与光电子技术等，通过演示实验进行现场教学，强调理论与实际的联系，充分体现一体化的教学方式。

2.2.4 完善课程考核成绩评定方式

通过一体化教学模式，促进课程考核方式的完善。传统的大学物理考试方法只有期末笔试和平时作业两部份，经过探索，我们采取了期末笔试、中期定时作业、课内外专题讨论、小论文、PPT演讲等方式构成该门课程的总成绩。期末成绩为总成绩的50%，平时成绩为总成绩的50%。注重小论文指导及演讲综合拓展训练，这两部分成绩所占比例较大。小论文是反映学生探索能力、独立分析解决问题能力的重要途径，我们根据学生的专业特点布置小论文题目，如“物理学与我的专业”、“生活中的物理学”等，要求论文短小精悍，在一定时间内完成，教师指导学生阅读一些相關的文章，开阔学生的视野，拓宽知识面，吸引学生探索新的规律和新现象。充分注重过程的考核。endprint

大学物理试验考试方法，我们采取了预习报告、操作成绩、实验报告、期末操作考试四部分组成。鼓励学生多做实验，多动手，也允许学生选择超过教学规定的实验课时选做实验，我们取最好的几个实验项目的成绩加权平均。期末考试选择以下任一种方式进行。一种是在本学期所开出的实验项目中由学生抽签确定其考试题目，采用闭卷形式进行；另一种是由教师确定一些没有开设过的设计性实验题目，学生借助参考资料自行设计完成实验。最后根据学生完成实验的实际操作能力、实验报告及通过答辩的方式评定学生成绩。另外还可根据学生平时做综合设计性、研究性实验的情况以及在这些实验过程中体现出来的创新意识与创新能力，给予学生鼓励加分，综合评定学生成绩，这种考评方式极大促进了学生积极参与实验教学。

3 实施一体化教学，学生综合素质和创新能力显著提高

在2013-2015级工科各专业的部分学生中开展了大学物理理论和实验一体化教學模式的教学尝试。教学中改变了传统的大学物理理论与大学物理实验两课程完全独立的课程体系，建立了两者既相互独立、相互融合、相互支撑依存的一体化物理课程新体系，实现了课程体系层次化。这种教学模式极大地促进了学生积极性、主动性和创造性，一体化教学模式是教和学的一种全面尝试，两轮教学检验了一体化教学模式的可行性，学生和教师对一体化教学的适应性。

配合一体化教学模式的构建，根据教学大纲，在新的理论和实验课程体系和教学内容体系指导下，我们编写了《大学物理》教材1套，教材融合了这两年大学物理理论和实验教学改革和成果等内容。

一体化大学物理教学模式实施，使学生物理理论、实验技能、创新意识、科研能力和工程应用能力显著提高，学生参加全国电子设计竞赛、“飞思卡尔”汽车智能大赛、大学生大学物理创新竞赛等取得优异成绩。一体化教学模式实施对培养学生综合素质和创新素质能力的产生了较明显的效果。

【参考文献】

[1]爱因斯坦.爱因斯坦文集，第一卷[M].北京：商务印书馆，1976.

[2]霍剑青，等.“大学物理实验”课程的建设思路与教学实践[J].中国大学教学，2004（11）.

[3]仲崇贵.大学物理课程教学改革的理论与实践[J].湖南科技学院学报，2009，30（4）.

[4]刘成林，大学物理课程教学改革的探讨[J].林区教学，2009（3）.

[5]李宏，等.综合专业特色的大学物理课程教学改革探索[J].物理与工程，2014，24（3）.

[6]李红，杨新建.研究型人才培养模式下大学物理课程教学改革与实践，2015（4）.

[7]蒙红云，王威.工科大学物理课程教学改革研究.新西部旬刊，2011（3）.endprint