大学物理精品课程的建设与改革

湖南人文科技学院《物理化学》精品课程建设情况总结一、课程建设以来开展的主要工作及取得的阶段性成果自立项以来的三年多中，根据精品课程的建设要求，主要从以下方面开展了课程建设工作：1、在教学体系内容方面，紧扣物理化学教学改革发展方向，充分体现现代教育思想，教学信息量大，内容新颖，及时将学科最新发展成果引入教学，以教材为本但不拘泥于教材，以传授知识、培养能力、提高素质为课程目标。

主持人李宪平年年修改物理化学多媒体课件，使之不断完善。

2、在教学方法方面，以先进的教学理念、灵活运用多种教学方法，调动学生学习积极性，满足学生学习的需求，促进学生综合能力发展。

根据教学内容不同章节的不同特点，采用讲授法、讨论法、探究学习法等，充分发挥学生的学习主体性，提高学生掌握与运用物理化学基础知识和基本理论的能力。

多种教学方法的联合运用，使课程生动性、科学性极大地增强，学生网评时给任课教师极高的评价。

3、注重理论联系实际，针对课程特点，加强实实验课教学。

首先，引导学生做好预习，弄清实验原理；然后，组织学生观看实验录像，搞清实验操作过程（流程）。

通过高质量的物理化学实验，进一步提高了学生对课程内容的理解、掌握，同时培养了学生的创新能力。

4、配合本系学生的考研工作，根据绝大部分学生要参加硕士研究生入学考试的情况，在大四第一学期开展统计热力学等专题讲座或自学指导工作。

5、充分运用现代教育技术，对自制的全套教学课件及电子教案不断进行修改完善，并对网站进行更新。

6、网络资源建设上，已于2010年对本课程网页进行了一次全面更新，包括教学大纲、考试大纲、教学课件、实验指导、考研指导、习题库、考研试题库、图书角等多个部分。

现已做好了第二次全面更新的准备工作，待学校精品课程网络平台更换后，即可上传。

7、在教学研究和学术研究方面，自2010年以来课题组成员已在省级以上刊物发表论文20篇。

其中教学研究论文5篇；以第一作者发表科研论文6篇，其中SCI3篇，CSCD或EI3篇；主持或参与各级科研课题5项。

第10卷第12期南阳师范学院学报Vol．10No.122011年12月Journal of Nanyang Normal University Dec．2011收稿日期：2011－07－20基金项目：2010年河南省理论力学精品课程项目资助；南阳师范学院教研项目“大学物理教学改革的研究”课题资助作者简介：宋海珍（1963－），女，河南南阳人，教授，主要从事理论物理的教学与研究．大学物理教学的改革与实践宋海珍，姬晓旭，卢成（南阳师范学院物理与电子工程学院，河南南阳473061）摘要：从提高大学物理教学质量入手，分析了大学物理教学现状，对大学物理教学的改革与实践进行了探讨．研究内容包括三个方面：教师综合素质的提高、立体化教学资源的建设、教学模式的实践和教学评价体系的改进．关键词：大学物理；教学资源；教学模式；评价体系中图分类号：G 434文献标识码：A文章编号：1671－6132（2011）12－0108－04大学物理是研究物质结构、相互作用和运动基本规律的一门学科，它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础［1］．不仅如此，该课程还具有培养理工科素质能力的基本元素，其中很多原理本身就带有研究和推导创新的痕迹，有利于学生创新意识和探索精神的培养．因此，大学物理一直是理、工、农、医等非物理学专业必修的公共基础课，并且随着科学技术的发展，大学物理必将越来越受到理工科各专业的重视［2］．进一步深化大学物理的教学改革，是培养大学生科学素质，提高创新能力的关键．1大学物理教学现状当前，大学物理的教学现状不容乐观，其教学理念、教学内容、教学模式和评价体系都存在诸多弊端，已远远不能适应新形势下对学生能力培养的需要．大学物理教学主要存在以下问题［3－4］：第一，对大学物理课程重视不够．由于种种原因，工科和非物理类专业理科对大学物理无限度地压缩课时，而课程内容却不断增多．学生迫于就业压力，把英语和计算机等学习放于首位，在一定程度上对大学物理的重视度普遍下降．第二，教学内容需要整合．面向21世纪的大学物理教材，尽管体现了经典和近代的结合，但内容较多，与学生原有的知识衔接也不是很好．在讲授时，怎样在有限的时间内合理地整合知识，以整合的知识为载体，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力，是当前大学物理教学中亟待解决的问题．第三，传统的讲授性教学模式仍然是大学物理教学的主要教学模式，这种教学模式不能高质量地激发学生对物理学的兴趣，不能实现创造性地自主学习．第四，大学物理传统的评价体系是为了保证考试的通过率和期望值的实现，一般都是以试卷成绩作为评价学生的重要标准，学生追逐已成熟的书本知识，不能顾及科学发展的现状和发现自己的兴趣，死记硬背成灾．2提高教师综合素质编制多元化教学大纲教学改革的核心就是要全面提高学生的综合素质，包括非智力素质、智力素质以及身体素质．作为教学改革的实施者，教师首先要具备很高的综合素质，教师综合素质的高低，是教学改革成败的关键［5］．在提高教师素质方面，首先，通过定期举行科研交流会，提高教师的科研水平．课题组的每一位教师都有自己的科研，定期地相互讨论、交流，可以共同提高，将科研作为教学过程的先导，把自己源源不断的学术思想、研究经验及研究方法融入教学中，大学物理课的教学改革就充满了活力．其次，通过组织有针对性的教学研究活动，提高教师的教学水平．如怎样对某个知识点整合，对课程的整体怎样安排，如何将科研融入教学，如何激发学生学习物理学的兴趣，如何驾驭讨论课的教学等等都是我们教学研究活动的课题．充分考虑各个专业方向不同和所需物理课学时的差异，对教学内容进行调整和侧重，编制多元化教学大纲［6］．对电子信息工程、电子科学技术、通信工程、自动化专业总学时为132学时，需要全面理解和掌握物理学中力学、热学、电磁学、光学和第12期宋海珍等：大学物理教学的改革与实践近代物理等几个方面的基本概念、理论和方法，尤其是电磁学方面的基础理论和工程应用知识．对数学、化学、生物、计算机和土建专业总学时为90学时，在不影响知识系统的前提下，对不同的专业也有不同的知识侧重点．譬如：对化学专业，把力学、电磁学、光学和量子力学基础作为侧重点；对生物专业，应以流体力学、电磁学、光学、量子力学基础作为侧重点；计算机专业应以力学、电磁学、相对论和量子力学为侧重点；土木建筑工程专业应以质点力学、刚体力学、弹性力学、近代物理基础为侧重点．物理学是一门建立在实验基础上的学科，我们以进一步加深对物理知识的理解、掌握基本实验技能、激发创新精神为目标，编制大学物理实验教学大纲．全部实验项目可分为基础性必做项目、提高性选修项目和综合性设计项目三种类型，总计63学时．其中基础性项目10个，需要36学时，占总学时的57．1%；提高性项目3个，需要18学时，占总学时的28．6%；综合性项目1个，需要9学时，占总学时的14．3%．基础性项目是传授基本实验方法和基本实验技能的，要求学生全做，通过提高性项目和综合性项目来满足不同专业不同兴趣爱好学生的需要．3构建立体化教学资源激发学习兴趣大学物理立体化教学资源包括教学大纲、考试大纲、主要参考文献（图书资料、期刊）、精品课程网站、部分专题讲座、学习指导、考试指导、资料库、习题库、试题库．在创建这些资源时，把大学物理的教学目标定位于基础理论教育和科学素质教育并重，对教学内容进行大胆改革．具体做法如下：3．1以人为本寓学于乐大学物理课程的对象是刚从中学进入大学的非物理专业低年级学生，他们不愿意花费很多时间和精力去深究物理规律，繁多的定律和枯燥的公式会使学生望而生畏讨厌物理，因此，在教学内容遴选时，内容可以不深，范围一定要广，每次课都有一个主题，意在传给学生一个明确的信息，即物理学就在你的身边．大学物理可分为五个知识单元，即力学与相对论、热学、电磁学、波动与光学、量子物理，在每个知识单元开始，对本单元涉及物理内容的历史背景及其理论和技术的发展轨迹作一简略回顾，对现代知识的框架进行介绍，对未解决的问题及思路作一展望．尤其是对充满哲理的科学故事、启迪睿智的物理学家生平轶事以及科学家卓越的思想历程作精辟介绍和点评，科学家思维的缜密、漂亮的推导常使学生惊叹，学生感受到了物理学巨大的魅力．例如，力学部分，从亚里士多德到牛顿，F→=m a→结束了物体的混乱，成功地预言了物体的运动，但牛顿力学在高速、微观、非线性运动中完全失效，这些问题的解决出现了相对论、量子论和混沌论．这三大理论都是对牛顿、拉普拉斯决定论的某种否定，相对论否定时间、空间的绝对性，解决高速运动问题；量子论否定粒子和波的绝对性，解决微观运动问题；混沌论则否定可预见的绝对性，解决非线性运动问题．物理学的发展从混乱到决定论占统治地位，走向由决定论、随机论、混沌论三分天下的局面，体现了人类对自然规律认识的飞跃．3．2精简经典厚重基础对教学中与高中重复的经典物理内容要进行充分精简，提高学习兴趣．如：力、功、电场强度等基本概念及牛顿定律、热力学第一定律等基本规律，教学中点到为止，提醒学生注意几个问题就可以了．对中学中没讲或不可能讲清的基本知识，要从现代物理学的观点重新审视和提炼，精讲细讲，强化理论体系．如：角动量定理及守恒律、刚体定轴转动、电场叠加原理的应用、量子力学的基本概念等．3．3渗透近代扩大视野在科学技术飞速发展的今天，对于知识的更新提出了更多的要求，同时日益丰富的物理知识逐渐和各学科进行整合，产生了许多交叉学科和领域，这就要求教学内容在保证经典内容的基础上加强近代内容，渗透科研前沿和介绍物理学在实践中的应用．具体做法：将以玻尔理论为基础的原子物理学改为以量子力学为基础的量子物理学，力学中增加时空观，热学中增加熵的内容，电磁学中增加电磁场的相对论变换，量子物理学中增加粒子物理学的内容．为保证教学效果，可在大学物理精品课程网站上建立素材库，素材库包括物理学家传记、最近诺贝尔物理学奖获得者资料、电视新闻报道相关的科技知识、科技报刊、科学期刊、专题讲座等搜集到的资料，拓展教学内容，方便学生自学．3．4理论联系实际注重介绍物理理论在工程技术中的应用，反映工程技术和社会对物理学知识的迫切需要，使学生初步树立工程意识，逐渐学会将物理学的原理和方法运用于工程技术之中去解决实际问题的方法．在每一部分知识学习后，进行一次知识综述和应用分析．如力学部分讲解结束后，介绍牛顿力学及狭义相对论在各种工程技术中的应用，利用相关物理知识进行分析和探讨，增设同步卫星姿态稳定性与潮汐讲座内容．电磁学方面重点立足于电磁场基本规·901·南阳师范学院学报第10卷律的内容，为电信工程和电气工程技术奠定理论基础，分析电磁炮、磁悬浮列车等的原理，加强超声波技术、静电技术、红外探测技术等在课程中的介绍．实验方面，通过选修和设计实验，引导学生探索新方法，熟悉先进仪器，拓宽知识面．4实践研究性教学培养创新能力研究性教学是将科学领域的研究引入课堂，使学生通过类似科学家的研究过程理解科学概念和科学研究的本质，培养科学研究能力的一种教学方法［7］．任何一门学科总是围绕一些研究领域和问题进行理论的阐述和建立模型，并不断深化完善模型使之更接近客观的规律，这就需要科学的思维方式和研究解决问题的方法．采用研究性教学，可使学生始终保持在研究、探索、分析和解决问题的兴奋点上，培养学生的探索精神和能力［8］．在理论课教学中，将大学物理分成三个模块，即基础知识、前沿知识、理论应用．对于基础知识，采用研究性教学模式．如力学中，提出质点模型后，要解决质点运动的描述，建立运动学；要解决质点运动状态变化的原因，建立动力学；质点力学建立后，有辉煌的成就也有不足的地方，就需要深化完善模型，建立刚体力学．整个教学过程中，鼓励学生积极提出问题和参与讨论，以激发学生的主动性和创造性，实现师生共同建立知识构架．对于前沿知识，开展专题讲座．老师提前告诉学生报告的题目，让学生利用图书、网络资源等查阅相关内容，课堂上利用多媒体课件，提出问题，介绍当前解决问题的办法以及研究进展，课后鼓励进一步讨论．如开展的部分专题讲座有走马观花看物理、时间和空间、熵与信息、新型材料与物理、混沌简介、同步卫星姿态稳定性与潮汐、Maple在大学物理中的应用、分析力学的近代进展、地球自转的动力学效应等．对于理论应用，成立科学研究小组，开展科技创新活动．题目可以是理论的、实验的，也可以是具体的软件应用，教师给定一部分课题，学生也可以自选课题，选题后展开研究，最后提交课题报告．对于较好的课题，鼓励参加张衡杯、挑战杯等各种大赛活动．在实验课教学中，将研究性教学贯穿于基础性、提高性和综合性三种类型实验的始终．对于基础性教学，可隐去部分实验原理，利用学生原有的知识，通过直接提出问题，让学生通过实验探究解决问题并得出实验原理．例如，对于“二极管伏安特性的测量”，实验前，给学生提供一些常用的电磁学实验仪器，要求测量二极管的伏安特性，并说明所测的电流和电压满足什么关系．学生在了解问题后，由于他们已经有过伏安法测线性电阻的经验，在教师的引导下，一般都能测出正向电流和电压的数据．在学生得出数据后，教师引导学生对数据之间的关系提出自己的观点并给出解释，持不同观点的小组，可以相互质疑与解答，最后得出正向电流与电压的指数关系．教师进一步引导学生思考二极管反向电流与电压的关系，它在工程技术上有什么应用来拓展实验．对于提高性实验，在教学过程中注重让学生学习如何剖析问题，制订实验方案，解决具体问题，以开阔学生视野，促进自我创新意识．例如在“等厚干涉现象的研究”中，方案一通过改变牛顿环的形状，测量相邻亮环的半径，求出组合透镜的焦距．方案二用液体薄膜代替空气薄膜，测量液体的折射率或溶液浓度．方案三在光源改变时测定光波的波长．方案四利用该实验测量头发丝的直径、纸屑的厚度等微小长度．对于综合性实验，只给出实验题目和要求，由学生自己完成查阅资料、设计方案、选择仪器、实验操作和结果分析的整个过程，其目的是培养学生运用知识、独立动手和创新的能力．例如“声速的测量”，教学过程可分为：（1）课前预习．通过查阅文献资料，初步了解该实验技术的基本原理、发展现状和应用前景，了解实验目的、内容和重点要关注的问题，制定初步实验方案，提交预习报告．（2）第一次进实验室试做实验．（3）课外查阅文献，解决预做实验时的问题，修改并确定方案．（4）第二次进实验室完成实验，部分学生进行拓展实验．（5）提交实验报告册．报告册包括预习报告、原始记录、正式报告、文献综述、问题分析和方法改进六部分内容．5应用现代教育技术提高信息处理能力多媒体教学以其视听结合、形声合一的特点，使课堂教学更为直观、形象、生动、逼真，能较好地调动学生的积极性，但也存在信息量过大，不利于逻辑的理论推导等缺陷［9］．传统的教学条理性强，重点突出，思路清晰，但比较呆板．在大学物理教学中，应采用传统教学与多媒体相结合的办法，效果较好．多媒体教学垄断课堂是不足取的，因为它不能体现大学物理在提高学生思维方面的作用，理论推理是大学物理课程教学的重要特点之一，正是这许许多多的理论推理过程，才能培养提高学生的思维能力．多媒体课件虽也能实现逐步呈现，但和教师与学生交流、感染、互动后再板书的效果是远远不能相比的．实践证明，对于理论推理较多的内容，采用传统教学．对于难以想象的过程和图像，以及专题讲座，采用多媒体教学．另外，建立大学物理精·011·第12期宋海珍等：大学物理教学的改革与实践品课程网站，学生可随时随地运用网络资源学习，突破时间和空间的限制，自主学习能力和信息处理能力显著提高．6改进教学评价体系课程考核是进行教学质量监控的重要一环，对于检查课程的教学实施效果，检验教学质量有着重要的意义．对于理论课成绩的评定，传统的考试形式基本上是平时成绩（作业和期中考试）占20%，期末成绩占80%．期中和期末采用闭卷考试，每套试题40个小题，这种考试形式不能鼓励学生进行创造性的学习．在兼顾公平和效率的原则下，逐步降低闭卷考试在评价体系中的权重，在考试形式和内容上，注重考查学生平时的学习状况，加大课程论文、课程章节小结、课堂讨论和开卷考试的比例，尝试将经典物理列为闭卷内容，近代物理列为灵活的开卷内容，通过考试培养学生的思维能力、分析能力、查阅书刊资料的自学能力、综合知识的能力、解决问题的能力．具体做法是：课堂讨论和到课情况占10%，课程论文占15%，章节小结占5%，科技创新报告占10%，笔试成绩约占60%，对每一类型的评价程序制定相应的评价细则．对于实验成绩的评定，由于过去主要依赖实验报告的优劣，导致学生不重视实验过程，严重制约了综合素质的培养．现在考核实验，是综合评定一个学生的实验态度、基本方法和技能的掌握程度、实验过程中独立思考的能力和发现分析解决问题的能力等多方面的成绩，特别是提高性和综合性项目教学环节更具科学性，涉及的知识面更广，要求的能力更高，学生和教师都付出了更多的精力和时间，成绩评定时权重相应就比较大．一般来说，一个提高性实验的得分是一个基础性实验的2倍，一个综合性实验的得分是一个基础性实验的3倍．7结语总之，通过对大学物理全方位的教学改革，课题组教师的综合素质不断提高，教学内容和方法不断创新，学生不仅学到了物理知识，更重要的是学到了物理学的科学思维和研究方法，分析解决实际问题的能力显著提高，为今后的专业课学习和生产实践活动奠定了坚实的基础．学生普遍反映，原来物理学并不难学，还很有趣，物理学就在我们身边．参考文献［1］陆果．基础物理学教程［M 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three-dimensional of teaching resources and the improvement of the practice for teaching mode and evaluation system．Key words ：university physics ；teaching resources ；teaching modes ；evaluation system·111·。