作者簡(jiǎn)介:劉永皓(1980－)，男，吉林長(zhǎng)春人，大慶師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院副教授，從事物理學(xué)的教學(xué)和研究。

基金項(xiàng)目:大慶師范學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目(JY1304)。

DOI 10.13356/j.cnki.jdnu.2095－0063.2015.03.035

0　引言

理論物理課程是本科物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的主干課程，與普通物理相比，理論物理課程具有內(nèi)容抽象、邏輯推理嚴(yán)密、學(xué)習(xí)難度較大、對(duì)高等數(shù)學(xué)要求較高的特點(diǎn)，這就要求學(xué)習(xí)者必須具備較強(qiáng)的邏輯思維能力、豐富的空間想象力及堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。但是，隨著招生規(guī)模逐年增加，我國(guó)的高等教育從精英式教育模式轉(zhuǎn)化為大眾化教育模式，如何提高理論物理課程的教學(xué)質(zhì)量，一直以來(lái)是許多高等院校特別是地方院校的物理教師亟須解決的問(wèn)題。根據(jù)大慶師范學(xué)院物理學(xué)專(zhuān)業(yè)理論物理課程教學(xué)存在的問(wèn)題，提出改革措施并進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

1　理論物理課程現(xiàn)存的問(wèn)題

目前，大部分地方本科院校物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)基本上還是采用老的教育模式，即普通物理五門(mén)課，理論物理四門(mén)課。從全國(guó)高等院校的調(diào)查和相關(guān)數(shù)據(jù)的分析研究 ［1］中可以清楚地看到:這些課程的教學(xué)效果是不能令人滿意的。主要表現(xiàn)在學(xué)生厭學(xué)，沒(méi)有學(xué)習(xí)時(shí)間和精力的投入，缺乏鉆研精神。究其原因主要是:學(xué)生對(duì)理論物理課程的重要性認(rèn)識(shí)不夠;由于課程對(duì)數(shù)學(xué)要求較高，比較抽象，學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難，存在畏難情緒;有的教材為了自身課程體系的完整，或是面面俱到或是追求“大而全”，而在目前的教學(xué)改革中，絕大部分學(xué)校都相應(yīng)減少了理論課的教學(xué)時(shí)數(shù)，二者的矛盾比較尖銳，如果教師在教材分析和教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)處理不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致教學(xué)效果不理想。因此，為了徹底改變理論物理課程教學(xué)過(guò)程中教師教學(xué)難、學(xué)生畏學(xué)的現(xiàn)狀，培養(yǎng)和造就高素質(zhì)的應(yīng)用型人才，理論物理課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2　教學(xué)內(nèi)容改革

2.1　課程內(nèi)容體系的整合

電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理、固體物理四門(mén)課程作為物理學(xué)專(zhuān)業(yè)的理論基礎(chǔ)課，是我國(guó)高校長(zhǎng)期普遍實(shí)施的傳統(tǒng)課程體系，各部分互相融合，彼此聯(lián)系，是一個(gè)有機(jī)的整體。根據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)需要，對(duì)四大力學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了合理調(diào)整。為避免過(guò)分強(qiáng)調(diào)單一課程的系統(tǒng)性和完整性所造成的內(nèi)容龐雜、相互重復(fù)較多的弊病，根據(jù)課程間的內(nèi)在聯(lián)系共同制定教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容，落實(shí)“一綱多本”的理念，加強(qiáng)課程內(nèi)容的整合和優(yōu)化，在課程內(nèi)容上進(jìn)行量的壓縮與質(zhì)的精選，提煉多本教材的核心先進(jìn)內(nèi)容。比如，在教學(xué)內(nèi)容上，一門(mén)學(xué)科的知識(shí)哪些是最基本的知識(shí)點(diǎn)，它們的合理組合就形成這門(mén)學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，學(xué)生只要掌握了基本結(jié)構(gòu)，就能不斷獲取這門(mén)學(xué)科的新知識(shí)。所以，要精選教學(xué)內(nèi)容，要將教材中一些繁雜的內(nèi)容梳理清楚，在教學(xué)中給出一條清晰線索，使學(xué)生容易掌握，應(yīng)該刪除的內(nèi)容堅(jiān)決刪除。同時(shí)，通過(guò)對(duì)教師主持的科研課題以及對(duì)學(xué)術(shù)前沿知識(shí)的整合轉(zhuǎn)化，將理論物理發(fā)展的最新成果納入課程，使學(xué)生及時(shí)了解學(xué)科發(fā)展的新成就、新觀點(diǎn)、新問(wèn)題和新動(dòng)向。

2.2　重物理思想輕理論推導(dǎo)

對(duì)于理論性強(qiáng)的一些課程內(nèi)容，不去追求繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，更多地突出物理思想的建立，對(duì)于某一個(gè)具體理論要重點(diǎn)講述它的建立過(guò)程與物理模型。物理模型盡量簡(jiǎn)單，深入淺出，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用理論物理的方法思考和處理問(wèn)題。課堂授課內(nèi)容要求反映課程的主要結(jié)構(gòu)，但不求完全。將一些驗(yàn)證型的推導(dǎo)留給學(xué)生自己完成，盡量把課程內(nèi)容和學(xué)科新進(jìn)展、重大問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，提供進(jìn)一步相關(guān)文獻(xiàn)或網(wǎng)頁(yè)供學(xué)生深入調(diào)研。例如講到玻色分布時(shí)，介紹玻色－愛(ài)因斯坦凝聚實(shí)驗(yàn)和教師自己的研究工作等。

2.3　增加學(xué)科前沿內(nèi)容

將科研體會(huì)和最新的科研成果融入教學(xué)，結(jié)合科研體會(huì)說(shuō)明理論在實(shí)際中應(yīng)用的可能性，激發(fā)學(xué)生的應(yīng)用、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力;關(guān)注物理學(xué)前沿，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容適當(dāng)介紹相關(guān)高新技術(shù)發(fā)展，保持教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性;以“窗口”和“接口”的形式與相關(guān)學(xué)科進(jìn)行交叉滲透，使理論物理與基礎(chǔ)物理、與其他相關(guān)學(xué)科有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，形成趣味濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。鼓勵(lì)學(xué)生積極參與或參觀學(xué)院相關(guān)老師的科研實(shí)驗(yàn)，多聽(tīng)相關(guān)的學(xué)術(shù)報(bào)告，讓學(xué)生了解最新的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)研究的興趣，為部分學(xué)生將來(lái)繼續(xù)深造和終身從事科學(xué)研究事業(yè)奠定基礎(chǔ)。

在電動(dòng)力學(xué)部分，在壓縮前半段教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上補(bǔ)充一些具有一定前沿性的內(nèi)容。如關(guān)于磁矢勢(shì)的物理效應(yīng)(A－B效應(yīng))的確認(rèn)以及由于高溫超導(dǎo)的迅速發(fā)展需要充實(shí)的電磁場(chǎng)的磁性質(zhì)內(nèi)容;在量子力學(xué)部分則應(yīng)注意自然科學(xué)方法論的滲透，從基本原理和基本假設(shè)出發(fā)，引進(jìn)物理基本概念得出基本規(guī)律，解決一些典型問(wèn)題，鑒于量子物理近年來(lái)發(fā)展迅速，適當(dāng)安排反映學(xué)科進(jìn)展的新內(nèi)容，如霍爾效應(yīng)等。

3　教學(xué)方法改革

3.1　互動(dòng)式教學(xué)

采用啟發(fā)式和討論式教學(xué)，積極構(gòu)建互動(dòng)式教學(xué)模式。改變以教師為中心、學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)組織方式，建立以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)組織方式，強(qiáng)化學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和終身學(xué)習(xí)意識(shí)。課堂講授側(cè)重于講重點(diǎn)、講難點(diǎn)、講思路、講方法，采用啟發(fā)式、討論式教學(xué)方法，增加課堂討論，變一言堂為群言堂，加強(qiáng)師生互動(dòng)和學(xué)生主動(dòng)參與，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，教師在學(xué)生探討的過(guò)程中不斷啟發(fā)和引導(dǎo)。在課堂上基于知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)討論，向?qū)W生展示更多前沿的物理背景和一些有趣的物理問(wèn)題，在教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生以原始問(wèn)題為起點(diǎn)，反思前人認(rèn)識(shí)問(wèn)題和解決問(wèn)題的思路和方法，鼓勵(lì)學(xué)生勇于詰問(wèn)任何既有的結(jié)論，并在所提出問(wèn)題的基礎(chǔ)上進(jìn)行更進(jìn)一步的探究。在提高學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，也培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力。

3.2　加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)的整合

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的深入和普及，越來(lái)越多的教師關(guān)注如何用信息技術(shù)來(lái)提高教學(xué)效率和質(zhì)量。理論物理課程也改變了傳統(tǒng)教學(xué)方式，引進(jìn)了全新的多媒體教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)合理地運(yùn)用現(xiàn)代多媒體技術(shù)，不僅能將抽象枯燥的概念和原理形象化，使學(xué)生易于理解，同時(shí)還增加了信息的容量。例如量子力學(xué)中的微觀機(jī)理，非常抽象，與日常生活經(jīng)驗(yàn)完全不符，教學(xué)相當(dāng)困難。這部分內(nèi)容借助多媒體手段確實(shí)是行之有效的。如在原子的結(jié)構(gòu)模型、物質(zhì)波的統(tǒng)計(jì)解釋、隧道效應(yīng)的解釋中，都采用了視頻動(dòng)畫(huà)的方法，讓學(xué)生形象簡(jiǎn)單地接受這些解釋。在教學(xué)時(shí)，適時(shí)播放某些相關(guān)技術(shù)原理的音像資料，邊播放邊講解，徹底改變傳統(tǒng)教學(xué)的單調(diào)模式，確實(shí)激發(fā)學(xué)生的興趣，拓寬了學(xué)生視野，并且切實(shí)提高工程實(shí)踐能力?？傊?，通過(guò)充分合理地使用現(xiàn)代多媒體信息技術(shù)，學(xué)生對(duì)基本科學(xué)原理在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用有充分的認(rèn)識(shí)和理解，真正做到學(xué)以致用。

3.3　開(kāi)設(shè)專(zhuān)題講座

很多學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)只會(huì)背公式套公式，并沒(méi)有把學(xué)到的物理思想和理論用到生活中去。專(zhuān)題講座能夠大大彌補(bǔ)這一不足，從天文到地理，從生物到數(shù)學(xué)，甚至從文學(xué)到音樂(lè)，任何人類(lèi)文明中都蘊(yùn)含著物理學(xué)知識(shí)，如能傳達(dá)給學(xué)生，不僅可以讓學(xué)生體會(huì)到物理的無(wú)處不在，而且可以大大拓展學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生在以后的生活中能夠有一雙發(fā)現(xiàn)物理的眼睛。專(zhuān)題講座的內(nèi)容不局限于課本，只要是和理論物理知識(shí)相關(guān)的，能夠有效地吸引學(xué)生注意力，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理興趣的內(nèi)容都可以選擇，甚至可以結(jié)合當(dāng)前流行的一些熱點(diǎn)話題進(jìn)行探討。需要注意的是，專(zhuān)題講座的選題非常重要，一方面應(yīng)該與學(xué)生的專(zhuān)業(yè)接軌，另一方面要充分體現(xiàn)實(shí)踐創(chuàng)新內(nèi)容，如近代發(fā)展，不應(yīng)涉及過(guò)多的具體技術(shù)知識(shí)，否則會(huì)讓學(xué)生無(wú)法透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，理解不了基本物理知識(shí)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用。實(shí)踐證明 ［2］［3］，對(duì)于這種輕松的教學(xué)模式，學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣，課堂氣氛非常活躍，不僅拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，鍛煉了自學(xué)能力、思考能力和創(chuàng)新能力，還培養(yǎng)他們從多方面攝取知識(shí)營(yíng)養(yǎng)的習(xí)慣。

4　課程評(píng)價(jià)改革

常規(guī)的理論課程評(píng)價(jià)考核主要是根據(jù)期末考試來(lái)判定學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，因?yàn)槭情]卷考試，而且理論物理課程知識(shí)復(fù)雜深?yuàn)W，教師在命題時(shí)往往只能選擇學(xué)生做過(guò)的較簡(jiǎn)單的題目，即只要求學(xué)生基本理解和掌握課本的知識(shí)，這樣做無(wú)法體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)能力，嚴(yán)重抑制大部分學(xué)生的積極性，養(yǎng)成學(xué)生不求甚解、死記硬背、考前突擊和投機(jī)取巧的壞習(xí)慣，久而久之形成教學(xué)的惡性循環(huán) ［4］，使得理論物理課程成了形式和擺設(shè)。有效的課程評(píng)價(jià)體系不僅僅是對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果的評(píng)價(jià)，還要包括學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)，是一種全面和綜合的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)過(guò)程。理論物理課程的教學(xué)過(guò)程不僅要求學(xué)生要掌握物理學(xué)的基本概念、定律和理論知識(shí)，而且要讓學(xué)生了解得到這些知識(shí)的過(guò)程和研究方法，同時(shí)還要結(jié)合實(shí)際靈活運(yùn)用這些知識(shí)。因此，采用撰寫(xiě)課程論文、課堂討論等學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行多次評(píng)定考核，而不再采用期末閉卷的形式。這種改革，確實(shí)全面公正地評(píng)價(jià)了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有很好的區(qū)分度，評(píng)價(jià)結(jié)果也更符合人才綜合能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

5　結(jié)語(yǔ)

修改和完善理論物理概論的教學(xué)講義，并請(qǐng)專(zhuān)家提出改進(jìn)意見(jiàn)，確保教材的完備性、科學(xué)性與先進(jìn)性;在教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，結(jié)合兄弟院校的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)以及應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，進(jìn)一步修改教學(xué)大綱，在大綱中進(jìn)一步明確各教學(xué)環(huán)節(jié)的知識(shí)點(diǎn)。