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【論文摘要】大學(xué)物理課是高校實(shí)施素質(zhì)教育的一門重要課程。傳統(tǒng)的理工科物理必修課過于強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”、“應(yīng)用性”,使物理學(xué)教育的育人功能不能充分發(fā)揮。因此有必要針對非理工科學(xué)生開設(shè)大學(xué)物理選修課來彌補(bǔ)普通物理教育的不足。本文對開設(shè)大學(xué)物理選修課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方式和考核方式進(jìn)行了分析和探索,有利于高等院校非理工科專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)的實(shí)施。
在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),人類已步入知識爆炸、高科技和信息時(shí)代的今天,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、市場的繁榮,高等教育面臨著如何適應(yīng)社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的人才需求這一問題,首先是一個(gè)轉(zhuǎn)變觀念的問題。過去在教育教學(xué)過程中長期形成的一種潛意識的觀念,現(xiàn)在已經(jīng)基本得到澄清,越來越多的人們認(rèn)識到:大學(xué)本科要立足于培養(yǎng)復(fù)合型人才,而不是培養(yǎng)專家,本科教育主要是打好科學(xué)文化素質(zhì)基礎(chǔ),尤其是培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識和自我發(fā)展的能力。[1]
物理學(xué)是各門自然科學(xué)的基礎(chǔ),其研究問題、解決問題的思想方法適用于一切科學(xué)研究。正如偉大的物理學(xué)家費(fèi)曼所言:學(xué)習(xí)物理學(xué),就是要學(xué)習(xí)怎樣由未知進(jìn)到已知的科學(xué)求知方法,就是要學(xué)習(xí)如何嘗試和糾錯(cuò),就是要學(xué)習(xí)一種普遍的自由探索的創(chuàng)造精神。大學(xué)物理課是高校實(shí)施素質(zhì)教育的一門重要課程。傳統(tǒng)的理工科物理必修課為了培養(yǎng)研究和應(yīng)用型人才,是為理工科學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)打基礎(chǔ),所以很強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”、“應(yīng)用性”,并且有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和采用統(tǒng)一閉卷考試。受此制約,物理學(xué)教育的育人功能不能充分發(fā)揮。因此有必要針對非理工科學(xué)生開設(shè)大學(xué)物理選修課來彌補(bǔ)普通物理教育的不足。大學(xué)物理選修課對體現(xiàn)科學(xué)教育與人文教育的融合,特別對提高非理工學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)起著重要作用。
一、大學(xué)物理選修課教學(xué)目標(biāo)
大學(xué)物理選修課程教學(xué)內(nèi)容并不是理工科物理教學(xué)內(nèi)容的縮減,不能把大學(xué)物理選修課程體系當(dāng)作理工科物理體系的縮影。大學(xué)物理選修課的教學(xué)目標(biāo)主要是力圖使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)了解物理學(xué)的基本內(nèi)容,即物理學(xué)研究的是什么;培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探求知識的探索精神;提供當(dāng)代大學(xué)生必不可少的現(xiàn)代觀念和思維方式;開拓視野,讓學(xué)生了解物理學(xué)前沿;了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的物理基礎(chǔ);了解物理學(xué)與社會、環(huán)境、能源等方面的關(guān)系,物理對人類社會文明的進(jìn)步有什么貢獻(xiàn)與影響;了解科學(xué)家創(chuàng)造性的工作特點(diǎn)和研究方法,獲得科學(xué)方法論的教益與啟迪。
二、教學(xué)內(nèi)容和課程體系
針對這一目標(biāo),大學(xué)物理選修課的教學(xué)內(nèi)容和課程體系應(yīng)通過身邊的物理、生活中的物理以及工程技術(shù)中的物理直到最新科學(xué)動(dòng)向(如高溫超導(dǎo)、納米材料、反物質(zhì)世界等)導(dǎo)入物理基礎(chǔ)知識,應(yīng)強(qiáng)調(diào):
1、定性與半定量,對計(jì)算能力要求不高[2]
由于非理工科學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍不高,因此為了讓此類學(xué)生對表現(xiàn)物質(zhì)世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有明確直認(rèn)識,應(yīng)采取定性、半定量及適度的定量方法來闡述物理學(xué)的概念、理論和規(guī)律。注重教學(xué)內(nèi)容中的語言描述,降低物理學(xué)科中的定量要求,給出清晰的和較寬闊的物理圖像、科學(xué)觀點(diǎn)和思維方法,并注意將研究方法、思維方法滲透其中,以使學(xué)生既學(xué)到知識又領(lǐng)會了方法。[1]
2、增加物理學(xué)史的講授,幫助學(xué)生正確理解物理原理和物理概念
每一個(gè)物理概念、每一條物理定律的形成都離不開當(dāng)時(shí)的歷史條件,都少不了物理學(xué)家的科學(xué)思想的邏輯發(fā)展和歷史行程。回顧這些物理概念、物理定律的逐漸建立的歷史過程,可幫助學(xué)生正確理解概念的內(nèi)涵,正確運(yùn)用物理定律來解決實(shí)際問題。
3、從哲學(xué)角度考察物理學(xué)的思想根基
古代物理學(xué)的理論形態(tài)實(shí)質(zhì)上是自然哲學(xué),它是未分化的包羅萬象的知識體系,把自然界當(dāng)做一個(gè)整體而從總的方面來認(rèn)識它。從16世紀(jì)起,自然科學(xué)開始從哲學(xué)中分化出來,物理學(xué)開始了它的近展時(shí)期。作為科學(xué)的世界觀和方法論,辯證唯物主義哲學(xué)在物理學(xué)研究過程中發(fā)揮著重要的作用。辨證唯物論認(rèn)為,世界上一切客觀的東西都是永恒的運(yùn)動(dòng)和變化的,它從不把自身的理論當(dāng)做一部不變結(jié)論的匯集,而看做是同樣必然地要不斷發(fā)展變化的斗爭。這樣的思想貫穿在物理學(xué)里,如:物理規(guī)律是普適的、場是運(yùn)動(dòng)變化著的、物質(zhì)具有波粒二象性、能流是有方向的等等。
4、物理學(xué)方法論
在物理學(xué)的發(fā)展過程中,無數(shù)物理學(xué)家對物質(zhì)世界的物理現(xiàn)象和事實(shí)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維,在建立物理概念、揭示物理規(guī)律的同時(shí),逐漸形成了一整套研究物理學(xué)的科學(xué)思想和科學(xué)方法,從而產(chǎn)生了物理學(xué)方法論的科學(xué)。物理學(xué)的方法論是介于哲學(xué)原理和物理學(xué)理論之間,對物理學(xué)探索和物理學(xué)理論的建立和發(fā)展起指導(dǎo)作用的普適原理。課程中應(yīng)向?qū)W生介紹研究物理學(xué)的行之有效的科學(xué)方法,如觀察和實(shí)驗(yàn)、科學(xué)的抽象、理想實(shí)驗(yàn)的方法、類比的方法、假說和模型的方法、歸納和演繹相結(jié)合的方法、數(shù)學(xué)公理化的方法等等,培養(yǎng)學(xué)生多維化、系統(tǒng)化和信息化的科學(xué)思維方式。
5、內(nèi)容廣而新
覆蓋面要廣,除了介紹物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用,更要闡明物理規(guī)律之間的相互聯(lián)系、物理學(xué)與其它學(xué)科的交叉發(fā)展和物理規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐、生活實(shí)際和科技革命中所起的重要作用。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,信息量擴(kuò)大,知識更新速度快。物理學(xué)在近生了重大革命,出現(xiàn)了許多新的技術(shù)科學(xué),并在實(shí)踐中獲得了重要應(yīng)用。因此課程要充分體現(xiàn)近代物理學(xué)的內(nèi)容以及當(dāng)今某些物理前沿內(nèi)容及其重大應(yīng)用,以便學(xué)生對最新的物理學(xué)理論、應(yīng)用及科技發(fā)展動(dòng)態(tài)有一個(gè)全面的了解,這對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)來說,是十分必要的。三、教學(xué)方式與考核方式
1、教學(xué)方式
大學(xué)物理選修課不是進(jìn)行系統(tǒng)的物理學(xué)理論知識學(xué)習(xí)與研究,而是從欣賞的角度,以科普的形式,力求輕松、有趣,側(cè)重身邊物理、生活中的物理及趣味物理,以消除學(xué)生的恐懼心理,這樣學(xué)生漸入狀態(tài),學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性會被激發(fā)和調(diào)動(dòng)起來。在教學(xué)安排上,可以不強(qiáng)求系統(tǒng)性,不嚴(yán)格遵循物理學(xué)發(fā)展的順序,而是根據(jù)一些起源于物理學(xué)、現(xiàn)在已滲透到各學(xué)科甚至人文學(xué)科的概念、方法和技術(shù)開設(shè)若干專題講座,如航天技術(shù)、能源技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)、物理學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用、地球系統(tǒng)、環(huán)境科學(xué)等。[3]
大學(xué)物理選修課的主要對象是非理工科學(xué)生,不需要講授繁瑣的理論推導(dǎo)過程,故傳統(tǒng)的“邊板書、邊講授”的方法不適用,而應(yīng)盡量多地采用多媒體教學(xué)手段[4]。教師要花費(fèi)大量時(shí)間學(xué)習(xí)和閱讀文獻(xiàn),收集和制作課件、圖片、flas、音像影視資料,做到音像圖文并茂、生動(dòng)直觀、引人入勝地傳遞教學(xué)信息,以便取得較好的教學(xué)效果。
2、考核方式
與強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”的理工科物理不同,大學(xué)物理選修課可以不采用解題、統(tǒng)一閉卷考試的方式來考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,而可以采取多元化的考核方式:讓學(xué)生查找文獻(xiàn)撰寫專題論文;撰寫讀書報(bào)告、課程心得體會;由學(xué)生獨(dú)立完成演示實(shí)驗(yàn)或自我設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn);甚至分組研討某些物理問題或口試答辯等等[5]。
物理學(xué)是研究自然界最普遍規(guī)律的科學(xué)和最成熟的自然科學(xué)。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)以前所未有的速度發(fā)展,不同學(xué)科、不同專業(yè)領(lǐng)域相互交叉、相互滲透和相互融合的趨勢更加明顯。這要求課程結(jié)構(gòu)要趨向綜合化,文理要相互滲透。開設(shè)大學(xué)物理選修課可以彌補(bǔ)普通理工科物理教育的不足,對非理工科學(xué)生融合自然科學(xué)與人文科學(xué)的知識結(jié)構(gòu)具有啟迪思維、萌生感悟、提供思想方法、樹立創(chuàng)新精神和提高科學(xué)文化素質(zhì)的促進(jìn)作用。
【參考文獻(xiàn)】
[1]徐婕,詹士昌,楊建宋.加強(qiáng)文科專業(yè)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)教育[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2005,4(2):180-184.
[2]周雨青.東南大學(xué)文科物理教學(xué)改革的反思[J].高等工程教育研究,2000(2):89-92.
[3]何曉燕,陳小鳳,李俠.大學(xué)文科學(xué)生物理通識教育問題探析[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2006,14(4):95-97.
【論文摘要】大學(xué)物理課是高校實(shí)施素質(zhì)教育的一門重要課程。傳統(tǒng)的理工科物理必修課過于強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”、“應(yīng)用性”,使物理學(xué)教育的育人功能不能充分發(fā)揮。因此有必要針對非理工科學(xué)生開設(shè)大學(xué)物理選修課來彌補(bǔ)普通物理教育的不足。本文對開設(shè)大學(xué)物理選修課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方式和考核方式進(jìn)行了分析和探索,有利于高等院校非理工科專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)的實(shí)施。
在科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),人類已步入知識爆炸、高科技和信息時(shí)代的今天,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、市場的繁榮,高等教育面臨著如何適應(yīng)社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展的人才需求這一問題,首先是一個(gè)轉(zhuǎn)變觀念的問題。過去在教育教學(xué)過程中長期形成的一種潛意識的觀念,現(xiàn)在已經(jīng)基本得到澄清,越來越多的人們認(rèn)識到:大學(xué)本科要立足于培養(yǎng)復(fù)合型人才,而不是培養(yǎng)專家,本科教育主要是打好科學(xué)文化素質(zhì)基礎(chǔ),尤其是培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識和自我發(fā)展的能力。[1]
物理學(xué)是各門自然科學(xué)的基礎(chǔ),其研究問題、解決問題的思想方法適用于一切科學(xué)研究。正如偉大的物理學(xué)家費(fèi)曼所言:學(xué)習(xí)物理學(xué),就是要學(xué)習(xí)怎樣由未知進(jìn)到已知的科學(xué)求知方法,就是要學(xué)習(xí)如何嘗試和糾錯(cuò),就是要學(xué)習(xí)一種普遍的自由探索的創(chuàng)造精神。大學(xué)物理課是高校實(shí)施素質(zhì)教育的一門重要課程。傳統(tǒng)的理工科物理必修課為了培養(yǎng)研究和應(yīng)用型人才,是為理工科學(xué)生后續(xù)課程學(xué)習(xí)打基礎(chǔ),所以很強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”、“應(yīng)用性”,并且有統(tǒng)一的教學(xué)大綱和采用統(tǒng)一閉卷考試。受此制約,物理學(xué)教育的育人功能不能充分發(fā)揮。因此有必要針對非理工科學(xué)生開設(shè)大學(xué)物理選修課來彌補(bǔ)普通物理教育的不足。大學(xué)物理選修課對體現(xiàn)科學(xué)教育與人文教育的融合,特別對提高非理工學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)起著重要作用。
一、大學(xué)物理選修課教學(xué)目標(biāo)
大學(xué)物理選修課程教學(xué)內(nèi)容并不是理工科物理教學(xué)內(nèi)容的縮減,不能把大學(xué)物理選修課程體系當(dāng)作理工科物理體系的縮影。大學(xué)物理選修課的教學(xué)目標(biāo)主要是力圖使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)了解物理學(xué)的基本內(nèi)容,即物理學(xué)研究的是什么;培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探求知識的探索精神;提供當(dāng)代大學(xué)生必不可少的現(xiàn)代觀念和思維方式;開拓視野,讓學(xué)生了解物理學(xué)前沿;了解現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的物理基礎(chǔ);了解物理學(xué)與社會、環(huán)境、能源等方面的關(guān)系,物理對人類社會文明的進(jìn)步有什么貢獻(xiàn)與影響;了解科學(xué)家創(chuàng)造性的工作特點(diǎn)和研究方法,獲得科學(xué)方法論的教益與啟迪。
二、教學(xué)內(nèi)容和課程體系
針對這一目標(biāo),大學(xué)物理選修課的教學(xué)內(nèi)容和課程體系應(yīng)通過身邊的物理、生活中的物理以及工程技術(shù)中的物理直到最新科學(xué)動(dòng)向(如高溫超導(dǎo)、納米材料、反物質(zhì)世界等)導(dǎo)入物理基礎(chǔ)知識,應(yīng)強(qiáng)調(diào):
1、定性與半定量,對計(jì)算能力要求不高[2]
由于非理工科學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍不高,因此為了讓此類學(xué)生對表現(xiàn)物質(zhì)世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有明確直認(rèn)識,應(yīng)采取定性、半定量及適度的定量方法來闡述物理學(xué)的概念、理論和規(guī)律。注重教學(xué)內(nèi)容中的語言描述,降低物理學(xué)科中的定量要求,給出清晰的和較寬闊的物理圖像、科學(xué)觀點(diǎn)和思維方法,并注意將研究方法、思維方法滲透其中,以使學(xué)生既學(xué)到知識又領(lǐng)會了方法。[1]
2、增加物理學(xué)史的講授,幫助學(xué)生正確理解物理原理和物理概念
每一個(gè)物理概念、每一條物理定律的形成都離不開當(dāng)時(shí)的歷史條件,都少不了物理學(xué)家的科學(xué)思想的邏輯發(fā)展和歷史行程。回顧這些物理概念、物理定律的逐漸建立的歷史過程,可幫助學(xué)生正確理解概念的內(nèi)涵,正確運(yùn)用物理定律來解決實(shí)際問題。
3、從哲學(xué)角度考察物理學(xué)的思想根基古代物理學(xué)的理論形態(tài)實(shí)質(zhì)上是自然哲學(xué),它是未分化的包羅萬象的知識體系,把自然界當(dāng)做一個(gè)整體而從總的方面來認(rèn)識它。從16世紀(jì)起,自然科學(xué)開始從哲學(xué)中分化出來,物理學(xué)開始了它的近展時(shí)期。作為科學(xué)的世界觀和方法論,辯證唯物主義哲學(xué)在物理學(xué)研究過程中發(fā)揮著重要的作用。辨證唯物論認(rèn)為,世界上一切客觀的東西都是永恒的運(yùn)動(dòng)和變化的,它從不把自身的理論當(dāng)做一部不變結(jié)論的匯集,而看做是同樣必然地要不斷發(fā)展變化的斗爭。這樣的思想貫穿在物理學(xué)里,如:物理規(guī)律是普適的、場是運(yùn)動(dòng)變化著的、物質(zhì)具有波粒二象性、能流是有方向的等等。
4、物理學(xué)方法論
在物理學(xué)的發(fā)展過程中,無數(shù)物理學(xué)家對物質(zhì)世界的物理現(xiàn)象和事實(shí)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維,在建立物理概念、揭示物理規(guī)律的同時(shí),逐漸形成了一整套研究物理學(xué)的科學(xué)思想和科學(xué)方法,從而產(chǎn)生了物理學(xué)方法論的科學(xué)。物理學(xué)的方法論是介于哲學(xué)原理和物理學(xué)理論之間,對物理學(xué)探索和物理學(xué)理論的建立和發(fā)展起指導(dǎo)作用的普適原理。課程中應(yīng)向?qū)W生介紹研究物理學(xué)的行之有效的科學(xué)方法,如觀察和實(shí)驗(yàn)、科學(xué)的抽象、理想實(shí)驗(yàn)的方法、類比的方法、假說和模型的方法、歸納和演繹相結(jié)合的方法、數(shù)學(xué)公理化的方法等等,培養(yǎng)學(xué)生多維化、系統(tǒng)化和信息化的科學(xué)思維方式。
5、內(nèi)容廣而新
覆蓋面要廣,除了介紹物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的產(chǎn)生、發(fā)展、應(yīng)用,更要闡明物理規(guī)律之間的相互聯(lián)系、物理學(xué)與其它學(xué)科的交叉發(fā)展和物理規(guī)律在生產(chǎn)實(shí)踐、生活實(shí)際和科技革命中所起的重要作用。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,信息量擴(kuò)大,知識更新速度快。物理學(xué)在近生了重大革命,出現(xiàn)了許多新的技術(shù)科學(xué),并在實(shí)踐中獲得了重要應(yīng)用。因此課程要充分體現(xiàn)近代物理學(xué)的內(nèi)容以及當(dāng)今某些物理前沿內(nèi)容及其重大應(yīng)用,以便學(xué)生對最新的物理學(xué)理論、應(yīng)用及科技發(fā)展動(dòng)態(tài)有一個(gè)全面的了解,這對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)來說,是十分必要的。三、教學(xué)方式與考核方式
1、教學(xué)方式
大學(xué)物理選修課不是進(jìn)行系統(tǒng)的物理學(xué)理論知識學(xué)習(xí)與研究,而是從欣賞的角度,以科普的形式,力求輕松、有趣,側(cè)重身邊物理、生活中的物理及趣味物理,以消除學(xué)生的恐懼心理,這樣學(xué)生漸入狀態(tài),學(xué)習(xí)的興趣和主動(dòng)性會被激發(fā)和調(diào)動(dòng)起來。在教學(xué)安排上,可以不強(qiáng)求系統(tǒng)性,不嚴(yán)格遵循物理學(xué)發(fā)展的順序,而是根據(jù)一些起源于物理學(xué)、現(xiàn)在已滲透到各學(xué)科甚至人文學(xué)科的概念、方法和技術(shù)開設(shè)若干專題講座,如航天技術(shù)、能源技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)、物理學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用、地球系統(tǒng)、環(huán)境科學(xué)等。[3]
大學(xué)物理選修課的主要對象是非理工科學(xué)生,不需要講授繁瑣的理論推導(dǎo)過程,故傳統(tǒng)的“邊板書、邊講授”的方法不適用,而應(yīng)盡量多地采用多媒體教學(xué)手段[4]。教師要花費(fèi)大量時(shí)間學(xué)習(xí)和閱讀文獻(xiàn),收集和制作課件、圖片、flas、音像影視資料,做到音像圖文并茂、生動(dòng)直觀、引人入勝地傳遞教學(xué)信息,以便取得較好的教學(xué)效果。
2、考核方式
與強(qiáng)調(diào)“理論性”、“系統(tǒng)性”、“邏輯性”的理工科物理不同,大學(xué)物理選修課可以不采用解題、統(tǒng)一閉卷考試的方式來考核學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,而可以采取多元化的考核方式:讓學(xué)生查找文獻(xiàn)撰寫專題論文;撰寫讀書報(bào)告、課程心得體會;由學(xué)生獨(dú)立完成演示實(shí)驗(yàn)或自我設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn);甚至分組研討某些物理問題或口試答辯等等[5]。
物理學(xué)是研究自然界最普遍規(guī)律的科學(xué)和最成熟的自然科學(xué)。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)以前所未有的速度發(fā)展,不同學(xué)科、不同專業(yè)領(lǐng)域相互交叉、相互滲透和相互融合的趨勢更加明顯。這要求課程結(jié)構(gòu)要趨向綜合化,文理要相互滲透。開設(shè)大學(xué)物理選修課可以彌補(bǔ)普通理工科物理教育的不足,對非理工科學(xué)生融合自然科學(xué)與人文科學(xué)的知識結(jié)構(gòu)具有啟迪思維、萌生感悟、提供思想方法、樹立創(chuàng)新精神和提高科學(xué)文化素質(zhì)的促進(jìn)作用。【參考文獻(xiàn)】
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具體地說,我校“大學(xué)物理”課程由必修和選修兩塊教學(xué)內(nèi)容組成,在教學(xué)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化.由于課時(shí)所限,“工科物理”必須在保證基本要求的前提下,精簡學(xué)時(shí),為后續(xù)選修課程騰出教學(xué)時(shí)間.我們利用多媒體教學(xué)手段提高課堂效率,課時(shí)由128學(xué)時(shí)調(diào)整為112學(xué)時(shí).必修課后,同學(xué)根據(jù)專業(yè)需要和自身興趣,必須任選至少一門后續(xù)選修課程,同時(shí)計(jì)入公選課學(xué)分.多年來,經(jīng)過凝練內(nèi)容,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),漸進(jìn)實(shí)施,已經(jīng)形成大學(xué)物理Ⅰ(必修課)+X(選修課)課程方案.首先,注重主干課程“工科物理”的建設(shè).1996年起,以“教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化”和“教學(xué)手段改革”為核心,圍繞教材、資源、方法、效果等要素,博采眾長,持續(xù)發(fā)展.我們整體優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,出版了適應(yīng)教改要求的“十一五”國家級規(guī)劃教材《工科物理教程》;倡導(dǎo)多媒體綜合教學(xué)手段,1998年率先完成的大學(xué)物理電子教案在國內(nèi)有一定的示范影響;加強(qiáng)輔助學(xué)習(xí)條件建設(shè),組織編寫了《大學(xué)物理綜合練習(xí)》等資料,建設(shè)了內(nèi)容豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺.總之,對“工科物理”成熟的課程模式,我們博采眾家之所長,以資源建設(shè)為先導(dǎo),教學(xué)內(nèi)容和手段現(xiàn)代化為核心,深化課程內(nèi)涵建設(shè),成果豐富,分別于2004年和2000年獲江蘇省高等教育教學(xué)成果一、二等獎(jiǎng).其次,2005年以來,以素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心,進(jìn)一步強(qiáng)化系列課程建設(shè),融合創(chuàng)新,力創(chuàng)自我之特色.新的課程體系教學(xué)內(nèi)容包含現(xiàn)代物理知識、科學(xué)藝術(shù)交融、高新技術(shù)應(yīng)用、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)探究等.教學(xué)手段廣泛采用多媒體技術(shù),所有課程都開發(fā)了多媒體電子教案,建立了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺,教學(xué)資源豐富.同時(shí),針對不同課程的教學(xué)內(nèi)容,探索以研究型教學(xué)為核心的多樣化教學(xué)方法.目前,“物理與藝術(shù)”已成為國家精品課程,并于2012年分別被遴選為國家精品視頻公開課和國家精品資源共享課;“工科物理”和“近代物理與高新技術(shù)”已建設(shè)成省級精品課程.系列課程建設(shè)成果于2011年獲江蘇省高等教育教學(xué)成果特等獎(jiǎng);2014年獲國家級教學(xué)成果一等獎(jiǎng).
2文理交融培養(yǎng)素質(zhì)
科學(xué)教育與人文教育相互融合有利于高素質(zhì)的人才培養(yǎng),物理教學(xué)在這方面有獨(dú)特的優(yōu)勢,并發(fā)揮著重要作用.新的課程體系建設(shè)體現(xiàn)了文理交融、科藝相濟(jì)的先進(jìn)教育理念.首先,從2005年開始,經(jīng)過深入的調(diào)研和大量的素材積累,我們在全國率先開設(shè)了“物理與藝術(shù)”選修課,教學(xué)內(nèi)容主要是以藝術(shù)家和物理學(xué)家相互平行的視角,闡述人們對宇宙圖像的建立過程和理解;對物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本形式的認(rèn)識;分析比較他們在創(chuàng)新意識和思維方法上的共同點(diǎn),以達(dá)到對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)與人文素質(zhì)培養(yǎng)和提高創(chuàng)新思維能力之目的.經(jīng)過近10年的教學(xué)實(shí)踐,已經(jīng)構(gòu)成完整的課程教學(xué)體系,主要包括:自然哲學(xué)到物理學(xué)與繪畫的開端;喬托的“透視”與伽利略的“參照系”;牛頓與達(dá)•芬奇;現(xiàn)代科學(xué)革命與現(xiàn)代美術(shù)革命;光與色彩的意義;空間的意義與立體主義畫派;時(shí)間的意義與未來主義和超現(xiàn)實(shí)主義畫派;量子風(fēng)云與抽象主義藝術(shù);宇宙與人文;對稱與不對稱;混沌和分形與抽象表現(xiàn)主義畫派;東方的藝術(shù)之道與西方的科學(xué)之道等.簡而言之,我們追尋著物理和藝術(shù)的發(fā)展歷史,探討它們之間的相互聯(lián)系,教學(xué)的重點(diǎn)就在于揭示它們發(fā)展的每一次重大革命中的創(chuàng)新點(diǎn).“物理與藝術(shù)”課程建設(shè)是一個(gè)符合現(xiàn)代教育理念,具有重要?jiǎng)?chuàng)新思想,在國內(nèi)率先完成,并取得優(yōu)秀教學(xué)實(shí)踐效果和師生廣泛贊譽(yù)的教學(xué)成果.由李政道先生親題書名,楊叔子院士作序的“十一五”國家級規(guī)劃教材《物理與藝術(shù)》(附課件光盤)出版后,在物理教育界產(chǎn)生重要影響,2012年被評為國家級精品教材.其次,開設(shè)的“文化物理”面向全校各專業(yè)學(xué)生(包括文科類),文理兼濟(jì),特色鮮明.課程采取“案例”式教學(xué),追尋物理學(xué)歷史發(fā)展脈絡(luò),通過分析物理學(xué)重大發(fā)現(xiàn)的社會背景和深刻影響,凝練出科學(xué)文化與人文文化相融合的教學(xué)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生對自然世界(宇宙)的情感、科學(xué)研究的態(tài)度、創(chuàng)新性的思維方式和崇尚人文科學(xué)精神的價(jià)值取向.國家級“十二五”規(guī)劃教材《文化物理》特色鮮明,全書不依靠數(shù)學(xué)公式,而是以科學(xué)意義的圖片代替方程,科學(xué)內(nèi)涵的圖景理解概念.用簡潔的語言和發(fā)人深省的科學(xué)故事,在科學(xué)文化的視野下,鼓勵(lì)學(xué)生欣賞物理學(xué)和體味蘊(yùn)涵其中的深刻思想.
3聯(lián)系前沿激發(fā)創(chuàng)新
為了適應(yīng)科技發(fā)展,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,進(jìn)行工科物理教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化改革成為共識.自2000年起,我們以現(xiàn)代教育思想為指導(dǎo),以近代物理的基本思想、基本方法及其在高新技術(shù)中的應(yīng)用為主線,針對不同專業(yè)學(xué)生,開設(shè)了“近代物理與高新技術(shù)”課程.在面向航空主機(jī)類專業(yè)的“近代物理與高新技術(shù)Ⅰ”課程的教學(xué)中,我們將激光武器、紅外探測與隱身、巨磁阻材料、清潔能源等方面的發(fā)展和成果介紹給學(xué)生,并且注意本校學(xué)生的專業(yè)方向特點(diǎn).教學(xué)中結(jié)合航空航天方面的高新技術(shù)發(fā)展的事例,引起了同學(xué)們的極大興趣,如高能激光、激光制導(dǎo)、激光推進(jìn),飛機(jī)和火箭等飛行器的紅外輻射特征及其隱身技術(shù)等,使課程既具有強(qiáng)烈的時(shí)代氣息,又具有航空航天特色.在面向電子信息技術(shù)類“近代物理與高新技術(shù)Ⅱ”課程教學(xué)中,我們注意加強(qiáng)半導(dǎo)體物理與微電子技術(shù)的教學(xué),并將最新的微電子制備技術(shù)和測試分析技術(shù)介紹給學(xué)生.
在開展課程教學(xué)過程中,根據(jù)教學(xué)對象為大二、大三學(xué)生的特點(diǎn),我們認(rèn)真分析研究了他們已接受的數(shù)學(xué)、物理等方面課程學(xué)習(xí)的情況,精心編寫出版了《近代物理與高新技術(shù)》教材.全書從學(xué)生的實(shí)際出發(fā),實(shí)施因材施教,注意不過多地涉及高深理論和技術(shù)細(xì)節(jié),不強(qiáng)調(diào)理論的系統(tǒng)性和完備性,力求采用普通物理學(xué)的教學(xué)方法(即所謂的“普物化”)完成近代物理的教學(xué).在內(nèi)容處理上,適當(dāng)鋪墊一些理論過程,既有一定的深入又不至于太難,又要淺出又不流于膚淺,使課程教學(xué)的深度、廣度、進(jìn)度適合學(xué)生的知識水平和接受能力,使學(xué)生初步了解近代物理學(xué)和高新技術(shù)中的基本概念和方法、近代物理對高新技術(shù)的作用、當(dāng)代高新技術(shù)的發(fā)展等,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力,為學(xué)生適應(yīng)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展打下基礎(chǔ).在課程現(xiàn)代化建設(shè)中,我們認(rèn)識到近代物理實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用近代物理的基本原理、基本方法的能力,初步掌握近代物理和高新技術(shù)中的一些基本實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)手段.因此,我校利用“211工程”項(xiàng)目建設(shè)了近代物理實(shí)驗(yàn)室,面向工科專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了“拓展性近代物理實(shí)驗(yàn)”課程.在原子核物理、原子物理、低溫物理、磁共振技術(shù)、微波技術(shù)、譜線分析、相對論、光信息處理、光纖通信等方面建立起基本的實(shí)驗(yàn)手段,為適應(yīng)培養(yǎng)新世紀(jì)高科技人才的要求提供了基本的實(shí)驗(yàn)平臺.我們積極探索研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式.在形式上,不是要求學(xué)生簡單地重復(fù)或驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,而是組織若干個(gè)圍繞某一專題的物理實(shí)驗(yàn),比如,“STM實(shí)驗(yàn)與納米技術(shù)”“狹義相對論和核物理技術(shù)”“光學(xué)信息處理技術(shù)”等8個(gè)專題性實(shí)驗(yàn),要求學(xué)生課前查找資料,自學(xué)專題實(shí)驗(yàn)涉及的知識內(nèi)容,然后自己動(dòng)手,觀察和驗(yàn)證現(xiàn)象,以科研訓(xùn)練方式完成實(shí)驗(yàn),最終形成論文式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告.課程教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),形成現(xiàn)代自然觀和提高創(chuàng)新能力有顯著的作用.我們以“特色化、精品化、現(xiàn)代化”的設(shè)計(jì)思想建設(shè)了一個(gè)“物理演示與探究實(shí)驗(yàn)室”,并開設(shè)“物理演示與探究”選修課程.
一方面,購置各類原理性演示實(shí)驗(yàn),以配合大學(xué)物理課堂教學(xué);更為重要的是,我們貫徹科研與教學(xué)相互融合的先進(jìn)理念,把本校若干項(xiàng)重要的科研成果中的物理原理提煉出來,在相關(guān)專家指導(dǎo)下,設(shè)計(jì)開發(fā)物理與科研相互結(jié)合的演示儀器,并通過申請校內(nèi)“大學(xué)生科研訓(xùn)練計(jì)劃”資助,鼓勵(lì)有興趣的學(xué)生參與完成.這一過程性、研究型教育的設(shè)計(jì)思想和實(shí)踐,不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,而且使他們體會到物理知識對他們今后專業(yè)發(fā)展的重要性.目前,整個(gè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和特色演示實(shí)驗(yàn)儀器的研制已經(jīng)形成一個(gè)由學(xué)生參與,不斷發(fā)展、不斷積累和不斷完善的學(xué)習(xí)過程.近代物理實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)向所有選課學(xué)生開放.近幾年來,學(xué)生參與研制的實(shí)驗(yàn)作品60余臺,26次獲國家或省級創(chuàng)新競賽獎(jiǎng).其中,“大場景360°環(huán)視動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)”“數(shù)字水墻”分別榮獲十二屆和十一屆“挑戰(zhàn)杯”競賽一等獎(jiǎng);“旋轉(zhuǎn)磁場演示儀”獲全國高校物理演示教學(xué)儀器獎(jiǎng);還有20余項(xiàng)成果在江蘇省高校大學(xué)生物理及實(shí)驗(yàn)科技作品創(chuàng)新競賽中獲獎(jiǎng).
4實(shí)踐應(yīng)用影響廣泛
教學(xué)內(nèi)容的拓展和課程模式的變革是我們課程改革的核心內(nèi)容.首先對選修課的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)教學(xué)實(shí)踐不斷調(diào)整、完善,最終形成目前成熟的課程群.其次我們綜合運(yùn)用課堂教學(xué)、探究實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)平臺、開放課題等不同教學(xué)媒介,形成開放的、動(dòng)態(tài)的、個(gè)性化的學(xué)習(xí)過程.針對不同課程特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了由單一的物理知識學(xué)習(xí)模式向多元化、混合型學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)變(見圖2).特別強(qiáng)調(diào)指出,我們的傳統(tǒng)“工科物理”主干課程,和后續(xù)系列課程不是割裂的,而是相互促進(jìn),協(xié)同發(fā)展.后續(xù)系列課程的建設(shè)成果不斷融入到工科物理的教學(xué)中,反哺工科物理的教學(xué)改革,使得整個(gè)大學(xué)物理教學(xué)充滿活力.這種由單一的物理知識教育向提高素質(zhì)、培混合型課程群養(yǎng)創(chuàng)新能力轉(zhuǎn)變的教學(xué)體系,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,不少同學(xué)選修2門以上的課程.