許 媛 侯 麗 焦 錚 陳珍海

黃山學(xué)院信息工程學(xué)院 安徽黃山 245041

隨著信息時(shí)代的發(fā)展，高校設(shè)置的“新工科”專業(yè)越來(lái)越重視學(xué)科的實(shí)用、交叉與綜合，尤其注重互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息通訊、自動(dòng)控制、軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的緊密結(jié)合。隨著高?！靶鹿た啤睂I(yè)要求的大幅變化，大學(xué)物理等專業(yè)基礎(chǔ)課也迎來(lái)了新的挑戰(zhàn)，僅傳授書(shū)本上的知識(shí)很難滿足新工科專業(yè)的需求，得不到學(xué)生的重視，激發(fā)不了他們的學(xué)習(xí)興趣，而且也越來(lái)越難達(dá)到大學(xué)物理課程所設(shè)定的培養(yǎng)具有科學(xué)思維能力的理工科人才目標(biāo)。近年來(lái)，大學(xué)物理教學(xué)改革已經(jīng)取得了一些成效，但課堂教學(xué)質(zhì)量并沒(méi)有顯著提高。如何調(diào)整大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容和課堂模式來(lái)適應(yīng)“新工科”專業(yè)的需求，如何通過(guò)基本理論的學(xué)習(xí)加強(qiáng)各學(xué)科間的相互滲透，如何提高教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性應(yīng)該是大學(xué)物理改革的主要內(nèi)容。

目前，在大部分的地方本科高校，大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容普遍存在以下問(wèn)題。第一，教學(xué)大綱統(tǒng)一化，沒(méi)有突出專業(yè)特點(diǎn)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容和后續(xù)專業(yè)課需求的銜接不上，很難引起學(xué)生的重視，無(wú)法做到以專業(yè)需求為導(dǎo)向。第二，教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中覺(jué)得大學(xué)物理沒(méi)什么用，與所學(xué)專業(yè)沒(méi)直接聯(lián)系，提不起興趣，聽(tīng)課效果不好。第三，太過(guò)強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)，缺乏理論與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合，無(wú)法凸現(xiàn)它的理工科基礎(chǔ)課程的作用。所以，以專業(yè)為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容合理化調(diào)整是教學(xué)改革的核心所在。大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該以理論為基礎(chǔ)，考慮各學(xué)科專業(yè)的特點(diǎn)，注重理論與后續(xù)專業(yè)課程的銜接，加強(qiáng)不同專業(yè)和學(xué)科之間的相互融合，加強(qiáng)理論與生活、生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)理論應(yīng)用到工程實(shí)踐，既有利于學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的融會(huì)貫通，還讓學(xué)生有比較直觀的實(shí)踐認(rèn)知，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

1 大學(xué)物理課程應(yīng)注重與專業(yè)及后續(xù)課程的銜接

物理學(xué)是當(dāng)代技術(shù)發(fā)展的源泉，它的每一個(gè)新的認(rèn)識(shí)、新的發(fā)現(xiàn)都能在科學(xué)技術(shù)應(yīng)用上帶來(lái)爆發(fā)性的成就，可以說(shuō)，物理學(xué)的發(fā)展帶動(dòng)了整個(gè)科學(xué)技術(shù)的前進(jìn)。而大學(xué)物理課程作為理工科專業(yè)的必修基礎(chǔ)課之一，在培養(yǎng)應(yīng)用型人才的知識(shí)結(jié)構(gòu)中具有基礎(chǔ)性的作用，且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力有著非常重要的作用，但是它卻越來(lái)越得不到學(xué)生的重視，其原因主要是學(xué)生不了解大學(xué)物理和后續(xù)課程之間的關(guān)聯(lián)性，看不到該課程對(duì)所學(xué)專業(yè)所起的基礎(chǔ)作用[1]。

目前大學(xué)物理課程主要分為五大模塊：力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和近代物理學(xué)，可以說(shuō)每個(gè)模塊都是不同學(xué)科的基礎(chǔ)，但是如果要把大學(xué)物理的內(nèi)容全部授予學(xué)生，幾乎不可能。這就要求教師必須深入各專業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解不同專業(yè)的實(shí)際需求，針對(duì)不同專業(yè)和不同的后續(xù)課程，調(diào)整教學(xué)模塊和學(xué)時(shí)，根據(jù)不同專業(yè)修訂教學(xué)大綱，構(gòu)建課程體系模塊，這個(gè)在參考文獻(xiàn)[2]中已經(jīng)詳細(xì)討論，在此不多做介紹。

如何做到大學(xué)物理課程與后繼課程有效銜接，在緊湊的學(xué)時(shí)內(nèi)讓學(xué)生打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)呢？第一，在專業(yè)課程中重復(fù)的大學(xué)物理內(nèi)容只做簡(jiǎn)單介紹。以機(jī)械類專業(yè)為例，力學(xué)課程除了大學(xué)物理中的力學(xué)部分外，與力學(xué)相關(guān)的后繼課程有理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)或者有限元等。大學(xué)物理中力學(xué)部分包括質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械。對(duì)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生，可以嘗試把大量課時(shí)用來(lái)詳細(xì)講解質(zhì)點(diǎn)力學(xué)，而剛體動(dòng)力學(xué)只做簡(jiǎn)單介紹，把剛體動(dòng)力學(xué)的規(guī)律和計(jì)算交給理論力學(xué)，因?yàn)檫@部分內(nèi)容是重復(fù)的[3]。第二，不同專業(yè)的學(xué)生上課，應(yīng)該有側(cè)重點(diǎn)。例如土木專業(yè)上課，重點(diǎn)應(yīng)該放在力學(xué)和光學(xué)上，特別是機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波和光的干涉等，有些特殊建筑在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮如何避免聲聚焦、加強(qiáng)有用的反射光和聲等問(wèn)題[1]，所涉及的基本理論就是波的傳播、反射和疊加干涉等。涉及電磁學(xué)有關(guān)的專業(yè)課程主要有電磁場(chǎng)與電磁波、電路、電路分析、電子技術(shù)、半導(dǎo)體器件原理等，涉及的專業(yè)有通訊工程、電子信息工程、電氣及自動(dòng)化等，講授時(shí)應(yīng)著重電磁學(xué)，“場(chǎng)”和“路”理論之間的聯(lián)系，還有半導(dǎo)體、金屬之間的微觀電結(jié)構(gòu)，因?yàn)楹芏喟雽?dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)就涉及金半接觸后產(chǎn)生的各種物理機(jī)制和整流輸運(yùn)理論，這些復(fù)雜理論都是以基本物理理論為基礎(chǔ)的。涉及光學(xué)知識(shí)的專業(yè)課程有工程光學(xué)、激光原理、非線性光學(xué)、量子光學(xué)等。涉及的專業(yè)有光信息、光學(xué)工程等。光信息、通信類以及計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生都應(yīng)該加強(qiáng)激光和量子力學(xué)等近代物理的知識(shí)。

如果要把大學(xué)物理的內(nèi)容全部授予學(xué)生，學(xué)時(shí)肯定不夠。教師應(yīng)該深入各專業(yè)進(jìn)行調(diào)研，了解不同專業(yè)的實(shí)際需求，針對(duì)不同模塊涉及的專業(yè)和后續(xù)課程的不同，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)安排，補(bǔ)充教材，修訂教學(xué)大綱，與學(xué)生專業(yè)課程緊密結(jié)合，才能更好地促進(jìn)教學(xué)。通過(guò)模塊的強(qiáng)化，學(xué)生上課會(huì)更有積極性，聽(tīng)課效率會(huì)比較高。目前很多高校的大學(xué)物理課程都在朝這個(gè)方向調(diào)整，具體措施以教學(xué)大綱在不同專業(yè)區(qū)分對(duì)待：多層面分層次的教學(xué)模式改革，專業(yè)為導(dǎo)向的課程改革，適用于不同專業(yè)的校本教材編寫(xiě)等[2-4]。

2 加強(qiáng)課程理論與專業(yè)應(yīng)用的緊密聯(lián)系

大學(xué)物理學(xué)習(xí)的目的是使學(xué)生形成科學(xué)的思維方式，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并靈活地運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題，而不是成為知識(shí)的存儲(chǔ)器。為了達(dá)到這樣的目的，提高學(xué)生這方面的能力，在授課過(guò)程中，增加理論與實(shí)際應(yīng)用或工程實(shí)踐的具體實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生思考，如何把物理理論公式代入具體情境，解決實(shí)際問(wèn)題才是物理教學(xué)的關(guān)鍵。

例如，力學(xué)篇章中剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定理和角動(dòng)量守恒定律可以用來(lái)解釋芭蕾舞演員、體操運(yùn)動(dòng)員是如何通過(guò)改變身體的質(zhì)量分布來(lái)改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的，進(jìn)而改變自身轉(zhuǎn)動(dòng)的速度；如地震會(huì)導(dǎo)致地球表面的板塊移動(dòng)，也可能導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)的速度發(fā)生變化，隨之影響一天的時(shí)間長(zhǎng)短。在電磁學(xué)篇章中，用靜電場(chǎng)中導(dǎo)體的特性解釋靜電屏蔽的原理，屏蔽輻射和靜電屏蔽究竟有什么區(qū)別和聯(lián)系？打雷閃電的天氣為什么躲在車?yán)锉容^安全？避雷針的設(shè)計(jì)原理等。在給學(xué)生上電磁感應(yīng)章節(jié)時(shí)，可以描述發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)定子內(nèi)部周邊的銅線切割轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，從而定子的銅線就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流的出現(xiàn)。還可以啟發(fā)學(xué)生思考，如何實(shí)現(xiàn)手機(jī)和尋跡車的無(wú)線充電等。在熱學(xué)篇章，啟發(fā)學(xué)生思考如何實(shí)現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功？最早的蒸汽機(jī)、蒸汽火車的工作原理與現(xiàn)今汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理有什么聯(lián)系和改進(jìn)？在授課過(guò)程中，還可以嘗試案例教學(xué)法[5,6]，用一系列精心編排的例子來(lái)闡述重要的概念，把生活的實(shí)際案例轉(zhuǎn)化為教學(xué)案例，把物理公式代入具體情境，引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題。

3 基礎(chǔ)理論幫助各專業(yè)學(xué)科間的相互滲透

近代以來(lái)，重大科學(xué)技術(shù)發(fā)明中絕大多數(shù)都與物理學(xué)的發(fā)展或物理學(xué)科與其他學(xué)科的相互滲透有關(guān)，交叉性的學(xué)科結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為現(xiàn)代科技發(fā)展的一大特點(diǎn)。雖然讓一個(gè)本科生同時(shí)掌握不同學(xué)科的專業(yè)知識(shí)不現(xiàn)實(shí)，但通過(guò)大學(xué)物理基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科之間的相互了解、滲透和融合還是行之有效的。

如給學(xué)生講授電磁篇章中電源和電動(dòng)勢(shì)時(shí)，電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，如發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，干電池蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。以電瓶車的蓄電池為例，蓄電池在放電和充電過(guò)程中涉及銅極板、鋅極板和硫酸溶液之間的化學(xué)過(guò)程，以及載流子定向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的物理過(guò)程，在講授過(guò)程中就實(shí)現(xiàn)了物理、化學(xué)之間的相互滲透。

當(dāng)講到光學(xué)篇章時(shí)，除了幾何光學(xué)和波動(dòng)光學(xué)基本內(nèi)容外，可以給學(xué)生拓展已廣泛應(yīng)用于冶金、石油、化工、生物化學(xué)和醫(yī)藥等領(lǐng)域的光譜分析技術(shù)，由于每種原子或分子都有自己的特征譜線，可以通過(guò)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)的化學(xué)組成和相對(duì)含量。其分析原理可以用最基礎(chǔ)物理理論解答，但是其分析技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，大多數(shù)工科專業(yè)都與之相關(guān)，由此促進(jìn)了各學(xué)科間的相互融洽。

4 結(jié)語(yǔ)

為了適應(yīng)信息時(shí)代的發(fā)展，滿足高?！靶鹿た啤睂I(yè)的培養(yǎng)需求，大學(xué)物理教學(xué)調(diào)整迫在眉睫。上課不再是單一的理論講解、知識(shí)的灌輸，而應(yīng)該在理論與實(shí)踐應(yīng)用上架構(gòu)橋梁，引導(dǎo)學(xué)生積極地思考如何用理論去聯(lián)系工程實(shí)例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生及早地樹(shù)立工程意識(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐能力和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。大學(xué)物理課程內(nèi)容應(yīng)注重基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)的融合、不同學(xué)科間的相互滲透，才能培養(yǎng)出具有綜合能力的復(fù)合型人才。