大學(xué)物理課程體系與教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革

大學(xué)物理課程體系與教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革

為了培養(yǎng)21世紀(jì)的高素質(zhì)人才，大學(xué)的基礎(chǔ)課程如何在優(yōu)化學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)技能和素質(zhì)方面發(fā)揮主導(dǎo)作用。如何改革教育體系、課程和教育方法，以滿足現(xiàn)代人才培養(yǎng)的需要。它已成為人們研究和討論的重要課題，也是許多物理教師、學(xué)生和教育行政部門面臨的緊迫任務(wù)。千里之行,始于足下.探討和摸索大學(xué)物理課程體系、教學(xué)內(nèi)容、方法改革的路子以及能力、素質(zhì)培養(yǎng)在具體教學(xué)中的體現(xiàn)途徑,是全面推進(jìn)教育、教學(xué)改革,實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理課程現(xiàn)代化和高素質(zhì)人才培養(yǎng)的先導(dǎo).結(jié)合近年來的教學(xué)實(shí)踐和在我校電氣、管理、經(jīng)貿(mào)等專業(yè)對(duì)大學(xué)物理教學(xué)所作的一些嘗試性探索,探討大學(xué)物理的教學(xué)和教學(xué)改革.1大學(xué)教育思想大學(xué)物理是一門重要的基礎(chǔ)課程,除了理工科學(xué)生必修之外,從能力培養(yǎng)、提高素質(zhì)的角度考慮,近年來我校及一些重點(diǎn)院校對(duì)人文、管理學(xué)科都開設(shè)了物理學(xué).目前,幾乎所有專業(yè)都把物理學(xué)作為必修課程,說明了大學(xué)物理這門基礎(chǔ)課程在人才培養(yǎng)方面所顯示的重要地位及其作用.大學(xué)物理課程教學(xué)質(zhì)量的高低,直接影響著學(xué)生能力、素質(zhì)的培養(yǎng)和提高,也影響著整體教學(xué)質(zhì)量和學(xué)校的聲譽(yù)要提高基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量,全面推進(jìn)教學(xué)改革,首先教師必須具有強(qiáng)烈的工作責(zé)任心和較高的業(yè)務(wù)水平;其次是用先進(jìn)的教育思想指導(dǎo)大學(xué)物理教學(xué)研究和教學(xué)改革.目前,高新科技發(fā)展日新月異,知識(shí)更新時(shí)間大為縮短,許多經(jīng)典的物理概念已經(jīng)有了新的內(nèi)涵和意義,對(duì)物理概念與理論也應(yīng)有更深刻的闡述;未來世紀(jì)知識(shí)集成化、學(xué)科交叉化以及技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的緊密結(jié)合,對(duì)基礎(chǔ)課提出了新的要求.所以在基礎(chǔ)課教學(xué)中,要盡可能的多向?qū)W生介紹一些相關(guān)課題的前沿,擴(kuò)大信息量,擴(kuò)大學(xué)生知識(shí)視野.要將一個(gè)非線性的、開放的、非平衡態(tài)的、賦于新理論的物質(zhì)世界介紹給學(xué)生,要將物理學(xué)的新發(fā)展介紹給學(xué)生,這就要求教師在強(qiáng)烈責(zé)任心的感召下,向教學(xué)投入更多的時(shí)間和精力.教師要花費(fèi)大量時(shí)間學(xué)習(xí)和閱讀文獻(xiàn),開展科學(xué)研究和教學(xué)研究,注意分析近年來國內(nèi)外出版的教材,特別是面向21世紀(jì)的教材.近年來,學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣有所減弱,原因當(dāng)然是多方面的,但作為教師,要喚起學(xué)生對(duì)物理學(xué)的愛好,激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,這樣才能提高物理課程的教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)學(xué)生具備所需要的物理素質(zhì).只有教師業(yè)務(wù)水平提高了,掌握的新東西多了,對(duì)當(dāng)今科技發(fā)展了解得多了,就可以使課堂教學(xué)生動(dòng)化,富有趣味性,啟發(fā)式也會(huì)運(yùn)用自如.這樣就會(huì)逐步引導(dǎo)學(xué)生去自覺的學(xué)習(xí)物理學(xué),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣要提高教學(xué)質(zhì)量,推進(jìn)教學(xué)改革,還必須把住各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié).要建立新型的“教”、“學(xué)”關(guān)系,注意征集各方面對(duì)教改工作的意見,特別要注意聽取學(xué)生對(duì)課程及教改的希望、要求、建議和意見,并注意在課間課外,了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,“教”、“學(xué)”相長.要主動(dòng)地與教學(xué)管理部門聯(lián)系,注意聽取教學(xué)管理方面對(duì)教改工作的意見,完善和推進(jìn)大學(xué)物理課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革.2力學(xué)與水體運(yùn)動(dòng)大學(xué)物理改革的宗旨將是全面體現(xiàn)對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化以及能力、素質(zhì)的培養(yǎng)和提高.更新教育觀念,保證基礎(chǔ),加強(qiáng)近代,使基礎(chǔ)物理知識(shí)、現(xiàn)代物理知識(shí)與工程技術(shù)和應(yīng)用相結(jié)合,使課程體系、教學(xué)內(nèi)容、方法、手段現(xiàn)代化.改革應(yīng)遵從大面積穩(wěn)定,小面積放開的改革試點(diǎn)原則,我校分別在管理、經(jīng)貿(mào)、會(huì)計(jì)97、98級(jí)(小面積)和電氣96級(jí)(大面積)進(jìn)行了教學(xué)改革試點(diǎn)工作.文、管學(xué)科大學(xué)物理改革試點(diǎn)可以說是小面積大動(dòng)作.從指導(dǎo)思想到框架體系、教學(xué)內(nèi)容、方法都進(jìn)行了大幅度的改革.從面向21世紀(jì)文、管人才的培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā),注重物理思想方法和科學(xué)觀點(diǎn)的傳授,重視繼續(xù)性教育向創(chuàng)造性教育觀念的轉(zhuǎn)變.課程體系從原有的工科體系以運(yùn)動(dòng)形態(tài)分類改變?yōu)橐赃\(yùn)動(dòng)規(guī)律分類,形成了新的課程體系.教學(xué)內(nèi)容的改革則是削減了經(jīng)典內(nèi)容,增添了反映物理學(xué)的新發(fā)展,及其在高新技術(shù)中的應(yīng)用等新內(nèi)容.在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上,制訂了人文、管理類大學(xué)物理課程教學(xué)大綱.在大綱的框架下,對(duì)課程體系、教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行取舍、重組和構(gòu)建,分五篇十四章,總學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí).其中前四篇為講授內(nèi)容,第五篇為自學(xué)內(nèi)容.講授共60學(xué)時(shí),其余12學(xué)時(shí)為討論課、論文講評(píng)、演示實(shí)驗(yàn)、教學(xué)錄像等.其篇、章、節(jié)目錄及學(xué)時(shí)安排如下:第一篇,對(duì)稱性與守恒定律:第一章,力學(xué)與天體運(yùn)動(dòng)(4學(xué)時(shí)),主要由以下幾節(jié)組成:牛頓運(yùn)動(dòng)定律;天體運(yùn)動(dòng)與萬有引力;海王星的發(fā)現(xiàn)和潮汐現(xiàn)象、大氣運(yùn)動(dòng);能量守恒定律和永動(dòng)機(jī)的興衰;動(dòng)量守恒定律與火箭飛行原理;角動(dòng)量守恒定律及行星的運(yùn)動(dòng).第二章,對(duì)稱性與守恒定律(4學(xué)時(shí)),其節(jié)目為:宇宙中廣泛的對(duì)稱性;物理定律的對(duì)稱性;宇稱守恒與不守恒;對(duì)稱性原理的重大意義.第二篇,時(shí)空觀:第三章,經(jīng)典時(shí)空觀(4學(xué)時(shí)):主要討論了牛頓時(shí)空觀的相對(duì)與絕對(duì);運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性及速度合成伽利略的相對(duì)性原理和伽利略變換.第四章,相對(duì)論時(shí)空觀(10學(xué)時(shí)):牛頓力學(xué)的困難;光速不變、相對(duì)論變換;狹義相對(duì)論的時(shí)空觀;新時(shí)代的標(biāo)志———質(zhì)能關(guān)系.第五章,廣義對(duì)相對(duì)論(8學(xué)時(shí)):廣義相對(duì)論的基本原理———等效原理及相對(duì)性原理;引力場的時(shí)空彎曲及廣義相對(duì)論的可觀測效應(yīng);引力坍縮與黑洞;引力波;大爆炸與宇宙膨脹、哈勃定律;3K微波背景輻射,宇宙、太陽系年齡的估計(jì).第三篇,物質(zhì)與波:第六章,振動(dòng)與波(12學(xué)時(shí)):機(jī)械振動(dòng);機(jī)械波;波動(dòng)光學(xué)基礎(chǔ).第七章,量子理論(6學(xué)時(shí)):物理世界的量子化;波粒二象性;不確定關(guān)系;波函數(shù)與量子力學(xué).第八章,激光(4學(xué)時(shí)):激光的形成;激光器的基本結(jié)構(gòu);激光的特性及應(yīng)用.第四篇,物質(zhì)和相互作用:第九章,原子結(jié)構(gòu)(2學(xué)時(shí)):X射線、放射性、電子的發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用;原子的行星式結(jié)構(gòu)與量子結(jié)構(gòu)、原子核;粒子電荷、質(zhì)量、大小的測定.第十章,固體物理與新材料(4學(xué)時(shí)):物質(zhì)結(jié)構(gòu);能帶理論、半導(dǎo)體;超導(dǎo)材料;C60簡介及應(yīng)用;納米材料及其應(yīng)用;掃描隧穿顯微鏡.第十一章,四種相互作用(2學(xué)時(shí)):引力、電磁、強(qiáng)、弱相互作用;電弱統(tǒng)一理論、大統(tǒng)一理論.第五篇;物理學(xué)與技術(shù)科學(xué)(自學(xué),不占學(xué)時(shí)):第十二章,物理學(xué)與能源科學(xué),主要含能源的現(xiàn)狀、開發(fā)和利用;熱能、熱機(jī)及其效率;化學(xué)能、太陽能;原子能及其和平利用.第十三章,物理學(xué)與環(huán)境科學(xué):人類的環(huán)境問題與環(huán)境科學(xué);環(huán)境污染;自然、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和相應(yīng)政策.第十四章,物理學(xué)與信息科學(xué):信息獲取;信息傳輸;信息處理及應(yīng)用.其余學(xué)時(shí)分配如下:撰寫論文講座與講評(píng)(2學(xué)時(shí));專題討論課(6學(xué)時(shí));光學(xué)、電磁學(xué)系列演示實(shí)驗(yàn)(2學(xué)時(shí))教學(xué)錄像(2學(xué)時(shí)).教學(xué)方法則從保姆式、注入式向生動(dòng)活潑的啟發(fā)式、討論式、研究式、參與式轉(zhuǎn)變,使應(yīng)試教育向能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育轉(zhuǎn)變.除正常教學(xué)采用啟發(fā)式外,我們還開展了討論課,時(shí)間安排在講完對(duì)稱性與守恒定律、廣義相對(duì)論及天體運(yùn)動(dòng)后.問題涉及基本原理及其應(yīng)用,具有趣味性,更具有探討、研究性.方式是每班重點(diǎn)闡述2～3個(gè)問題,別的同學(xué)提問討論.大家興趣濃厚,發(fā)言踴躍,有近30名同學(xué)作了發(fā)言和講解,對(duì)許多問題還進(jìn)行了熱烈而有序的辯論.通過討論課,使同學(xué)們?cè)瓉淼囊恍┠：拍畛吻辶?加深了對(duì)物理概念、內(nèi)容的理解和掌握,啟發(fā)了學(xué)生思維,培養(yǎng)了學(xué)生的組織和講解能力.以撰寫論文代替期中考試,這種改革試點(diǎn)在于全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力.論文題目自選,其內(nèi)容與本學(xué)期教學(xué)內(nèi)容相關(guān),范圍較廣;要求按科技論文格式書寫,字?jǐn)?shù)在1500字以上,并附有兩篇以上近期參考文獻(xiàn).這對(duì)初次撰寫論文的學(xué)生來,感覺無從著手.老師就論文選題及撰寫進(jìn)行講座,介紹了科技論文格式和寫法.強(qiáng)調(diào)論文的價(jià)值,在于創(chuàng)新能力和科學(xué)知識(shí)應(yīng)用能力的培養(yǎng).同學(xué)們花了幾個(gè)星期的時(shí)間查閱了大量的參考資料和文獻(xiàn),經(jīng)過反復(fù)思考、討論、選題、撰寫和修改,當(dāng)完成了自己的首篇論文時(shí),同學(xué)們懷著喜悅的心情感慨地說:“真正有所收獲”.從同學(xué)們撰寫的論文來看,有教學(xué)研究、問題探討、科學(xué)研究、教學(xué)總結(jié)、小發(fā)明等.內(nèi)容涉及天體運(yùn)動(dòng)、對(duì)稱性、宇稱、相對(duì)論、黑洞、電磁波、激光、粒子物理、材料、能源與信息科學(xué)等.通過撰寫論文,提高了學(xué)生觀察、思考、分析、研究問題的能力及實(shí)際工作能力,對(duì)同學(xué)們的創(chuàng)新意識(shí)產(chǎn)生了積極的影響.在教學(xué)改革過程中,還通過演示實(shí)驗(yàn)、電視教學(xué)等手段,使學(xué)生從直觀的物理現(xiàn)象中,加深對(duì)基本概念的理解,培養(yǎng)其對(duì)物理問題的好奇心和動(dòng)手能力.進(jìn)行光學(xué)系列演示實(shí)驗(yàn)(40多個(gè));觀看了激光等教學(xué)錄像.教學(xué)研究和教學(xué)改革促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提高,獲得了學(xué)生的好評(píng).根據(jù)97～98學(xué)年第二學(xué)期學(xué)校期中教學(xué)質(zhì)量檢查中來自于109名學(xué)生(學(xué)生總數(shù)為120名)對(duì)教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià),綜合評(píng)價(jià)為96分,位于被調(diào)查的34位任課教師授課質(zhì)量的前茅,參與評(píng)價(jià)的學(xué)生人數(shù)達(dá)學(xué)生總數(shù)90%以上,遠(yuǎn)大于其它被調(diào)查班.98～99學(xué)年第二學(xué)期期中教學(xué)質(zhì)量檢查中,學(xué)生對(duì)任課教師教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)位于大學(xué)物理課程教學(xué)質(zhì)量之首.為了對(duì)文、管類教學(xué)改革進(jìn)行總結(jié),與教務(wù)處教研科及文管類教改課題組共同擬定了教學(xué)質(zhì)量改革調(diào)查表.從學(xué)生的普遍反映來看,教學(xué)改革是受學(xué)生歡迎的,是成功的.學(xué)生對(duì)大學(xué)物理教學(xué)改革的總體看法(以下的百分比前項(xiàng)為97～98學(xué)年管理、財(cái)會(huì)專業(yè)116名學(xué)生的調(diào)查統(tǒng)計(jì),后項(xiàng)為98～99學(xué)年管理、經(jīng)貿(mào)、會(huì)計(jì)專業(yè)136名學(xué)生的統(tǒng)計(jì)結(jié)果):很滿意和滿意者達(dá)77%、85.3%;一般占21%14.7%;不太滿意者占2%、0%;教學(xué)改革試點(diǎn)中有收獲和收獲大者占75%、83.8%;一般占24%、16.2%;無收獲占1%、0%;認(rèn)為教育觀念必須轉(zhuǎn)變和有必要轉(zhuǎn)變(從重繼承性教育向創(chuàng)造性教育觀念轉(zhuǎn)變;從重知識(shí)傳授向注重方法、能力、素質(zhì)培養(yǎng)轉(zhuǎn)變)者達(dá)100%、99.3%;對(duì)精減經(jīng)典內(nèi)容,大力擴(kuò)充近代內(nèi)容、當(dāng)今科技成果及應(yīng)用內(nèi)容歡迎者和較歡迎者占98%、96.3%;一般占2%、3.7%;不大歡迎者為零.以學(xué)生為主體,教學(xué)方法從注入式向啟發(fā)式、討論式、研究式、參與式轉(zhuǎn)變,認(rèn)為很好和好者占97%、95.6%;一般占3%、4.4%;認(rèn)為不好者為零.通過大學(xué)物理學(xué)習(xí),認(rèn)為對(duì)物理學(xué)等知識(shí)面大幅度擴(kuò)大和擴(kuò)大者占97%94.9%;一般占2%、5.1%;無擴(kuò)大者占1%、0%.對(duì)物理學(xué)的思想和方法有清晰的認(rèn)識(shí),有一定和較深體會(huì)與掌握者達(dá)95%、98.5%;模糊者占5%、1.5%.認(rèn)為自己能力、素質(zhì)有增強(qiáng)和大大增強(qiáng)者占74%、79.4%;一般者占24%、20.6%;無增強(qiáng)者占2%、0%.在教學(xué)過程中,積極開展教學(xué)研究.幾年來的教學(xué)實(shí)踐證明,教學(xué)研究對(duì)大面積教學(xué)質(zhì)量的提高,對(duì)大學(xué)物理改革起到了積極的指導(dǎo)和推動(dòng)作用.幾年來先后發(fā)表教學(xué)研究論文15篇,對(duì)大學(xué)物理教學(xué)和教學(xué)改革進(jìn)行了深入的探討[1～5].除在文、管等專業(yè)進(jìn)行教改外,還在電氣96級(jí)進(jìn)行了大面積教學(xué)改革試點(diǎn)工作(小動(dòng)作).在大學(xué)物理開設(shè)的第二學(xué)期中,在不增加學(xué)時(shí)和降低教學(xué)要求的情況下,結(jié)合教學(xué)內(nèi)容,擴(kuò)充了10個(gè)專題:能源與環(huán)境保護(hù);混沌現(xiàn)象;多普勒效應(yīng)的廣泛應(yīng)用;宇宙大爆炸;光學(xué)信息處理;全息照相;非線性光學(xué);激光技術(shù)及應(yīng)用;掃描隧穿顯微鏡;廣義相對(duì)論簡介等.專題講授學(xué)時(shí)主要來源于對(duì)原教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜演繹推導(dǎo)所作的簡化和減少課內(nèi)例題.抽樣調(diào)查結(jié)果表明,學(xué)生對(duì)教學(xué)改革的滿意率為89.4%,遠(yuǎn)大于基本按傳統(tǒng)模式教學(xué)的滿意率(70%).3教材建設(shè)和體系改革教材建設(shè)是改革的實(shí)體,課程建設(shè)為教學(xué)質(zhì)量的提高,提供了長遠(yuǎn)的保障.為了推動(dòng)大學(xué)物理教學(xué)改革及課程建設(shè),從文管類小面積入手進(jìn)行大力度的改革,以便取得經(jīng)驗(yàn),逐步向大面積推廣.改變文、管類教學(xué)內(nèi)容是工科的縮減、教學(xué)體系是工科縮影的局面.從面向21世紀(jì)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的目標(biāo)出發(fā),編寫具有改革新意,適合文、管學(xué)科特點(diǎn)的大學(xué)物理教材勢在必行.《人文、管理類大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容、體系改革及教材建設(shè)》項(xiàng)目為1997年西安交通大學(xué)面向21世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革立項(xiàng)項(xiàng)目.文、管類大學(xué)物理講義在試用兩遍的基礎(chǔ)上,1999年被立項(xiàng)為“西安交通大學(xué)1999～2000年重點(diǎn)教材出版”項(xiàng)目,目前正在對(duì)體系內(nèi)容進(jìn)一步調(diào)整和修改,2000年初