以科研促进大学物理课堂教学的探索

苏剑峰 牛强

摘 要：理论性太强、脱离实际的教学内容以及一成不变的教学方法，使得现如今的大学物理课堂如同一潭死水。如何将前沿的科学研究成果引入课堂教学中，使我们的课堂变为有源的活水，从而提高教学质量，显得至关重要。本文根据自身教学实例，对如何以科研促进大学物理课堂教学进行了简单的探索。

关键词：科研 大学物理 课堂教学 探索

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（b）-0163-03

Abstract： Theoretical teaching content which out of the actual and static teaching methods， making today's college physics class as a pool of stagnant water. So how to bring cutting-edge scientific research into classroom teaching， turn our classroom into active living water， and then improving teaching quality is crucial. In this article， based on our teaching examples， the exploration on how to promoting college physics classroom teaching with scientific research is presented.

Key Words： Scientific research； College physics； Classroom teaching； Explore

傳统思维认为大学的人才培养方式就是教学，而教学又主要是以课堂教学为主，以致于一些高校提出教学是立校之本，把学校定位为教学型学校。现代高等教育强调，高校的职能是育人，科研已经成为很重要的育人方式。仅仅依靠课堂教学是不可能培养出高层次、高素质的创造型人才的。据有关专家估计，课堂教学对高等教育人才培养的贡献率大概是30%左右。当前，不仅仅是科研工作，包括科研成果的产业化都已经成为育人的重要渠道，而且还将发挥越来越重要的作用。大学的人才培养不仅仅是知识传承，还应当强调科学研究、科技创新对学生创造力的培养。如果大学教师自己没有创新实践和创新能力，是难以培养学生的创造思维和创新能力的。所以，没有一流的科研，就不可能有一流的教师，没有一流的教师，就不可能培养出一流的学生。作为一名大学教师，科研与教学是其基本职责，科研是产生知识，教学是传授知识，努力从事科研工作，并将科研前沿和成果融入到教学中来，才能不断提高教学的学术水平。同时，教学过程能扩大和积累广博的学科知识，学习用准确生动的语言和文字描述学科内容，也是对教师的全面促进。

物理是一门研究物质的结构和物质的内在本质及物质的运动规律和相互作用的学科，蕴含了丰富的哲理和研究、思维方法，对于培养创新思维和创新能力具有独特的优势。大学物理是理工科大学生的一门重要基础课程。传统的大学物理教学内容理论性太强、与实际结合不够紧密，使得物理教学显得枯燥、乏味，不少同学认为学物理没用，进而失去学习兴趣，而教学经验丰富、基础知识扎实的教师不能将科学研究的最新进展贯穿于课堂教学中，使得现在的大学物理课堂就像一潭无源之水，缺乏生机。虽然教学内容是教学的核心要素，但教学内容是否丰富生动，主要源于教师的科研实践。教师通过参加科研活动，不断汲取新知识，积累科研成果。在课堂教学中教师可以将自己或别人的科研方法、经验和科研成果融入于所讲授的教学内容之中，这样可以激发学生的兴趣，活跃学生的思维，从而提高教学质量。本文从学生、教师以及课堂等三个方面分析教学与科研相结合的益处，并结合自身教学经验，浅谈几个在教学中引入科学研究的实例，供同行共同学习探讨。

1 教学与科研相结合

1.1 拓宽视野，激发兴趣，培养创新能力

大学物理是一门知识结构较为宽泛而陈旧的基础课，所用的教材理论性比较强，主要介绍物理定律和数学公式，与我们的实际生活和经济效益联系不紧密，满足不了当代大学生对未知世界和现实社会的求知欲，使得大部分学生觉得学习物理无用，敷衍式学习成为一种常态。科学研究一般是指利用科研手段和装备，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进行的调查研究、实验、试制等一系列的活动，为创造发明新产品和新技术提供理论依据。科学研究的基本任务就是探索、认识未知，工作的内容也往往涉及到某领域中的前沿问题和最新研究进展。在教学过程中给学生讲一些科学前沿的问题，一方面可以唤起学生强烈的好奇心，引导学生积极思考；另一方面也可以使学生开阔眼界，增长见识。比如在讲光的衍射时，可对X射线衍射等在材料科学研究领域经常用的检测手段进行介绍，结合某一研究材料，对如何利用X射线衍射分析材料的结构和成分进行讲解，这样既可以让学生认识到课堂所学知识的重要性，端正学生的学习态度，又可以巩固我们所学的衍射方面的知识。然后针对这以专题进行延伸，让学生自行查阅资料了解除了X射线衍射外，还有其它什么测试手段，可以检测材料的结构和成分的，或者给学生一实例，让学生自行检测分析该材料的成分和结构。让学生带着问题学习，主动思考解决问题，这样既可以加深学生对课程教学的理解，又可以培养学生的创新思维和创新能力。在教学过程中引入科研内容，不仅使学生了解专业前沿知识，体验科学探索的乐趣，还可以掌握科研的方法，并有所创新和发明。

1.2 更新知识，提高专业水平，优化教学能力

泛黄的教案，千篇一律的讲解，是现在大学物理课堂常见的教学现象。多年的教学经历，使得大部分教师对书上的内容烂熟于心，教学经验丰富老到。然而现在社会飞速发展，“陈旧”的知识显然已经不能适应现代教育的各项要求。活到老，学到老，作为教师更应如此，教师应不断强化自身修养，努力提高素质，方能满足教育对教师的各方面的要求。现在的大学教师，科研与教学并重，在从事科研的过程中，使教师充分地了解物理学科的发展前沿和最新研究进展，促使教师不断充电学习，丰富自己的知识储备，从而不断提高自身的教学水平和科研素养，做到与时俱进。同时，在教学中将物理科研这种带有研究性质的内容逐渐融于课堂，引导学生积极思考，可以培养学生自主学习意识，提高其创新思维能力。

教师只有通过科研，才可以时刻把握本专业的发展方向与最新成果；只有通过科研，才能不断更新自己的知识结构，进而不断地完善教材，充实教学内容，并进行教学改革；有了科研之源，在教学上就会得心应手，所讲授的课程内容也会更加生动、翔实，会更加注重理论与实际的有机结合，教学效果自然会得到相应的提高。另一方面，从事科研、取得成绩的教师对学生更具感召力，他们的思想观念、道德风范、科学态度、敬业精神对学生的道德提升均起到潜移默化的作用，学生通过参与教师承担的科研项目，既可以提高科研水平和实践能力，又可以培养其团队协作精神。

欲提升教师的专业水平，从学校层面要为教师的成长广铺路子，广搭载体，比如定期对教师进行知识培训，加强理论学习；邀请各专业的学术专家、特级教师等做学术讲座，帮助教师分析案例，指导研究；鼓励教师参加各种学术会议，了解最新的科研动态；选派骨干教师到国内外高水平的科研院校去学习，不断提升其科研水平。只有教师自身的知识不断更新，与时俱进，才能更好的融入教学中，从根本上提升教学水平。

1.3 联系科研前沿，丰富教学内容，使课堂更灵活、生动

大学物理，是一门综合了物理学中力、热、光、电、相对论与量子力学等学科经典知识的一门基础课。大学物理中那些知识，正是几百年前最先进的科研成果，是当时的人们对这个世界的最新最先进的认识。而新时代的科研，正是在继承这些已有知识的基础上，希望在将原有的旧知识推进到更新的程度，在目前依旧空白和无知的领域，做出新的发现。将科学研究融入教学中，既能保持物理教学的先进性，又能改进教学内容，更能够吸引学生关注，从而提高学习热情。比如在讲磁介质时，可以进一步讲解磁性材料偏置效应，这是目前无机非金属材料研究中最为活跃的领域之一，是信息存储技术的重要基础。通常情况下，铁磁薄膜的磁滞回线以原点为中心对称，若体系中引入反铁磁层，当温度降至反铁磁材料奈尔温度以下时，体系的场冷磁滞回线沿磁场轴H将产生一个偏移量，其矫顽力相应增大，此即交换偏置效应。可以对磁偏置效应在自旋阀、磁隧道结等方面的应用进行简要的介绍，也可以让学生自己查阅资料，了解新材料体系中交换偏置效应的研究进展。在讲电介质时，可以引入压电极化效应，即当对某些电介质施加机械力时，它们内部正负电荷中心会发生相对位移，产生极化，从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷，这种现象称为压电效应或正压电效应。反之，如果把具有压电效应的介质置于外电场中，由于电场的作用会引起介质内部正负电荷中心位移，而这一位移又使介质发生形变，这种效应称为逆压电效应。然后进一步介绍压电极化效应在纳米传感器、纳米发电机以及太阳能电池等领域的应用，结合最新的研究成果，展示压电计划效应的重要应用，让学生真正体会到学有所用。在给学生介绍科研前沿时，就使教学带有了研究的性质，通过亲临其境的科研经验，把知识讲活，以启发式、探究式的方式授课，可以发挥学生学习的积极性、主动性，培养学生的创新意识、创造性思維，使学生创新性的想象力、思维能力和实践能力得到提高，为今后走向社会能够持续创造性地工作并取得良好的业绩打下扎实的基础。

2 结语

由以上分析可见，把科研与教学相结合的积极作用是显而易见的，但这也需要花费大量的时间来寻找、研究科研与课堂内容的结合点，以便在课堂中适当、有效的引入科研前沿，以达到提高教学质量的目的。然而在国内高校普遍“重研轻教”以及“大学扩招”的背景下，作为教师，大量精力用于撰写论文和申报科研项目，不再好好备课也不再重视课堂教学，作为学生，基础良莠不齐，对教师补充课外内容产生一些抵触情绪。所以作为领导者，应给教师们营造一个相对宽松和谐的工作环境，建立科学的激励机制，提升教师的精神状态，这样教师可以合理掌握在教学和科研上的时间投入和精力分配，以科研促进教学，以教学激励科研，实现科研与教学的良性互动。这样才能发挥科研在大学物理教学中的积极作用，才能培养出适应新社会、具有竞争力的创新性人才。

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