地方高校大學(xué)物理課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐—以銅仁學(xué)院材料專業(yè)為例

葉 芬，成 昊，姜菁菁，冷森林

(銅仁學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院，貴州 銅仁 554300)

在國(guó)內(nèi)地方高校向應(yīng)用型高校轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)下，許多大學(xué)課程都應(yīng)該出現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)整，不再是簡(jiǎn)單的灌輸理論知識(shí)，更應(yīng)注重解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)。大學(xué)物理課作為工科專業(yè)必修的課程，由于該課程篇基礎(chǔ)理論，如果按照教材由老師單方面的輸入，會(huì)一直不被學(xué)生重視也不能適應(yīng)學(xué)校應(yīng)用轉(zhuǎn)型的需要。所以應(yīng)該根據(jù)專業(yè)需要和提高學(xué)生興趣，改革教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容。銅仁學(xué)院2016年成功獲批國(guó)家“十三五”產(chǎn)教融合發(fā)展工程項(xiàng)目，是國(guó)家從1134所地方本科院校中遴選出100所，打造“應(yīng)用轉(zhuǎn)型示范校”的重要平臺(tái)，筆者研究其材料專業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)大學(xué)物理課進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段進(jìn)行調(diào)整，為更好適應(yīng)學(xué)校的應(yīng)用轉(zhuǎn)型。

1 大學(xué)物理教學(xué)面對(duì)的問(wèn)題

1.1 學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程的不重視

當(dāng)今大學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程的不重視主要來(lái)自以下兩個(gè)原因。首先，物理學(xué)的本身是一門古老的基礎(chǔ)性理論性的學(xué)科，它不像英語(yǔ)、美術(shù)、音樂(lè)、計(jì)算機(jī)等課程學(xué)了就能馬上使用[1]，所以學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的時(shí)候沒(méi)有成就感，潛意識(shí)認(rèn)為是一門不實(shí)用的課程。其次，高考成績(jī)不考核單科是否合格，雖然很多學(xué)生能上大學(xué)但是他們的物理成績(jī)差，特別是在一些西部少數(shù)民族偏多的地方學(xué)校，面對(duì)比高中更復(fù)雜教材和授課的內(nèi)容，這種厭學(xué)的現(xiàn)象更加明顯。

1.2 地方高校的應(yīng)用轉(zhuǎn)型

2014年6月份，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》，隨后國(guó)內(nèi)許多地方高校吹響了應(yīng)用轉(zhuǎn)型的號(hào)角[2]。目前將人才分成兩大類，分別是：應(yīng)用型人才和學(xué)術(shù)人才。應(yīng)用型人才相較于學(xué)術(shù)型人才不需要系統(tǒng)的、高度的理論和學(xué)科背景，他們的動(dòng)手能力、實(shí)踐能力、利用所學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)問(wèn)題的能力應(yīng)該優(yōu)于學(xué)術(shù)型人才，這樣的人才才能更好的服務(wù)地方。為了配合高校的轉(zhuǎn)型發(fā)展，大學(xué)物理課雖然沒(méi)有被取代，但是它的課時(shí)被削減了，如銅仁學(xué)院的材料專業(yè)的大學(xué)物理課，由原來(lái)的144學(xué)時(shí)，削減到110學(xué)時(shí)，同時(shí)取消大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課[3]。所以大學(xué)物理課的教學(xué)大綱及教材都應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的改變。

1.3 傳統(tǒng)教學(xué)占主導(dǎo)

由于大學(xué)物理課的內(nèi)容偏理論，所以多采用教師講授，學(xué)生接受的方式授課，屬于被動(dòng)學(xué)習(xí)。學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性降低，學(xué)生課堂教學(xué)活動(dòng)的參與度較低。教師的PPT設(shè)計(jì)能力不足，不能更好的展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。常采用大班的形式教學(xué)，很難實(shí)現(xiàn)因材施教。

2 教學(xué)改革的探索

2.1 任課教師的再學(xué)習(xí)

大學(xué)物理課的任課老師的研究是物理相關(guān)方向，他們能根據(jù)教材將物理知識(shí)傳授給學(xué)生，因?yàn)槿鄙賹I(yè)背景較難將物理知識(shí)與學(xué)生的專業(yè)結(jié)合起來(lái)，所以課程沒(méi)有目的性，學(xué)生的參與度較差。為了滿足地方高校應(yīng)用轉(zhuǎn)型，需要提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，材料專業(yè)大學(xué)物理的任課老師應(yīng)該有材料相關(guān)的知識(shí)，可以通過(guò)兩種途徑獲得相關(guān)的知識(shí)。一是多與教研室的老師交流，了解他們的研究方向，掌握一些科研案例。二是進(jìn)入相關(guān)企業(yè)兼職學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)企業(yè)中的生產(chǎn)與物理知識(shí)的聯(lián)系，增加到自己的講義中。

另外王亞偉[4]等人研究發(fā)現(xiàn)，大學(xué)物理課任然是以老師主講為主，學(xué)生又渴望參與到教學(xué)活動(dòng)中，希望有更多的提問(wèn)、討論、交流的機(jī)會(huì)。所以需要任課老師備課時(shí)，設(shè)計(jì)一些教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)，這些教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)的內(nèi)容應(yīng)該與材料相關(guān)的科研和企業(yè)問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，這些問(wèn)題與他們其他專業(yè)課老師相關(guān)，也與他們未來(lái)的就業(yè)企業(yè)有關(guān)，所以能較大的激發(fā)他們的興趣。

2.2 課程內(nèi)容的改革

由于改革的大環(huán)境存在，大學(xué)物理課的課時(shí)被削減，所以不能將物理學(xué)涉及的所有知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)的講解，而應(yīng)該是根據(jù)專業(yè)選擇相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行講解和擴(kuò)展。物理學(xué)應(yīng)該分成力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、近代物理這五個(gè)方面[5]，其中力學(xué)可作為自學(xué)內(nèi)容。由于人類對(duì)未知的外太空還在發(fā)現(xiàn)，像是否存在磁單極這樣的假設(shè)還沒(méi)有被論證，所以近代物理可以以講座的形式設(shè)置專題討論課，激發(fā)學(xué)主動(dòng)收集相關(guān)知識(shí)并進(jìn)行總結(jié)和演說(shuō)。

2.2.1 電磁學(xué)

電磁學(xué)需要學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)，內(nèi)容比較多，涉及的公式比較復(fù)雜。仔細(xì)剖析這部分知識(shí)，找出與材料專業(yè)相關(guān)的結(jié)合點(diǎn)。其中介紹完靜電場(chǎng)后接著可以介紹利用靜電場(chǎng)原理衍生出來(lái)的一些材料和產(chǎn)品，如電容器、防靜電服、靜電除塵、空氣凈化器等。

磁場(chǎng)客觀存在，它不需要載體就能對(duì)在其中的物體進(jìn)行作用，在學(xué)習(xí)這塊的知識(shí)可以重點(diǎn)介紹一些探測(cè)器如質(zhì)譜儀，介紹它的工作原理，其中就是將電場(chǎng)和磁場(chǎng)的知識(shí)結(jié)合起來(lái)而發(fā)明的。磁學(xué)部分還提到一種材料：磁介質(zhì)，因原料的不同做出的磁介質(zhì)也不同，它們的應(yīng)用非常廣泛，在生活中就能經(jīng)常見(jiàn)到，穿插一些老師的相關(guān)科研加深映像。

2.2.2 光學(xué)

教材中光學(xué)部分主要強(qiáng)調(diào)它的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)，介紹光的干涉、衍射、光柵、光程差的計(jì)算等，重點(diǎn)通過(guò)計(jì)算來(lái)判斷光干涉條紋的出現(xiàn)條件。光學(xué)的理論知識(shí)在材料的分析技術(shù)占有很重要的作用，如勞厄利用X射線研究晶體時(shí)，發(fā)現(xiàn)X射線照射晶體時(shí)在底片上出現(xiàn)了衍射斑點(diǎn)，其實(shí)就是X射線經(jīng)過(guò)晶面反射后出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。而材料檢測(cè)、檢測(cè)設(shè)備的維護(hù)和研發(fā)也是材料專業(yè)學(xué)生就業(yè)的一個(gè)方向。除此之外，利用光的干涉條紋的變化可以對(duì)薄膜、光學(xué)器件進(jìn)行檢測(cè)這些都是實(shí)際的工程應(yīng)用。所以，在介紹這方面的知識(shí)可以多挖掘一些應(yīng)用案例，詳解案例的原理，教材的理論知識(shí)可以得到強(qiáng)化復(fù)習(xí)。

2.2.3 熱學(xué)

分子的熱運(yùn)動(dòng)是所有運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，熱學(xué)的應(yīng)用貫穿到材料的整個(gè)研發(fā)過(guò)程，從材料的原料到成型再到材料的性能測(cè)試。一般教材在熱學(xué)這方面常以氣體為介質(zhì)進(jìn)行講解，很少以液體和固體作為探討對(duì)象進(jìn)行講解。在講授這部分知識(shí)是可以增加一些材料熱力學(xué)的知識(shí)和材料科學(xué)基礎(chǔ)里面相變的知識(shí)。分析空氣能熱水器的工作原理、材料的差熱分析和熱重分析、 材料燒結(jié)等進(jìn)行講解。

2.3 教學(xué)方法的改進(jìn)

目前大學(xué)物理的教學(xué)方法有板書+PPT演示、翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課。其中反轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課這些方法在地方院校有一定的局限[6]，因?yàn)檫@些學(xué)校缺少名師、名課、視頻處理技術(shù)員和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，所以應(yīng)該在板書+PPT演示的教學(xué)方法上進(jìn)行優(yōu)化?，F(xiàn)在智能手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，老師為學(xué)生建立一個(gè)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)群，向?qū)W生分享課件和相關(guān)試驗(yàn)視頻，允許學(xué)生在課堂上使用手機(jī)，基本可以實(shí)現(xiàn)半在線學(xué)習(xí)。

3 實(shí)踐與效果

自2015年來(lái)，一直承擔(dān)銅仁學(xué)院大學(xué)物理和大學(xué)物理試驗(yàn)的教學(xué)，經(jīng)歷了大學(xué)物理課時(shí)的縮減、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的取代及學(xué)校的應(yīng)用轉(zhuǎn)型，將《大學(xué)物理》課更名成《基礎(chǔ)物理》這門課，使大學(xué)物理不再是一門針對(duì)所有專業(yè)的課程，而是根據(jù)不同專業(yè)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的一門物理課。

為了提高學(xué)生的參與度，筆者在板書+PPT演示的基礎(chǔ)上與學(xué)生基本實(shí)現(xiàn)半在線學(xué)習(xí)，將課件的做出二維碼分享給學(xué)生，建立學(xué)生與老師的交流平臺(tái)，授課過(guò)程中播放與課程相關(guān)的試驗(yàn)視頻或者模擬視頻，擬出若干專題供大家討論等。在期末考核的時(shí)候講平時(shí)成績(jī)的比例提高到40%，平時(shí)成績(jī)中的一項(xiàng)重點(diǎn)指標(biāo)是學(xué)生的參與度，將學(xué)生分成4個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)該課程的興趣度17級(jí)的學(xué)生比16級(jí)的學(xué)生提高了40%，學(xué)生在課堂上能主動(dòng)發(fā)言探討問(wèn)題。

其實(shí)物理本應(yīng)該是一門有趣的課程，怎樣使學(xué)生不被繁瑣的基礎(chǔ)理論所累，而是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用這些理論和物理精神來(lái)解決問(wèn)題是每個(gè)大學(xué)老師應(yīng)該思考的問(wèn)題。