萬勇　陳沙鷗　孫欣　云茂金　劉眉潔

[摘要]理論物理課程群包括四大力學(xué)等六門課程。該文在問卷調(diào)查基礎(chǔ)上，提出在理工科交叉、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合條件下，針對應(yīng)用型人才和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，理論物理課程群在“點面體”三個層面上深化教學(xué)改革的模式，并將三個方面有機地結(jié)合起來。這些改革措施在實際教學(xué)應(yīng)用中，取得了很好的教學(xué)效果，為進一步深化理論物理課程群教學(xué)改革提供了很好的建議，理論物理課程群也被列為山東省精品課程。

[關(guān)鍵詞]理論物理；課程群：教學(xué)改革；精品課程

[中圖分類號]G40-057 [文獻標(biāo)識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）12-0123-03 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.12.024

一、引言

理論物理是從理論上探索自然界未知的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)運動和相互作用的基本規(guī)律的學(xué)科。理論物理的研究領(lǐng)域主要有宇宙學(xué)、粒子物理與原子核物理、凝聚態(tài)物理、統(tǒng)計物理等，幾乎包括了物理學(xué)所有分支的基本理論問題。我院理論物理課程群包括《理論力學(xué)》、《電動力學(xué)》、《熱力學(xué)和統(tǒng)計物理》、《量子力學(xué)》、《數(shù)學(xué)物理方法》和《固體物理》六門主干課程，它們多數(shù)是物理學(xué)、應(yīng)用物理、光信息、微電子、新能源和材料學(xué)等理工專業(yè)的重要必修課程。通過本課程群的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生具有扎實數(shù)理基礎(chǔ)、良好科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識，掌握物理學(xué)的基本理論和方法，獲得相應(yīng)的科學(xué)思維和基礎(chǔ)訓(xùn)練，為理論物理、凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、電子科學(xué)、計算機等科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域培養(yǎng)創(chuàng)新人才和高級專門人才。

雖然我校理論物理各門課程的教學(xué)改革取得了一些很多成果，但是理論物理教學(xué)系統(tǒng)改革研究相對較少，較多為單一學(xué)科、某些方面的研究。為適應(yīng)當(dāng)代科技發(fā)展和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)人才的需求，有一些共性和新出現(xiàn)的問題，需要系統(tǒng)的研究和解決。這些問題這主要表現(xiàn)在：

（1）傳統(tǒng)思維定勢的影響：認為理論物理課程需要的基礎(chǔ)知識多、理論性強，部分學(xué)生認為課程枯燥、難學(xué)是正常的，沒有從學(xué)生的認知準(zhǔn)備和心理準(zhǔn)備出發(fā)解決這一問題；

（2）由于是集中教學(xué)，課程內(nèi)容又是理論課，教學(xué)中不同程度存在著重理論、輕實踐，重共性、輕個性等問題，各課程任課教師之間也沒有很多交流；

（3）由于微電子、材料學(xué)和新能源是近幾年新上的專業(yè)，教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容沒有很好體現(xiàn)這些專業(yè)的需求，沒有有效地聯(lián)系當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，教學(xué)方法不能完全適應(yīng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。

如何以專業(yè)和就業(yè)為導(dǎo)向，針對理工科的不同特點，深化教學(xué)內(nèi)容改革，既培養(yǎng)培養(yǎng)素質(zhì)高、能力強的研究型人才，又培養(yǎng)基礎(chǔ)深厚、了解產(chǎn)業(yè)特點、符合高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的應(yīng)用型人才，是理論物理教學(xué)研究面臨的重要課題。本研究在多年跟蹤問卷的基礎(chǔ)上，重新梳理和設(shè)計理論物理的每門課程，提出“點面體”三個層面的教學(xué)改革模式。并在此基礎(chǔ)上，實踐和完善了這一改革體系，取得了較好的教學(xué)效果。

二、跟蹤問卷調(diào)查的部分結(jié)果

自2011年起，我們連續(xù)三年對學(xué)院各專業(yè)的同學(xué)進行過《理論物理學(xué)習(xí)問卷調(diào)查》，共有1200多人次同學(xué)參加，針對各專業(yè)和前一年的問卷結(jié)果，問卷形式、內(nèi)容和側(cè)重點也不盡相同，得到了許多翔實的意見和建議。比較一般性的問題有：

（1）大部分同學(xué)們覺得學(xué)習(xí)理論物理概念抽象，難以理解。2013年針對哪些課程的學(xué)習(xí)難度較大的調(diào)查，涉及5個專業(yè)，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、普通物理、理論物理等，有效問卷486份?？梢姡鄬τ谄渌n程，學(xué)生普遍感到理論物理課程較難。

（2）有關(guān)“覺得課程難度較大原因”的調(diào)查結(jié)果顯示：23.3%認為概念和原理太抽象，28.6%認為公式條件或范圍搞不清，22.6%認為數(shù)學(xué)解題能力不行，15.6%認為，老師上課內(nèi)容基本聽不懂，32.5%認為老師講解能聽懂，但作業(yè)不能獨立完成。由此可見學(xué)生覺得學(xué)習(xí)理論物理課程難，原因很多，除了學(xué)習(xí)興趣，集中反映的問題還有自己的認知水平和學(xué)習(xí)方法等方面。2013年的調(diào)查結(jié)果現(xiàn)實，較多同學(xué)即使聽懂了基本概念和公式，接近三分之一的同學(xué)也不能獨立解題。有的同學(xué)雖然理解公式和規(guī)律，但仍需老師講解才能夠完成解題過程，這在《電動力學(xué)》和《量子力學(xué)》等分項問卷中，也得到了驗證。

（3）《數(shù)學(xué)物理方法》這門課程是理論物理的基礎(chǔ)課，但對于所有專業(yè)的學(xué)生來說基本都是難點，這在表一中就可以看出。雖然學(xué)生對于該門課程老師們的教授風(fēng)格非常認可，但很多學(xué)生不能理解這門課程的用處，也難于把握學(xué)科的主要知識點，2012年調(diào)查結(jié)果顯示：有關(guān)“《數(shù)理方法》難度較大原因”的調(diào)查顯示，30.2%認為自己數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不扎實，53.1%認為課程知識本身很難，51.7%學(xué)生認為數(shù)學(xué)問題解法多種但不知其目的，41.9%認為不知數(shù)學(xué)方程對應(yīng)的物理問題。（問卷涉及5個專業(yè)，有效問卷360份），2013年的問卷調(diào)查也是類似的結(jié)果。

（4）每個專業(yè)的同學(xué)，均有甚至一半以上的學(xué)生，不看理論相關(guān)的書籍和文章，只是在考前才看書。在完成作業(yè)的方式上，學(xué)生多參考同學(xué)作業(yè)或參考答案，如何能夠使學(xué)生自覺性學(xué)習(xí)、更好理解課本知識，并靈活的運用到解題和未來科學(xué)研究中，成為值得教學(xué)中深思和改變的問題。

（5）學(xué)院所設(shè)專業(yè)中，除了新能源專業(yè)，多數(shù)同學(xué)并非第一志愿報考，這說明很多學(xué)生對于大學(xué)選擇專業(yè)上，不了解未來自己專業(yè)的發(fā)展方向，而且對于相對理論物理課程的學(xué)習(xí)有一定的懼怕心理。調(diào)劑過來的同學(xué)中，需要經(jīng)過一段時間的專業(yè)了解和學(xué)習(xí)，才有可能對自己的專業(yè)感興趣，進而對理論物理產(chǎn)生興趣。

（6）基本上每個專業(yè)有考研意向的同學(xué)都在一半以上，并且絕大多數(shù)人希望考取專業(yè)相關(guān)方向的研究生，希望理論物理改革能與專業(yè)學(xué)習(xí)和考研結(jié)合起來。

問卷調(diào)查中還有其他很多有意義的結(jié)論。如，（1）從學(xué)生學(xué)習(xí)層面分析，有些同學(xué)沒有充分了解學(xué)習(xí)理論物理的重要性，不能對自己的學(xué)習(xí)給以準(zhǔn)確的定位；雖然一些學(xué)生的學(xué)習(xí)的動機和態(tài)度都很好，但自己制定計劃不能很好地完成，說明自我控制能力需要加強；學(xué)生在學(xué)習(xí)理論物理的認知準(zhǔn)備方面做的不充足或?qū)W習(xí)方法不恰當(dāng)時，會給后續(xù)的學(xué)習(xí)帶來較大的困擾。（2）對于具體課堂教學(xué)，學(xué)生們希望老師增加課外相關(guān)知識的講解，以豐富課堂內(nèi)容。如生活中的物理、現(xiàn)在物理動向、物理高新科技成果、物理學(xué)史等方面的內(nèi)容，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，進而增加同學(xué)們對課程的積極性；老師不要一味講解，可以采用模型進行教學(xué)，或運用動畫模擬相關(guān)內(nèi)容；多講習(xí)題，尤其是解題的思路和方法；增加課外實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和實際處理問題的能力可以增加師生互動環(huán)節(jié)，組織課外研究小組等等。這些都對深化理論物理課程群教學(xué)改革有著重要的參考意義。

三、“點面體”結(jié)合的教學(xué)改革

理論物理課程群的改革，首先要理順課程群的層次：《數(shù)理方法》以《高等數(shù)學(xué)》為基礎(chǔ)，它又是其他理論物理課的基礎(chǔ)：理論物理中的四大力學(xué)分別以普通物理的《力學(xué)》、《熱學(xué)》、《電磁學(xué)》、《光學(xué)》和《原子物理》五門課程為基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)《固體物理》，以及《高等量子力學(xué)》和《量子電動力學(xué)》等研究生課程的基礎(chǔ)，而且它們在不同專業(yè)中的地位和作用是不同的，所講授的內(nèi)容也有所不同。而這些課程的層次和內(nèi)容關(guān)聯(lián)，決定著學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的層次和關(guān)聯(lián)，需要在教學(xué)中認真分析和準(zhǔn)備。

更重要的是，要深化理論物理教學(xué)改革，必須以促進人的全面發(fā)展、適應(yīng)社會需要作為衡量教育質(zhì)量的為標(biāo)準(zhǔn)，堅持“全面發(fā)展、彰顯個性、人人成才、服務(wù)社會”的培養(yǎng)思路，進行創(chuàng)新人才和應(yīng)用型為人才主導(dǎo)的培養(yǎng)模式改革。所以，我們將理論物理課程群的改革，按照每一課程從知識點和教學(xué)點剖析，進而在課程層面將其教學(xué)改革系統(tǒng)化，最終進一步密切各課程銜接，實現(xiàn)理論物理課程群的立體化改革。主要做法如下：

1.點的方面改革，是理論物理課程群改革的著力點和基礎(chǔ)，需要做大量細致的工作。具體說：（1）不斷根據(jù)專業(yè)特點和培養(yǎng)人才需要，分析和調(diào)整各學(xué)科的教學(xué)知識點和掌握標(biāo)準(zhǔn)，進而全面修訂各學(xué)科的教學(xué)大綱和各專業(yè)的教學(xué)計劃；（2）為讓教師掌握講課要點和學(xué)生特點，大面積開展微課練習(xí)和公開課觀摩分析，提高教師教學(xué)的基本功；（3）通過課堂教學(xué)，以及輔導(dǎo)員和專業(yè)班主任，盡量了解學(xué)生個體的不同差異，以便因材施教，彌補集中教學(xué)的不足。

2.課程層面的改革。包括主要兩方面的內(nèi)容：（1）主要是針對課程和專業(yè)特點，根據(jù)不同的教學(xué)要求，系統(tǒng)完善教學(xué)內(nèi)容，并通過課程作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、專題講座和創(chuàng)新實驗等多種形式，將這一課程教學(xué)改革系統(tǒng)化；（2）理順課程群中各學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系，密切各課程之間銜接，各課程教學(xué)改革相互借鑒，以適應(yīng)課程、學(xué)生和專業(yè)學(xué)科的特點，改善和優(yōu)化教學(xué)。

3.體的方面改革。是指“以人為本”完成課程群的改革，按照“寬口徑、厚基礎(chǔ)、重實踐、強創(chuàng)新”的原則，以鍛煉學(xué)生的獨立思考能力，表達能力、溝通能力、創(chuàng)新能力等為出發(fā)點，立體改革理論物理課程群，使之不僅適應(yīng)不同專業(yè)特點，更符合學(xué)生的成才和發(fā)展的需要。它是建立在點面改革基礎(chǔ)上的，具體說有以下幾個方面：

（1）專業(yè)課程模塊化，以適應(yīng)光電產(chǎn)業(yè)、新材料、新能源產(chǎn)業(yè)需求為目的的課程體系改革，設(shè)置專業(yè)基礎(chǔ)必修模塊，以及微電子、光電信息、新能源、材料物理等4個專業(yè)選修課程模塊。每個專業(yè)基礎(chǔ)必修和選修模塊中理論物理課程不同、教授的內(nèi)容也不同；

（2）拓展課堂教學(xué)改革，在改善課堂教學(xué)的同時，采取課程論文為引導(dǎo)的研究性學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力；所有理論物理課程都上網(wǎng)，以網(wǎng)絡(luò)課程和網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺，拓展和豐富學(xué)生的課外學(xué)習(xí)；

（3）在培養(yǎng)方法上，實行課堂教學(xué)與課程論文、創(chuàng)新實驗等研究性學(xué)習(xí)相結(jié)合，實驗教學(xué)與動手能力培養(yǎng)相結(jié)合，技能訓(xùn)練與企業(yè)實訓(xùn)相結(jié)合，開闊視野同學(xué)術(shù)交流相結(jié)合，創(chuàng)新能力與科學(xué)研究相結(jié)合，個性化培養(yǎng)與社會契合度相結(jié)合，在更大視野、更全面地提高學(xué)生的培養(yǎng)水平；

（4）評價方式上，卷面考試與課程論文相聯(lián)系，設(shè)計性實驗與基礎(chǔ)性實驗相聯(lián)系，綜合素質(zhì)評價與創(chuàng)新性學(xué)分相聯(lián)系，制定學(xué)生素質(zhì)評價制度，全面考核學(xué)生學(xué)業(yè)水平；

（5）在學(xué)生培養(yǎng)模式方面，打破現(xiàn)有班級編制，以選拔和個人志愿相結(jié)合的方式，設(shè)置創(chuàng)新人才實驗班、應(yīng)用人才實驗班，采取小班（不超過30人）授課，每個學(xué)生都配有一名專業(yè)老師，指導(dǎo)參加創(chuàng)新項目：實驗班的每門理論物理課程都增加了學(xué)時，用于專題、探究和課程論文等教學(xué)環(huán)節(jié)；對優(yōu)秀學(xué)生實行本碩連讀制度等等。

四、總結(jié)

在理工科交叉、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合新形勢下，我校近幾年的理論物理課程群改革始終立足于學(xué)生全面發(fā)展和個性化成才的目標(biāo)。首先，強調(diào)知識點、課堂教授要點和學(xué)生個性特點方面的改革。其次，是課程層面的改革，不僅系統(tǒng)完善這一課程的教學(xué)內(nèi)容和形式，而且理順課程群中各學(xué)科的內(nèi)在聯(lián)系，密切各課程之間銜接。在此基礎(chǔ)上，多方面、立體化改革和優(yōu)化理論物理課程群的各個教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)科群的形成教學(xué)體系更完整、更立體，使學(xué)生在綜合素質(zhì)、科研能力等方面有所提高，為社會培養(yǎng)了大量優(yōu)秀的科研、應(yīng)用人才。近幾年，教學(xué)團隊承擔(dān)省級項目3項，校級教學(xué)改革項目5項，出版教材3部，發(fā)表教學(xué)研究論文30余篇，多項教研項目獲省級或校級獎勵，3位教師被評為學(xué)校優(yōu)秀教師。2012年，理論物理課程群也成為山東省精品課程基礎(chǔ)系列課程。