工科物理論文范文10篇

【論文關鍵詞】大學物理；選修課；素質教育

【論文摘要】大學物理課是高校實施素質教育的一門重要課程。傳統的理工科物理必修課過于強調“理論性”、“系統性”、“邏輯性”、“應用性”，使物理學教育的育人功能不能充分發揮。因此有必要針對非理工科學生開設大學物理選修課來彌補普通物理教育的不足。本文對開設大學物理選修課的教學目標、教學內容、課程體系、教學方式和考核方式進行了分析和探索，有利于高等院校非理工科專業大學物理教學的實施。

在科學技術突飛猛進，人類已步入知識爆炸、高科技和信息時代的今天，隨著我國經濟的發展、市場的繁榮，高等教育面臨著如何適應社會主義經濟建設和社會發展的人才需求這一問題，首先是一個轉變觀念的問題。過去在教育教學過程中長期形成的一種潛意識的觀念，現在已經基本得到澄清，越來越多的人們認識到：大學本科要立足于培養復合型人才，而不是培養專家，本科教育主要是打好科學文化素質基礎，尤其是培養學生自主獲取知識和自我發展的能力。[1]

物理學是各門自然科學的基礎，其研究問題、解決問題的思想方法適用于一切科學研究。正如偉大的物理學家費曼所言：學習物理學，就是要學習怎樣由未知進到已知的科學求知方法，就是要學習如何嘗試和糾錯，就是要學習一種普遍的自由探索的創造精神。大學物理課是高校實施素質教育的一門重要課程。傳統的理工科物理必修課為了培養研究和應用型人才，是為理工科學生后續課程學習打基礎，所以很強調“理論性”、“系統性”、“邏輯性”、“應用性”，并且有統一的教學大綱和采用統一閉卷考試。受此制約，物理學教育的育人功能不能充分發揮。因此有必要針對非理工科學生開設大學物理選修課來彌補普通物理教育的不足。大學物理選修課對體現科學教育與人文教育的融合，特別對提高非理工學生的科學文化素質起著重要作用。

一、大學物理選修課教學目標

大學物理選修課程教學內容并不是理工科物理教學內容的縮減，不能把大學物理選修課程體系當作理工科物理體系的縮影。大學物理選修課的教學目標主要是力圖使學生在有限的時間內了解物理學的基本內容，即物理學研究的是什么；培養學生獨立探求知識的探索精神；提供當代大學生必不可少的現代觀念和思維方式；開拓視野，讓學生了解物理學前沿；了解現代科學技術的物理基礎；了解物理學與社會、環境、能源等方面的關系，物理對人類社會文明的進步有什么貢獻與影響；了解科學家創造性的工作特點和研究方法，獲得科學方法論的教益與啟迪。

【論文關鍵詞】大學物理；選修課；素質教育

【論文摘要】大學物理課是高校實施素質教育的一門重要課程。傳統的理工科物理必修課過于強調“理論性”、“系統性”、“邏輯性”、“應用性”，使物理學教育的育人功能不能充分發揮。因此有必要針對非理工科學生開設大學物理選修課來彌補普通物理教育的不足。本文對開設大學物理選修課的教學目標、教學內容、課程體系、教學方式和考核方式進行了分析和探索，有利于高等院校非理工科專業大學物理教學的實施。

在科學技術突飛猛進，人類已步入知識爆炸、高科技和信息時代的今天，隨著我國經濟的發展、市場的繁榮，高等教育面臨著如何適應社會主義經濟建設和社會發展的人才需求這一問題，首先是一個轉變觀念的問題。過去在教育教學過程中長期形成的一種潛意識的觀念，現在已經基本得到澄清，越來越多的人們認識到：大學本科要立足于培養復合型人才，而不是培養專家，本科教育主要是打好科學文化素質基礎，尤其是培養學生自主獲取知識和自我發展的能力。[1]

物理學是各門自然科學的基礎，其研究問題、解決問題的思想方法適用于一切科學研究。正如偉大的物理學家費曼所言：學習物理學，就是要學習怎樣由未知進到已知的科學求知方法，就是要學習如何嘗試和糾錯，就是要學習一種普遍的自由探索的創造精神。大學物理課是高校實施素質教育的一門重要課程。傳統的理工科物理必修課為了培養研究和應用型人才，是為理工科學生后續課程學習打基礎，所以很強調“理論性”、“系統性”、“邏輯性”、“應用性”，并且有統一的教學大綱和采用統一閉卷考試。受此制約，物理學教育的育人功能不能充分發揮。因此有必要針對非理工科學生開設大學物理選修課來彌補普通物理教育的不足。大學物理選修課對體現科學教育與人文教育的融合，特別對提高非理工學生的科學文化素質起著重要作用。

一、大學物理選修課教學目標

大學物理選修課程教學內容并不是理工科物理教學內容的縮減，不能把大學物理選修課程體系當作理工科物理體系的縮影。大學物理選修課的教學目標主要是力圖使學生在有限的時間內了解物理學的基本內容，即物理學研究的是什么；培養學生獨立探求知識的探索精神；提供當代大學生必不可少的現代觀念和思維方式；開拓視野，讓學生了解物理學前沿；了解現代科學技術的物理基礎；了解物理學與社會、環境、能源等方面的關系，物理對人類社會文明的進步有什么貢獻與影響；了解科學家創造性的工作特點和研究方法，獲得科學方法論的教益與啟迪。

摘要:在新工科建設的背景下，以培養應用型、創新型的新工科技術人才為目標，對工科類專業的物理化學教學進行改革與探索。將課程思政理念融入到教學過程中，建立全方位的教學改革體系及全流程的教學考核體系，以期能樹立學生的理想信念，夯實學生的專業知識，培養學生的工程意識及科研素養，為國家培養具有更強實踐能力、更強創新能力的高素質型新工科人才。

關鍵詞:物理化學;教學改革;新工科

為積極應對世界范圍內的新一輪科技革命與產業變革，支撐一帶一路”、“互聯網+”、“中國制造2025“等國家重大戰略，我國積極推進“新工科”建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，著力培養實踐能力更強、創新能力更強、并具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才［1－3］。在新工科建設的背景下，高等學校工科類專業應以培養創新型、應用型高素質人才為宗旨，大力推動專業內涵建設，加快人才培養方案、課程設置、實踐教學環節等的改革創新。物理化學是基于物理和化學兩大基礎學科發展起來的，運用物理學的基本理論方法去研究化學體系的性質和行為，并建立化學體系中的特殊規律的學科［4］。物理化學課程是工科類專業必修的專業基礎課程之一，是后續學習更高層次專業課程的基礎，在工科類人才培養體系中有著舉足輕重的作用［5］。因此，在新工科建設的背景下，為培養符合社會需求的創新應用工科專業人才，對物理化學課程教學的改革與探索勢在必行。

1融入課程思政內容

在建設新工科的背景下，高校工科類專業應著力于以科學教育、人文教育、工程教育的有機融合方式，培養科學基礎厚、工程能力強、綜合素質高且能實現跨界整合的人才［6－8］。因此，高校教育不僅要培養學生的專業知識技能，還要重視對學生職業素養、道德情操的培養［8］。物理化學課程作為化學工程與工藝、制藥工程、環境工程、材料科學與工程等專業的專業基礎課程，同樣也是高校工科類專業的思政育人主陣地。為培養思想過硬，德才兼備的新工科人才，在物理化學課程教學中，要牢牢把握課程思政的內涵，以相關的知識理論為載體，充分發掘課程中的相關思政元素，將課程思政有機融入到教學中。例如在講授單組分三元相圖的相關知識時，介紹水的三相點是由我國著名化學家黃子卿老先生精準測量的，并將黃子卿老先生的愛國事跡引入到課堂教學中［9］。在上世紀30年代，為了建設祖國，黃子卿老先生毅然放棄了在美國的優渥待遇，回到祖國不懈奮斗，體現了為祖國發展不計個人得失的家國情懷，以此培養學生的愛國精神。在講授卡諾循環時，可以引入科學家從提出卡諾定律到找出提高熱機效率的根本途徑，孜孜不倦的鉆研了55年的故事［8］，鼓勵學生們要有理想信念，要有奮斗不息的精神。還有在講授化學平衡的內容時，可以介紹發明了大規模合成氨技術的化學家哈伯的故事［6，10］。哈伯不僅是發明合成氨技術的諾貝爾獎得主，還是研制氯氣、芥子氣等毒氣的戰爭魔鬼。通過他的故事，告誡學生務必要恪守科學倫理的底線，保持高度的社會責任感。通過將思政元素融入教學過程中，有助于培養兼具專業素養及理想信念的新工科人才。

2建立全方位教學改革體系

1智物明理夯實基礎

具體地說，我校“大學物理”課程由必修和選修兩塊教學內容組成，在教學實踐中實現整體優化．由于課時所限，“工科物理”必須在保證基本要求的前提下，精簡學時，為后續選修課程騰出教學時間．我們利用多媒體教學手段提高課堂效率，課時由128學時調整為112學時．必修課后，同學根據專業需要和自身興趣，必須任選至少一門后續選修課程，同時計入公選課學分．多年來，經過凝練內容，總結經驗，漸進實施，已經形成大學物理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．1996年起，以“教學內容現代化”和“教學手段改革”為核心，圍繞教材、資源、方法、效果等要素，博采眾長，持續發展．我們整體優化教學內容，出版了適應教改要求的“十一五”國家級規劃教材《工科物理教程》；倡導多媒體綜合教學手段，1998年率先完成的大學物理電子教案在國內有一定的示范影響；加強輔助學習條件建設，組織編寫了《大學物理綜合練習》等資料，建設了內容豐富的網絡學習平臺．總之，對“工科物理”成熟的課程模式，我們博采眾家之所長，以資源建設為先導，教學內容和手段現代化為核心，深化課程內涵建設，成果豐富，分別于2004年和2000年獲江蘇省高等教育教學成果一、二等獎．其次，2005年以來，以素質教育和創新能力培養為中心，進一步強化系列課程建設，融合創新，力創自我之特色．新的課程體系教學內容包含現代物理知識、科學藝術交融、高新技術應用、創新實驗探究等．教學手段廣泛采用多媒體技術，所有課程都開發了多媒體電子教案，建立了網絡學習平臺，教學資源豐富．同時，針對不同課程的教學內容，探索以研究型教學為核心的多樣化教學方法．目前，“物理與藝術”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”已建設成省級精品課程．系列課程建設成果于2011年獲江蘇省高等教育教學成果特等獎；2014年獲國家級教學成果一等獎．

2文理交融培養素質

科學教育與人文教育相互融合有利于高素質的人才培養，物理教學在這方面有獨特的優勢，并發揮著重要作用．新的課程體系建設體現了文理交融、科藝相濟的先進教育理念．首先，從2005年開始，經過深入的調研和大量的素材積累，我們在全國率先開設了“物理與藝術”選修課，教學內容主要是以藝術家和物理學家相互平行的視角，闡述人們對宇宙圖像的建立過程和理解；對物質運動的基本形式的認識；分析比較他們在創新意識和思維方法上的共同點，以達到對學生進行科學與人文素質培養和提高創新思維能力之目的．經過近10年的教學實踐，已經構成完整的課程教學體系，主要包括：自然哲學到物理學與繪畫的開端；喬托的“透視”與伽利略的“參照系”；牛頓與達•芬奇；現代科學革命與現代美術革命；光與色彩的意義；空間的意義與立體主義畫派；時間的意義與未來主義和超現實主義畫派；量子風云與抽象主義藝術；宇宙與人文；對稱與不對稱；混沌和分形與抽象表現主義畫派；東方的藝術之道與西方的科學之道等．簡而言之，我們追尋著物理和藝術的發展歷史，探討它們之間的相互聯系，教學的重點就在于揭示它們發展的每一次重大革命中的創新點．“物理與藝術”課程建設是一個符合現代教育理念，具有重要創新思想，在國內率先完成，并取得優秀教學實踐效果和師生廣泛贊譽的教學成果．由李政道先生親題書名，楊叔子院士作序的“十一五”國家級規劃教材《物理與藝術》（附課件光盤）出版后，在物理教育界產生重要影響，2012年被評為國家級精品教材．其次，開設的“文化物理”面向全校各專業學生（包括文科類），文理兼濟，特色鮮明．課程采取“案例”式教學，追尋物理學歷史發展脈絡，通過分析物理學重大發現的社會背景和深刻影響，凝練出科學文化與人文文化相融合的教學內容，培養學生對自然世界（宇宙）的情感、科學研究的態度、創新性的思維方式和崇尚人文科學精神的價值取向．國家級“十二五”規劃教材《文化物理》特色鮮明，全書不依靠數學公式，而是以科學意義的圖片代替方程，科學內涵的圖景理解概念．用簡潔的語言和發人深省的科學故事，在科學文化的視野下，鼓勵學生欣賞物理學和體味蘊涵其中的深刻思想．

3聯系前沿激發創新

為了適應科技發展，培養創新精神，進行工科物理教學內容現代化改革成為共識．自2000年起，我們以現代教育思想為指導，以近代物理的基本思想、基本方法及其在高新技術中的應用為主線，針對不同專業學生，開設了“近代物理與高新技術”課程．在面向航空主機類專業的“近代物理與高新技術Ⅰ”課程的教學中，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展和成果介紹給學生，并且注意本校學生的專業方向特點．教學中結合航空航天方面的高新技術發展的事例，引起了同學們的極大興趣，如高能激光、激光制導、激光推進，飛機和火箭等飛行器的紅外輻射特征及其隱身技術等，使課程既具有強烈的時代氣息，又具有航空航天特色．在面向電子信息技術類“近代物理與高新技術Ⅱ”課程教學中，我們注意加強半導體物理與微電子技術的教學，并將最新的微電子制備技術和測試分析技術介紹給學生．

［摘要］在新工科及雙一流建設的背景下，教師需探索出一套適合創新能力培養的行之有效的大學物理教學方案：以培養學生提出問題、分析問題與解決問題的能力為基本目標，以解決實際問題為載體學習科學研究的方法，在物理教學中激發學生的內在學習興趣，提高學生自主學習的意識與潛能，培養學生研究性學習能力與創新能力。經過多年的教學實踐證明，建立教、學、實踐“一體化”的新型教學模式，不僅能促進學生知識應用能力的提高，也能促進學生研究性創新能力的提高。

［關鍵詞］研究性學習；創新能力培養；物理教學模式

近年來，國家對工程人才的要求越來越高，需求越來越大，工程教育改革迫在眉睫?！靶鹿た啤苯ㄔO在這樣的背景下應運而生。新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，以期培養未來多元化、創新型的卓越工程人才。同時，世界一流大學和一流學科建設，簡稱“雙一流”，是中共中央國務院做出的重大戰略決策，亦是中國高等教育領域繼“211工程”“985工程”之后的又一國家戰略，有利于提升中國高等教育綜合實力和國際競爭力，為實現“兩個一百年”奮斗目標和中華民族偉大復興的中國夢提供有力支撐。為實現“新工科”建設和“雙一流”建設目標，高校的主要任務就是培養拔尖創新人才及提升科學研究水平。高等教育的根本任務是人才培養，即不僅要培養高素質、厚基礎的人才，更要培養具有實踐能力與研究性創新型的高質量人才。學生是學校培養的主體，教學工作要以學生為主開展。因此，以人才培養為目標的一切教學活動應以學生為中心是學校教學行為的一個基本教學理念?！耙詫W生為中心”的教學本質應該是在教師指導下的學生自主型研究性的學習，這一模式強調在教師引導與激勵下的學生自主學習、創新實踐和綜合發展。其核心是充分激發學生內在學習興趣和動力，教師不僅傳道、受業、解惑，更肩負激發學生主動探究興趣、培養學生實踐能力和創新精神的重任。因此，教師應對課程講授方式開展多模式的改革與嘗試，以促進高等教育進入全面提高質量、內涵建設、協同創新的發展階段。同時，創新意識與創新能力的培養也是落實科學發展與實現科技強國戰略的迫切需要，是21世紀中國高等教育改革的熱點與重點問題。德國大學將科學研究引進教學過程的改革使德國在幾十年內一躍而成為擁有世界上最先進大學制度的國家。美國大學創造性地繼承了德國大學的做法，建立了歷史上第一所研究型大學——約翰·霍普金斯大學，更加強調研究在大學教學中的地位和作用。但是由于長期以來研究型大學過分強調教師的研究，以及高等教育大眾化的到來等原因，導致了教學與研究從統一走向分離，出現了重科研輕教學、知名教授極少給本科生上課、學生解決實際問題的能力下降等現象。后來美國開始重構大學本科研究型教育，各個大學紛紛創設或者擴展原有本科教學計劃，形式多種多樣，如MIT的大學生研究計劃、獨立活動計劃、工程實習項目、綜合研究項目、回歸工程計劃以及新生研究指導計劃等。近年來，歐洲研究型大學逐漸認識到，大學的科學研究必須與本科教育緊密結合，本科生教育不能孤立于研究活動之外，應該成為大學不可分割的組成部分。我國研究型大學近年來在課程教學和實踐教學等方面開展了本科研究性教學的實踐活動，如清華大學實施本科生“學生研究訓練”，浙江大學增設綜合性、研究型、項目化課程及實施大學科研訓練計劃等。物理學是研究物質的基本結構、基本運動形式、相互作用及其轉化規律的學科。它的基本理論滲透到自然科學的各個領域，應用于生產技術的許多部門，是自然科學和工程技術的基礎。以物理學基礎為內容的大學物理課程，是高等學校理工科學生一門重要的通識性必修基礎課，該課程所講授的重要的基本概念、基本理論和基本方法是學生科學素質的重要組成部分，是一個科學工作者和技術人員所必備的。大學物理蘊含著極其豐富的創新思維，從古希臘的亞里士多德、阿基米德到伽利略、牛頓，再到近代物理的普蘭克、愛因斯坦等，這些物理學家們的創新性思維推動了人類科學的進步。正如主席指出,當前世界正處在新科技革命和產業革命的交匯點上，科學技術在廣泛交叉和深度融合中不斷創新。而我國能否從科技大國走向科技強國的關鍵在于人才培養的質量高低，而大學物理教學在創新人才培養方面應該發揮獨特的重要作用。雖然近些年隨著大學物理教學改革的不斷深入，大學物理教學在教學內容、教學方法和手段等方面都有了很大的改進和提高，但是仍存在許多不足，無法滿足新工科背景下人才培養的需要。教學內容上，盡管大多高校都加強了近、現代物理內容的教學，但在用現代物理觀點審視和改革經典物理、用普通物理方法闡述近代物理以及在經典物理中增加應用技術內容等方面明顯不足，無法真正貫徹和實現“普通物理現代化和現代物理普通化”的思想，更不利于培養學生的工程能力和創新能力。在教學方法和手段上，盡管大多高校都嘗試采用了參與式、討論式、滲透式等多種先進的教學方法，但總體上仍主要以“灌輸式”方法為主，整體教學效果并不理想。針對目前大學物理教學的現狀，如何在教學內容、教學方法和手段、提高教師工程素質等方面進行全方位改革，真正發揮大學物理課程在培養和提高學生創新能力與科學素質方面的優勢，實現大學物理在跨界復合人才培養上的支撐指導作用，是目前我國高等學校新工科建設面臨的緊迫任務。因此，本文從大學物理“教什么”“怎么教”兩個核心層面，探討新工科背景下跨界創新人才培養及各個專業工程教育認證對大學物理教學提出的要求，以及與之相適應的改革，以便促進大學物理整體教學水平的不斷提高。

一、教與學模式的改革——研究性教學模式

（一）問題導入式教學模式

學習始于學習者的注意，而影響注意的一個重要因素就是興趣，興趣是學生積極探究某些事物產生與發展的動力。一個實際生活中的問題可以很好地激發學生的興趣與好奇心。我們改變了傳統的教學模式，采用以問題研究為導向，圍繞系列綜合物理現象展開物理教學和實踐的教學模式。例如：圍繞“望遠鏡”相關現象，將單透鏡望遠鏡、伽利略望遠鏡、開普勒望遠鏡的制作和幾何光學、波動光學中光學成像的放大率、清晰度、分辨率等相關知識相結合展開學習；圍繞“氣球降溫——冷氣球”和“熱表面水珠的萊氏星星”現象和形成機理，將熱學中體積功、熱傳遞、熱力學第一定律、熱力學第二定律和流體相關的基礎知識和實踐相結合……近5年來，我們總結了80多個這樣具有代表性的趣味現象及其相關的理論和實踐教學方案，在教學中鼓勵引導學生去思考實際問題的物理本質，把所學物理學原理與實際生活相結合，即從如何分析問題到對實際問題進行簡化近似、建立數學模型和概念模型，再到運用相應物理學原理來解決問題等一系列分析處理方法。學生反映這樣的教學模式使自己很容易理解所學物理學的各項原理，再也不需要生硬地記憶各種定律的公式了。

[摘要]課程思政在實現價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體的高等學校人才培養目標中發揮著重要的作用。在工科物理化學教學中，以蘊含豐富思政元素的案例系統地進行了課程思政教學。內容包括個人成長篇、科學思維篇和工程應用篇三個部分。培養了學生的個人成長基本素養，創新性探索未知世界的科學思維方法，理論聯系實際的工程思維能力。

[關鍵詞]工科物理化學；課程思政；個人成長素養；科學思維方法；工程應用能力

高等學校人才培養必須將價值塑造、知識傳授和能力培養三者融為一體，要在知識傳授和能力培養之中融入價值觀引導，幫助學生建立正確的世界觀、人生觀、價值觀[1]，為民族復興和國家崛起培養德才兼備的后備人才。2020年5月28日，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，進一步細化了理工類專業課程思政的要求。理學類專業的課程，要訓練科學思維方法、加強科學倫理教育，培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感。工學類專業的課程，要強化工程倫理教育，培養精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當[2]。四川大學面向工科學生開設的《物理化學》課程，在大學二年級執行。經過一年的大學學習，有同學仍然沒有明確大學的學習目標，出現了學習熱情喪失、疲于應付學業的現象；有同學仍然沿用中學時期的題海戰術，沒有適應大學的學習方法。《物理化學》是化工類各專業本科生一門重要的主干基礎課程，具有較強的理論性、系統性和邏輯性。由于學科公式繁多、概念嚴格及推導復雜，容易導致學生學習困難、理論與實際脫節等問題，不利于大化工類相關專業后續課程的學習。為了解決學生的學習動力與學習方法問題，長期以來，在教學過程中，經過反復錘煉，形成了一套較為完整的融合思政元素的教學內容。課程思政內容包括個人成長篇、科學思維篇和工程應用篇三個部分。目的是提升大學生創新意識和能力、工程應用能力及科學探索精神；在潛移默化中堅定學生實業興邦的理想信念、厚植愛國主義情懷、加強品德修養，提升學生的綜合素質；在教學中陶冶情操、溫潤心靈、激發創造創新活力。

1課程思政的主要內容

1.1個人成長篇

通過介紹杰出校友的成功案例及科學家的生平事跡，培養學生在個人成長中需要具備的基本素養，提升學生綜合素質和能力，陶冶情操、溫潤心靈。1.1.1案例一：實業興邦、規劃和積累、技能和方法物理化學是所有其他化學課程共同的基礎，需要學生一方面學會從理論的高度來認識精彩紛呈的化學現象的本質，另一方面又學會如何通過物理量的測量，來了解某些物理化學過程，從而能夠有效地調控其中的關鍵步驟或整個過程。它對于學生科學思維、工程應用能力、綜合素質的培養和提高起著至關重要的作用[3]。因此，要求學生在開始接觸物理化學時，就要重視本課程的知識框架和學科的思想方法。在緒論中，以2011年四川大學的杰出校友海普瑞公司董事長李鋰致我校校友會的書信開篇；從書信中的“一九八四年的春天，開始了對糖化學和肝素的興趣和研究。”及李鋰的簡歷推斷，一九八四年的春天正值李鋰大學一年級下期學習階段，引出“規劃與積累”思政元素；從書信中“系統地受學術思想的影響并且受到適當的技能的培訓?！睂С觥凹寄芘c方法”思政元素；結合李鋰個人的成長歷程，引導學生重視個人能力的成長，并將自身的成長規劃與國家的長遠目標結合起來，融入自身的思想和行動中，激發科技報國、實業興邦的家國情懷和使命擔當。1.1.2案例二：如何讓生命充滿生機與活力？在學習吉布斯函數時，介紹對物理化學作出杰出貢獻的物理學家吉布斯(GibbsWG)的生平故事。1836年他因為《幾何學研究設計火車齒輪》的研究獲得美國歷史上第一個博士學位，同時也給他帶來了巨大的名氣和財富之后，不計名利地投身于基礎科學問題“如何描述功與熱量的關系？”的研究[4]。吉布斯研究的動力是什么？同時也給學生提出思考問題：如何讓你的生命充滿生機與活力？在課程結束時，分享本人的觀點和方法。引導學生在困境中堅強努力、積極向上，陶冶情操、溫潤心靈、激發創造創新活力。本人觀點如下：首先要發現美，介紹中國科學技術大學先進技術研究院和清華大學出版社聯合出版的《美麗化學》視頻[5]，發現化學中的美；進而發現物理化學的美，如邏輯之美、簡約之美等。例如：統計熱力學處理紛繁復雜的微觀粒子組成的系統，用概率最大的玻爾茲曼分布代替平衡分布，進而根據粒子的能量得到系統的能量，方法之精妙而簡潔。其次需要創造成就感，以肺炎爆發時鐘南山院士被急招赴武漢動車餐車上的照片和總書記為鐘南山院士頒發“共和國勛章”的照片為思政元素，體驗成就感有助于享受學習的過程，激發生命的激情與活力。最后需要好的方法，大量時間精力的投入收獲不到良好的效果會挫傷學生的積極性，產生學習懈怠與疲憊感。學生的學習需要有以下幾個層次，首先向有經驗的人學習，然后向書本系統地學習，最后在實踐中學習，要向小馬過河一樣摸索著前進，并不斷地自我總結與反思。此外，在講解可逆過程的概念時，引申出秦始皇派徐福去尋找長生不老的仙藥的歷史故事，結合李白“君不見高堂明鏡悲白發，朝如青絲暮成雪”的詩句，給出“人生就是一個不可逆過程”，規勸年輕的同學們，珍惜生命中的每一天。

摘要：傳統的《大學物理》課程教學缺乏專業針對性、教學內容陳舊、課程體系單一，已不能適應應用技術型人才培養的要求。針對《大學物理》課程教學中遇到的這些問題，本文從教學內容、課程體系、教學方式和考核評價體系幾個環節進行教學改革研究，以期促進新形勢下《大學物理》課程的教學。

關鍵詞：應用技術型人才；轉型發展；大學物理課程；教學改革

國家經濟發展方式的轉變、產業結構的轉型升級需要大量高素質、多樣化的應用型人才，向應用技術型高校轉型是新建地方本科院校走向內涵式發展的必然選擇和重大機遇。在向應用技術型大學轉型的背景下，各新建地方本科院校突出了“應用型”辦學定位[1]。然而，目前多數新建地方本科院校仍然沿用傳統的大學物理教學模式，側重理論知識的教學，對不同專業未加以區分，在教材選用、教學內容、授課方式和考核評價等方面仍采用同一標準。不同專業有不同的特點和人才培養目標，對大學物理課的教學的需求也不盡相同，缺乏專業針對性的大學物理教學模式顯然已不適合新形勢下應用型人才綜合素質培養的要求。因此，如何將大學物理與各理工科專業有機結合，進行具有專業針對性的大學物理課程教學模式改革的探索與實踐具有重要的意義。

1．目前大學物理課程設置中存在的問題

1.1大學物理課程與理工科各專業其它課程結合度差

目前，多數新建地方本科院校各理工科專業使用統一的大學物理教材,與各個具體的專業結合不夠緊密,專業針對性差。雖然大學物理是理工科各專業的公共基礎課，但各專業有各自的專業特色和要求，因此對大學物理課的要求也不盡相同[2]。大學物理課程缺乏專業針對性容易使學生產生物理無用論的錯覺，認為學習物理對專業知識、課程的學習沒有幫助，學習積極性不高，學習效果差。

一、全面認識物理基礎課程的功能，充分重視物理基礎課程，保證教學時數。

物理學是一門研究自然的科學，主要研究物質的基本結構、基本運動形式和相互作用、轉化的規律。物理學的基本理論幾乎遍及自然科學的所有領域，廣泛應用于各種生產活動中，對于推動當代科學技術的發展具有不可取代的作用。陳佳洱院士曾指出:沒有較為深厚的物理基礎，卻侈談什么培養跨世紀的技術人才，多半只能是空話。②不僅如此，物理學發展中蘊含的物理思想、物理方法、物理學家的人文情懷和科學精神具有重大的教育價值。因此，大學物理還有幫助學生樹立科學世界觀，培養學生的探索精神和創新意識，增強學生分析問題和解決問題的能力等功能。物理學不僅僅包含了豐富的科學知識，還含有具有重要教育意義的研究方法和哲理，不僅能訓練學生的計算能力、抽象思維，更能培養學生分析問題、解決問題的能力。③根據相關要求，非物理類理工學科大學物理課程教學的學時數不得少于126學時，有條件的還應擴展大學物理教學內容，增加課時。④事實上，隨著高校畢業生就業市場競爭的日趨白熱化，高校面臨著巨大的就業率壓力，紛紛加強了專業課程的課時，大大壓縮了作為“通識性必修基礎課”大學物理課程的課時數。一些地方本科院校的大學物理課程課時數不足100學時(含實驗)，甚至一些高校一壓再壓，壓縮到了40－70學時。⑤“我國40余年來的現實狀態是，每當教學改革的呼聲高漲時，非物理專業就要求砍殺物理課程的學時?！雹揎@然，教育管理者需要充分重視物理基礎課程，在人才培養方案中給予充足的學時計劃。任課教師應全面認識物理基礎課程的教育價值，大力挖掘、實現該課程應有的教育功能，以更好地服務于現代人才的培養。

二、根據學生物理、數學基礎及專業差異，分類分層設置物理基礎系列課程，合理設計課程內容。

長期以來，高校針對非物理類理工科不同專業，在物理基礎教育方面統一開設了《大學物理》必修課，這種不分專業、不管學生物理和數學基礎及學習興趣等差異，一個標準、統一要求、同班授課的課程設置，導致學生學習興趣不高，主動性不強和學習困難。很多學生主觀上認為大學物理與自己所學專業聯系不大，學不學無所謂。由于理論性強，對物理、數學基礎、抽象思維能力要求高，學生普遍存在畏難情緒和抵觸心理。又由于就業形勢日趨嚴峻，學生在學習上更加關注專業技能、專業知識，對與其專業聯系不密切的課程往往不重視。傳統的大學物理課程在內容設計上，分為力學、熱學、光學、電磁學和近代物理幾個部分，經典物理占整個課程內容的80%。其強調學科知識的系統性、完整性，強調概念、原理、定律推導和數學表達，課程內容學科化、理論化，與當代高新技術發展前沿脫節，與實踐應用距離遙遠，與學生生活感性經驗脫離。隨著我國高等教育的不斷擴招和高考制度的改革，高校本科生源質量出現整體下降，學生物理、數學基礎參差不齊。地方院校本科招生雖是屬于第二批次本科招生，但由于本科招生規模的急劇擴大，對考生的整體要求不得不降低，尤其是部分地方院校的部分本科專業因為生源不好，上線人數不足以滿足招生需求，不得不采取降分的招生政策。部分省、直轄市對高考制度進行了改革，某些省份的理科高考生高考時并不要求考物理，結果導致招考的一些非物理類理工科專業學生在高中時沒有重點學習物理，這部分學生的物理基礎特別薄弱?，F行的大學物理課程內容過于學科化、理論化，課時緊張，教學進度快，學習難度大。非物理類理工科學生對大學物理的認同度低，學習興趣不高。一項關于地方工科院校學生大學物理學習情況的調查顯示:有21.3%的學生認為大學物理與自己所學專業聯系不多，開不開課無所謂。學生普遍認為把數學知識運用到物理上很困難，教學內容太多，跟不上教師講課進度，雖然課勉強聽得懂，但作業難做。32%的學生希望取消考試，建議根據作業完成質量及平時表現決定課程成績。8.5%的學生希望寫一篇課程論文了事，哪怕不能學到什么東西。⑦隨著教育理論的發展和教育改革的深入，學生是教學的中心，是學習的主體，能否做到因材施教決定了能否取得教育實效等教育理念已廣為人知。令人遺憾的是，大學物理教學困境的根源恰恰在于未能以學生為中心，未能做到因材施教。因此，必須尊重學生的物理、數學基礎及學習興趣差異，分類、分層設置不同的課程，合理設計課程內容。物理基礎課程設置和內容設計應從兩個維度入手。第一個維度，根據物理摸底考試成績、高等數學成績，把學生分為三個層次，在理工科專業中不分專業設置三個層次的必修公共基礎物理課程?；A較好的學生要求可以高一些，內容可以更深一些，可以要求能運用高等數學表達物理規律，要求系統掌握基本知識、基本概念和基本規律，適當增加物理理論教學。通過開設選修課的方式，開設一系列的相對更專業、更深入的物理類課程，為有興趣進一步學習物理知識的學生提供平臺?；A一般的學生要求可以低一些，內容難度可適當降低，以能基本達到相應的要求為準，以夠用和能滿足后續課程學習需要為原則，強化實際應用，適當增加趣味性的物理知識。對于基礎較差的學生，或是部分高考未選考高中物理的學生，可以增開補充高中物理知識的先修課程。在開設的大學物理課程中只要求能基本理解一般的物理概念、基本原理、基本規律，具有一定解決實際問題的能力，對難度較大的公式推導、習題不做要求，教學重心放在定理、定律的應用上，增加趣味性、通俗性、應用性強的內容。同時，增加課時，加強習題訓練和課后輔導。第二個維度，就是根據不同專業對物理基礎知識的需求，以專業基礎課的形式開設相應的物理類課程，設計與學生專業聯系緊密的物理學內容，為學生后續專業課程學習奠定堅實的物理基礎。由于不同的理工科專業對物理基礎理論、基礎知識的要求有很大差異，如化學、生物專業對熱力學等理論要求較高，數學、統計學、計算機、機械制造專業對電磁學、力學要求較高。完全依靠統一的一門公共基礎課，既難以滿足不同專業的需求，也無法使學生感受到所學的大學物理內容與自身專業的緊密聯系。只有針對不同專業設計相應的物理類專業基礎課，才能調動學生的學習積極性和主動性，也才能從根本上保證教學效果。

三、倡導啟發式、探究式教學，充分利用現代教學手段，增強教學藝術性，提高大學物理類課程的教學效能。

從大學物理教學實踐來看，占主導地位的教學模式仍是教師“滿堂灌”地講解物理概念、基本理論、公式推導和數學演算。很多教師認為，衡量高校教師水平的根本因素是科學研究能力，現行的職稱評審制度更看重科學研究，很多從事大學物理教學的教師把更多的精力投入到研究科研課題和論文撰寫，對教學改革的研究、教學理論的學習、教學藝術性的追求則比較少。大學物理教學往往是教師讀課件、學生看課件，師生互動少，看不到啟發式教學、探究式教學的蹤影，教學幾乎沒有什么藝術性。相關研究也指出，一些教師在教學中雖然制作了多媒體課件，但制作的課件缺少動畫演示，僅僅是一些文字和靜態圖像。⑧現代教學論認為，只有從問題出發、情境出發、感性經驗出發，才能激發學生的學習興趣。只有充分調動學生學習的主動性，引導動手動腦、積極體驗，才能真正幫助學生掌握和運用知識，才能切實培養分析問題和解決問題的能力，才能有效促進學生積極情感和價值觀的形成。由于與現代科技、現代生活、自然現象具有緊密的聯系，這為大學物理類課程教學的趣味性、直觀性、生動性創造了條件。因此，通過演示實驗、多媒體動畫課件、實驗觀察等方式，是能夠使大學物理類課程的教學做到趣味、生動、通俗易懂，富有啟發性、具有感染力、充滿藝術性的大學物理教學效果是可以達到的。例如，在講電磁場理論時可結合當代磁懸浮列車、靜電除塵等原理，在講解動力學時可結合汽車氣囊、拳擊手套、運動護墊、跳水運動等原理，在講解經典物理理論、定律時可介紹物理學家的探索研究歷程。這樣，不僅能使抽象的物理知識變成生動有趣、通俗易懂的直觀認識，還能增強課堂教學的感染力?？傊?，只有樹立啟發式、探究式教學理念，摒棄生硬的知識灌輸，不斷改革教學方式方法，積極追求教學藝術，學生才能學得輕松、學得愉快，大學物理課堂才能充滿生機和活力，也才能取得良好的教學效果。當前，大學物理教學仍存在課程設置不合理，課程內容過于學科化、理論化，教學理念落后，教學藝術性不強等問題，教學效果也不能令人滿意。但是，只要不斷改革、不斷探索、不斷實踐，相信大學物理的教學質量會得到提高，人才培養質量能不斷得到提升。

高等教育國際化是全球經濟一體化、全球社會信息化發展的必然趨勢。留學生教育作為高等院校國際化程度的一個重要尺度，已經成為高等教育的重要任務之一。中國綜合實力的不斷增長，吸引了全世界的學生來華留學，中國高等教育國際化的問題、學校留學生問題已經逐步引起各高校的高度重視，中國高校發展留學生規模已成為高水平學校的共識，留學生的規模在不斷擴大，專業也從經管、人文、外語擴展到計算機等工科領域，但是，我校近兩年來招收的一些工科專業的本科生大部分來自印度、巴基斯坦等國家，因招生時問短，生源參差不齊，相應的制度還不太健全，管理模式和教學方式上也沒什么經驗，在教學過程中要求全英語授課，給廣大教師提出了新的挑戰，在基礎課教學上存在一些有待研究的問題。結合自己的教學實踐，擬對本科工科留學生的大學物理基礎課教學中存在的問題以及如何針對實際情況提高教學質量做一探討。

1目前工科留學生的大學物理教學的現狀

1.1教材教材是教學的依據，教學效果的好壞與合適的教材的選取以及合理的使用緊密相關，沒有一本合適的教材，就如同無水之源和無本之木。目前英文教材雖然很多，但選擇一本對留學生在內容上、難度上、形式上以及習題的配套上都適宜的教材并不容易。我校的大學物理課是在大一的下學期開設的，是因為這時候學生已經有了一定的高等數學的基礎，對于微積分已經有了一定的認識。大學物理中所涉及到的很多計算都是對變量的計算，這就需要利用微積分的原理來解決變量的運算。而大一上學期所開設的微積分課程對于剛上大學的中國學生都覺得很難，剛何況對于身處異國的外國留學生。因此他們的數學功底都不是很扎實，因此在選擇教材上，必須要選擇數學難度不是很大的物理教材。

1.2學生基礎比較薄弱。一般這些留學生是高中畢業后來中國留學，具有高中學歷，但與國內高中生相比，在數學、物理等方面基礎知識水平上還是相對較低，在理論推導、公式計算等方面的能力明顯較弱。這就造成了，教師在授課時需要銜接高中物理知識時遇到很大的障礙，這也直接造成了教學的難度。

1.3國內外教師教學方法上的差異也給他們的學習帶來了不小的難度。在國外，課堂上學生的參與度很高，教師也廣泛采用聲像資料、討論、肢體語言等方式和手段，課后作業也多是小論文等形式。而在國內，課堂上多仍以教師為主，學生的參與度相對較低，課后作業的形式基本上都是計算解題。這些不同也導致了從小接受國外教育的留學生在聽課以及學習上的困難和不適應。從留學生自身來說，他們的學習習慣不好、學習能力較差。經常有學生上課遲到、課堂上睡覺現象的發生；對物理學習不重視，認為物理和他們所學的專業的關聯性弱，只要學好專業課就行。一些學生對基礎物理知識的理解只停留在表面上，缺乏舉一反三、觸類旁通的學習能力，往往教師講解的題目會做、聽懂了，稍作改動后就茫然不知所措。

1.4語言交流的障礙。我校留學生大部分來自印度、巴基斯坦等國家，他們流利的英語帶有濃重的地方口音，同時教師的英語口語也有待提高。因此在授課教師和學生之間存在較大的語言交流障礙，影響教學效果。

摘要:本文從培養“新工科”人才的教育目標出發，提出了新工科背景下多學科交叉創新性物理實驗改革方案，從擬解決的問題及目的、國內外各個高校關于此問題的改革措施、多學科交叉創新性物理實驗課程的改革方案的具體思路和舉措等方面做了詳細闡述．該改革方案將傳統的物理實驗與多學科科學前沿相結合，推動教師將科研成果及時轉化為教學內容，設計開發各學科交叉融合的新型物理實驗，將為“本研貫通人才培養”奠定基礎．

關鍵詞:新工科;多學科交叉;創新性

1多學科交叉創新性物理實驗課程改革方案擬解決的問題及目的

在新工科背景下，目前我國物理實驗課程所面臨的問題主要有以下幾個方面:1)物理實驗內容陳舊過時，知識點單一，往往只是教科書上已有基本物理知識的簡單重復，實驗內容不交叉、不綜合，當前的物理實驗內容很難體現最新的科學研究成果［3］．導致物理實驗教學內容跟不上時代的發展，在當前高速發展的科學前沿新知識和新技術面前顯得格格不入;2)在傳統物理實驗教學體系中，物理實驗往往被簡單分割為普通物理實驗與近代物理實驗兩門相互獨立的課程．而其中普通物理實驗又被分為力、熱、光、電、磁等相互獨立的內容，實驗內容在物理學科內部都很少實現交叉融合．學生更難將物理實驗內容與本專業科研應用交叉聯系，這與當前發展多學科交叉新工科的目標相違背;3)傳統物理實驗課程的教學模式一般都是教師講授實驗原理和演示實驗操作，學生按照老師的操作步驟要求按部就班的按照一樣的實驗方法重復同樣的實驗內容．過程中學生各自利用實驗室配備的相同的實驗儀器完成同樣的數據測量．這樣的教學模式枯燥無味且毫無創新性和趣味性，學生不感興趣，只是機械的完成課堂任務，過程中很少有機會激發學生的創新和創造意識，很難培養學生發現問題和解決問題的能力．正因為這樣，多年來我國培養的學生與西方先進國家學生相比，雖然考試中可以發揮的很出色，但是一到解決具體問題時，就顯得很不自信，面對問題不知所措，相比之下，動手能力和創新能力就顯得尤其匱乏;4)按照傳統教學模式授課，教師方面也大多只是每節課機械的完成相同的教學內容，就教師教學而言，也很難激發教師的教學主動性和開發新實驗內容的興趣．針對以上問題，本文提出多學科交叉創新性物理實驗課程建設，從面向新工科發展和培養多樣化、創新型人才的角度來考慮，期望通過改革實現以下目標:1)將傳統的物理實驗結合多學科科學前沿，推動教師將科研成果及時轉化為教學內容，設計開發各學科交叉融合的新型物理實驗，將本專業科學前沿與物理實驗內容相結合．使學生不僅僅能熟練掌握自己專業領域的知識技能，還能夠學會融會貫通，理解各個學科之間的交叉融合．達到“舉一反三”的教學效果，為“本研貫通人才培養”奠定基礎．2)培養學生具有工程設計思維，學會用批判性的思維角度看待科學問題，進一步提高學生的創新創業能力，具有獨立自主學習的能力，具有跨學科交叉融合的新工科人才特征，具有利用所學知識解決現有實際問題的能力，并且有能力通過學習新知識和新技術去預測和解決未來科學發展過程中可能會遇到的問題．3)將現代信息技術帶入教學，比如“雨課堂”等．結合翻轉課堂的教學方法，改變目前傳統單一的“教師講、學生聽”的授課模式．通過信息化的教學手段，使學生真正融入課堂教學，調動學生的學習積極性，也充分調動教師教學熱情和激情．

2國內外各個高校關于物理實驗課程的改革措施

由于國外先進的教學理念，它們更加突出物理實驗“設計性、研究性、探索性”的教育功能，國外著名大學各自形成了各具特色、比較完善和先進的物理實驗教學模式．德國大學所開設的物理實驗課偏重于設計性實驗．著名的德累斯頓大學(DresdenUniversity)和凱澤斯勞騰大學(KaiserslauternUniversity)對物理實驗相當重視，他們開設的“物理實驗”課程中包含很多研究性物理實驗，教材中不給出實驗步驟和過程，只提問題和要求，要求學生自行設計并完成實驗方案，過程中不僅要求學生設計具體實驗內容和實驗方案，實驗所需的儀器也需要學生開動腦筋去構思設計，實驗室不給學生提供現成的實驗儀器，需要學生自己根據設計思路，采購所需配件進行組裝，最后利用組裝好的儀器再進行測量［4-6］．這個過程雖然耗時，但是真正鍛煉了學生的動手能力和創新能力，通過該課程，使學生不僅學習了某個實驗的原理和現象，還掌握了儀器測量原理．例如，幾何光學關于薄透鏡的實驗項目，我們現在的傳統實驗是要求學生根據提供的光學元件，利用光學原理測量透鏡的焦距等，實驗枯燥又缺少實際意義，學生雖然學習了透鏡原理，但是連日常生活中的透鏡應用原理也說不清楚;德國大學將薄透鏡實驗按設計性實驗教學，實驗要求學生利用提供的若干塊薄透鏡先自己組裝透鏡組裝置，比如望遠鏡和顯微鏡等，然后再利用所組裝儀器進行觀察并測量分辨本領和放大倍率等，雖然實驗難度上比較大，但事實上這種設計性實驗對培養學生的動手能力和創新能力等方面卻有很好的效果．英國的曼徹斯特理工大學對實驗教學也非常重視，與我國高校要求大二開始做實驗不同，曼徹斯特大學要求物理專業學生從大學入學開始就著手設計性實驗的練習，學生以小組形式完成實驗，各成員之間分工合作，過程中首先需要搜集資料，然后根據整理的資料進行組內團討，整理出實驗方案，就實驗方案開展實驗，遇到問題大家一起討論尋找解決辦法，也可以根據討論結果征求教師的指導意見，取得一致意見后繼續開展實驗．在整個實驗過程中，小組內各個同學分別發揮出了各自特長，在搜集資料、實驗設計、實驗操作和論文書寫等方面分工協作完成．另外，實驗內容上，基本各個設計性實驗內容都與教師的科研工作相結合，使學生逐步了解和適應科研工作，鍛煉了學生的科學研究能力［7］．而我國大部分高校仍采取傳統驗證性物理實驗教學模式，學生在規定的時間統一完成規定的實驗內容，不利于學生創新思維的形成，嚴重制約了創新型人才的培養，與我們現在“本研貫通”的人才培養目標嚴重脫節，另外，繼續按照這種驗證性教學模式教學也不利于我國高新科學技術的發展．近年來，國內一些高校逐漸意識到該局面的嚴重性，逐步開始采取一些措施改變當前實驗教育現狀，相繼開設了一定量的研究性和設計性的實驗項目，為一部分能力較強的學生提供了進一步發展和提高的機會［8］．其中，復旦大學走在國內高校物理實驗教學改革的前列．他們所開設的設計性實驗，教材中沒有實驗步驟，只有實驗研究課題沒有實驗原理，只有一系列的問題．他們將設計性實驗以選修課的形式開設，但是授課模式近似于課題研究形式，要求學生按照實驗要求，最少一個學期完成一個研究性課題．過程中學生自己先根據課題名稱和教師列出的一系列問題查閱資料，以自學為主，自己設計實驗方案，組裝和調試實驗裝置，測量數據，完善測量裝置和方法，最后完成課題［9］．浙江大學也開設有“小課題物理實驗”，主要是設計性實驗．首先由學生根據各自興趣愛好特長等選擇所研究的課題，實驗室配備基本實驗儀器和所需基本資料等，學生按照課題要求在規定時間內完成實驗，但是由于課題的設計性和開放研究性，完成時間會較長，一般為一學期內完成，實驗授課模式不局限于課堂教學，學生隨時可與教師取得聯系，針對遇到的問題進行討論，最終完成實驗內容［10］．北京交通大學全面改革了物理實驗教學模式，核心就是變原來的解釋性實驗為設計性實驗，讓學生在親自參與和動手設計中訓練實際動手能力和數據分析能力［11］．綜上所述，國內部分高校已經開始著手創新型實驗的改革，但是就改革內容來說大多只是針對教學方法和手段進行改革，將傳統物理實驗原有內容改為設計性或研究性實驗，而并沒有針對適應新工科要求的多學科交叉特點對實驗內容做顛覆性改革．本論文提出的多學科交叉創新性物理實驗課程改革，以開發適應新工科人才培養要求的多學科交叉創新性物理實驗為目標，結合相應教學方式的改革，期望為培養多元化、創新型人才提供支撐．