安力群 孔林濤 高純靜

（天津科技大學(xué)，天津 300222）

按照 《教育部關(guān)于實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃的若干意見(jiàn)》（教高[2011]1號(hào)）的要求，各高校陸續(xù)啟動(dòng)了“卓越人才培養(yǎng)計(jì)劃”。我校從2011年開(kāi)始，在新生中通過(guò)選拔也成立了 “卓越人才實(shí)驗(yàn)班”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)驗(yàn)班）。根據(jù)教育部文件精神，卓越人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)是：面向工業(yè)界、面向世界、面向未來(lái)，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量各類(lèi)型工程技術(shù)人才，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)的人力資源優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)我國(guó)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力。但是如何實(shí)現(xiàn)這一培養(yǎng)目標(biāo)，各高校都在深入地探索。

各高校實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的大學(xué)學(xué)習(xí)首先面臨的是基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，而大學(xué)物理課程的知識(shí)學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)是實(shí)驗(yàn)班學(xué)生未來(lái)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和專(zhuān)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和綜合素質(zhì)明顯高于普通班學(xué)生，如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)班人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，因材施教、因需施教，深入開(kāi)展大學(xué)物理課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，對(duì)“卓越人才培養(yǎng)計(jì)劃”的落實(shí)具有至關(guān)重要的作用。

一、大學(xué)物理課程在實(shí)驗(yàn)班教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.教學(xué)內(nèi)容深度不夠，針對(duì)性不強(qiáng)

一是高等教育大眾化后，地方高校的生源質(zhì)量急劇下滑，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)顯著降低。因此，各高校對(duì)大學(xué)物理課程的教學(xué)基本要求進(jìn)行了修訂，降低了對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握深度的要求。但由于實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)明顯高于普通班，因此，面向普通班學(xué)生的教學(xué)基本要求顯然不適合實(shí)驗(yàn)班教學(xué)。

二是大學(xué)物理是面向工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的重要基礎(chǔ)課程，不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)的需求有所不同。但是大多數(shù)高校的大學(xué)物理課程教學(xué)并沒(méi)有針對(duì)不同學(xué)科專(zhuān)業(yè)的需要，采用不同的教學(xué)內(nèi)容開(kāi)展教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容缺乏針對(duì)性，因需施教沒(méi)有得到落實(shí)。

2.缺乏情境創(chuàng)設(shè)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

大學(xué)物理學(xué)生學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)是指通過(guò)在課堂上解決一個(gè)能夠深刻揭示知識(shí)產(chǎn)生和知識(shí)應(yīng)用過(guò)程的實(shí)際問(wèn)題或演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)知識(shí)產(chǎn)生和知識(shí)應(yīng)用的真實(shí)環(huán)境，并通過(guò)該問(wèn)題衍生的問(wèn)題鏈，把教學(xué)內(nèi)容各部分有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題形成的情境脈絡(luò)組織教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的情感、興趣和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，實(shí)現(xiàn)師生情感共鳴，讓學(xué)生在與教師的共同實(shí)踐、共同反思過(guò)程中構(gòu)建知識(shí)。脫離學(xué)習(xí)情境的學(xué)習(xí)是枯燥的，獲得的知識(shí)是僵化的，難以形成運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的思維圖式。

在過(guò)去的大學(xué)物理課程教學(xué)中，教師往往忽視了對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)，脫離了知識(shí)產(chǎn)生和知識(shí)應(yīng)用的真實(shí)環(huán)境，定義、定律、公式、方法的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是枯燥、乏味的，學(xué)生感到學(xué)而無(wú)用,無(wú)法產(chǎn)生興趣，科學(xué)的思維方式難以形成。

3.課下教學(xué)被忽視，學(xué)生的能力難以提高

“教學(xué)”就是要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)。而如何教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)，僅靠課堂上教師引導(dǎo)下的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。課程教學(xué)不僅要重視課堂上的教學(xué)，更要重視課下教學(xué)，要把對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力、應(yīng)用能力、觀察能力、動(dòng)手能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)由課上延伸至課下，采用各種教學(xué)方法和手段，促使學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

在過(guò)去的大學(xué)物理課程教學(xué)中，教師沒(méi)有足夠重視課程的課下教學(xué)活動(dòng)，多數(shù)高校的大學(xué)物理課下教學(xué)基本上局限于給學(xué)生布置課程作業(yè)和課程預(yù)習(xí)任務(wù)。

二、實(shí)驗(yàn)班大學(xué)物理課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

針對(duì)過(guò)去大學(xué)物理課程教學(xué)不適合實(shí)驗(yàn)班教學(xué)的幾方面問(wèn)題，以人才培養(yǎng)需要和因材施教為原則，結(jié)合高校大學(xué)物理課程教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)和實(shí)驗(yàn)班學(xué)生所學(xué)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的特點(diǎn)，以建立“課上與課下并重，理論與實(shí)踐結(jié)合，面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)”的新教學(xué)模式為目標(biāo)，對(duì)實(shí)驗(yàn)班大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行了改革，取得了良好的效果。

1.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容深度，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性

首先，大學(xué)物理課程中有一些教學(xué)內(nèi)容學(xué)生在中學(xué)時(shí)期已經(jīng)有所了解，根據(jù)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生知識(shí)基礎(chǔ)比較好、學(xué)習(xí)能力比較強(qiáng)的實(shí)際情況,我們把這部分教學(xué)內(nèi)容交給學(xué)生自學(xué)，騰出學(xué)時(shí)進(jìn)行有一定深度的教學(xué)內(nèi)容。如把物體平面運(yùn)動(dòng)和靜電場(chǎng)方面的教學(xué)內(nèi)容交給學(xué)生自學(xué)，增加一些有一定深度、學(xué)生從未接觸過(guò)的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)和現(xiàn)代物理方面的教學(xué)內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)班大學(xué)物理課程教學(xué)相對(duì)普通班在知識(shí)掌握的深刻程度上要求比較高，目的是使學(xué)生為未來(lái)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)與發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如在普通班大學(xué)物理課程教學(xué)中，熱力學(xué)第二定律僅作為了解性?xún)?nèi)容開(kāi)展教學(xué)，而在材料科學(xué)與化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)班和食品與生物工程實(shí)驗(yàn)班的大學(xué)物理課程教學(xué)中，熱力學(xué)第二定律是要求深刻掌握的內(nèi)容。

其次，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的針對(duì)性，為學(xué)生未來(lái)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如機(jī)電工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)對(duì)力學(xué)和電學(xué)的知識(shí)要求比較多，也比較深。針對(duì)這種情況，我們?cè)跈C(jī)械電子工程實(shí)驗(yàn)班的大學(xué)物理課程教學(xué)中增加了部分力學(xué)和電學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，并提高了其教學(xué)內(nèi)容的深度。同樣，材料、化工、食品和生物工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)對(duì)熱學(xué)和光學(xué)的知識(shí)要求比較多，也比較深。針對(duì)這種情況，我們?cè)诓牧峡茖W(xué)與化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)班和食品與生物工程實(shí)驗(yàn)班的大學(xué)物理課程教學(xué)中增加了部分熱學(xué)和光學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，并提高了其教學(xué)內(nèi)容的深度。

2.創(chuàng)設(shè)學(xué)生學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

第一，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，突出對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力、應(yīng)用能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，可采用創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境的教學(xué)方法開(kāi)展教學(xué)，使枯燥乏味的知識(shí)鮮活起來(lái)，能使學(xué)生更容易理解知識(shí)的內(nèi)涵，感悟知識(shí)產(chǎn)生和知識(shí)應(yīng)用的思想方法，逐漸形成科學(xué)的思維模式，并學(xué)會(huì)怎樣應(yīng)用所學(xué)習(xí)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新。

為了采用學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)的教學(xué)方法開(kāi)展教學(xué)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)了用于引發(fā)學(xué)習(xí)情境的案例素材庫(kù)，并購(gòu)置和自行設(shè)計(jì)制作了19件操作簡(jiǎn)單、便于攜帶、趣味性強(qiáng)、又能深刻揭示物理學(xué)原理的演示儀器，包括角動(dòng)量演示器、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量演示器、多普勒效應(yīng)演示儀，法拉第電機(jī)演示器、自由線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、自感與互感演示器、靜電感應(yīng)演示器、尖端放電演示器等。通過(guò)課堂上的演示實(shí)驗(yàn)來(lái)引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情境。使學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的產(chǎn)生更直觀、更深刻的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

第二，由教學(xué)團(tuán)隊(duì)集體研究、設(shè)計(jì)學(xué)生課下學(xué)習(xí)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)學(xué)生課下學(xué)習(xí)情境。如在機(jī)械振動(dòng)教學(xué)中，布置的課下學(xué)習(xí)內(nèi)容是讓學(xué)生預(yù)習(xí)單擺的理論知識(shí)，思考如何驗(yàn)證單擺的周期公式。在課程知識(shí)講授后，布置學(xué)生課下分組進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者互動(dòng)的學(xué)習(xí)情境，用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)檢驗(yàn)單擺的周期公式，并在課堂上演示。

第三，學(xué)科競(jìng)賽是學(xué)生課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重要教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，也是深入開(kāi)展課程教學(xué)的重要手段。為了充分利用學(xué)科競(jìng)賽這一重要課程教學(xué)手段來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量，學(xué)校每年舉辦一屆校級(jí)大學(xué)生物理競(jìng)賽，并對(duì)競(jìng)賽形式進(jìn)行了改革，由過(guò)去的完全筆試形式，改為筆試和動(dòng)手制作相結(jié)合的形式，讓學(xué)生在知識(shí)的應(yīng)用中不斷地學(xué)習(xí)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)情境的互動(dòng)。

第四，建設(shè)網(wǎng)上互動(dòng)與自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。為了推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生的知識(shí)得到拓展和深化，個(gè)性得到發(fā)展，教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)了豐富的網(wǎng)上課程資源，包括大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)資源庫(kù)、大學(xué)物理課外學(xué)習(xí)資源庫(kù)、大學(xué)物理競(jìng)賽學(xué)習(xí)資源庫(kù)、國(guó)內(nèi)外名校的教學(xué)錄像等。在互聯(lián)網(wǎng)上建立課程學(xué)習(xí)討論群，實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間課程學(xué)習(xí)的及時(shí)交流溝通。同時(shí)，吸收高年級(jí)同學(xué)參加，他們的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于低年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)具有重要指導(dǎo)意義。

3.開(kāi)展大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

為了推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，支持學(xué)生個(gè)性化發(fā)展，進(jìn)一步加深實(shí)驗(yàn)班學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解，進(jìn)一步提高培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、思維能力、觀察能力、設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，學(xué)校開(kāi)展了大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。該活動(dòng)采取學(xué)生自由組合的方式，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行科技作品的研究、設(shè)計(jì)與制作，并在課堂上進(jìn)行演示，由教師和學(xué)生共同點(diǎn)評(píng)，考核成績(jī)計(jì)入課程平時(shí)成績(jī)。

例如，多普勒效應(yīng)是大學(xué)物理課程教學(xué)中的一個(gè)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)，學(xué)生在理解上存在一定困難。為了使學(xué)生能夠更深刻地理解多普勒效應(yīng)，在課外科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，教師就指導(dǎo)學(xué)生分組研究、設(shè)計(jì)、制作多普勒效應(yīng)演示儀，并在課堂上演示。一方面使學(xué)生更深刻地理解了多普勒效應(yīng)，另一方面也提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。又如，在電學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師指導(dǎo)學(xué)生研究、設(shè)計(jì)、制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)。學(xué)生通過(guò)上網(wǎng)查閱資料，結(jié)合課堂上的理論學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)出多種不同形式的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)，并將自己的作品在課堂上進(jìn)行演示，并由教師和同學(xué)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

為了開(kāi)展大學(xué)物理課外創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)還建立了物理科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，全年對(duì)學(xué)生開(kāi)放。在大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，教師高度重視不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)W生對(duì)物理學(xué)知識(shí)需求的差異性。根據(jù)學(xué)生所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)，有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行不同物理學(xué)知識(shí)領(lǐng)域的科技作品研究、設(shè)計(jì)與制作。

三、教學(xué)改革與實(shí)踐的效果

通過(guò)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革與實(shí)踐及開(kāi)展大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，改變了過(guò)去大學(xué)物理課程教學(xué)不適合實(shí)驗(yàn)班教學(xué)的狀況。教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性強(qiáng)、有深度，把對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、思維能力、應(yīng)用能力、觀察能力、動(dòng)手能力、物理學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)由課上延伸至課下，實(shí)現(xiàn)并形成了“課上與課下并重，理論與實(shí)踐結(jié)合，面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)改革目標(biāo)和教學(xué)模式。

通過(guò)教學(xué)改革與實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程知識(shí)掌握的深度和廣度、學(xué)習(xí)能力、思維能力、知識(shí)應(yīng)用能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、文獻(xiàn)檢索能力、觀察能力、動(dòng)手能力和物理學(xué)素養(yǎng)都顯著高于普通班，并形成了科學(xué)的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚，學(xué)習(xí)態(tài)度積極認(rèn)真，在課程學(xué)習(xí)與討論過(guò)程中有自己獨(dú)到的見(jiàn)解，能提出水平較高的問(wèn)題。在統(tǒng)一命題、流水閱卷的大學(xué)物理課程考試中，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的成績(jī)明顯高于普通班。

大學(xué)物理課外科技活動(dòng)為實(shí)驗(yàn)班學(xué)生搭建了一個(gè)課外科技創(chuàng)新學(xué)習(xí)平臺(tái)，使學(xué)生的個(gè)人才能得以發(fā)揮、個(gè)性得到發(fā)展，激發(fā)了學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生們充分發(fā)揮自己的才智，結(jié)合課程理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，研究、設(shè)計(jì)、制作了許多科技創(chuàng)新作品。如土豆去皮機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、裝訂機(jī)等，其中一些項(xiàng)目還入選了我校大學(xué)生實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新基金，部分項(xiàng)目入選了學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，還有一些項(xiàng)目參加了“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)作品競(jìng)賽。在實(shí)驗(yàn)班大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中研究、設(shè)計(jì)和制作的多種教學(xué)演示儀器，已被用于大學(xué)物理課程教學(xué)。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革與實(shí)踐，以及開(kāi)展大學(xué)物理課外科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，改變了過(guò)去大學(xué)物理課程教學(xué)不適合實(shí)驗(yàn)班教學(xué)的狀況，建立了“課上與課下并重，理論與實(shí)踐結(jié)合，面向?qū)W生自主學(xué)習(xí)”的新教學(xué)模式。大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)對(duì)實(shí)驗(yàn)班學(xué)生未來(lái)的專(zhuān)業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響，但如何因材施教，在保證學(xué)生深入掌握未來(lái)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和專(zhuān)業(yè)發(fā)展必備物理學(xué)理論基礎(chǔ)與方法的前提下，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到顯著提高，形成比較科學(xué)的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，還需要深入研究、反復(fù)實(shí)踐和不斷完善。

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