談科學(xué)教育專業(yè)的大學(xué)物理課程建設(shè)

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［摘要］長春師范大學(xué)科學(xué)教育專業(yè)的大學(xué)物理課程于2006年被評為吉林省省級精品課程。面向科學(xué)教育專業(yè)開設(shè)的大學(xué)物理，按照培養(yǎng)方案規(guī)定是專業(yè)教育中的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，因此在課程建設(shè)上具有自己鮮明的特色:突出專業(yè)特色，精選教學(xué)內(nèi)容;發(fā)揮主觀能動(dòng)，探索有效教學(xué)方法;傳統(tǒng)與現(xiàn)代并舉，靈活運(yùn)用教學(xué)手段;整合優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)設(shè)實(shí)踐平臺;打破模塊結(jié)構(gòu)，重新編寫教材;教學(xué)科研相促進(jìn)，加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。

［關(guān)鍵詞］大學(xué)物理;科學(xué)教育專業(yè);課程建設(shè)

大學(xué)物理是為非物理專業(yè)的學(xué)生，包括理、工、農(nóng)、醫(yī)、經(jīng)管，甚至少部分人文專業(yè)開設(shè)的一門公共必修課程［1］，其受眾面相當(dāng)廣泛，涉及的教學(xué)層次復(fù)雜，教學(xué)人員眾多。而面向科學(xué)教育專業(yè)開設(shè)的大學(xué)物理，按照培養(yǎng)方案規(guī)定是專業(yè)教育中的學(xué)科基礎(chǔ)必修課，因此在課程建設(shè)上具有自己鮮明的特色。長春師范大學(xué)的科學(xué)教育專業(yè)，其前身是理科綜合培養(yǎng)試點(diǎn)，在歷時(shí)十五年的發(fā)展中，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)踐平臺、教材建設(shè)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)幾個(gè)方面對大學(xué)物理課程進(jìn)行了全方位的改革與構(gòu)建，此課程于2006年被評為吉林省省級精品課程。

一、突出專業(yè)特色，精選教學(xué)內(nèi)容

為了與科學(xué)教育專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)相契合，大學(xué)物理課程在教學(xué)內(nèi)容的選取上舍棄了過多繁雜的公式推導(dǎo)，而更加注重物理思維方式的培養(yǎng)以及科學(xué)精神的點(diǎn)滴滲透。聯(lián)系生活實(shí)際，以工程實(shí)例講解物理。［2］目前大學(xué)物理教學(xué)中存在大量的理想模型，很多公式習(xí)題涉及的范圍只針對理想情況，而在實(shí)際應(yīng)用中，如何解決理想模型的局限則是教師需要積極探索的。例如，在熱機(jī)循環(huán)的講解上，以往較注重卡諾循環(huán)效率的推導(dǎo)技巧，但卡諾循環(huán)是理想循環(huán)，在工程實(shí)際中無法實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)查找相關(guān)資料，從中了解朗肯循環(huán)是實(shí)際中應(yīng)用較為成熟的熱機(jī)循環(huán)。注重大學(xué)物理與其他課程的相互滲透與融合。大學(xué)物理、大學(xué)化學(xué)、大學(xué)生物作為科學(xué)教育專業(yè)的三門學(xué)科基礎(chǔ)課，形式上雖然各自獨(dú)立，但內(nèi)容上有著千絲萬縷的聯(lián)系。例如，熵增加原理描述了熱力學(xué)過程進(jìn)行的方向性，而任何生物體的衰老消亡也同樣遵循這個(gè)規(guī)律;物理中的氣體定律則在氣體化學(xué)反應(yīng)中有更廣泛的應(yīng)用。

二、發(fā)揮主觀能動(dòng)，探索有效教學(xué)方法

突出課后自主學(xué)習(xí)。對于這門課程90%的概念，學(xué)生都已有接觸，具備了一定的自主學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。另外，網(wǎng)絡(luò)的普及，高校精品課程資源實(shí)現(xiàn)共享，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的便利性大大提高。特別是課后的延展性學(xué)習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。學(xué)生能夠自主提出問題，形成討論小組，為課堂教學(xué)打下了良好基礎(chǔ)。有效的課堂教學(xué)。教師在開展課堂教學(xué)時(shí)，應(yīng)爭取一定的課堂留白，培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力;在數(shù)學(xué)知識相對較少、科普性質(zhì)較強(qiáng)的章節(jié)，鼓勵(lì)學(xué)生事先預(yù)習(xí)并自主講授;增設(shè)討論課，對有爭議的問題提出質(zhì)疑，加強(qiáng)師生討論互動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)的探究精神。及時(shí)的輔導(dǎo)答疑。除組織集體答疑外，教師還可設(shè)立討論小組，要求負(fù)責(zé)人及時(shí)反饋學(xué)習(xí)中遇到的困難;設(shè)立專業(yè)答疑電子郵箱，并配合網(wǎng)絡(luò)平臺定期在線答疑，隨時(shí)解決課堂疑問。

三、傳統(tǒng)與現(xiàn)代并舉，靈活運(yùn)用教學(xué)手段

傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合。［3］教學(xué)中涉及的雙方始終是學(xué)生與教師，多媒體只能作為輔助手段，無法完全取代人在課堂上的主體地位。認(rèn)清現(xiàn)代多媒體輔助地位的同時(shí)，教師需要發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，循序漸進(jìn)地開展教學(xué)，加強(qiáng)雙向交流，輔以多媒體對動(dòng)態(tài)物理過程的模擬，使課堂效率得到提高。演示實(shí)驗(yàn)與開放實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。課堂演示實(shí)驗(yàn)既能直觀揭示物理現(xiàn)象，又能調(diào)節(jié)課堂氣氛、激發(fā)學(xué)生興趣。對于不便攜帶到課堂的演示儀器，教師可以在演示實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)再展示。開放實(shí)驗(yàn)室環(huán)節(jié)與自然科學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺運(yùn)行相結(jié)合，學(xué)生可以根據(jù)自己的課程安排選取時(shí)間段到實(shí)驗(yàn)室預(yù)習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，如對實(shí)驗(yàn)仍有疑問，可以再次預(yù)約反復(fù)實(shí)驗(yàn)。

四、整合優(yōu)質(zhì)資源，創(chuàng)設(shè)實(shí)踐平臺

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，在精品課建設(shè)中要始終堅(jiān)持以強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)基本技能，注重過程方法，提高科學(xué)素養(yǎng)為原則。［4］為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，學(xué)校依托原有的物理實(shí)驗(yàn)中心實(shí)驗(yàn)室，建立了自然科學(xué)實(shí)踐平臺體系，內(nèi)容上有物理、生物、化學(xué)、環(huán)境、地球空間五個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，層次上有預(yù)備實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)四個(gè)梯度，時(shí)間跨度為大學(xué)三年的六個(gè)學(xué)期。依然保留經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，如牛頓第二定律的驗(yàn)證、單擺等實(shí)驗(yàn);注重引入科學(xué)前沿實(shí)驗(yàn)方法，拓寬學(xué)生的視野，如流體熱物性的高精度測試實(shí)驗(yàn)引入了目前最先進(jìn)的熱線法來測試熱導(dǎo)率;鼓勵(lì)學(xué)生積極參與科研基本訓(xùn)練，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如學(xué)生自主完成的兩種醚類物質(zhì)的熱導(dǎo)率測定、基于家居物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

五、打破模塊結(jié)構(gòu)，重新編寫教材

目前國內(nèi)的大學(xué)物理教材版本眾多，教材的難度、側(cè)重各有不同，質(zhì)量參差不齊?？紤]到科學(xué)教育專業(yè)是一個(gè)新興專業(yè)，從培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，直接選用其他版本的教材并不合適，因此在專業(yè)建立之初教材建設(shè)也同步開始。傳統(tǒng)的大學(xué)物理教材以力、熱、光、電、磁、量子物理為章節(jié)模塊，其特點(diǎn)是理論推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn)，前后銜接緊密，知識的邏輯性強(qiáng)［5］，但較少考慮實(shí)際應(yīng)用，物理思想不夠連貫，對前沿的物理進(jìn)展涉及較少。針對這種現(xiàn)狀，在編寫科學(xué)教育專業(yè)的大學(xué)物理教材時(shí)，借鑒國外教材注重物理基本原理以及各模塊本質(zhì)聯(lián)系的優(yōu)點(diǎn)，打破原本的章節(jié)模塊，以物質(zhì)與時(shí)空、運(yùn)動(dòng)和相互作用、能量的轉(zhuǎn)化與守恒、波和粒子為主線講述物理知識，弱化數(shù)學(xué)推導(dǎo)，注重經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的講解，并加入部分現(xiàn)代物理前沿知識。新編寫的大學(xué)物理教材分為上下兩冊，適合126學(xué)時(shí)的理論教學(xué)，在實(shí)際使用中，仍可以因地制宜不斷修訂。六、教學(xué)科研相促進(jìn)，加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)組建一支學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、年齡分布合理的高素質(zhì)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，是大學(xué)物理精品課程建設(shè)的前提與關(guān)鍵。［6］目前科學(xué)教育專業(yè)的大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)共有10人，其中在讀博士2人，博士8人;職稱方面教授1人，副教授6人，講師3人;年齡均在35—45歲之間，是一支不斷進(jìn)步、銳意創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持教學(xué)與科研相互促進(jìn)的原則。在教學(xué)中，定期舉行公開示范課，中年教師傳幫帶，與青年教師交流教學(xué)方法、及時(shí)反饋遇到的問題;團(tuán)隊(duì)在帶頭人領(lǐng)導(dǎo)下，積極申報(bào)科研、教研項(xiàng)目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文;授課中，教師將自己的科研研究方向適時(shí)介紹給學(xué)生，并吸收學(xué)生參與到項(xiàng)目研究中;在科研實(shí)踐中，引導(dǎo)學(xué)生思考研究問題的物理本質(zhì)，掌握科學(xué)的思維方法。大學(xué)物理精品課程在十五年的建設(shè)中，始終堅(jiān)持以學(xué)生為主體、以學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)為依托，推進(jìn)教學(xué)理念、方法的探索改革，促進(jìn)教學(xué)與科研的協(xié)調(diào)發(fā)展，取得了有目共睹的優(yōu)秀成果，獲得了師生的廣泛好評，為培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用型人才做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。隨著高等教育新綱領(lǐng)的不斷出臺，大學(xué)物理課程建設(shè)會(huì)在保持原有傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步深化改革。

參考文獻(xiàn):

［1］李榮，尹學(xué)愛，劉偉波．基于卓越工程師培養(yǎng)目標(biāo)的應(yīng)用型本科大學(xué)物理教學(xué)改革［J］．物理通報(bào)，2016(1):15－16．

［2］張春梅．大學(xué)物理優(yōu)秀課程建設(shè)探索［J］．教育與職業(yè)，2010(18):109－110．

［3］陳明通，翟秀云．大學(xué)物理教學(xué)方法與教學(xué)手段的探討［J］．教育探索，2007(12):64－65．

［4］黃媛．科學(xué)教育專業(yè)“普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)［J］．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009(11):149－152．

［5］張林，范中和，郭建中．我國大學(xué)物理教材建設(shè)現(xiàn)狀分析及改革思路［J］．高等教育研究(成都)，2008(4):82－85．

［6］袁建民，陸彥文，江遴漢．《大學(xué)物理》課程建設(shè)的思路和成果［J］．高等教育研究學(xué)報(bào)，2009(4):93－95．

作者:齊海燕 劉 博 楊光敏 單位:長春師范大學(xué)物理學(xué)院