浅析大学物理教学现状和改革措施

摘 要： 作者分析了普通高等院校大学物理课程的教学现状：重内容，轻思想；重经典，轻近代；重理论，轻应用。并针对上述现状提出如下教学改革措施：重视物理思想教学，改革教学内容；结合物理学史教学，培养科学思维能力与创新能力；适当开展专题讨论，增强课程的实用性与趣味性。

关键词： 大学物理 教学改革 创新思维

大学物理是高等院校理、工、农、医等各专业学生的一门必修基础课。开设该课程的目的：一是要为后续课程准备必要的物理知识，二是使学生在物理思想、研究问题的科学方法与创新能力方面得到提高。本文分析大学物理的教学现状，并针对现状问题提出教学改革的三项措施。

一、大学物理教学现状

目前由于各省高考制度改革及高考科目的调整（3+x），大学新生的物理基础参差不齐；另外各院校、各专业所安排的大学物理教学课时也被一再压缩。一般大学物理教材中将所有内容分为十五个章节，每章又包含若干小节。按照传统的教法，该课程需要约200个课时方能讲授完全部内容，“内容多”与“时间紧”的矛盾非常突出。因而在大学物理课教学过程中，出现了难堪的局面：教师难教，学生难学。

许多教师在讲授过程中以经典物理为主，近代物理内容少；重视基本理论教学，少涉及物理学应用及和各专业领域的结合。这使学生误认为物理是成熟的、古老的、偏离实际的科学。学生修过大学物理课程，仍然对20世纪物理学的两大主要进展——量子力学和相对论知之甚少，对由物理学所引发的高新技术领域的应用更是少有涉猎。

有人认为大学物理以高等数学为工具解决物理问题，比中学物理的高明和进步之处在于微积分思想的应用。通常大学物理课程为大学一年级学生开设，与高等数学课程同步开设。这又引起一个突出矛盾：学生还不具备熟练运用微积分的能力。所以学生会感到大学物理课程课时少、内容多、解题繁、学习难度大，从而对物理失去兴趣。为解决困难，一种做法是大量削减教学内容，对有些内容避难就易、蜻蜓点水。其后果是使学生甚至有些非物理专业教师感觉大学物理学而无用。

二、改革大学物理教学的措施

可见，目前教师和学生更多地纠结于如何更好地进行经典物理知识的传授和学习，且教学内容陈旧，未能达到既定的教学目标。所以该课程亟待与时俱进地改革教学内容：弱化对高等数学的要求和依赖程度，精简经典物理内容，重视近代物理内容，优化学生的物理知识结构，并着重于实现对学生的物理思想、研究问题的科学方法与创新能力的培养。笔者根据学习和教学经验，提出下列改革措施。

（一）重视物理思想教学，改革教学内容。

重视物理思想教学，可以引导学生把书越读越薄，高屋建瓴地学习物理；而不是陷入细节的知识学习，即使考试得高分也依然低能。在教学过程中重视整合教学内容，贯穿物理学思想。另外由于课时限制，我们要大胆改革教学内容，不苛求全面、系统、面面俱到，但应具有一定的涵盖面和完整性，力求用通俗、简洁的语言描述物理现象和规律，避免复杂的物理推导和数学计算。

此改革措施成功运用的参考案例是Six Ideas That Shaped Physics系列丛书的出版及被广泛采用［１］。该系列丛书整合了物理学中的“六大思想”：守恒律、牛顿定律、相对论、电磁学理论、实物粒子的波动性、热力学。

物理专业学生不太熟悉的宇称守恒，现代物理基本知识和应用物理知识“六大思想”也并不是全新的提法，其实质与已有的一些理论不谋而合。首先守恒律是在物理教学中一直强调的基本物理思想，包括六种守恒定律：动量守恒、机械能守恒、角动量守恒，及质量守恒、电荷守恒、宇称守恒。除了守恒律之外的五大思想，则与物理学史上的“物理学的五次大综合”理论［２］相对应。我们应据此来将我国现行教材中彼此间缺乏联系的各个章节整合成统一的物理系统，使学生接受到的不是零星的、破碎的知识点。

在教学改革中，应适当添加近代物理内容即相对论和量子论，增加近代物理教学课时；将近代科学技术成果和前沿课题的内容融入教学中，扩大学生的科学视野。其意义不仅仅是完善物理知识结构，而且是思想上的一次革命，更关系到对创新能力的培养。相对论的学习可为学生树立全新的时空观、运动观和物质观；量子论的学习则有助于将人们的认识从宏观世界深入到微观世界，从根本上改变传统观念。另外量子论还为电子技术、半导体技术和激光技术奠定了理论基础，渗透到生活和高新技术的各个领域。轻视近代物理教学将难以适应时代发展对科技人才培养的新要求。

（二）结合物理学史教学，培养科学思维能力与创新能力。

结合物理学史教学，一方面可以让学生认识到科学探索的艰辛，培养学生吃苦耐劳的精神和孜孜不倦探索的精神。另一方面，有利于培养学生的原创力，提高科学思维能力。大物理学家玻恩在1965年为其弟子H.S.Green的《矩阵力学》（Matrix Mechanics）一书所写的前言中说：“……我印象中现在存在这样一种倾向，即（在教学中）忽视历史根由，而将理论建立在事实上是后来才发现的基础之上。这种方法毫无疑问能迅速接近现代问题，也很适合培养能够应用这些知识的专家。但是，我怀疑这是否是培养做原创性研究的好的教学方法，因为这种方法不能展示先驱者在成堆的无序事实及隐晦含糊的理论尝试中是如何发现他的（正确）道路的。”［３］

教学中将物理学史简要介绍给学生，可使大家了解物理学发展的基本脉络、掌握物理学发展的内在规律、了解来龙去脉、从中受到启迪，学会思考、学会“提问题”。例如，法国物理学家德布罗意采用类比的方法提出了实物粒子波动性假设。他提出这样的问题：“整个世纪以来，在辐射理论上，比起波动的研究方法来，是过于忽略了粒子的研究方法；在实物理论上，是否发生了相反的错误呢？是不是我们关于‘粒子’的图像想得太多，而过分地忽略了波的图像呢？”我们可从该段回顾物理学史的话中汲取其思想方法，碰到相关问题时学会提问。

（三）结合专门课题讨论，增强课程实用性与趣味性。

不要一成不变地去传授经典物理，否则学生会觉得物理是很遥远的事情，学而无用。要结合专门课题讨论，让学生感觉到物理就在自己身边、与自己息息相关，体现时代感。为了给专题讨论课留出空间，花在经典物理上面的时间要大大缩短。例如，在对医学专业学生讲授《医用物理学》［４］的过程中，可以不讲电流与电路、几何光学的基本理论等，但结合几何光学开展放大镜、显微镜专题讨论；另外结合流体力学开展血压测量、心脏做功专题讨论；结合多普勒效应开展对测量车速及医用超声多普勒诊断仪原理专题讨论，等等。

三、结语

物理教育是整个科学素质教育的摇篮。本文从教学现状、教学理念和教学内容的改革方面进行了探讨。我们应该积极进行教学改革，否则将不能实现大学物理教学对学生思维训练的功用，将影响我国大学生物理学观念的更新，影响到国家创新型复合人才的培养。

参考文献：

［1］Six Ideas Home Page.http：//www.physics.pomona.edu/sixideas/index.html.

［2］王立钧，张书源.从物理学得五次大综合看物理学基本观念的变革［J］.阴山学刊·自然科学版，1995，VOL13，（2）：74.

［3］H.S.Green.Matrix Mechanics：with a foreword by M.Born.Groningen［M］：P.Noordhoff，1965.

［4］陈仲本，况明星.医用物理学［M］.北京：高等教育出版社，2010.