“科教一体化”教育教学模式在大学物理课程中的探索研究

周路 郭亮 闫兴振 吴博琦 王超 初学峰

[摘 要] 围绕大学物理课程教学改革，提出“科教一体化”的教育教学模式。对大学物理的课程特点和教学现状进行分析了，从课程前沿知识、科研项目、科研平台三方面，就如何发挥科研在大学物理课程教学中的作用进行了探讨，总结了“科教一体化”的教学效果。

[关键词] 大学物理;教育教学;科研

一、大学物理学科的特点和教学现状

大学物理课程是理工院校必修基础课之一，涉及力学、相对论、振动与波、热学、电磁学和光学等，其基本理论涉及自然科学的众多领域，是材料科学、生物、化学等学科的基础。物理学和这些学科相互渗透又形成了一系类的交叉学科，如光电子学、半导体物理、激光技术，等等[1]，可以说物理学是各个新兴学科的先导，物理学知识应用于生产技术的各行业和部门，是科技人员所必备的知识。

大学物理是一门比较抽象的课程，涉及大量的定律、公式和推导，课时多、教学量大，难备难教也难学。教师作为授课主体在课堂上习惯单纯注重理论知识的灌输、基本的物理原理的讲解和大量数学公式的推导，在理论体系与实践应用结合方面的工作明显不足，缺乏对学生创新意识和实践能力的培养，从而导致课堂缺乏教学活力。而学生作为教学的对象，往往也只是被动的接受知识的灌输，运用物理知识解决实际工程问题的能力没有得到有效提升。因此，如何在大学物理课堂教学中引入有效的方法，提升学生的科学研究能力就成为一项重要的教学改革任务。

二、“科教一体化”教育教学模式的提出

近年来，高等院校就如何提高各类课程的教学质量开展了一系列教学改革，例如“互联网+”微课、慕课、翻转课堂等[2]。教师在网络教学综合平台提前公布相关教学信息，包括教学大纲、授课计划、教案、PPT课件等，学生登录平台下载相应的学习资料，完成预习或课后复习，一系列的教改举措取得了不错的实施效果。大学物理作为自然科学一门重要的基础学科，与科学研究存在着千丝万缕的联系，表现在物理学科涉及的主体内容在科学研究发展背景下的与时俱进，物理学科涉及知识内容对科研项目的开展具有指导和实践的作用，科研平台对物理学知识的消化吸收具有重要推动作用。因此在大学物理课程教学改革方面，应积极推进科教融合，把传统教学和科学研究相结合，以更好的实现教学目的，提升课题管理的同时，也培养了理工科学生的科学素质和科研创新能力，既有利于未來工作，也有利于学术上的进一步深造。

教育家钱伟长院士曾说过：“大学必须消除教学与研究之间的隔阂。教学中没有科学研究，这是一种没有观点的教育，没有灵魂的教育。”这就要求授课教师作为知识体系的引入者，要借鉴别人以及自己的科研成果将其渗透到课程教学中，让学生接触到学科前沿知识。与此同时，把提升学生的科学研究思维和科研实践能力作为人才培养的目的。因此，在高等教育教学中，实施“科教一体化”教学模式，够使学生受到课堂教学与科研工作两种不同环境的双重培养，有利于培养高水平、综合性创新人才，使大学生更早地适应社会，适应工作需求。

三、“科教一体化”教育教学模式的实施

国内在“科教一体化”教学工作开展方面，做的较好的是中国科学院大学，通过科学院卓越的研究队伍、先进的科研技术、丰富的文献资源和交流学习平台优势，中国科学院大学成为我国科教融合、协同育人理念执行者的翘楚[3]。借鉴中国科学院大学的办学思想，我教研室有意识地将科研工作和大学物理课教学联系起来，开展“科教一体化”教育教学工作[4]，培养创新人才。

1.科学前沿知识在教学中的应用。科技发展突飞猛进，尤其是在物理领域，而书本教材大都是按照公认的理论体系编写的规范化内容，无法做到与时俱进[5]。如果将科技前沿成果转化为课堂教学，一方面学生的知识面将得到扩展，学习的积极性也会得到很好的调动。如在大学物理光的干涉章节，我们给同学们播放了一段利用全息投影技术复活邓丽君的演唱视频，逼真细腻的画面立刻调动起学生的好奇心，极大的提升了学生学习光的干涉理论的求知欲。因此，教师关注物理学前沿发展，及时组织资料并与教学内容结合，在授课时给学生进行介绍，会增加课堂的时代性与丰富度，起到意想不到的效果。

2.科研项目在教学中的应用。学校鼓励教研室相关学科领域的中青年教师将最新的科研成果以及科研思维应用于教学实践，将与物理专业相关的先进技术、材料、器件等引入课堂教学，引导学生独立思考，使课堂教学与科研工作接轨，促使教学工作不断创新。与此同时，还鼓励教师指导学生申报科研项目，通过对具体科研项目的摄入来消化课堂知识。例如课题负责人在2017年指导学生成功立项省级大学生创新训练项目“超薄指纹采集仪光学设计”，学生利用大学物理课程的光学知识理论，结合专业文献资料进行科研实践训练，把课堂上学到的物理知识付诸于实践中，不但加深了对书本知识的理解，也培养了科研思维习惯，提升了学生的学术敏感性。

3.科研平台在教学中的应用研究。国内各大高校都非常重视科学研究的开展，并通过多年建设积累了庞大的科研资源。以吉林建筑大学电气与计算机学院为例，拥有寒地建筑节能教育部重点实验室，实验室配备国内外一流的高精尖科研仪器设备，包括SEM、XPS、PL、AFM等材料测试设备以及EB、PECVD、ALD等材料生长设备，科研平台的设备资源和人才资源为开展物理教学活动提供了丰富的实践操作平台。科研教师不定期利用仪器设备举办专题学术沙龙，演示物理原理如何应用于实践，让学生真切地感受科研氛围，一方面有助于学生透彻的理解物理专业知识，同时培养了学生的科研理想和信念。

四、“科教一体化”教学效果

2017年起我们开始探索“科教一体化”教学模式在大学物理课程中的应用，经过二年多的实践，收到了良好的反响。一是得到了学校教学督导组评审老师的肯定，他们对教研室物理教师期中、期末教学检查时给出的评分等级均是“优秀”。二是得到了学生的好评，在期末学校教务处组织的网上互评活动中，大学物理课程综合教学满意率达到90%以上。除此之外，通过“科教一体化”教育教学模式的实施，激发了学生开展科学研究的兴趣，学生凭着自己的兴趣积极参与老师的科研项目，确定了有价值的毕业设计选题，更有一部分学生坚定了考研的想法，进一步进行学术上的深造。

总体来说，大学物理课程中“科教一体化”教学模式的实施取得了较好的效果，但是具体实践过程中也难免出现一些问题，如科研的广度和深度有待进一步加强，实践教学环节的考核不够明确等，这些问题都是我们未来教学中需要不断提升和完善的地方。

五、总结

本论文就“科教一体化”教育教学模式在大学物理课程教学改革中的应用进行了探讨和研究，以科学前沿知识、科研项目、科研平台为切入点，将科研与教学结合。经实际教学效果检验，“科教一体化”的教育教学模式不但提升了学生对物理知识的掌握程度，另一方面拓展了学生的知识面，很好地调动了学生从事科学研究的积极性。

参考文献

[1]崔谢东，徐春玲.基于调研模式工科大学物理教学改革的探索[J].教育教学论坛，2019，（3）：107-109.

[2]李淑侠，李妍，刘晓艳.“互联网+”背景下的大学物理教学研究[J].黑龙江科学，2019，10（9）：40-41.

[3]崔延强，张娇.中国科学院大学的教学优势与发展趋势[J].教师教育学报，2019，6（4）：117-124.

[4]唐长久，蒋艳丽.成人高教《纲要》课“科教一体化”教学模式探析[J].高教学刊，2015，（17）：72-73.

[5]周路，郭亮，闫兴振，吴博琦，王超.以科研为载体提高理工院校教学质量浅析[J].才智，2019，（02）：82.