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摘要：為使大學物理教學適應新形勢下工科人才培養的需要，通過分析大學物理課程現狀及困境，在教學內容的調整、教學手段多樣化、教師隊伍建設和考核方式的多元化方面提出了相應的改革對策．這些策略對于改變傳統的"應試教育"起到積極的推動作用．
關鍵詞：大學物理；工科院校；教學改革
物理學是一門重要的基礎學科，它是除了數學之外一切自然科學的基礎，對當今世界的科技進步起著不可替代的作用，它推動了社會的發展，人類歷史上的幾次重大技術革命也無不與物理學密切相關．大學物理是工科專業重要的基礎課程，對于工科大學生后續專業課程的學習提供了必要的支持，對提高學生科學素養，培養學生創新意識、邏輯思維能力、工程實踐能力等方面起著重要的作用．但長期以來，大學物理課程存在教學內容陳舊、教學手段單一等諸多問題，已不能適應新形勢下工科專業學生的教學需求，因此，大學物理教學改革勢在必行．
1大學物理課程現狀與困境
目前國內高校使用的大學物理教材中經典內容（力學、熱學、光學、電磁學）所占比例大多在80％以上，近代物理學所占比例較少，反映當代科技前沿的物理內容更是少見［1］，其結果導致大學物理的內容與當代科技發展脫節，學生對于物理學在現代高科技應用方面的知識較為匱乏．大學物理的經典內容過多，并且重復了中學物理的大部分內容，所以部分學生對大學物理興趣不大，認為很多大學物理內容就是中學物理加微積分．另外，缺乏與專業相適應的教材，大學物理的教學往往與專業脫節，當然現在大學里的專業非常多，很難針對各個專業都去編寫相應教材，所以如何處理好不同專業的教學內容，強化大學物理為專業服務功能是亟需解決的問題．大學物理課程屬于基礎課程，教師隊伍以教學型為主，由于大部分教師不在科研第一線，對科技前沿動態與高新技術的應用方面不太了解，不能將物理知識與科技應用做到很好結合，無法滿足工科學生的學習需求［2］．此外，大學物理教學中還存在教學手段單一、考核方式單一的問題．上述問題均是影響大學物理教學效果的重要因素，需要做相應改變，以符合大學物理教學需求．
2大學物理課程教學改革對策
2．1教學內容的調整
大學物理的教學內容應該立足經典、適當拓展，在以經典物理內容為主的前提下，對物理知識進行拓展，增加物理學前沿介紹，特別是物理學與現代高新技術方面相聯系的有關內容．以相對論為例，在傳統大學物理中只介紹了狹義相對論的一些最基本、最基礎的簡單理論知識，包括時間膨脹、動尺收縮、速度合成、質能關系式以及動量與能量關系式等．這些知識與我們的日常生活看起來關系不大，因為在宏觀低速情況下狹義相對論能夠退化為經典力學．那么相對論的意義何在？這是課本之外的內容需要解答的問題．比如近些年來出現的全球定位系統（GPS）就需要考慮相對論效應，這里的效應包括狹義相對論的動鐘變慢效應以及廣義相對論的引力鐘慢效應，如果不作修正，衛星定位就不準，而且這種效應還會累積．這里面涉及到了廣義相對論，所以內容可以適當拓展，不需要給出具體的理論公式、定理，我們只需要把經典力學→狹義相對論→廣義相對論的發展歷程、建立的基礎說清楚即可．經典力學適用于宏觀低速物體，當物體的運動速度增加到一定程度就需要考慮到相對論效應，這個時候經典力學就不適用了．而相對論又分為狹義相對論和廣義相對論，狹義相對論和經典力學一樣只適用于慣性系，但慣性系實際上是無法定義的．牛頓是基于絕對時空定義的慣性系，而根據狹義相對論，絕對時空是不存在的，所以無法定義慣性系，因此愛因斯坦就把狹義相對論建立的基礎———相對性原理進行了推廣，不是說物理規律在所有的慣性系都一樣，而是物理規律在所有的參考系都一樣，從而建立了廣義相對論．再如，2015年人類首次探測到了“引力波”，這是愛因斯坦廣義相對論的重要預言．在課堂上可以增加該方面內容的簡要介紹，并可以據此展開討論，引力波的未來前景會有哪些？因為我們知道電磁波當初被發現的時候并不知道如何去應用，而現在電磁波已經深入到我們生產、生活的方方面面，“引力波”也是如此，現階段離其應用還有很長的路需要走．這些前沿知識的引入，不但拓寬了知識面，也增加了學生學習物理的興趣．另一方面，不同專業對于大學物理內容的需求不同，在教材上很難體現，這就需要教師根據學生的專業特點，對教學內容作一些適當調整，以滿足不同專業的需求．比如：機械工程專業應重點講授經典力學；計算機專業側重電磁學、光學，并可以在實際教學中結合電磁學、光學方面的有關知識，具體分析光盤、磁盤的讀寫原理以及鼠標定位的工作原理，做到理論聯系實際［3］；對電磁場和微波技術專業側重于電磁學，可以利用電磁感應、渦電流知識來講解電磁爐等電器的工作原理［4］；光信息科學與工程專業需要側重光學與量子力學；材料專業可以適當增加對新材料的介紹，比如近年來非?；鸬囊环N材料石墨烯，它具有優良的導電、導熱和光學性能，應用前景非常廣泛．隨著時代的發展、科技的進步，一些新的物理知識需要補充進來，教材無法做到經常性更新，但教學內容需要做到，在講授課本知識的同時，適當補充以及更新教學內容這是教師需要經常去做的．另外教學內容不應只講授定理、定律，更重要的是培養學生的科學思維模式，把“大師”思維引進課堂．講授某個理論的時候，應盡可能把該理論的發現歷程介紹清楚．比如狹義相對論的發現源于愛因斯坦“追光”的思想實驗，就是愛因斯坦年輕的時候曾經思考過這樣一個問題，一個人追著光并跟著光一起跑會看到什么？那就會看到一個不隨時間變化的波場，光好像被凍結一樣，但看起來這件事情應該不會發生，所以他意識到光相對任何人都不可能靜止，不管你相對于光如何運動，真空中光的速度相對于觀察者都是一樣的，這就是光速不變原理，再加上相對性原理，就建立了整個狹義相對論的框架，從而顛覆了傳統的絕對時空觀．
2．2教學手段多樣化
隨著現代科技的發展，多媒體教學已經成為大學物理課程教學的主流．與傳統的板書比較，多媒體教學改變了傳統教學的呆板和枯燥的教學模式，形象直觀地展現了物理知識．多媒體教學能夠做到圖文并茂、聲像俱佳，這是傳統板書教學所無法比擬的．但是單純的多媒體教學也有其缺陷，因為信息量過大，學生有時候很難跟上老師的思路，造成知識“消化不良”，特別是一些公式的推導、例題的分析等方面，由于節省了教師書寫的過程，導致講授速度變快，學生跟不上節奏，所以在講授這些內容的時候，可以結合板書，使節奏降下來，給學生適當的思考時間．“多媒體＋板書”的教學手段由于兼顧兩者優點越來越受到教師和學生的歡迎．此外，在教學上可以適當增加一些演示實驗，通過演示實驗，一方面把理論應用于實際，使學生對知識的印象更加深刻，另一方面可以活躍課堂氣氛，激發學生學習物理的興趣．同時還可以利用網絡資源作為課后教學輔導手段，比如，可以建立QQ群，利用QQ群來解答學生提出的問題，也可以在里面進行討論．還可以把一些物理學的前沿動態、生活中的物理學小知識等內容放到網絡上供學生課余時間去了解．最近兩年，一種全新的智慧教學工具———“雨課堂”走進了校園．“雨課堂”利用信息手段把PPT和手機微信結合起來，實現了課前、課上、課后教學環節的完美結合，推動了教學模式的改革．從教學效果上看，“雨課堂”比起以往的教學手段來說，其互動性大大增加，對教學過程的把控也更好．通過“雨課堂”，課前可以推送預習課件，幫助學生做好上課準備；課堂上可以發送習題，學生隨堂答題，教師可以從中隨時了解學生對知識的掌握情況，并根據學生答題結果對課堂教學作出相應調整．同時課件中還可以插入慕課視頻、網絡視頻等，進一步提升教學效果；課后也可以推送一些輔導資料．“雨課堂”在增加師生互動方面的效果是顯而易見的，比如有的學生有問題不愿意提問，可以通過彈幕的方式展現在課件上，教師可以隨時知曉學生的疑問，并進行答疑．“雨課堂”在各個環節都給予了全新的教學體驗，促進了教師與學生之間的多元實時互動，深受廣大師生的喜愛．
2．3教師隊伍建設
大學物理教學水平高低與教師隊伍的整體水平有著密切的關系．如何建立一支業務水平過硬的教師隊伍至關重要．大學物理的教學過程不僅僅需要把傳統的經典物理知識傳授給學生，也需要適度介紹物理學的前沿動態，拓展學生的知識面．大學物理課程需要吸納科研突出的教師參與進來，把最新最前沿的物理學課題、物理學應用介紹給學生，增加學生對學習物理知識的興趣，增強學生對物理學實用價值的理解，并能夠真正意識到這門課對于人類發展，特別是當今世界生產生活方面所起的巨大推動作用．科研突出的教師帶來的不僅僅是更廣的知識面，更重要的是科學的思維模式，讓學生學會科學地去思考問題．以研促教、教研相長，教學與科研并不沖突，兩者是相輔相成、相互促進的．因此，大學物理教師隊伍建設的最終目標是建立一支教學業務過硬、科研突出的團隊．為此可以采取“外引內培”的方式逐步建立起來．所謂“外引”就是吸引科研水平高的青年教師加入大學物理的教學團隊，所謂“內培”就是在現有的教學隊伍中提高整體的科研以及教學水平．“外引”處于科研第一線的教師以注入新鮮血液，同時這些外引教師可以對現有大學物理教學隊伍中科研水平較低的教師進行科研方面的指導，以把握物理學前沿并把相關知識介紹給學生．而現有大學物理教學隊伍中又不乏教學水平高的資深老教師，這些教師又可以對年輕教師進行教學方面的培訓與指導．同時，教師還可以走出去，到教學水平更高的院校進行相關培訓，加強業務學習，吸取相關教學經驗，取長補短，提高自己的教學水平．
2．4考核方式多元化
傳統大學物理的考核方式是以期末考試成績為主，平時成績為輔（主要是出勤和作業，一般分值在20％左右），可謂“一考定終身”．這種考核方式的弊端在于平時成績流于形式，只注重考試結果，忽視教學過程．往往有些學生平時不注重學習，到期末考試的時候突擊一下，只為應付考試，在此情況下學生對知識的掌握與吸收很差，不能達到預期效果．針對這種局面需要作出改變，應該注重“過程式考核”，即淡化期末考試的分值，強化過程．教學的目的不在于考試，而在于學生對于知識的獲取、吸收與應用．為達到此目的，考核方式應多樣化，使之貫穿整個教學過程，除了出勤與作業以外，增加課堂互動環節、小論文、專題討論等．平時成績多樣考核的結果，使得學生在課堂教學中從被動吸收轉變為主動獲取，增加學生課程的參與度．考核方式的多元化對于轉變傳統的“應試教育”將起到積極的推動作用，以教學效果為目的的課堂教學不應該只注重于最終考試結果，而應該把聚焦點放在學生對知識的消化吸收上，如何調動學生的學習積極性需要從考核方式上做出根本性的改變．當然，面對多樣化的考核方式，教學任務與工作量將大增，在此情況下，傳統的基礎課大班教學模式將不能適應這種多元考核，需要變大班為小班，堅持小班教學，提高教學效果，提升學生培養質量．
3結語
科技日益發展，人類不斷進步，科學技術給我們的生活帶來巨大改變．物理學對科技的發展起到了巨大推動作用．技術在進步，知識在更新，物理學也在不斷發展，但是我們的大學物理教學內容在很大程度上與科技發展相脫節，所授內容比較陳舊，需要補充新的、體現物理學與現代高科技發展的相關內容．另外教學手段、教師隊伍以及考核手段等方面也需要進一步改革，以適應新形勢下工科大學物理教學的需求．
作者:張鈺 單位:昆明理工大學
