公共大学物理课程分层次教学的研究与实践

公共大学物理课程分层次教学的研究与实践

摘要：本文从高等教育培养高素质复合型人才的要求出发，分析了公共大学物理课程的教学体系、教学模式、教学内容、教学手段等方面的问题；探讨了公共大学物理课程与其他专业课程的衔接途径；对公共大学物理课程分层次教学进行了研究与实践。

关键词：课程；大学物理；分层次教学；教学研究

物理学是自然科学的基础，是探讨物质结构和运动基本规律的前沿学科。物理学的发展是许多新兴学科、交叉学科和新技术学科产生、成长和发展的基础和前导。随着高科技的迅速发展，电信、材料、数学、化学、生物、教育、环境，乃至文科各专业均设大学物理课程为必修基础课。大学物理课程涉及的学科专业广，人数众多，且后续对接的课程面宽，在公共必修课的教学中具有重要的教学地位。

目前我国的大学物理课程的教学内容，仅是本学科本课程的传统内容，在物理学分层次教学、物理学跨学科教学、物理学与其他学科的综合教学诸方面较弱。学生对物理与其他与学科间的联系了解得较少。

面对科学技术的迅猛发展，高新科学技术产业的不断涌现，社会需求人才的模式日新月异，我们必须与时俱进地去研究和探讨符合新世纪人才培养要求、符合各不同专业、不同层次需求、具有自身特色的大学物理课程体系与内容。大学物理课程要符合培养高素质的复合型人才的要求，以适应现代科学技术的迅猛发展及学科的综合化整体化趋势[1]。

一、大学物理课程分层次的教学体系

大学物理课程教学内容应形成纵向以物理学知识为轴线，横向向边缘、交叉学科辐射的树形知识结构与科学知识体系，加强学科间的渗透、交融及综合。物理教育的内容既要具有扎实的基础性，又要体现明显的时代性[2]。

我们借鉴现代教育学理论和认知心理学的研究成果，构筑适合现代大学生认知特点的大学物理课程结构与科学知识体系。结合各专业的实际，建立公共大学物理课程三个层次、六个类别的教学体系，即144学时、128学时、88学时三个层次，电信类专业、材料类专业、生物类专业、化学类专业、数学类专业、教育技术类专业六个教学类别。注重理工科各类专业物理学知识共同要求的构建和特殊要求的兼顾，采用分层次教学，分类修订大学物理教学计划和编写教学大纲。

依据“宽口径，厚基础，重能力，求创新”的培养人才基本原则，在教学中保持物理学知识的系统性，培养学生的物理学科学思想和科学方法，并结合理工科各专业的实际，进行大学物理课程分层次、跨学科教学研究及实践；将物理学的教学内容与现代科技知识紧密联系起来，让学生切实感受物理学与本专业学科的密切关系。注重培养学生的现代科技意识，提高学生的人本素质，拓宽学生的知识面，关注当今科学发展的前沿课题，提高学生的科技创新素质，增强他们对新形势的适应能力和知识的更新能力，为学生后续的专业课程学习和毕业后进行工程实践创新奠定良好的基础，培养符合新世纪要求的复合型人才。

首先我们选用由高等教育出版社出版的面向21世纪高质量物理学教科书作为基本教材。该教材对普通物理学的力学、热学、电学、光学、原子物理进行了较为全面系统的论述，特别注重理工科各专业物理学知识共同要求的构建，对各类专业的特殊要求也有所兼顾。

在全面讲解物理学知识的同时，又强调重点，即对力、热、电、光等基本物理内容均进行系统的讲授，又针对不同学科、不同专业对物理学的不同要求，对相关的内容有所侧重。如电信类专业，重点内容为力学、电磁学、光学；化学类专业，重点内容为热学、电磁学、光学；生物类专业，重点内容为热学、光学；数学类专业，重点内容为力学、电磁学。此种大学物理分层次教学体系针对性强、便于具体操作实施。

对于生物类专业的大学物理课程，可指导学生在大学物理教学网站上学习生物物理学的有关内容。如，分子生物物理学、细胞生物物理学、复杂系统的生物物理学。学习物理学及物理化学技术在生物学中的应用，如电子显微镜、X射线衍射技术、发光光谱分析法等的物理学原理。结合加速度概念的学习，可了解加速度引起的生理反应；身体加速运动时，血液与人体内部组织引起的位移使人有不适感；人能忍受加速度的能力与加速度的大小及持续的时间有关等。教师可以针对人的这一生理反应，要求学生计算飞机在竖直圆周上飞行时人能承受的极限加速度。这样，教学将物理、生物、生活紧密联系了起来，激发了学生的兴趣，使学生了解了生活常识，针对生物专业的特点补充了新的内容，物理知识也得到了强化。

对电信类专业的大学物理课程，可指导学生在大学物理教学网站上学习光纤技术、微波技术、电子束技术、超导电技术、发展中的光计算技术、功能材料等内容。将物理学原理在电子信息技术中应用的有关内容，融入大学物理的教学之中。

对材料类专业的大学物理课程，可指导学生在大学物理教学网站上学习物理学原理在材料科学中的应用等内容。如材料的结构及性能，力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能等。介绍物理学原理在材料性能测试的仪器中的应用。并让学生适当了解新材料，如超导体材料、纳米材料等。

对数学类专业的大学物理课程，可指导学生在大学物理教学网站上学习数学建模中有关的物理问题，如开普勒第三定律的发现、场的特性与建模，强调物理内涵、物理思想和物理方法。

该教学体系有利于解决理工科各专业大学物理教学普遍性与特殊性的矛盾。

二、大学物理实验模块分层次的教学模式

基础物理实验在大学物理教学中有着非常重要的地位，对培养理工科学生的工程实践能力影响至深。我们对公共大学物理实验课程体系和实验内容进行改革、整合和优化，打破传统的大学物理实验原有的力、热、电、光、近代物理实验分科教学的模式，建立相关内容融合、贯通和渗透，形成科学的相互联系的实验教学课程新体系。

新的教学模式将物理实验分为基础物理实验、演示仿真实验和近代物理实验三大相对独立模块，按基本实验、综合实验和研究创新实验三个纵向层次递进实施。在保证基础训练的前提下，精选基础实验内容，适当减少验证性实验，增设提高型、应用型、综合型、设计型和研究创新型选做实验，将现代科技成果融入基础物理实验教学。形成从低到高，从简单到复杂，从基础到前沿，从接受知识到培养综合能力、创新能力步步提高的“模块分层次”实验教学新模式。此模式突出基础性，强调综合性，加强创新性，使实验教学上了一个新台阶，易于教学实践操作，有利于学生个性发展，让学生切实感受物理知识与当代工程技术之间的紧密联系，切实感受物理学与本专业学科的紧密联系，促进学生个性发展，为全校理工科各专业学生学习基础课程、培养创新能力提供了实验场所，教学成效显