汪金芝 付文羽

（寧波工程學(xué)院理學(xué)院，浙江 寧波 315211）

從網(wǎng)絡(luò)資源與社會(huì)產(chǎn)業(yè)，談推進(jìn)應(yīng)用型院校大學(xué)物理教學(xué)改革的思考和實(shí)踐

汪金芝 付文羽

（寧波工程學(xué)院理學(xué)院，浙江 寧波 315211）

基于學(xué)生為中心的教學(xué)思想，以培育適應(yīng)現(xiàn)在和未來(lái)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(diǎn)，從引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源擴(kuò)展自主學(xué)習(xí)時(shí)間和空間、增加物理前沿與國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的教學(xué)內(nèi)容兩方面，對(duì)推進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)改革作了思考和探索實(shí)踐.

物理教學(xué)；網(wǎng)絡(luò)資源；產(chǎn)業(yè)

物理學(xué)研究物質(zhì)、能量和它們的相互作用，是自然科學(xué)最基礎(chǔ)的學(xué)科.1999年國(guó)際純粹物理與應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)（IUPAP）代表大會(huì)通過(guò)了“物理學(xué)對(duì)社會(huì)的重要性”的決議，認(rèn)為物理學(xué)是一項(xiàng)國(guó)際事業(yè)，對(duì)人類未來(lái)的進(jìn)步起著關(guān)鍵作用［1］.對(duì)物理教育的支持和研究對(duì)所有國(guó)家都很重要.但是目前國(guó)內(nèi)高校在非物理專業(yè)開展的大學(xué)物理教學(xué)，普遍不容樂(lè)觀：學(xué)時(shí)少、師資力量不強(qiáng)、由于擴(kuò)招帶來(lái)的生源質(zhì)量大幅下降、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃、教學(xué)質(zhì)量下滑等.我們?cè)诿嫦蚪ㄖ?、化工、電信、物流等工科類專業(yè)的大學(xué)物理教學(xué)中，幾年來(lái)積極開展學(xué)生網(wǎng)絡(luò)調(diào)研、學(xué)生課堂、工程應(yīng)用案例、物理前沿與產(chǎn)業(yè)一線等教學(xué)改革活動(dòng)，在學(xué)習(xí)資源信息化、學(xué)生學(xué)習(xí)自主化、教學(xué)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(xué)指導(dǎo)思想：以學(xué)生為中心，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)責(zé)任

以學(xué)生為中心，從重教轉(zhuǎn)向重學(xué)是當(dāng)前和未來(lái)世界的教育發(fā)展趨勢(shì)［1，2］.大學(xué)物理課程中相關(guān)的物理知識(shí)和方法對(duì)學(xué)生的后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)、激發(fā)自主學(xué)習(xí)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(shì).在迄今十余年的時(shí)間里，包括中國(guó)在內(nèi)多個(gè)國(guó)家的大學(xué)先后提出探究型studio physics工作室課堂［3］、理論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)計(jì)劃［6］等，在探索和推行學(xué)生為中心的教學(xué)理念方面取得了初步的不錯(cuò)的進(jìn)展.目前我國(guó)高等教育，特別是非重點(diǎn)院校教育，面臨的最大挑戰(zhàn)之一也正是學(xué)生的消極態(tài)度，部分學(xué)生學(xué)習(xí)能力的獨(dú)立性差，對(duì)教師依賴性強(qiáng).從教育工作者這方面來(lái)說(shuō)，包括高等院校教務(wù)領(lǐng)導(dǎo)、大學(xué)物理教師應(yīng)轉(zhuǎn)變思想，逐步從以前教學(xué)中的“主角”退出，更多地使用積極、開放的教學(xué)方法，以學(xué)生為中心，要求、引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)負(fù)有更多的責(zé)任，提高自我學(xué)習(xí)能力.

以學(xué)生為中心的教學(xué)指導(dǎo)思想也非常有利于改善和糾正現(xiàn)在年青一代責(zé)任心缺失的問(wèn)題.該思想主張學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，對(duì)自己的學(xué)習(xí)過(guò)程及其效果負(fù)有主要責(zé)任，主張?jiān)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中利用與教師、同學(xué)間的互動(dòng)交流和圖書館、網(wǎng)絡(luò)、公共實(shí)驗(yàn)室、社會(huì)實(shí)踐等資源，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性.在大學(xué)物理的教學(xué)中，這種教學(xué)思想更有助于學(xué)生樹立探究的學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)勤于動(dòng)手、勤于思考的創(chuàng)新思維，和對(duì)科學(xué)前沿、技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)瓶頸和資源環(huán)境等問(wèn)題的思考能力與責(zé)任心，同時(shí)可以幫助學(xué)生增強(qiáng)與他人、現(xiàn)實(shí)社會(huì)、未來(lái)角色之間的聯(lián)系，畢業(yè)后能更快更好地適應(yīng)社會(huì)、服務(wù)社會(huì)、創(chuàng)造價(jià)值.

2 充分利用網(wǎng)絡(luò)資源：拓展物理學(xué)習(xí)時(shí)間和空間

現(xiàn)代社會(huì)知識(shí)爆炸式地增長(zhǎng)，科學(xué)實(shí)效地利用Internet等現(xiàn)代化工具學(xué)習(xí)和工作是現(xiàn)代大學(xué)生必備的技能；另一方面，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展為學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的物質(zhì)條件和途徑.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信息資源具有海量性、開放性、交互性、生動(dòng)形象性等特點(diǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)資源協(xié)助下的物理學(xué)習(xí)更有利于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)觀念，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提高自主學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效率.此外，對(duì)于消減現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的負(fù)面作用，培養(yǎng)學(xué)生的自控能力和正確的時(shí)間觀也有很好的輔助作用.我們通過(guò)以下途徑作了探索.

2.1 教師課堂精講過(guò)程中充分利用現(xiàn)代學(xué)化手教段

一方面多媒體、網(wǎng)絡(luò)資源等教學(xué)手段可以緩解教學(xué)內(nèi)容多與課時(shí)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(xué)風(fēng)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(shì)利導(dǎo)提高學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源促進(jìn)物理學(xué)習(xí)的積極性.

2.2 擴(kuò)展性應(yīng)用問(wèn)題適當(dāng)引導(dǎo)后布置為調(diào)研思考的作業(yè)或興趣題

以復(fù)習(xí)鞏固教學(xué)重難點(diǎn)、了解相關(guān)知識(shí)在自然科學(xué)和工程技術(shù)中的應(yīng)用為目的，特別是學(xué)術(shù)界或產(chǎn)業(yè)界比較關(guān)注的問(wèn)題等.

例1在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)的描述后，請(qǐng)建工專業(yè)類學(xué)生考慮如何設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)幾種電荷分布激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算方法后，請(qǐng)電信專業(yè)學(xué)生通過(guò)調(diào)研，列出無(wú)限長(zhǎng)直線、帶電平板等物理模型對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)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(huì)根據(jù)實(shí)際問(wèn)題建立物理模型，利用物理原理來(lái)分析和解決問(wèn)題.

例3在學(xué)習(xí)熵和自由能的概念后，請(qǐng)化工或生物專業(yè)類學(xué)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(wèn)，請(qǐng)學(xué)生為下次課調(diào)研預(yù)習(xí)和鋪墊

組織學(xué)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(dòng)機(jī)？永動(dòng)機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的根源……在下次課開始階段組織學(xué)生發(fā)言討論，檢查調(diào)研效果，予以簡(jiǎn)短點(diǎn)評(píng)與總結(jié)，順勢(shì)引入本次教學(xué)內(nèi)容.實(shí)踐表明，這種方式可以有效地吸引學(xué)生興趣，活躍課堂氣氛，改善教學(xué)效果.

2.4 對(duì)某些非重難點(diǎn)章節(jié)嘗試采用學(xué)生調(diào)研備課上臺(tái)講課的做法

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

3 盡可能與社會(huì)零距離：面向前沿，面向社會(huì)產(chǎn)業(yè)

西方國(guó)家的高等教育與社會(huì)零距離，應(yīng)用型高校的人才培養(yǎng)更是直接面向市場(chǎng)或者說(shuō)面向企業(yè).我們目前的教育與社會(huì)脫節(jié)還比較嚴(yán)重.一方面，隨著中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及在國(guó)際市場(chǎng)中越來(lái)越舉足輕重的地位，國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，迫切需要專業(yè)基礎(chǔ)寬厚、適應(yīng)性強(qiáng)、有創(chuàng)造性的應(yīng)用型人才；而另一方面，教育與社會(huì)脫節(jié)導(dǎo)致學(xué)生未來(lái)就業(yè)困難，學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣受挫，這又直接影響學(xué)習(xí)效果，形成惡性循環(huán)，更重要的，學(xué)生畢業(yè)后對(duì)社會(huì)適應(yīng)性差，自我學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)造力更薄弱.當(dāng)前國(guó)家提出的“面向工業(yè)界，面向世界，面向未來(lái)”的卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)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(xué)規(guī)律的物理學(xué)，是現(xiàn)代工程技術(shù)的基礎(chǔ)，我們實(shí)行大學(xué)物理與社會(huì)結(jié)合的教學(xué)改革包含了以下幾方面.

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

在物理教學(xué)過(guò)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(yùn)動(dòng)速度的相對(duì)性與“刻舟求劍”、橋下失落瓶（G.Gamov命題）；萬(wàn)有引力、圓周運(yùn)動(dòng)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(xué)中用畢奧－薩伐爾定律求解載流長(zhǎng)導(dǎo)線激發(fā)磁感應(yīng)強(qiáng)度的例題，用多媒體介紹現(xiàn)代軍事武器計(jì)劃中重要的電磁軌道炮：從電磁炮定義、遠(yuǎn)超過(guò)普通火炮的威力→基本構(gòu)造、高速遠(yuǎn)程的物理原理（涉及的知識(shí)點(diǎn)包括彈丸處磁感應(yīng)強(qiáng)度求法、磁場(chǎng)力大小、出口速率估算等）→當(dāng)前國(guó)內(nèi)外發(fā)展水平.

3.2 適當(dāng)補(bǔ)充科學(xué)技術(shù)前沿的研究成果，更新和補(bǔ)充教材中相對(duì)落后或不全面的物理內(nèi)容

大學(xué)物理是一門實(shí)踐科學(xué)，隨著時(shí)代的進(jìn)步，人類物理知識(shí)也在不斷地積累與更新，相關(guān)的課程教學(xué)應(yīng)根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，及時(shí)反映最新成果，這樣有助于教學(xué)，也有助于學(xué)生未來(lái)的研究、應(yīng)用和實(shí)踐.以磁學(xué)部分為例，國(guó)內(nèi)有的大學(xué)物理教材中關(guān)于磁性材料的分類、進(jìn)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(guó)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(xué)效果，也偏離了科學(xué)的發(fā)展，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)予以補(bǔ)充和更新.

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

從磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用→托卡馬克原理→中國(guó)托卡馬克技術(shù)的輝煌成就；

從波動(dòng)光學(xué)→學(xué)校LED地?zé)舻脑砼c優(yōu)點(diǎn)→LED的市場(chǎng)前景與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)；

從電動(dòng)公交車自燃的新聞報(bào)道→新能源汽車的優(yōu)點(diǎn)、當(dāng)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(xué)生親身體會(huì)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)容量/速度革命性增長(zhǎng)→電磁感應(yīng)、巨磁阻效應(yīng)→未來(lái)需求及可能途徑的思考等.

類似這樣的教學(xué)我們既講解了物理原理，又幫助學(xué)生了解了某些應(yīng)用方向，有助于專業(yè)學(xué)習(xí)；還增強(qiáng)了學(xué)生的民族與地域自豪感；同時(shí)可適當(dāng)提到人與自然、效益與環(huán)境等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí).

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(guó)際磁性材料生產(chǎn)中也具有重要地位，學(xué)生對(duì)此多少都有些了解.以此為典型例子，教師通過(guò)課堂重點(diǎn)介紹磁性的來(lái)源、磁場(chǎng)的描述與計(jì)算等重難點(diǎn)內(nèi)容，簡(jiǎn)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(xué)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(shì)及存在問(wèn)題，拓展市場(chǎng)的途徑等），由學(xué)生任選其一作調(diào)研.進(jìn)一步在約定時(shí)間設(shè)置學(xué)生課堂，請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)將調(diào)研結(jié)果與大家共享、討論，教師作必要簡(jiǎn)短的總結(jié)、補(bǔ)充或糾正.整個(gè)過(guò)程取得了令人滿意的成功.且有些學(xué)生調(diào)研總結(jié)和思考的質(zhì)量較高，不少學(xué)生活動(dòng)后認(rèn)為對(duì)相關(guān)知識(shí)印象更深刻，增強(qiáng)了對(duì)物理原理及相關(guān)社會(huì)產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識(shí)，對(duì)類似形式的學(xué)習(xí)表現(xiàn)出了興趣和期待.

4 操作注意問(wèn)題及進(jìn)一步深化改革的思考

高等教育改革是一項(xiàng)系統(tǒng)的長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)的工程，最大限度地優(yōu)化教學(xué)質(zhì)量、充分發(fā)揮課程教學(xué)在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性、增強(qiáng)學(xué)習(xí)能力、面向現(xiàn)代化、面向社會(huì)方面的作用，需要不斷地探索與實(shí)踐.在推進(jìn)改革的具體操作過(guò)程中應(yīng)注意：（1）對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果給予及時(shí)肯定、反饋和總結(jié)：以隨機(jī)提問(wèn)、小討論、學(xué)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(lì)、開放的氛圍為主：以引導(dǎo)學(xué)生面向現(xiàn)代化、面向社會(huì)產(chǎn)業(yè)、培養(yǎng)獨(dú)立的物理思維能力和創(chuàng)造性為目標(biāo)，對(duì)于不全面甚至錯(cuò)誤的資料和觀點(diǎn)委婉糾正和引導(dǎo).

除教學(xué)思想觀念的轉(zhuǎn)變外，還需要相關(guān)配套的跟進(jìn)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(diǎn)，與應(yīng)用結(jié)合；更注重前沿的科學(xué)技術(shù)成果，對(duì)相關(guān)內(nèi)容作補(bǔ)充、修正或更正；結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)課程的針對(duì)性案例教學(xué)，也是值得借鑒的方法.（2）教師隊(duì)伍的建設(shè)與培養(yǎng) 目前從事大學(xué)物理教學(xué)的教師大多是重點(diǎn)院校畢業(yè)的博士，具有良好的科研學(xué)習(xí)與工作經(jīng)歷，可以更好地利用產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的方式，讓教學(xué)更具活力和生命力；聘請(qǐng)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)工程師和管理人才指導(dǎo)課程設(shè)置和教學(xué)改革，協(xié)助專職教師更快更好地聯(lián)系社會(huì)產(chǎn)業(yè)；專職教師每隔一段時(shí)間到相關(guān)企業(yè)或科研單位接受培訓(xùn)，以豐富經(jīng)驗(yàn)，提高實(shí)踐教學(xué)水平等.

［1］ 趙凱華.物理學(xué)對(duì)社會(huì)的重要性［J］.物理，1999，28（6）：375

［2］ 姚蘭芳.大學(xué)物理教與學(xué)現(xiàn)狀漫談［J］.上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，25（3）：37～39；方愷，楊麗佳，蔡天芳，王璟，包雷.美國(guó)物理教育研究進(jìn)展［J］.大學(xué)物理，2010，29（7）：49～52

［3］ 王鑫，劉全慧.工作室課堂與大學(xué)物理教育——介紹美國(guó)Studio Physics教學(xué)模式［J］.大學(xué)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(xué)本科教育體系的探索與實(shí)踐——以北京郵電大學(xué)為例［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011，（3）：18～20

［6］ 任良玉，張吉維.實(shí)施大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，探索基于課題的本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式［J］.中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2011，（4）：26～27

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

2011－07－27）

國(guó)家自然科學(xué)基金（60901047），浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（Y4090583），教育部卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃寧波工程學(xué)院項(xiàng)目子課題（2011）.

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