張國鋒

(北京航空航天大學物理科學與核能工程學院物理系 北京 100191)

1 引言

目前我國的高等教育規(guī)模不斷擴大，高等教育體制也在不斷改革中，教學中遇到了前所未有的新情況、新問題，需要當今從事教育工作的專家、學者和廣大一線教師群策群力，開創(chuàng)教育改革的新局面.在學習和貫徹科學發(fā)展觀的今天，高等教育的質量更應放在突出的位置上．

物理學從研究對象、研究方法、研究結果等方面都滲透在自然科學的許多領域，應用于生產技術的各個部門，它是自然科學的許多領域和工程技術的基礎．大學物理作為必修的基礎課程，在培養(yǎng)大學生科學觀、世界觀等方面起著舉足輕重的作用.它所包括的經典物理、近代物理和物理學在科學技術上應用的初步知識等都是高等學校理工科學生所必備的．筆者認為大學物理課程的作用主要有兩大方面：一是系統(tǒng)地掌握科學基本理論；二是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的初步能力．學生學好大學物理課程不但對其學習其他科學課程有很重要的鋪墊作用，而且對其畢業(yè)之后從事工作以及進一步學習新理論、新知識、新技術都有深遠的影響．大學物理課的重要任務就是讓學生對課程中的基本概念、基本理論、基本方法能夠有比較全面和系統(tǒng)的認識和正確的理解，并具有初步應用的能力．使學生開闊思路、激發(fā)探索和創(chuàng)新精神、增強適應能力、提高人才素質．

目前，各大專院校對大學物理課程都做了不少改革，我校物理系在這些方面也做了大量的工作．但從總體來看，這些改革大多停留在局部范圍內，還沒有取得突破性的進展．例如，如何能夠更好地調動學生的積極性、讓教師的教學工作順暢，學生學得輕松；如何在低年級的物理基礎課中開展討論式、研究式教學；如何在教學中實現(xiàn)以教師為主導、學生為主體的師生互動；如何改革考試內容和方式方法，使其既能檢測學生對知識掌握的情況，又能檢測能力和素養(yǎng)的高低.這些問題都還沒有找到切實可行的解決方法．

2 研究性教學實施方法

考慮到教學中存在的以上問題，在教學中實施了研究性教學模式.具體來說就是以教學模式的改革為切入口，積極推動研究性教學；積極推進討論式教學、案例教學等教學方法和合作式學習方式．引導大學生了解多種學術觀點并開展討論、追蹤本學科領域最新進展，提高自主學習和獨立研究的能力．要讓大學生通過參與教師科學研究項目或自主確定選題開展研究等多種形式，進行初步的探索性研究工作．鼓勵學生參與科研項目，在課堂教學中給學生足夠想象空間；針對學生中存在的爭議問題給予時間和精力去解決；結合教師科研的優(yōu)勢，將一系列科研成果融入大學物理教學內容中．

(1)優(yōu)化授課內容

以“基礎物理學”[1]精品課為基礎，結合我校科研優(yōu)勢方向，對教學內容進行必要的調整．以前基礎物理課程教學中關于流體力學章節(jié)屬于可講可不講的內容，筆者認為對于宇航學院、航空學院等院系需要講解，針對這些院系加入了這些內容，并給予時間讓學生就某些實際問題展開討論.再比如以前略去了熱力學第三定律.但它作為熱力學整體，還是應該涉及的，因此在教學中給3到8 min時間的陳述.而有關熱力學統(tǒng)計的部分只要求學生了解，且不作為重點進行講解.近平衡輸運過程盡管重要，但是作為大學生大學物理教學，只是讓學生了解不作為要求；光學中對閃耀光柵也進行了刪除，而是重點講解透射光柵，讓學生在此基礎上去自學閃耀光柵；相對論中強調建立相對論的主要思想、時空變換、質能方程，其他內容不作為要求；量子物理中重點闡述建立量子物理的必要性以及波粒二象性、波函數(shù)的概率解釋、尤其是固體能帶結構盡管很重要，但是教學中發(fā)現(xiàn)學生對能帶的推導覺得很枯燥，只要求學生記住某些結論，有興趣的可以自己自學；涉及現(xiàn)代物理成就的激光原理、量子隧道效應，鼓勵大家搜集資料參看網絡文獻的過程中去總結．總之，教學內容是隨著所在院系做調整，以其更能適應將來專業(yè)課程的學習．

(2)改變授課方式

課堂教學重點是講思路、講方法、引問題、重討論．積極推進討論式教學、案例教學等教學方法和合作式學習方式．在教學前，對微積分知識進行回顧(非常有必要)；教學中引入許多討論內容：比如力學中均勻球殼對質點引力的計算、剛體轉動慣量的各種求法、螺線管內外磁場的均勻性的證明、熱學中如何很簡單地判定某一個過程的吸熱放熱情況、如何用光學原理測量光盤軌跡、如果把閃耀光柵上下顛倒，新的光柵方程怎么寫等.發(fā)現(xiàn)學生很善于思考，盡管這些問題中的大部分有些已經有人詳細研究過，但是學生還是表現(xiàn)出了很大的熱情去找資料，弄懂資料，讓學生上講臺進行講解，沒有找到資料自己去揣摩．舉個例子：有關普氏擺的問題,宇航學院一位同學提出自己獨到的看法,并在課堂上展開了討論,學生一致認為此舉鞏固了所學理論知識,開闊了眼界；再比如量子理論學習中，筆者結合自己的研究方向對目前研究的熱門——量子計算機以及冷原子等進行了簡練描述，使得本來枯燥的微觀理論變得有滋有味，學生們在充滿好奇的情況下開始接受新的知識．

(3)改變考核方式

課外作業(yè)形式多樣，有常規(guī)作業(yè)、討論活動等．在以上有關課題討論中，適當?shù)亟o學生考核，表現(xiàn)好的在期末成績中適當體現(xiàn)；而且已經開始實施小組討論：將全班分為幾個小組，每個小組在每學期必須進行一次講解，其內容可以涉及所學大學物理的方方面面，也可以是某個習題的多種解法．

(4)定期邀請知名專家、教授作相關科研介紹

讓學生領略物理學科發(fā)展現(xiàn)狀、開闊學生視野、激發(fā)他們的學習興趣和創(chuàng)新意識．比如講到電磁學里面的有關磁介質理論時，我們邀請了物理學院在此領域中有造詣的教師給學生進行了一次導學；在講授到量子隧道效應時請通曉這方面的教師就掃描隧道顯微鏡進行了一次講解，盡管安排的講座很有限，但是學生表現(xiàn)出了高度的熱情，以后這種講座還要繼續(xù)下去．因某些原因沒能及時請到專家，可以讓學生在業(yè)余時間就某個自己感興趣的領域查找資料，在課間時間發(fā)給大家．值得一提的是我校電子信息工程學院的一位本科生，在筆者講解量子物理時引入了量子信息的介紹表現(xiàn)了很大的好奇和熱情，有強烈地探求欲望，目前在本人指導下做本科畢業(yè)設計，并投出了一篇SCI論文文稿．

(5)注意理論與實驗的結合為學生提供創(chuàng)新的機會

教學安排上在保持原有以“專題單元”組織教學的同時，鼓勵學生就所學知識提出獨到見解，積極聯(lián)系實驗室為其提供實驗機會．突出教學的自主性、開放性和創(chuàng)新性，逐漸形成一個理論與實驗結合，既能加強實驗基本技能訓練，又具有強烈現(xiàn)代意識和高新技術色彩，給學生留有較大開拓空間的物理教學體系．

(6)注重教學和科研的結合鼓勵學生參與科研

依托學科優(yōu)勢，鼓勵學生在光學、理論物理、無線電物理、自動化控制等方向，參與各個課題組的教研或科研工作或者在周末時間去本系的研究室進行參觀交流．通過參與研究工作，學生在知識、能力、素質等方面都將得到培養(yǎng)．

(7)加強協(xié)作交流積極發(fā)揮示范輻射作用

我校大學物理分為工科大學物理、理科大學物理、文科大學物理；給不同專業(yè)上課的教師定期舉行碰頭會，每個組及時反映出現(xiàn)的新問題、及時交流心得，共同為大學物理改革做貢獻；同時也相互進行聽課活動，共同進步．

3 結語

當代大學生是充滿活力的一代，對科學滿懷熱情，學習能力比較高，以往照搬教材的講課方法不能適應他們；在課堂教學以及課后實行研究性、探索性教學是非常有用的．在北航宇航學院、計算機學院“基礎物理學”教學中采取了以上方法，效果很明顯，一定程度上化解了以往學生被動接受知識的局面．

參考文獻

1 鐘錫華，陳熙謀，陳秉乾，等.大學物理通用教程.北京：北京大學出版社，2001