汪金芝 付文羽

（寧波工程學院理學院，浙江 寧波 315211）

從網(wǎng)絡(luò)資源與社會產(chǎn)業(yè)，談推進應(yīng)用型院校大學物理教學改革的思考和實踐

汪金芝 付文羽

（寧波工程學院理學院，浙江 寧波 315211）

基于學生為中心的教學思想，以培育適應(yīng)現(xiàn)在和未來信息與現(xiàn)代化發(fā)展需求的創(chuàng)新型人才為根本出發(fā)點，從引導(dǎo)學生利用網(wǎng)絡(luò)資源擴展自主學習時間和空間、增加物理前沿與國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的教學內(nèi)容兩方面，對推進大學物理教學改革作了思考和探索實踐.

物理教學；網(wǎng)絡(luò)資源；產(chǎn)業(yè)

物理學研究物質(zhì)、能量和它們的相互作用，是自然科學最基礎(chǔ)的學科.1999年國際純粹物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會（IUPAP）代表大會通過了“物理學對社會的重要性”的決議，認為物理學是一項國際事業(yè)，對人類未來的進步起著關(guān)鍵作用［1］.對物理教育的支持和研究對所有國家都很重要.但是目前國內(nèi)高校在非物理專業(yè)開展的大學物理教學，普遍不容樂觀：學時少、師資力量不強、由于擴招帶來的生源質(zhì)量大幅下降、學生學習興趣不濃、教學質(zhì)量下滑等.我們在面向建筑、化工、電信、物流等工科類專業(yè)的大學物理教學中，幾年來積極開展學生網(wǎng)絡(luò)調(diào)研、學生課堂、工程應(yīng)用案例、物理前沿與產(chǎn)業(yè)一線等教學改革活動，在學習資源信息化、學生學習自主化、教學內(nèi)容前沿化和應(yīng)用化方面做出了一些有益的探索.

1 轉(zhuǎn)變教學指導(dǎo)思想：以學生為中心，激發(fā)學生的自主學習責任

以學生為中心，從重教轉(zhuǎn)向重學是當前和未來世界的教育發(fā)展趨勢［1，2］.大學物理課程中相關(guān)的物理知識和方法對學生的后續(xù)專業(yè)學習、激發(fā)自主學習熱情與創(chuàng)新能力等具有其他課程不能替代的地位與優(yōu)勢.在迄今十余年的時間里，包括中國在內(nèi)多個國家的大學先后提出探究型studio physics工作室課堂［3］、理論和現(xiàn)場實驗結(jié)合的voting machines模式［4］、研究型教育體系的構(gòu)建［5］、基于課題的創(chuàng)新實驗計劃［6］等，在探索和推行學生為中心的教學理念方面取得了初步的不錯的進展.目前我國高等教育，特別是非重點院校教育，面臨的最大挑戰(zhàn)之一也正是學生的消極態(tài)度，部分學生學習能力的獨立性差，對教師依賴性強.從教育工作者這方面來說，包括高等院校教務(wù)領(lǐng)導(dǎo)、大學物理教師應(yīng)轉(zhuǎn)變思想，逐步從以前教學中的“主角”退出，更多地使用積極、開放的教學方法，以學生為中心，要求、引導(dǎo)和激發(fā)學生對學習負有更多的責任，提高自我學習能力.

以學生為中心的教學指導(dǎo)思想也非常有利于改善和糾正現(xiàn)在年青一代責任心缺失的問題.該思想主張學生是學習的主體，對自己的學習過程及其效果負有主要責任，主張在學習過程中利用與教師、同學間的互動交流和圖書館、網(wǎng)絡(luò)、公共實驗室、社會實踐等資源，充分發(fā)揮主觀能動性.在大學物理的教學中，這種教學思想更有助于學生樹立探究的學習態(tài)度，培養(yǎng)勤于動手、勤于思考的創(chuàng)新思維，和對科學前沿、技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)瓶頸和資源環(huán)境等問題的思考能力與責任心，同時可以幫助學生增強與他人、現(xiàn)實社會、未來角色之間的聯(lián)系，畢業(yè)后能更快更好地適應(yīng)社會、服務(wù)社會、創(chuàng)造價值.

2 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源：拓展物理學習時間和空間

現(xiàn)代社會知識爆炸式地增長，科學實效地利用Internet等現(xiàn)代化工具學習和工作是現(xiàn)代大學生必備的技能；另一方面，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展為學生開展自主學習創(chuàng)造了良好的物質(zhì)條件和途徑.計算機網(wǎng)絡(luò)中的信息資源具有海量性、開放性、交互性、生動形象性等特點，利用網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)助下的物理學習更有利于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的學習觀念，激發(fā)學習熱情，提高自主學習的質(zhì)量和效率.此外，對于消減現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的負面作用，培養(yǎng)學生的自控能力和正確的時間觀也有很好的輔助作用.我們通過以下途徑作了探索.

2.1 教師課堂精講過程中充分利用現(xiàn)代學化手教段

一方面多媒體、網(wǎng)絡(luò)資源等教學手段可以緩解教學內(nèi)容多與課時緊張的矛盾；另一方面，從教師的角度豐富課堂，表現(xiàn)出教學風格的現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化特色，起到良好的示范作用，以便于因勢利導(dǎo)提高學生利用網(wǎng)絡(luò)資源促進物理學習的積極性.

2.2 擴展性應(yīng)用問題適當引導(dǎo)后布置為調(diào)研思考的作業(yè)或興趣題

以復(fù)習鞏固教學重難點、了解相關(guān)知識在自然科學和工程技術(shù)中的應(yīng)用為目的，特別是學術(shù)界或產(chǎn)業(yè)界比較關(guān)注的問題等.

例1在學習運動的描述后，請建工專業(yè)類學生考慮如何設(shè)計豎井提升的最佳速度，討論其中應(yīng)關(guān)注的影響因素等.

例2在學習幾種電荷分布激發(fā)的電場強度計算方法后，請電信專業(yè)學生通過調(diào)研，列出無限長直線、帶電平板等物理模型對應(yīng)的市場應(yīng)用器件，了解其基本構(gòu)造與工作原理；并啟發(fā)其逆向思維，會根據(jù)實際問題建立物理模型，利用物理原理來分析和解決問題.

例3在學習熵和自由能的概念后，請化工或生物專業(yè)類學生尋找和解釋生命現(xiàn)象中（比如人體）有關(guān)熵和自由能的有趣例子等.

2.3 設(shè)置承上啟下的疑問，請學生為下次課調(diào)研預(yù)習和鋪墊

組織學生從網(wǎng)絡(luò)提前了解肥皂泡為什么是彩色的？什么是永動機？永動機無法實現(xiàn)的根源……在下次課開始階段組織學生發(fā)言討論，檢查調(diào)研效果，予以簡短點評與總結(jié)，順勢引入本次教學內(nèi)容.實踐表明，這種方式可以有效地吸引學生興趣，活躍課堂氣氛，改善教學效果.

2.4 對某些非重難點章節(jié)嘗試采用學生調(diào)研備課上臺講課的做法

一方面讓學生自我學習掌握或了解大綱要求的內(nèi)容，另一方面也給學生留下較多個性發(fā)揮的空間，促進其創(chuàng)新思維的培養(yǎng)，甚至可以同時擴展教師和學生的視野，發(fā)展成為活躍的第二課堂.

3 盡可能與社會零距離：面向前沿，面向社會產(chǎn)業(yè)

西方國家的高等教育與社會零距離，應(yīng)用型高校的人才培養(yǎng)更是直接面向市場或者說面向企業(yè).我們目前的教育與社會脫節(jié)還比較嚴重.一方面，隨著中國社會經(jīng)濟的發(fā)展以及在國際市場中越來越舉足輕重的地位，國內(nèi)眾多企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級，迫切需要專業(yè)基礎(chǔ)寬厚、適應(yīng)性強、有創(chuàng)造性的應(yīng)用型人才；而另一方面，教育與社會脫節(jié)導(dǎo)致學生未來就業(yè)困難，學習動力和興趣受挫，這又直接影響學習效果，形成惡性循環(huán)，更重要的，學生畢業(yè)后對社會適應(yīng)性差，自我學習能力以及創(chuàng)造力更薄弱.當前國家提出的“面向工業(yè)界，面向世界，面向未來”的卓越工程師教育培養(yǎng)計劃也正是基于此做出的有益嘗試［7］.集中了力、電磁、光、熱、原子分子等一般自然科學規(guī)律的物理學，是現(xiàn)代工程技術(shù)的基礎(chǔ)，我們實行大學物理與社會結(jié)合的教學改革包含了以下幾方面.

3.1 結(jié)合國內(nèi)外工程技術(shù)應(yīng)用介紹物理原理

在物理教學過程中貫徹與應(yīng)用結(jié)合的思想，包括與日常生活、自然現(xiàn)象、工程技術(shù)的結(jié)合等.如運動速度的相對性與“刻舟求劍”、橋下失落瓶（G.Gamov命題）；萬有引力、圓周運動軌道/周期、電磁波與GPS全球定位系統(tǒng)；光柵衍射與光纖通信的應(yīng)用等.

例4結(jié)合電磁學中用畢奧－薩伐爾定律求解載流長導(dǎo)線激發(fā)磁感應(yīng)強度的例題，用多媒體介紹現(xiàn)代軍事武器計劃中重要的電磁軌道炮：從電磁炮定義、遠超過普通火炮的威力→基本構(gòu)造、高速遠程的物理原理（涉及的知識點包括彈丸處磁感應(yīng)強度求法、磁場力大小、出口速率估算等）→當前國內(nèi)外發(fā)展水平.

3.2 適當補充科學技術(shù)前沿的研究成果，更新和補充教材中相對落后或不全面的物理內(nèi)容

大學物理是一門實踐科學，隨著時代的進步，人類物理知識也在不斷地積累與更新，相關(guān)的課程教學應(yīng)根據(jù)科學技術(shù)的發(fā)展，及時反映最新成果，這樣有助于教學，也有助于學生未來的研究、應(yīng)用和實踐.以磁學部分為例，國內(nèi)有的大學物理教材中關(guān)于磁性材料的分類、進展等內(nèi)容太少，還很陳舊，甚至有些混亂；金屬硬磁材料的概述未將目前國際使用最廣泛、具有里程碑意義的釹鐵硼、釤鈷列入其中，既影響了教學效果，也偏離了科學的發(fā)展，教師在教學過程中應(yīng)當予以補充和更新.

3.3 特別注意發(fā)揮地區(qū)特色產(chǎn)業(yè)或當前社會熱門話題與物理內(nèi)容結(jié)合的優(yōu)勢

從磁場對運動電荷的作用→托卡馬克原理→中國托卡馬克技術(shù)的輝煌成就；

從波動光學→學校LED地燈的原理與優(yōu)點→LED的市場前景與當?shù)仄髽I(yè)；

從電動公交車自燃的新聞報道→新能源汽車的優(yōu)點、當前未得到普遍應(yīng)用的技術(shù)瓶頸→電磁介質(zhì)極化、現(xiàn)有材料性能面臨的挑戰(zhàn)；

從學生親身體會的計算機存儲容量/速度革命性增長→電磁感應(yīng)、巨磁阻效應(yīng)→未來需求及可能途徑的思考等.

類似這樣的教學我們既講解了物理原理，又幫助學生了解了某些應(yīng)用方向，有助于專業(yè)學習；還增強了學生的民族與地域自豪感；同時可適當提到人與自然、效益與環(huán)境等現(xiàn)實問題，增強學生的社會責任意識.

例5磁性材料是浙江特別是我校所在地寧波的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國際磁性材料生產(chǎn)中也具有重要地位，學生對此多少都有些了解.以此為典型例子，教師通過課堂重點介紹磁性的來源、磁場的描述與計算等重難點內(nèi)容，簡單提示磁性材料種類及分類方法；然后布置小論文論題：（1）磁學主要發(fā)展歷程、概念及規(guī)律總結(jié)；（2）磁性材料分類并舉例；（3）寧波磁性材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀（優(yōu)勢及存在問題，拓展市場的途徑等），由學生任選其一作調(diào)研.進一步在約定時間設(shè)置學生課堂，請學生上臺將調(diào)研結(jié)果與大家共享、討論，教師作必要簡短的總結(jié)、補充或糾正.整個過程取得了令人滿意的成功.且有些學生調(diào)研總結(jié)和思考的質(zhì)量較高，不少學生活動后認為對相關(guān)知識印象更深刻，增強了對物理原理及相關(guān)社會產(chǎn)業(yè)的認識，對類似形式的學習表現(xiàn)出了興趣和期待.

4 操作注意問題及進一步深化改革的思考

高等教育改革是一項系統(tǒng)的長期的動態(tài)的工程，最大限度地優(yōu)化教學質(zhì)量、充分發(fā)揮課程教學在激發(fā)學生創(chuàng)造性、增強學習能力、面向現(xiàn)代化、面向社會方面的作用，需要不斷地探索與實踐.在推進改革的具體操作過程中應(yīng)注意：（1）對學生的學習和學習效果給予及時肯定、反饋和總結(jié)：以隨機提問、小討論、學生課堂、郵件、公共網(wǎng)站等方式，多渠道、多樣式，不拘一格；（2）以鼓勵、開放的氛圍為主：以引導(dǎo)學生面向現(xiàn)代化、面向社會產(chǎn)業(yè)、培養(yǎng)獨立的物理思維能力和創(chuàng)造性為目標，對于不全面甚至錯誤的資料和觀點委婉糾正和引導(dǎo).

除教學思想觀念的轉(zhuǎn)變外，還需要相關(guān)配套的跟進與支持，以期取得相得益彰的效果，最重要應(yīng)包含：（1）教材的改革 新教材應(yīng)側(cè)重工科院校特點，與應(yīng)用結(jié)合；更注重前沿的科學技術(shù)成果，對相關(guān)內(nèi)容作補充、修正或更正；結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標和專業(yè)課程的針對性案例教學，也是值得借鑒的方法.（2）教師隊伍的建設(shè)與培養(yǎng) 目前從事大學物理教學的教師大多是重點院校畢業(yè)的博士，具有良好的科研學習與工作經(jīng)歷，可以更好地利用產(chǎn)學研結(jié)合的方式，讓教學更具活力和生命力；聘請有實踐經(jīng)驗的企業(yè)工程師和管理人才指導(dǎo)課程設(shè)置和教學改革，協(xié)助專職教師更快更好地聯(lián)系社會產(chǎn)業(yè)；專職教師每隔一段時間到相關(guān)企業(yè)或科研單位接受培訓(xùn)，以豐富經(jīng)驗，提高實踐教學水平等.

［1］ 趙凱華.物理學對社會的重要性［J］.物理，1999，28（6）：375

［2］ 姚蘭芳.大學物理教與學現(xiàn)狀漫談［J］.上海理工大學學報，2003，25（3）：37～39；方愷，楊麗佳，蔡天芳，王璟，包雷.美國物理教育研究進展［J］.大學物理，2010，29（7）：49～52

［3］ 王鑫，劉全慧.工作室課堂與大學物理教育——介紹美國Studio Physics教學模式［J］.大學物理，2010，29（2）：54～56

［4］ Reay N W.Tow and the effective use of voting machines in physics lectures［J］.American Journal o f Physics，2005，73（6）：554～558

［5］ 黨傳升，劉春惠.構(gòu)建研究型大學本科教育體系的探索與實踐——以北京郵電大學為例［J］.中國大學教學，2011，（3）：18～20

［6］ 任良玉，張吉維.實施大學生創(chuàng)新性實驗計劃，探索基于課題的本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式［J］.中國大學教學，2011，（4）：26～27

［7］ 中華人民共和國教育部.面向工業(yè)界、面向世界、面向未來，培養(yǎng)卓越工程師后備人才，教育部啟動實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”.2010－06－23.http：//www.moe.gov.cn/

2011－07－27）

國家自然科學基金（60901047），浙江省自然科學基金資助項目（Y4090583），教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計劃寧波工程學院項目子課題（2011）.

汪金芝（1981年出生），女，安徽桐城人，寧波工程學院副研究員，博士，主要從事大學物理教學、磁電子學與先進磁電材料研究.