吳良凱

（江蘇大學(xué)理學(xué)院 物理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

關(guān)于工科普通物理教學(xué)改革的探索與實踐

吳良凱

（江蘇大學(xué)理學(xué)院 物理系，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

基于工科普通物理教學(xué)的重要性，本文分析了當(dāng)前工科普通物理教學(xué)中存在的問題，提出了進(jìn)行普通物理教學(xué)改革的思路和途徑及教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變方式.

工科；普通物理；教學(xué)；改革

物理學(xué)是整個自然科學(xué)和高新技術(shù)的基石.普通物理作為物理學(xué)的基礎(chǔ)，其基本理論、思想、方法已滲透到其他學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域之中.高等學(xué)校工科開設(shè)普通物理學(xué)的目的是使學(xué)生能夠從整體上對物理學(xué)的內(nèi)容和方法、概念和物理圖像、物理學(xué)的歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面有所了解，培養(yǎng)21世紀(jì)所需要的具有知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的人才.但是，要想通過幾年的高等教育把一個優(yōu)秀的學(xué)生培養(yǎng)成為21世紀(jì)的棟梁之才，這是一項艱巨的實踐、開拓和創(chuàng)新的工作.反思我國的工科普通物理教學(xué)現(xiàn)狀，提出教學(xué)改革的設(shè)想和實踐，是高校教師義不容辭的責(zé)任.我們結(jié)合近幾年我們普通物理教學(xué)實踐和改革，分析了現(xiàn)狀，認(rèn)為普通物理教育中存在以下幾個問題.1）課程體系結(jié)構(gòu)不夠合理，難以反映20世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，沒有體現(xiàn)近代物理的前沿.2）習(xí)題、試題陳舊，不能反映近代物理的發(fā)展，同時缺少綜合性題目的訓(xùn)練，缺乏對學(xué)生實際能力的培養(yǎng).3）傳統(tǒng)的教學(xué)模式依然站主導(dǎo)地位，以教師為中心、以教材為中心、以課堂為中心的教學(xué)模式把學(xué)生的學(xué)習(xí)置于從屬、被動的地位，影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，不利于學(xué)生的發(fā)展.4）由于種種原因，人們對普通物理在工科專業(yè)中的作用、教學(xué)比重、重視程度出現(xiàn)了片面和不當(dāng)?shù)淖龇?，如，有的工科專業(yè)大幅度減少普通物理課的教學(xué)學(xué)時；有的工科專業(yè)把其作為公共選修課；有的認(rèn)為創(chuàng)新教育與普通物理教學(xué)無關(guān).

1 課程體系改革的基本思路

沒有高水平的課程內(nèi)容，就難以保證高水平的教學(xué)，而教學(xué)內(nèi)容是制約教學(xué)質(zhì)量的一個極為重要的因素.課程內(nèi)容的優(yōu)化，是以課程體系的變化為前提的.教學(xué)內(nèi)容和課程體系是人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)模式的載體，是教育思想和教育觀念的直接體現(xiàn).因此，我們認(rèn)為在普通物理教學(xué)中應(yīng)該解決好以下幾個關(guān)系：新知識和舊知識、經(jīng)典和現(xiàn)代、理論與應(yīng)用、繼承和創(chuàng)新.這既是進(jìn)行教學(xué)改革的首要和基本的問題，也是進(jìn)行教學(xué)改革的基本途徑.

普通物理學(xué)是由力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理學(xué)構(gòu)成的系列課程，是物理專業(yè)的基礎(chǔ)學(xué)科.其基本概念和基本理論在20世紀(jì)初期就已建立.20世紀(jì)物理學(xué)的輝煌成就以及與其他學(xué)科的相互滲透、融合所形成的交叉學(xué)科，為物理學(xué)的教學(xué)提供了豐富的素材和內(nèi)容.傳統(tǒng)的課程體系就是學(xué)科的理論體系，沒有體現(xiàn)近代物理的進(jìn)展，也沒有反映近代物理和其他學(xué)科的融合和交叉.為了使普通物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容更好地體現(xiàn)20世紀(jì)物理學(xué)的新發(fā)展，適合于教學(xué)，要求對普通物理學(xué)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革研究和實踐.

為了適應(yīng)近代物理的發(fā)展，我們拓寬了普通物理學(xué)課程設(shè)置，優(yōu)化了課程結(jié)構(gòu).我們開設(shè)了《近代物理專題研究》、《近代物理實驗專題研究》等課程和與普通物理學(xué)相關(guān)專業(yè)的選修課程.我們把原子物理課程改造和拓寬為近代物理課程.在近代物理框架內(nèi)，講述了量子理論的基礎(chǔ)知識、固體能帶理論、半導(dǎo)體和超導(dǎo)體、也引進(jìn)了原子核的基本理論和基礎(chǔ)知識，粒子物理的基礎(chǔ)知識和理論，簡單介紹了廣義相對論和宇宙學(xué).既體現(xiàn)近代物理的發(fā)展，也考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的時間和興趣.以學(xué)生為中心，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性.

我們在不降低課程難度和深度的基礎(chǔ)上減少原課程的學(xué)時，為選修課的開設(shè)創(chuàng)造條件.物理是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué).我們強調(diào)基本概念、基本原理、基本技能等基本功的訓(xùn)練，這是我國物理教育的優(yōu)良傳統(tǒng).我們的改革并不是簡單地、機(jī)械地裁減課程內(nèi)容、組合課程結(jié)構(gòu).

2 教學(xué)內(nèi)容改革的基本途徑

教學(xué)內(nèi)容的改革必須在教學(xué)大綱的指導(dǎo)下進(jìn)行.教學(xué)大綱是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求的規(guī)范，遵從教學(xué)大綱是教學(xué)的基本原則.在教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，我們編寫了適合新學(xué)時的教學(xué)內(nèi)容.其原則是保留基本概念、基本知識、基本理論、基本原理，注重基本，在此基礎(chǔ)上，我們再選擇和組合經(jīng)典的教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)近代物理的發(fā)展現(xiàn)狀和重大成就.使學(xué)生對近代物理的發(fā)展有所了解，開闊眼界，使基礎(chǔ)課的教學(xué)內(nèi)容更好地適合于近代物理的發(fā)展，將普通物理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化.

教學(xué)內(nèi)容的一個重要方面是思考題、習(xí)題、試題的配置.思考題和習(xí)題的配置是幫助學(xué)生理解和鞏固教材中的基本概念和基本規(guī)律，培養(yǎng)運用物理規(guī)律分析和解決實際問題的能力.試題可以檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，也能檢驗教師教學(xué)的成果.建立多層次的思考題、習(xí)題和試題配置，是教學(xué)內(nèi)容改革的一個重要組成部分.依此指導(dǎo)思想，我們建立了思考題、習(xí)題和試題并放在網(wǎng)上共享.這些題目的一個著重點是強化了對基本概念的理解、基本方法、原理的應(yīng)用.我們也改造了一些依物理學(xué)原理、方法在科學(xué)技術(shù)及實際問題方面的應(yīng)用提煉出的物理模型，同時，充分重視編寫能夠反映與普通物理學(xué)系列課程相關(guān)的現(xiàn)代物理的發(fā)展成就的題目，對該類題目輔以一定的背景知識.

3 構(gòu)建以學(xué)生為主體的教學(xué)模式

教學(xué)，從根本上講是一種認(rèn)知過程，普通物理課的教學(xué)是學(xué)生個體在教師的引導(dǎo)下和物理環(huán)境相互作用認(rèn)知物理世界，其中，更重要的是在認(rèn)知物理世界的過程中培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)以及能力.對于工科學(xué)生，其物理思想及素質(zhì)的培養(yǎng)是在普通物理課的學(xué)習(xí)中來是實現(xiàn)的.高等教育的目的是培養(yǎng)適應(yīng)21世紀(jì)所需要的理論基礎(chǔ)扎實、知識面寬、能力強、素質(zhì)高以及具有較強的知識更新能力和創(chuàng)新精神的人才.

在此目標(biāo)的指引下，我們構(gòu)建了新的普通物理課的教學(xué)模式.把以知識傳授為主的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐阅芰?、素質(zhì)培養(yǎng)為主的教學(xué)模式.構(gòu)建素質(zhì)教育與專業(yè)培養(yǎng)為一體、知識傳授與能力培養(yǎng)為一體、教學(xué)與科研為一體的教學(xué)模式.為了達(dá)此目的，我們注意了以下幾個方面的問題的解決：教師專業(yè)知識的扎實性；課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；教學(xué)手段.

教學(xué)過程是教師和學(xué)生的雙邊活動.一方面要充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，另一方面要突出學(xué)生的主體地位.教師首先要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，要熟練地掌握本專業(yè)的基本概念、原理和技能，也需要掌握相關(guān)學(xué)科的知識和富于時代特點的思想信息和科技信息.教師在熟悉和掌握指定教材的同時，還要大量的參考資料，擴(kuò)大知識面，對知識融會貫通.我們采用定期講座和舉辦討論班的形式來研究教材和了解科技的新進(jìn)展.

教學(xué)最主要的一個環(huán)節(jié)是課堂教學(xué).課堂教學(xué)是一個多種層次結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)，即教材的知識結(jié)構(gòu)、學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu).我們在構(gòu)建以學(xué)生為主體的教學(xué)模式的過程中，特別注意這三種結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一、和諧一致.學(xué)生的學(xué)習(xí)要在原有的知識基礎(chǔ)上，通過和新知識、新思想不斷的交流，學(xué)習(xí)和領(lǐng)會新知識，培養(yǎng)能力、素質(zhì)，即構(gòu)造新的認(rèn)知模式.

教師作為先行組織者，要提煉原有認(rèn)知，引發(fā)沖突、激起學(xué)生的探索心.因為興趣是學(xué)生學(xué)習(xí)的關(guān)鍵的一步.我們采用建立預(yù)習(xí)提綱的辦法.預(yù)習(xí)提綱以章或有時以節(jié)為單位，將知識的要點以問題的形式列舉出來.這些問題有啟發(fā)性和指導(dǎo)性，不是知識要點的簡單羅列.通過預(yù)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和知識更新的能力.學(xué)生預(yù)習(xí)，可以為教師的課堂教學(xué)建立一個較為完備的知識準(zhǔn)備和心理準(zhǔn)備，能使教與學(xué)、講與聽有機(jī)地結(jié)合起來，為教學(xué)計劃的完成和目標(biāo)的順利實現(xiàn)奠定基礎(chǔ)，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量.預(yù)習(xí)提綱同時還可以解決教學(xué)大綱太粗、教材太細(xì)，學(xué)生抓不住重難點的弊端.

在課堂教學(xué)中，注意認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化和順應(yīng)，構(gòu)建新的認(rèn)知結(jié)構(gòu).21世紀(jì)是信息化的時代，其標(biāo)志是計算機(jī)技術(shù)的使用.我們編寫普通物理教學(xué)的電子教案，其組成由一個主體的模塊和各種小的、比較專門的小模塊組成，課題組成員可以根據(jù)自己的想法在此主體模塊的基礎(chǔ)上把各種小的模塊包括進(jìn)來組成一個完整的電子教案，目的是把計算機(jī)技術(shù)和教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來.我們在構(gòu)建新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程中，采用先進(jìn)的教學(xué)手段，諸如多媒體、投影、和演示儀器的應(yīng)用或采用討論的形式，同時注意教學(xué)過程中的互動性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維，鼓勵學(xué)生觀察、發(fā)現(xiàn)問題，介紹物理前沿，活躍學(xué)生思想.以學(xué)生為主體，發(fā)揮學(xué)生的主體性，激發(fā)學(xué)生探究、求知、創(chuàng)新的欲望，把學(xué)生被動接受知識的過程轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主、合作、探究地學(xué)習(xí)的過程.多種教學(xué)手段的應(yīng)用，可以有效地提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.

總之，我們認(rèn)為對于工科學(xué)生的學(xué)習(xí)來說，普通物理的重要性是不言而喻的.在普通物理教學(xué)中，我們根據(jù)教學(xué)大綱，考慮時代特點和需要，對課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式作了改革，取得了初步的進(jìn)展.隨著時間和環(huán)境的變化，普通物理課教學(xué)改革的進(jìn)一步探索、深化和拓展是我們下一步的任務(wù)和工作.

〔1〕宋國利，杜凱，王永祜，孫凱霞，梁紅.普通物理教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革的研究與實踐.黑龍江高教研究，2002（3）：93-95.

〔2〕趙凱華.對當(dāng)前物理教學(xué)改革的幾點看法.大學(xué)物理，2000（2）：1-2.

〔3〕劉巖，楊小紅，羅志環(huán)，黎永耀，林健榮.高校理論物理導(dǎo)論課程教學(xué)改革的探索與實踐.赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2009（6）：18-19.

〔4〕趙立萍，楊昕卉，胡巍.關(guān)于高師理科普通物理教學(xué)的幾點思考.教育與職業(yè)，2010（11）：119-120.

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1673-260X（2011）04-0250-02