汪金芝 付文羽

（宁波工程学院理学院，浙江 宁波 315211）

从网络资源与社会产业，谈推进应用型院校大学物理教学改革的思考和实践

汪金芝 付文羽

（宁波工程学院理学院，浙江 宁波 315211）

基于学生为中心的教学思想，以培育适应现在和未来信息与现代化发展需求的创新型人才为根本出发点，从引导学生利用网络资源扩展自主学习时间和空间、增加物理前沿与国内外产业现状的教学内容两方面，对推进大学物理教学改革作了思考和探索实践.

物理教学；网络资源；产业

物理学研究物质、能量和它们的相互作用，是自然科学最基础的学科.1999年国际纯粹物理与应用物理联合会（IUPAP）代表大会通过了“物理学对社会的重要性”的决议，认为物理学是一项国际事业，对人类未来的进步起着关键作用［1］.对物理教育的支持和研究对所有国家都很重要.但是目前国内高校在非物理专业开展的大学物理教学，普遍不容乐观：学时少、师资力量不强、由于扩招带来的生源质量大幅下降、学生学习兴趣不浓、教学质量下滑等.我们在面向建筑、化工、电信、物流等工科类专业的大学物理教学中，几年来积极开展学生网络调研、学生课堂、工程应用案例、物理前沿与产业一线等教学改革活动，在学习资源信息化、学生学习自主化、教学内容前沿化和应用化方面做出了一些有益的探索.

1 转变教学指导思想：以学生为中心，激发学生的自主学习责任

以学生为中心，从重教转向重学是当前和未来世界的教育发展趋势［1，2］.大学物理课程中相关的物理知识和方法对学生的后续专业学习、激发自主学习热情与创新能力等具有其他课程不能替代的地位与优势.在迄今十余年的时间里，包括中国在内多个国家的大学先后提出探究型studio physics工作室课堂［3］、理论和现场实验结合的voting machines模式［4］、研究型教育体系的构建［5］、基于课题的创新实验计划［6］等，在探索和推行学生为中心的教学理念方面取得了初步的不错的进展.目前我国高等教育，特别是非重点院校教育，面临的最大挑战之一也正是学生的消极态度，部分学生学习能力的独立性差，对教师依赖性强.从教育工作者这方面来说，包括高等院校教务领导、大学物理教师应转变思想，逐步从以前教学中的“主角”退出，更多地使用积极、开放的教学方法，以学生为中心，要求、引导和激发学生对学习负有更多的责任，提高自我学习能力.

以学生为中心的教学指导思想也非常有利于改善和纠正现在年青一代责任心缺失的问题.该思想主张学生是学习的主体，对自己的学习过程及其效果负有主要责任，主张在学习过程中利用与教师、同学间的互动交流和图书馆、网络、公共实验室、社会实践等资源，充分发挥主观能动性.在大学物理的教学中，这种教学思想更有助于学生树立探究的学习态度，培养勤于动手、勤于思考的创新思维，和对科学前沿、技术进步、产业瓶颈和资源环境等问题的思考能力与责任心，同时可以帮助学生增强与他人、现实社会、未来角色之间的联系，毕业后能更快更好地适应社会、服务社会、创造价值.

2 充分利用网络资源：拓展物理学习时间和空间

现代社会知识爆炸式地增长，科学实效地利用Internet等现代化工具学习和工作是现代大学生必备的技能；另一方面，计算机网络技术的迅猛发展为学生开展自主学习创造了良好的物质条件和途径.计算机网络中的信息资源具有海量性、开放性、交互性、生动形象性等特点，利用网络资源协助下的物理学习更有利于转变传统的学习观念，激发学习热情，提高自主学习的质量和效率.此外，对于消减现在网络的负面作用，培养学生的自控能力和正确的时间观也有很好的辅助作用.我们通过以下途径作了探索.

2.1 教师课堂精讲过程中充分利用现代学化手教段

一方面多媒体、网络资源等教学手段可以缓解教学内容多与课时紧张的矛盾；另一方面，从教师的角度丰富课堂，表现出教学风格的现代化和产业化特色，起到良好的示范作用，以便于因势利导提高学生利用网络资源促进物理学习的积极性.

2.2 扩展性应用问题适当引导后布置为调研思考的作业或兴趣题

以复习巩固教学重难点、了解相关知识在自然科学和工程技术中的应用为目的，特别是学术界或产业界比较关注的问题等.

例1在学习运动的描述后，请建工专业类学生考虑如何设计竖井提升的最佳速度，讨论其中应关注的影响因素等.

例2在学习几种电荷分布激发的电场强度计算方法后，请电信专业学生通过调研，列出无限长直线、带电平板等物理模型对应的市场应用器件，了解其基本构造与工作原理；并启发其逆向思维，会根据实际问题建立物理模型，利用物理原理来分析和解决问题.

例3在学习熵和自由能的概念后，请化工或生物专业类学生寻找和解释生命现象中（比如人体）有关熵和自由能的有趣例子等.

2.3 设置承上启下的疑问，请学生为下次课调研预习和铺垫

组织学生从网络提前了解肥皂泡为什么是彩色的？什么是永动机？永动机无法实现的根源……在下次课开始阶段组织学生发言讨论，检查调研效果，予以简短点评与总结，顺势引入本次教学内容.实践表明，这种方式可以有效地吸引学生兴趣，活跃课堂气氛，改善教学效果.

2.4 对某些非重难点章节尝试采用学生调研备课上台讲课的做法

一方面让学生自我学习掌握或了解大纲要求的内容，另一方面也给学生留下较多个性发挥的空间，促进其创新思维的培养，甚至可以同时扩展教师和学生的视野，发展成为活跃的第二课堂.

3 尽可能与社会零距离：面向前沿，面向社会产业

西方国家的高等教育与社会零距离，应用型高校的人才培养更是直接面向市场或者说面向企业.我们目前的教育与社会脱节还比较严重.一方面，随着中国社会经济的发展以及在国际市场中越来越举足轻重的地位，国内众多企业面临转型升级，迫切需要专业基础宽厚、适应性强、有创造性的应用型人才；而另一方面，教育与社会脱节导致学生未来就业困难，学习动力和兴趣受挫，这又直接影响学习效果，形成恶性循环，更重要的，学生毕业后对社会适应性差，自我学习能力以及创造力更薄弱.当前国家提出的“面向工业界，面向世界，面向未来”的卓越工程师教育培养计划也正是基于此做出的有益尝试［7］.集中了力、电磁、光、热、原子分子等一般自然科学规律的物理学，是现代工程技术的基础，我们实行大学物理与社会结合的教学改革包含了以下几方面.

3.1 结合国内外工程技术应用介绍物理原理

在物理教学过程中贯彻与应用结合的思想，包括与日常生活、自然现象、工程技术的结合等.如运动速度的相对性与“刻舟求剑”、桥下失落瓶（G.Gamov命题）；万有引力、圆周运动轨道/周期、电磁波与GPS全球定位系统；光栅衍射与光纤通信的应用等.

例4结合电磁学中用毕奥－萨伐尔定律求解载流长导线激发磁感应强度的例题，用多媒体介绍现代军事武器计划中重要的电磁轨道炮：从电磁炮定义、远超过普通火炮的威力→基本构造、高速远程的物理原理（涉及的知识点包括弹丸处磁感应强度求法、磁场力大小、出口速率估算等）→当前国内外发展水平.

3.2 适当补充科学技术前沿的研究成果，更新和补充教材中相对落后或不全面的物理内容

大学物理是一门实践科学，随着时代的进步，人类物理知识也在不断地积累与更新，相关的课程教学应根据科学技术的发展，及时反映最新成果，这样有助于教学，也有助于学生未来的研究、应用和实践.以磁学部分为例，国内有的大学物理教材中关于磁性材料的分类、进展等内容太少，还很陈旧，甚至有些混乱；金属硬磁材料的概述未将目前国际使用最广泛、具有里程碑意义的钕铁硼、钐钴列入其中，既影响了教学效果，也偏离了科学的发展，教师在教学过程中应当予以补充和更新.

3.3 特别注意发挥地区特色产业或当前社会热门话题与物理内容结合的优势

从磁场对运动电荷的作用→托卡马克原理→中国托卡马克技术的辉煌成就；

从波动光学→学校LED地灯的原理与优点→LED的市场前景与当地企业；

从电动公交车自燃的新闻报道→新能源汽车的优点、当前未得到普遍应用的技术瓶颈→电磁介质极化、现有材料性能面临的挑战；

从学生亲身体会的计算机存储容量/速度革命性增长→电磁感应、巨磁阻效应→未来需求及可能途径的思考等.

类似这样的教学我们既讲解了物理原理，又帮助学生了解了某些应用方向，有助于专业学习；还增强了学生的民族与地域自豪感；同时可适当提到人与自然、效益与环境等现实问题，增强学生的社会责任意识.

例5磁性材料是浙江特别是我校所在地宁波的支柱产业之一，在国际磁性材料生产中也具有重要地位，学生对此多少都有些了解.以此为典型例子，教师通过课堂重点介绍磁性的来源、磁场的描述与计算等重难点内容，简单提示磁性材料种类及分类方法；然后布置小论文论题：（1）磁学主要发展历程、概念及规律总结；（2）磁性材料分类并举例；（3）宁波磁性材料产业现状（优势及存在问题，拓展市场的途径等），由学生任选其一作调研.进一步在约定时间设置学生课堂，请学生上台将调研结果与大家共享、讨论，教师作必要简短的总结、补充或纠正.整个过程取得了令人满意的成功.且有些学生调研总结和思考的质量较高，不少学生活动后认为对相关知识印象更深刻，增强了对物理原理及相关社会产业的认识，对类似形式的学习表现出了兴趣和期待.

4 操作注意问题及进一步深化改革的思考

高等教育改革是一项系统的长期的动态的工程，最大限度地优化教学质量、充分发挥课程教学在激发学生创造性、增强学习能力、面向现代化、面向社会方面的作用，需要不断地探索与实践.在推进改革的具体操作过程中应注意：（1）对学生的学习和学习效果给予及时肯定、反馈和总结：以随机提问、小讨论、学生课堂、邮件、公共网站等方式，多渠道、多样式，不拘一格；（2）以鼓励、开放的氛围为主：以引导学生面向现代化、面向社会产业、培养独立的物理思维能力和创造性为目标，对于不全面甚至错误的资料和观点委婉纠正和引导.

除教学思想观念的转变外，还需要相关配套的跟进与支持，以期取得相得益彰的效果，最重要应包含：（1）教材的改革 新教材应侧重工科院校特点，与应用结合；更注重前沿的科学技术成果，对相关内容作补充、修正或更正；结合专业培养目标和专业课程的针对性案例教学，也是值得借鉴的方法.（2）教师队伍的建设与培养 目前从事大学物理教学的教师大多是重点院校毕业的博士，具有良好的科研学习与工作经历，可以更好地利用产学研结合的方式，让教学更具活力和生命力；聘请有实践经验的企业工程师和管理人才指导课程设置和教学改革，协助专职教师更快更好地联系社会产业；专职教师每隔一段时间到相关企业或科研单位接受培训，以丰富经验，提高实践教学水平等.

［1］ 赵凯华.物理学对社会的重要性［J］.物理，1999，28（6）：375

［2］ 姚兰芳.大学物理教与学现状漫谈［J］.上海理工大学学报，2003，25（3）：37～39；方恺，杨丽佳，蔡天芳，王璟，包雷.美国物理教育研究进展［J］.大学物理，2010，29（7）：49～52

［3］ 王鑫，刘全慧.工作室课堂与大学物理教育——介绍美国Studio Physics教学模式［J］.大学物理，2010，29（2）：54～56

［4］ Reay N W.Tow and the effective use of voting machines in physics lectures［J］.American Journal o f Physics，2005，73（6）：554～558

［5］ 党传升，刘春惠.构建研究型大学本科教育体系的探索与实践——以北京邮电大学为例［J］.中国大学教学，2011，（3）：18～20

［6］ 任良玉，张吉维.实施大学生创新性实验计划，探索基于课题的本科创新人才培养模式［J］.中国大学教学，2011，（4）：26～27

［7］ 中华人民共和国教育部.面向工业界、面向世界、面向未来，培养卓越工程师后备人才，教育部启动实施“卓越工程师教育培养计划”.2010－06－23.http：//www.moe.gov.cn/

2011－07－27）

国家自然科学基金（60901047），浙江省自然科学基金资助项目（Y4090583），教育部卓越工程师教育培养计划宁波工程学院项目子课题（2011）.

汪金芝（1981年出生），女，安徽桐城人，宁波工程学院副研究员，博士，主要从事大学物理教学、磁电子学与先进磁电材料研究.