大学物理论文

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课程现代化大学物理论文

1智物明理夯实基础

具体地说，我校“大学物理”课程由必修和选修两块教学内容组

成，在教学实践中实现整体优化．由于课时所限，“工科物理”必须

在保证基本要求的前提下，精简学时，为后续选修课程腾出教学时

间．我们利用多媒体教学手段提高课堂效率，课时由128学时调整为

112学时．必修课后，同学根据专业需要和自身兴趣，必须任选至少

一门后续选修课程，同时计入公选课学分．多年来，经过凝练内容，

总结经验，渐进实施，已经形成大学物理Ⅰ（必修课）＋X（选修课）

课程方案．首先，注重主干课程“工科物理”的建设．1996年起，

以“教学内容现代化”和“教学手段改革”为核心，围绕教材、资源、

方法、效果等要素，博采众长，持续发展．我们整体优化教学内容，

出版了适应教改要求的“十一五”国家级规划教材《工科物理教程》；

倡导多媒体综合教学手段，1998年率先完成的大学物理电子教案在

国内有一定的示范影响；加强辅助学习条件建设，组织编写了《大学

物理综合练习》等资料，建设了内容丰富的网络学台．总之，对“工

科物理”成熟的课程模式，我们博采众家之所长，以资源建设为先导，

教学内容和手段现代化为核心，深化课程内涵建设，成果丰富，分别

于2004年和2000年获江苏省高等教育教学成果一、二等奖．其次，

2005年以来，以素质教育和创新能力培养为中心，进一步强化系列

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课程建设，融合创新，力创自我之特色．新的课程体系教学内容包含

现代物理知识、科学艺术交融、高新技术应用、创新实验探究等．教

学手段广泛采用多媒体技术，所有课程都开发了多媒体电子教案，建

立了网络学台，教学资源丰富．同时，针对不同课程的教学内容，探

索以研究型教学为核心的多样化教学方法．目前，“物理与艺术”已

成为国家精品课程，并于2012年分别被遴选为国家精品视频公开课

和国家精品资源共享课；“工科物理”和“近代物理与高新技术”已

建设成省级精品课程．系列课程建设成果于2011年获江苏省高等教

育教学成果特等奖；2014年获国家级教学成果一等奖．

2文理交融培养素质

科学教育与人文教育相互融合有利于高素质的人才培养，物理教

学在这方面有独特的优势，并发挥着重要作用．新的课程体系建设体

现了文理交融、科艺相济的先进教育理念．首先，从2005年开始，

经过深入的调研和大量的素材积累，我们在全国率先开设了“物理与

艺术”选修课，教学内容主要是以艺术家和物理学家相互平行的视角，

阐述人们对宇宙图像的建立过程和理解；对物质运动的基本形式的认

识；分析比较他们在创新意识和思维方法上的共同点，以达到对学生

进行科学与人文素质培养和提高创新思维能力之目的．经过近10年

的教学实践，已经构成完整的课程教学体系，主要包括：自然哲学到

物理学与绘画的开端；乔托的“透视”与伽利略的“参照系”；牛顿

与达•芬奇；现代科学革命与现代美术革命；光与色彩的意义；

空间的意义与立体主义画派；时间的意义与未来主义和超现实主义画

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派；量子风云与抽象主义艺术；宇宙与人文；对称与不对称；混沌和

分形与抽象表现主义画派；东方的艺术之道与西方的科学之道等．简

而言之，我们追寻着物理和艺术的发展历史，探讨它们之间的相互联

系，教学的重点就在于揭示它们发展的每一次重大革命中的创新

点．“物理与艺术”课程建设是一个符合现代教育理念，具有重要创

新思想，在国内率先完成，并取得优秀教学实践效果和师生广泛赞誉

的教学成果．由李政道先生亲题书名，杨叔子院士作序的“十一五”

国家级规划教材《物理与艺术》（附课件光盘）出版后，在物理教育

界产生重要影响，2012年被评为国家级精品教材．其次，开设的“文

化物理”面向全校各专业学生（包括文科类），文理兼济，特色鲜明．课

程采取“案例”式教学，追寻物理学历史发展脉络，通过分析物理学

重大发现的社会背景和深刻影响，凝练出科学文化与人文文化相融合

的教学内容，培养学生对自然世界（宇宙）的情感、科学研究的态度、

创新性的思维方式和崇尚人文科学精神的价值取向．国家级“十二五”

规划教材《文化物理》特色鲜明，全书不依靠数学公式，而是以科学

意义的图片代替方程，科学内涵的图景理解概念．用简洁的语言和发

人深省的科学故事，在科学文化的视野下，鼓励学生欣赏物理学和体

味蕴涵其中的深刻思想．

3联系前沿激发创新

为了适应科技发展，培养创新精神，进行工科物理教学内容现代

化改革成为共识．自2000年起，我们以现代教育思想为指导，以近

代物理的基本思想、基本方法及其在高新技术中的应用为主线，针对

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不同专业学生，开设了“近代物理与高新技术”课程．在面向航空主

机类专业的“近代物理与高新技术Ⅰ”课程的教学中，我们将激光武

器、红外探测与隐身、巨磁阻材料、清洁能源等方面的发展和成果介

绍给学生，并且注意本校学生的专业方向特点．教学中结合航空航天

方面的高新技术发展的事例，引起了同学们的极大兴趣，如高能激光、

激光制导、激光推进，飞机和火箭等飞行器的红外辐射特征及其隐身

技术等，使课程既具有强烈的时代气息，又具有航空航天特色．在面

向电子信息技术类“近代物理与高新技术Ⅱ”课程教学中，我们注意

加强半导体物理与微电子技术的教学，并将最新的微电子制备技术和

测试分析技术介绍给学生．

在开展课程教学过程中，根据教学对象为大二、大三学生的特点，

我们认真分析研究了他们已接受的数学、物理等方面课程学习的情况，

精心编写出版了《近代物理与高新技术》教材．全书从学生的实际出

发，实施因材施教，注意不过多地涉及高深理论和技术细节，不强调

理论的系统性和完备性，力求采用普通物理学的教学方法（即所谓的

“普物化”）完成近代物理的教学．在内容处理上，适当铺垫一些理

论过程，既有一定的深入又不至于太难，又要浅出又不流于肤浅，使

课程教学的深度、广度、进度适合学生的知识水平和接受能力，使学

生初步了解近代物理学和高新技术中的基本概念和方法、近代物理对

高新技术的作用、当代高新技术的发展等，培养学生的科学素质和创

新能力，为学生适应科学技术飞速发展打下基础．在课程现代化建设

中，我们认识到近代物理实验可以培养学生运用近代物理的基本原理、

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基本方法的能力，初步掌握近代物理和高新技术中的一些基本实验方

法和技术手段．因此，我校利用“211工程”项目建设了近代物理实

验室，面向工科专业的学生开设了“拓展性近代物理实验”课程．在

原子核物理、原子物理、低温物理、磁共振技术、微波技术、谱线分

析、相对论、光信息处理、光纤通信等方面建立起基本的实验手段，

为适应培养新世纪高科技人才的要求提供了基本的实验平台．我们积

极探索研究型实验教学新模式．在形式上，不是要求学生简单地重复

或验证实验现象，而是组织若干个围绕某一专题的物理实验，比如，

“STM实验与纳米技术”“狭义相对论和核物理技术”“光学信息处

理技术”等8个专题性实验，要求学生课前查找资料，自学专题实验

涉及的知识内容，然后自己动手，观察和验证现象，以科研训练方式

完成实验，最终形成论文式的实验报告．课程教学对培养学生的科学

素质，形成现代自然观和提高创新能力有显著的作用．我们以“特色

化、精品化、现代化”的设计思想建设了一个“物理演示与探究实验

室”，并开设“物理演示与探究”选修课程．

一方面，购置各类原理性演示实验，以配合大学物理课堂教学；

更为重要的是，我们贯彻科研与教学相互融合的先进理念，把本校若

干项重要的科研成果中的物理原理提炼出来，在相关专家指导下，设

计开发物理与科研相互结合的演示仪器，并通过申请校内“大学生科

研训练计划”资助，鼓励有兴趣的学生参与完成．这一过程性、研究

型教育的设计思想和实践，不仅激发学生学习物理的兴趣，而且使他

们体会到物理知识对他们今后专业发展的重要性．目前，整个实验室

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建设和特色演示实验仪器的研制已经形成一个由学生参与，不断发展、

不断积累和不断完善的学习过程．近代物理实验和演示实验向所有选

课学生开放．近几年来，学生参与研制的实验作品60余台，26次获

国家或省级创新竞赛奖．其中，“大场景360°环视动态显示系

统”“数字水墙”分别荣获十二届和十一届“挑战杯”竞赛一等奖；

“旋转磁场演示仪”获全国高校物理演示教学仪器奖；还有20余项

成果在江苏省高校大学生物理及实验科技作品创新竞赛中获奖．

4实践应用影响广泛

教学内容的拓展和课程模式的变革是我们课程改革的核心内

容．首先对选修课的设置和教学内容，根据教学实践不断调整、完善，

最终形成目前成熟的课程群．其次我们综合运用课堂教学、探究实验、

网络平台、开放课题等不同教学媒介，形成开放的、动态的、个性化

的学习过程．针对不同课程特点，实现了由单一的物理知识学习模式

向多元化、混合型学习模式的转变（见图2）．特别强调指出，我们

的传统“工科物理”主干课程，和后续系列课程不是割裂的，而是相

互促进，协同发展．后续系列课程的建设成果不断融入到工科物理的

教学中，反哺工科物理的教学改革，使得整个大学物理教学充满活

力．这种由单一的物理知识教育向提高素质、培混合型课程群养创新

能力转变的教学体系，激发了学生的学习积极性，不少同学选修2门

以上的课程．

有的同学自发向媒体投稿或通过个人博客，畅谈学习体会；有的

同学总结学习成果，其论文或演示实验作品在全国性竞赛中获奖．多

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年来，选修课总人数超过2万人，受到普遍欢迎．“物理与艺术”“文

化物理”等创新性课程赢得广泛赞誉，示范影响显著．2011年“物

理与艺术”被教育部遴选为面向全国教师的网络培训课程，两年来，

来自100余所高校通过课程培训，在全国产生“重要的示范辐射影

响”．作为国家“精品视频公开课”上线以来，播放量过万次，产生

良好的社会效益．通过网络不完全查询统计，目前全国有30多所大

学以网络公选课程形式在校内开设“物理与艺术”课程．一些著名学

者主动发表书评或接受采访，推荐《物理与艺术》一书，并称“对编

写新课改教材有相当大的指导意义”；是“素质教育成果的结

晶”．物理创新实验室已经成为学校本科教学基础建设的标志性成

果．通过高新技术与物理基础知识的有机渗透；科研成果、物理原理

和实验探究的互动结合，在物理基础课中构建了寓教于研的教学情境

受到好评．作为江苏省优秀教学团队和江苏省实验教学示范中心，课

程组和实验室接待了包括前国家副总理李岚清、教育部教指委领导和

专家，以及东南大学、北京交通大学等兄弟院校同行数十批次，获得

了广泛的赞誉．

作者：施大宁吴平杨雁南单位：南京航空航天大学理学院