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摘要：为使大学物理教学适应新形势下工科人才培养的需要，通过分析大学物理课程现状及困境，在教学内容的调整、教学手段多样化、教师队伍建设和考核方式的多元化方面提出了相应的改革对策．这些策略对于改变传统的"应试教育"起到积极的推动作用．
关键词：大学物理；工科院校；教学改革
物理学是一门重要的基础学科，它是除了数学之外一切自然科学的基础，对当今世界的科技进步起着不可替代的作用，它推动了社会的发展，人类历史上的几次重大技术革命也无不与物理学密切相关．大学物理是工科专业重要的基础课程，对于工科大学生后续专业课程的学习提供了必要的支持，对提高学生科学素养，培养学生创新意识、逻辑思维能力、工程实践能力等方面起着重要的作用．但长期以来，大学物理课程存在教学内容陈旧、教学手段单一等诸多问题，已不能适应新形势下工科专业学生的教学需求，因此，大学物理教学改革势在必行．
1大学物理课程现状与困境
目前国内高校使用的大学物理教材中经典内容（力学、热学、光学、电磁学）所占比例大多在80％以上，近代物理学所占比例较少，反映当代科技前沿的物理内容更是少见［1］，其结果导致大学物理的内容与当代科技发展脱节，学生对于物理学在现代高科技应用方面的知识较为匮乏．大学物理的经典内容过多，并且重复了中学物理的大部分内容，所以部分学生对大学物理兴趣不大，认为很多大学物理内容就是中学物理加微积分．另外，缺乏与专业相适应的教材，大学物理的教学往往与专业脱节，当然现在大学里的专业非常多，很难针对各个专业都去编写相应教材，所以如何处理好不同专业的教学内容，强化大学物理为专业服务功能是亟需解决的问题．大学物理课程属于基础课程，教师队伍以教学型为主，由于大部分教师不在科研第一线，对科技前沿动态与高新技术的应用方面不太了解，不能将物理知识与科技应用做到很好结合，无法满足工科学生的学习需求［2］．此外，大学物理教学中还存在教学手段单一、考核方式单一的问题．上述问题均是影响大学物理教学效果的重要因素，需要做相应改变，以符合大学物理教学需求．
2大学物理课程教学改革对策
2．1教学内容的调整
大学物理的教学内容应该立足经典、适当拓展，在以经典物理内容为主的前提下，对物理知识进行拓展，增加物理学前沿介绍，特别是物理学与现代高新技术方面相联系的有关内容．以相对论为例，在传统大学物理中只介绍了狭义相对论的一些最基本、最基础的简单理论知识，包括时间膨胀、动尺收缩、速度合成、质能关系式以及动量与能量关系式等．这些知识与我们的日常生活看起来关系不大，因为在宏观低速情况下狭义相对论能够退化为经典力学．那么相对论的意义何在？这是课本之外的内容需要解答的问题．比如近些年来出现的全球定位系统（GPS）就需要考虑相对论效应，这里的效应包括狭义相对论的动钟变慢效应以及广义相对论的引力钟慢效应，如果不作修正，卫星定位就不准，而且这种效应还会累积．这里面涉及到了广义相对论，所以内容可以适当拓展，不需要给出具体的理论公式、定理，我们只需要把经典力学→狭义相对论→广义相对论的发展历程、建立的基础说清楚即可．经典力学适用于宏观低速物体，当物体的运动速度增加到一定程度就需要考虑到相对论效应，这个时候经典力学就不适用了．而相对论又分为狭义相对论和广义相对论，狭义相对论和经典力学一样只适用于惯性系，但惯性系实际上是无法定义的．牛顿是基于绝对时空定义的惯性系，而根据狭义相对论，绝对时空是不存在的，所以无法定义惯性系，因此爱因斯坦就把狭义相对论建立的基础———相对性原理进行了推广，不是说物理规律在所有的惯性系都一样，而是物理规律在所有的参考系都一样，从而建立了广义相对论．再如，2015年人类首次探测到了“引力波”，这是爱因斯坦广义相对论的重要预言．在课堂上可以增加该方面内容的简要介绍，并可以据此展开讨论，引力波的未来前景会有哪些？因为我们知道电磁波当初被发现的时候并不知道如何去应用，而现在电磁波已经深入到我们生产、生活的方方面面，“引力波”也是如此，现阶段离其应用还有很长的路需要走．这些前沿知识的引入，不但拓宽了知识面，也增加了学生学习物理的兴趣．另一方面，不同专业对于大学物理内容的需求不同，在教材上很难体现，这就需要教师根据学生的专业特点，对教学内容作一些适当调整，以满足不同专业的需求．比如：机械工程专业应重点讲授经典力学；计算机专业侧重电磁学、光学，并可以在实际教学中结合电磁学、光学方面的有关知识，具体分析光盘、磁盘的读写原理以及鼠标定位的工作原理，做到理论联系实际［3］；对电磁场和微波技术专业侧重于电磁学，可以利用电磁感应、涡电流知识来讲解电磁炉等电器的工作原理［4］；光信息科学与工程专业需要侧重光学与量子力学；材料专业可以适当增加对新材料的介绍，比如近年来非常火的一种材料石墨烯，它具有优良的导电、导热和光学性能，应用前景非常广泛．随着时代的发展、科技的进步，一些新的物理知识需要补充进来，教材无法做到经常性更新，但教学内容需要做到，在讲授课本知识的同时，适当补充以及更新教学内容这是教师需要经常去做的．另外教学内容不应只讲授定理、定律，更重要的是培养学生的科学思维模式，把“大师”思维引进课堂．讲授某个理论的时候，应尽可能把该理论的发现历程介绍清楚．比如狭义相对论的发现源于爱因斯坦“追光”的思想实验，就是爱因斯坦年轻的时候曾经思考过这样一个问题，一个人追着光并跟着光一起跑会看到什么？那就会看到一个不随时间变化的波场，光好像被冻结一样，但看起来这件事情应该不会发生，所以他意识到光相对任何人都不可能静止，不管你相对于光如何运动，真空中光的速度相对于观察者都是一样的，这就是光速不变原理，再加上相对性原理，就建立了整个狭义相对论的框架，从而颠覆了传统的绝对时空观．
2．2教学手段多样化
随着现代科技的发展，多媒体教学已经成为大学物理课程教学的主流．与传统的板书比较，多媒体教学改变了传统教学的呆板和枯燥的教学模式，形象直观地展现了物理知识．多媒体教学能够做到图文并茂、声像俱佳，这是传统板书教学所无法比拟的．但是单纯的多媒体教学也有其缺陷，因为信息量过大，学生有时候很难跟上老师的思路，造成知识“消化不良”，特别是一些公式的推导、例题的分析等方面，由于节省了教师书写的过程，导致讲授速度变快，学生跟不上节奏，所以在讲授这些内容的时候，可以结合板书，使节奏降下来，给学生适当的思考时间．“多媒体＋板书”的教学手段由于兼顾两者优点越来越受到教师和学生的欢迎．此外，在教学上可以适当增加一些演示实验，通过演示实验，一方面把理论应用于实际，使学生对知识的印象更加深刻，另一方面可以活跃课堂气氛，激发学生学习物理的兴趣．同时还可以利用网络资源作为课后教学辅导手段，比如，可以建立QQ群，利用QQ群来解答学生提出的问题，也可以在里面进行讨论．还可以把一些物理学的前沿动态、生活中的物理学小知识等内容放到网络上供学生课余时间去了解．最近两年，一种全新的智慧教学工具———“雨课堂”走进了校园．“雨课堂”利用信息手段把PPT和手机微信结合起来，实现了课前、课上、课后教学环节的完美结合，推动了教学模式的改革．从教学效果上看，“雨课堂”比起以往的教学手段来说，其互动性大大增加，对教学过程的把控也更好．通过“雨课堂”，课前可以推送预习课件，帮助学生做好上课准备；课堂上可以发送习题，学生随堂答题，教师可以从中随时了解学生对知识的掌握情况，并根据学生答题结果对课堂教学作出相应调整．同时课件中还可以插入慕课视频、网络视频等，进一步提升教学效果；课后也可以推送一些辅导资料．“雨课堂”在增加师生互动方面的效果是显而易见的，比如有的学生有问题不愿意提问，可以通过弹幕的方式展现在课件上，教师可以随时知晓学生的疑问，并进行答疑．“雨课堂”在各个环节都给予了全新的教学体验，促进了教师与学生之间的多元实时互动，深受广大师生的喜爱．
2．3教师队伍建设
大学物理教学水平高低与教师队伍的整体水平有着密切的关系．如何建立一支业务水平过硬的教师队伍至关重要．大学物理的教学过程不仅仅需要把传统的经典物理知识传授给学生，也需要适度介绍物理学的前沿动态，拓展学生的知识面．大学物理课程需要吸纳科研突出的教师参与进来，把最新最前沿的物理学课题、物理学应用介绍给学生，增加学生对学习物理知识的兴趣，增强学生对物理学实用价值的理解，并能够真正意识到这门课对于人类发展，特别是当今世界生产生活方面所起的巨大推动作用．科研突出的教师带来的不仅仅是更广的知识面，更重要的是科学的思维模式，让学生学会科学地去思考问题．以研促教、教研相长，教学与科研并不冲突，两者是相辅相成、相互促进的．因此，大学物理教师队伍建设的最终目标是建立一支教学业务过硬、科研突出的团队．为此可以采取“外引内培”的方式逐步建立起来．所谓“外引”就是吸引科研水平高的青年教师加入大学物理的教学团队，所谓“内培”就是在现有的教学队伍中提高整体的科研以及教学水平．“外引”处于科研第一线的教师以注入新鲜血液，同时这些外引教师可以对现有大学物理教学队伍中科研水平较低的教师进行科研方面的指导，以把握物理学前沿并把相关知识介绍给学生．而现有大学物理教学队伍中又不乏教学水平高的资深老教师，这些教师又可以对年轻教师进行教学方面的培训与指导．同时，教师还可以走出去，到教学水平更高的院校进行相关培训，加强业务学习，吸取相关教学经验，取长补短，提高自己的教学水平．
2．4考核方式多元化
传统大学物理的考核方式是以期末考试成绩为主，平时成绩为辅（主要是出勤和作业，一般分值在20％左右），可谓“一考定终身”．这种考核方式的弊端在于平时成绩流于形式，只注重考试结果，忽视教学过程．往往有些学生平时不注重学习，到期末考试的时候突击一下，只为应付考试，在此情况下学生对知识的掌握与吸收很差，不能达到预期效果．针对这种局面需要作出改变，应该注重“过程式考核”，即淡化期末考试的分值，强化过程．教学的目的不在于考试，而在于学生对于知识的获取、吸收与应用．为达到此目的，考核方式应多样化，使之贯穿整个教学过程，除了出勤与作业以外，增加课堂互动环节、小论文、专题讨论等．平时成绩多样考核的结果，使得学生在课堂教学中从被动吸收转变为主动获取，增加学生课程的参与度．考核方式的多元化对于转变传统的“应试教育”将起到积极的推动作用，以教学效果为目的的课堂教学不应该只注重于最终考试结果，而应该把聚焦点放在学生对知识的消化吸收上，如何调动学生的学习积极性需要从考核方式上做出根本性的改变．当然，面对多样化的考核方式，教学任务与工作量将大增，在此情况下，传统的基础课大班教学模式将不能适应这种多元考核，需要变大班为小班，坚持小班教学，提高教学效果，提升学生培养质量．
3结语
科技日益发展，人类不断进步，科学技术给我们的生活带来巨大改变．物理学对科技的发展起到了巨大推动作用．技术在进步，知识在更新，物理学也在不断发展，但是我们的大学物理教学内容在很大程度上与科技发展相脱节，所授内容比较陈旧，需要补充新的、体现物理学与现代高科技发展的相关内容．另外教学手段、教师队伍以及考核手段等方面也需要进一步改革，以适应新形势下工科大学物理教学的需求．
作者:张钰 单位:昆明理工大学
