理論與實(shí)驗(yàn)融合下的大學(xué)物理課程教學(xué)

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摘要：為適應(yīng)具有創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求，在理論性強(qiáng)的大學(xué)物理課程教學(xué)過(guò)程中需充分借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)，展示基礎(chǔ)理論在專(zhuān)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用。通過(guò)協(xié)調(diào)和融合物理實(shí)驗(yàn)與理論課程教學(xué)進(jìn)度，增加課堂演示性實(shí)驗(yàn)和多媒體展示環(huán)節(jié)，在互動(dòng)式教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的觀察思考，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實(shí)際的思維能力，能夠?yàn)楹罄m(xù)的專(zhuān)業(yè)發(fā)展提供良好的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理課程；課程建設(shè)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；融合

在“雙一流”建設(shè)和新工科建設(shè)背景下，應(yīng)用型本科院校面臨轉(zhuǎn)型發(fā)展的迫切需求，致力于培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)和行業(yè)發(fā)展需要、具有創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用型高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。大學(xué)物理課程是一門(mén)理論性很強(qiáng)、又具有鮮明實(shí)踐性特色的基礎(chǔ)課程，在培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和專(zhuān)業(yè)技能的人才方面具有關(guān)鍵性作用。大學(xué)物理課程的教學(xué)目標(biāo)在于使學(xué)生理解自然現(xiàn)象和物理規(guī)律，激發(fā)對(duì)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。借助于實(shí)驗(yàn)演示和操作，不但能幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解物理概念和規(guī)律，而且在培養(yǎng)和提高學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力方面具有顯著優(yōu)勢(shì)[1]。因此在理論課程之外單獨(dú)開(kāi)設(shè)了物理實(shí)驗(yàn)課程，用于提高和鞏固學(xué)生對(duì)大學(xué)物理知識(shí)體系的學(xué)習(xí)成效。近幾年，圍繞著大學(xué)物理課程基礎(chǔ)教學(xué)改革和一流課程建設(shè)，大學(xué)物理課程教學(xué)一線的教育工作者開(kāi)展了大量探索和研究。在大學(xué)物理理論和物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中采取了改革措施，促進(jìn)了教學(xué)效果的提升[2-4]。為了更好地落實(shí)教育部倡導(dǎo)的“大學(xué)應(yīng)以本科教育為根本”的時(shí)代內(nèi)涵，近年來(lái)我校不斷開(kāi)展教學(xué)改革與探索，在大學(xué)物理課程教學(xué)方面采取了理論與實(shí)驗(yàn)交叉、課堂與課下融合的教學(xué)模式。在教學(xué)改革實(shí)踐中，理論與實(shí)驗(yàn)融合模式是將大學(xué)物理與物理實(shí)驗(yàn)兩門(mén)差別顯著的課程從教學(xué)大綱、教學(xué)進(jìn)度、教學(xué)人員和考核方式等方面進(jìn)行全面系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在教學(xué)活動(dòng)中堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際、實(shí)踐輔助理論的思想，加強(qiáng)理論授課與實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)的互動(dòng)融合，推動(dòng)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量的全面提升[5]。

1大學(xué)物理課程教學(xué)的現(xiàn)狀

1.1教學(xué)基礎(chǔ)條件方面

大學(xué)物理課程和物理實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)過(guò)程各自分為兩個(gè)學(xué)期完成，共安排了5個(gè)理論學(xué)分和2個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)分。由于大學(xué)物理課程的理論性強(qiáng)、知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，教學(xué)過(guò)程學(xué)時(shí)安排緊張，主要以講授書(shū)本知識(shí)為主，對(duì)書(shū)本之外的相關(guān)知識(shí)和研究前沿?cái)U(kuò)展較少。部分學(xué)生修完課程之后仍可能存在一些認(rèn)識(shí)誤區(qū)，認(rèn)為大學(xué)物理課程僅是高中物理的重復(fù)和復(fù)雜化，而沒(méi)有意識(shí)到大學(xué)物理在專(zhuān)業(yè)課程及專(zhuān)業(yè)發(fā)展中的基礎(chǔ)作用和重要應(yīng)用。學(xué)時(shí)不足限制了教學(xué)內(nèi)容和方法的改革空間，難以全面培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，不能滿足后期的強(qiáng)理論性課程的學(xué)習(xí)需求。物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器數(shù)量較少，在實(shí)驗(yàn)安排過(guò)程中經(jīng)常存在沖突，導(dǎo)致一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排在晚上或周末進(jìn)行。物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備硬件陳舊，缺乏全面維護(hù)，影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作體驗(yàn)和學(xué)習(xí)積極性。為了爭(zhēng)取實(shí)驗(yàn)室使用時(shí)間，也為了保證學(xué)生能有大量連片的空余時(shí)間，會(huì)在周末集中性安排實(shí)驗(yàn)課程。實(shí)驗(yàn)授課趕進(jìn)度，教師和學(xué)生都疲于實(shí)驗(yàn)操作。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間安排受到限制，物理實(shí)驗(yàn)與相關(guān)理論授課過(guò)程存在不協(xié)調(diào)的情況，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的具體現(xiàn)象難以有效輔助學(xué)生對(duì)物理理論和抽象規(guī)律的理解與認(rèn)識(shí)，影響了教學(xué)質(zhì)量的提升。

1.2師資與學(xué)生素質(zhì)方面

目前我院從事物理教學(xué)的專(zhuān)任教師共7人，負(fù)責(zé)全校近兩千人的物理課程教學(xué)工作，既承擔(dān)大學(xué)物理理論課程的授課，也要全程負(fù)責(zé)物理實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)和操作。教師教學(xué)任務(wù)重，難以充分協(xié)調(diào)安排理論授課和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)度，導(dǎo)致教學(xué)過(guò)程理論與實(shí)驗(yàn)存在脫節(jié)的現(xiàn)象。由于師資緊張，在實(shí)驗(yàn)室管理方面缺乏專(zhuān)門(mén)人員，教師對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的時(shí)間較為緊張。因此，在教學(xué)過(guò)程中，課堂講解和進(jìn)度安排需要照顧到少數(shù)學(xué)生物理基礎(chǔ)薄弱的情況。此外，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中部分學(xué)生動(dòng)手能力不足，也在一定程度上影響了整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的進(jìn)度和安排。

2理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分融合的教學(xué)模式

2.1教師對(duì)理論授課與實(shí)驗(yàn)授課的統(tǒng)一安排

在實(shí)際教學(xué)過(guò)程，物理教研室不斷進(jìn)行探索和嘗試，交流經(jīng)驗(yàn)、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)、協(xié)調(diào)安排。教師人人都參與理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，因而在理論和實(shí)驗(yàn)課程的進(jìn)度融合上具有較高的主動(dòng)性和自主意愿，這對(duì)大學(xué)物理課程理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革成效有很大益處。在理論課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，教師之間通過(guò)互相觀摩學(xué)習(xí)和公開(kāi)課形式，提升自身教學(xué)能力。在安排教學(xué)任務(wù)時(shí)，一個(gè)班級(jí)的大學(xué)物理理論課程和實(shí)驗(yàn)課程由同一位主講教師完成教學(xué)，這保證了兩門(mén)課程的教學(xué)主體統(tǒng)一、進(jìn)度安排統(tǒng)一，使教師能夠靈活處理理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的切換和銜接。這也為物理課程知識(shí)體系的教學(xué)連貫性提供了制度保障。

2.2理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)度安排交叉融合

集中性進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的操作和學(xué)習(xí)，往往難以發(fā)揮實(shí)驗(yàn)過(guò)程的體驗(yàn)性教學(xué)優(yōu)勢(shì)[6]。在教學(xué)改革過(guò)程中，探索將物理實(shí)驗(yàn)分批次安排在相關(guān)理論教學(xué)周次前后，如在同一周或兩周內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度的同步。理論與實(shí)驗(yàn)的具體進(jìn)度根據(jù)實(shí)際情況安排，既可理論教學(xué)內(nèi)容先行，也可先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。對(duì)于非常抽象的物理規(guī)律，如利用霍爾效應(yīng)測(cè)磁場(chǎng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)適當(dāng)安排在相應(yīng)的理論教學(xué)之前，能夠促使學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)和自學(xué)相關(guān)理論知識(shí)，了解實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想、實(shí)驗(yàn)測(cè)試步驟等內(nèi)容。這樣的教學(xué)安排提高了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，使其嘗試用具體的實(shí)踐活動(dòng)分析理論問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程主動(dòng)思考、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并促進(jìn)對(duì)相關(guān)理論知識(shí)要點(diǎn)的學(xué)習(xí)和理解。

2.3利用課堂演示性實(shí)驗(yàn)提高理論教學(xué)效果

大學(xué)物理課程的教學(xué)過(guò)程相對(duì)而言比較枯燥，而把理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目結(jié)合起來(lái)，利用課堂時(shí)間增加一些演示性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣與積極性。在物理實(shí)驗(yàn)課程安排的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之外，可根據(jù)知識(shí)體系和重難點(diǎn)選取一些具有可操作性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目穿插在理論課程的課堂教學(xué)過(guò)程中，由教師完成基本實(shí)驗(yàn)操作，借助于具體演示過(guò)程解釋一些抽象的物理現(xiàn)象和規(guī)律定理。演示性實(shí)驗(yàn)需要在理論知識(shí)基礎(chǔ)上進(jìn)行論證設(shè)計(jì)，具有實(shí)際可行性。如選取錐體上滾、等離子放電球?qū)嶒?yàn)，采取課堂演示和探究性教學(xué)，提升理論教學(xué)效果。在教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)安排學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)流程的操作實(shí)踐，以互動(dòng)教學(xué)方式引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生觀察和思考，既能活躍課堂氣氛，增加學(xué)習(xí)興趣，又培養(yǎng)了學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)理論聯(lián)系實(shí)際的思維能力，有助于學(xué)生養(yǎng)成善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的良好習(xí)慣。

2.4利用多媒體資源開(kāi)展多元融合的理論教學(xué)

物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要投入較多的人力和時(shí)間，而且受到儀器設(shè)備和場(chǎng)地限制，因此在理論課程的課堂教學(xué)過(guò)程中難以進(jìn)行大規(guī)模的演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這種情況下可以充分利用多媒體資源進(jìn)行課堂教學(xué)。選取和制作一些生動(dòng)具體的視頻、動(dòng)畫(huà)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理規(guī)律的理解和認(rèn)知，如角動(dòng)量守恒原理可以利用花樣滑冰、跳水等貼近生活的事例解釋。此外，對(duì)部分物理實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程進(jìn)行錄像，在理論教學(xué)過(guò)程進(jìn)行播放和回顧，能夠提高學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)操作的重視，也強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)理論規(guī)律和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)，有利于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的融會(huì)貫通。對(duì)于一些理論知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師在課余制作微課小視頻，學(xué)生可進(jìn)行復(fù)習(xí)觀看，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握。

3大學(xué)物理教學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)融合模式的內(nèi)涵與發(fā)展

大學(xué)物理課程作為一門(mén)基礎(chǔ)課程在理工科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。提升物理基礎(chǔ)課程教學(xué)成效是新工科建設(shè)提出的時(shí)代要求，而理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合的教學(xué)模式為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、化解理論難點(diǎn)、強(qiáng)化實(shí)踐應(yīng)用提供了重要的路徑。大學(xué)物理課程教學(xué)的理論與實(shí)驗(yàn)融合模式繼承了理論聯(lián)系實(shí)際的唯物主義思想，教學(xué)活動(dòng)“以學(xué)生為中心，以互動(dòng)教學(xué)為抓手”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加強(qiáng)教師的教學(xué)能力培養(yǎng)。融合教學(xué)的實(shí)踐結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)理論基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情較高，改善了基礎(chǔ)課程的教學(xué)質(zhì)量，為本科教學(xué)改革提供了思路，為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

4結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理課程的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要有機(jī)融合，解決理論知識(shí)枯燥難懂、實(shí)驗(yàn)操作缺乏應(yīng)用背景的問(wèn)題。通過(guò)制度管理和協(xié)調(diào)安排，將物理實(shí)驗(yàn)與理論課程教學(xué)進(jìn)度交叉融合，利用課堂演示性實(shí)驗(yàn)和多媒體資源輔助理論教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在互動(dòng)式教學(xué)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象和規(guī)律的觀察與思考，培養(yǎng)其理論聯(lián)系實(shí)際的思維能力，能夠?yàn)楹罄m(xù)的專(zhuān)業(yè)發(fā)展提供良好的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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作者：楊圓 肖沛 林季資 趙越 單位：江蘇科技大學(xué)蘇州理工學(xué)院公共教育學(xué)院