陶永梅，朱素華，張惠國(guó)

（常熟理工學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

大學(xué)物理是理工科院校各專業(yè)學(xué)生都要學(xué)習(xí)的一門基礎(chǔ)課，是涉及到各個(gè)學(xué)科并與科技前沿、實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系的課程。大學(xué)物理的教學(xué)，一方面是為學(xué)生打好必要的物理基礎(chǔ)，另一方面是使學(xué)生初步學(xué)會(huì)科學(xué)的思維和研究問(wèn)題的方法，起著增強(qiáng)適應(yīng)能力、開(kāi)闊思路、激發(fā)探索和創(chuàng)新精神，提高科學(xué)素質(zhì)等重要作用［1，2］。

由于大學(xué)物理涉及的面廣，不同專業(yè)對(duì)大學(xué)物理的具體要求不一樣，教學(xué)過(guò)程中通常將大學(xué)物理分為多個(gè)層次，分別針對(duì)不同學(xué)習(xí)要求的學(xué)生展開(kāi)。實(shí)際教學(xué)中，針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)大學(xué)物理時(shí)興趣不高，學(xué)習(xí)效果差的情況，教研組對(duì)大學(xué)物理教學(xué)方法進(jìn)行了探索。針對(duì)理工科院校應(yīng)用型教學(xué)要求，提倡以學(xué)生為主體，問(wèn)題為引導(dǎo)的分級(jí)教學(xué)；單獨(dú)設(shè)計(jì)課后習(xí)題，讓習(xí)題更接近實(shí)際應(yīng)用；同時(shí)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將實(shí)驗(yàn)直接引入課堂，從各種實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)提高學(xué)生的動(dòng)手與探究能力；另外，重新配置了教學(xué)資源，采用主講與助教配合的教學(xué)模式。

一、問(wèn)題引導(dǎo)，分級(jí)教學(xué)

（一）內(nèi)容選擇

大學(xué)物理具有內(nèi)容多，教學(xué)對(duì)象廣的特點(diǎn)。其內(nèi)容在教學(xué)過(guò)程中需要有一定的選擇。《新課程研究》2012年第4期的文章“工科大學(xué)物理教學(xué)改革的思考”給出了內(nèi)容設(shè)定的三條選擇依據(jù)［3］：1）教學(xué)內(nèi)容要背景化、過(guò)程化即教學(xué)內(nèi)容的選取要與學(xué)生所學(xué)專業(yè)有聯(lián)系，能結(jié)合學(xué)習(xí)的專業(yè)知識(shí)來(lái)講解教學(xué)內(nèi)容。2）教學(xué)內(nèi)容要新穎化、實(shí)用化。3）物理課堂教學(xué)中增加一定量的物理學(xué)史知識(shí)，可以通過(guò)活躍課堂氣氛，達(dá)到激發(fā)并保持學(xué)生興趣的目的，從而將學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)。

在具體實(shí)施中，我們針對(duì)應(yīng)用型理工院校的專業(yè)特點(diǎn)，將大學(xué)物理從內(nèi)容上分為A，B，C三個(gè)類別，側(cè)重點(diǎn)和內(nèi)容有所不同，和專業(yè)相關(guān)性較強(qiáng)。大學(xué)物理A針對(duì)電類、計(jì)算機(jī)及機(jī)械等專業(yè)的學(xué)生；大學(xué)物理B針對(duì)化學(xué)、材料和生物等對(duì)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手能力要求高的專業(yè)；大學(xué)物理C針對(duì)軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程等專業(yè)。

（二）形式選擇

講課過(guò)程中，我們注重對(duì)物理思想的闡述和物理規(guī)律如何用實(shí)驗(yàn)演示出來(lái)，而不去過(guò)多的追求嚴(yán)格的公式推導(dǎo)。用較多的時(shí)間提出問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考，并引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論。實(shí)際教學(xué)中，課堂氣氛較為活躍。課堂上有了問(wèn)題的引導(dǎo)，學(xué)生的參與程度較高，充分展示了學(xué)生創(chuàng)造性的思維能力，拓展了學(xué)生的思維訓(xùn)練。同時(shí)，講課時(shí)我們以實(shí)用性的問(wèn)題為引導(dǎo)，針對(duì)不同專業(yè)對(duì)相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行著重講述，比如對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生可以結(jié)合電磁學(xué)、光學(xué)的知識(shí)，分析光盤、磁盤的讀寫(xiě)原理及鼠標(biāo)定位的工作原理；而對(duì)電器專業(yè)，重點(diǎn)介紹如何運(yùn)用電磁感應(yīng)、渦電流知識(shí)分析電磁灶等電器工作原理。

（三）習(xí)題構(gòu)建

大學(xué)物理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是例題的講解和學(xué)生的習(xí)題訓(xùn)練，針對(duì)應(yīng)用型本科專業(yè)的培養(yǎng)要求，在習(xí)題選擇上根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐和科研中所涉及的真實(shí)物理現(xiàn)象和物理問(wèn)題，重新編寫(xiě)例題和習(xí)題，而不是針對(duì)抽象的模型來(lái)編寫(xiě)。同時(shí)，我們根據(jù)物理學(xué)的發(fā)展以及各專業(yè)的需要及時(shí)調(diào)整內(nèi)容，使例題和習(xí)題充分體現(xiàn)物理在科技上的實(shí)際應(yīng)用。這樣增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力［4］。

二、開(kāi)展課前演示實(shí)驗(yàn)，重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中具有極其重要的作用。著名物理學(xué)家楊振寧指出，“現(xiàn)象是物理學(xué)的根源”［5］。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，難以理解的物理原理被轉(zhuǎn)化為直觀的物理現(xiàn)象，潛移默化中學(xué)生提高了學(xué)習(xí)興致與探究熱情。我們結(jié)合以問(wèn)題引導(dǎo)的大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了大學(xué)物理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，主要從課堂演示實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、自制實(shí)驗(yàn)儀器、多媒體教學(xué)工具等四方面展開(kāi)了教學(xué)的研究與實(shí)踐。

（一）課堂演示實(shí)驗(yàn)

物理演示實(shí)驗(yàn)是通過(guò)對(duì)具體物理現(xiàn)象的展示和將抽象的理論形象化，可以使學(xué)生通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)所表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象，激發(fā)他們的好奇心和求知欲［6］。在每節(jié)物理課前，我們根據(jù)授課內(nèi)容做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，提供學(xué)生可感知的物理知識(shí)，讓學(xué)生猜想實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，可以同時(shí)按照學(xué)生的思路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，演示過(guò)程中強(qiáng)調(diào)與學(xué)生的互動(dòng)。演示實(shí)驗(yàn)的直觀性和生動(dòng)性吸引了學(xué)生的注意力，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的關(guān)注度，從而逐漸引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入物理世界。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心在此方面開(kāi)展了較多的研究實(shí)踐［7］。

課堂教學(xué)是在有限的時(shí)間內(nèi)把規(guī)定的內(nèi)容詳細(xì)準(zhǔn)確地傳授給每一位學(xué)生，這就要求教師熟練掌握演示設(shè)備的技能，準(zhǔn)確地演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。課堂演示也對(duì)演示設(shè)備有一定要求，演示設(shè)備要求體積較小，便于攜帶，方便演示。如電磁學(xué)部分的靜電風(fēng)輪、避雷針等實(shí)驗(yàn)就非常適合課堂演示［8］。

演示實(shí)驗(yàn)?zāi)茏尦橄蟮母拍钭兊弥庇^。比如在磁場(chǎng)能量的講解中，通過(guò)小燈泡和大電感的并聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后燈泡仍有一段時(shí)間是亮的，可用于引導(dǎo)學(xué)生尋找能量的來(lái)源，掌握抽象的磁場(chǎng)能量的概念。演示實(shí)驗(yàn)也能將學(xué)生的思維充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，如在講“楞次定律”時(shí)，可安排與學(xué)生互動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并親自動(dòng)手演示，將結(jié)果同楞次定律的內(nèi)容進(jìn)行比對(duì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)定律的理解和掌握。

部分難以用簡(jiǎn)單儀器演示的實(shí)驗(yàn)也可以借助多媒體手段完成。如演示“帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)”時(shí)，由于傳統(tǒng)的靜態(tài)圖很難達(dá)到效果，可以利用多媒體展示帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周或者螺旋運(yùn)動(dòng)以此分析討論粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和磁場(chǎng)強(qiáng)弱、粒子電荷以及運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系［9］。

（二）大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)開(kāi)放平臺(tái)

在重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)，大學(xué)物理教研組利用江蘇省教育廳于2005年批準(zhǔn)建設(shè)“江蘇省基礎(chǔ)課教學(xué)示范中心建設(shè)點(diǎn)”的契機(jī)，對(duì)原有的物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了改建，規(guī)范了實(shí)驗(yàn)室的管理。經(jīng)過(guò)七年的努力，形成了重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大學(xué)物理教學(xué)體系，建成了具有先進(jìn)教學(xué)理念的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放式的電子管理，學(xué)生能夠在網(wǎng)上注冊(cè)和選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并利用實(shí)驗(yàn)中心的網(wǎng)絡(luò)資源完成實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)室有專人坐班負(fù)責(zé)，在預(yù)定的工作時(shí)間，經(jīng)過(guò)登記的學(xué)生可自由進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有專職實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生助教的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

（三）自制實(shí)驗(yàn)儀器

物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象體現(xiàn)了物理學(xué)的規(guī)律，給同學(xué)們一個(gè)清晰的物理圖像。而獲取這個(gè)現(xiàn)象的過(guò)程，則進(jìn)一步重現(xiàn)了研究探索的過(guò)程。同時(shí)這一過(guò)程將物理知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，訓(xùn)練了學(xué)生理解和運(yùn)用物理知識(shí)的綜合能力。在教學(xué)過(guò)程中，讓學(xué)生分組進(jìn)入開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，在高年級(jí)學(xué)生的帶領(lǐng)下完成實(shí)驗(yàn)儀器的制作訓(xùn)練，并利用自制儀器測(cè)量或重現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的物理現(xiàn)象。在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們進(jìn)行了一系列儀器的制作。比如重力加速度實(shí)驗(yàn)，我們分別利用微型計(jì)算機(jī)的串行口和并行口，通過(guò)編程制作毫秒計(jì)以及搭建光電監(jiān)測(cè)放大電路，簡(jiǎn)易的完成了加速度的測(cè)量。新制作的儀器可以被多個(gè)實(shí)驗(yàn)組分時(shí)共用，滿足實(shí)驗(yàn)中加速度的測(cè)量［10］。又如在彈性模量測(cè)試的實(shí)驗(yàn)中，我們改進(jìn)了傳統(tǒng)的拉伸法測(cè)彈性模量，利用縱振動(dòng)測(cè)量方法，通過(guò)駐極體話筒收集音頻信號(hào)，再放大整形，然后由計(jì)算機(jī)串口接收處理，達(dá)到了較好的測(cè)量效果［11］。在電磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們也進(jìn)行了磁滯回線描繪自動(dòng)化、弱振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等儀器的改進(jìn)工作［12，13］。通過(guò)學(xué)生參與物理實(shí)驗(yàn)儀器的制作，培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，重現(xiàn)了研究開(kāi)發(fā)過(guò)程，在驗(yàn)證及探究物理原理時(shí)培養(yǎng)了提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和動(dòng)手能力。

三、教學(xué)隊(duì)伍的配置及要求

（一）大學(xué)物理教學(xué)的教師配置

在問(wèn)題引導(dǎo)，重視實(shí)驗(yàn)的大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，問(wèn)題的討論和實(shí)驗(yàn)的演示占據(jù)了不少時(shí)間，主講教師在課堂上一般講述的例題較少，而對(duì)于習(xí)題的答疑解惑時(shí)間也較少。針對(duì)這種情況，我們給一個(gè)主講教師配備了多個(gè)助教，協(xié)助主講教師的教學(xué)與輔導(dǎo)，彌補(bǔ)了習(xí)題和答疑交互的不足。助教一般由物理專業(yè)的高年級(jí)優(yōu)秀學(xué)生擔(dān)任，負(fù)責(zé)帶領(lǐng)小組學(xué)生做練習(xí)題并討論答疑。

（二）對(duì)任課教師的要求

在新的講課模式中，要求教師有較寬的知識(shí)面，能綜合運(yùn)用各個(gè)學(xué)科的知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生積極的分析與討論相關(guān)物理現(xiàn)象，并要求有較強(qiáng)的動(dòng)手能力，嫻熟的完成各種演示實(shí)驗(yàn)。教師在上課前對(duì)課程的內(nèi)容和講解方式要做充分的備課，講課時(shí)思路清晰，生動(dòng)活潑，與學(xué)生能充分的互動(dòng)。同時(shí)，教師要能跟蹤科研前沿，拓寬學(xué)生視野，能夠運(yùn)用新的工具，完成數(shù)據(jù)的分析處理。

四、結(jié) 語(yǔ)

大學(xué)物理教學(xué)肩負(fù)著培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和抽象思維能力、提高學(xué)生分析、解決問(wèn)題能力和實(shí)踐操作能力的重任。本文從應(yīng)用性本科院校的物理學(xué)習(xí)入手，提出以問(wèn)題引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)為本的大學(xué)物理教學(xué)方式，對(duì)大學(xué)物理教學(xué)方式進(jìn)行了探索。教學(xué)實(shí)踐表明，以問(wèn)題引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)為本的大學(xué)物理教學(xué)能夠活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生的思維能力，并能有效提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

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