付美芹

山東華宇工學(xué)院電氣工程學(xué)院 山東德州 253000

大學(xué)物理課程是我校各工科專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，在應(yīng)用型人才的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)中起著舉足輕重的作用。通過學(xué)習(xí)大學(xué)物理，學(xué)生可以了解物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、基本運動形式及相互作用規(guī)律，理解典型物理模型的建立過程，掌握科學(xué)的思想方法和研究方法，不僅可以提高他們獲取專業(yè)知識的能力，為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，還可以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題及解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素質(zhì)。因此，大學(xué)物理在應(yīng)用型高校的人才培養(yǎng)課程中，地位無可替代，大學(xué)物理教學(xué)的改革尤為突出和重要。大學(xué)物理教學(xué)改革要建立在“開闊眼界、學(xué)以致用、提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、緊跟時代發(fā)展”的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化教學(xué)方法，培養(yǎng)有抱負(fù)、有能力的應(yīng)用型人才。

1 大學(xué)物理教學(xué)面臨的困難

1.1 大學(xué)物理課時少，內(nèi)容多

大學(xué)物理作為我校各工科學(xué)生的一門學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)，但是我校大學(xué)物理課程課時較少，只有64學(xué)時，其中理論講解為56課時，課內(nèi)實驗為8課時，而且大學(xué)物理內(nèi)容較多，知識模塊較多，不同的專業(yè)對物理知識的需求也不同。因此，為了更好地與學(xué)生的專業(yè)課程進行銜接，在大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的取舍和側(cè)重點上應(yīng)該進行一定的改革。

1.2 教學(xué)模式單一

教學(xué)模式以線下教學(xué)為主，教學(xué)方法以講授法為主，且講課內(nèi)容以理論知識為主，難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。因此，在教學(xué)模式和教學(xué)方法上應(yīng)該進行一定的改革。

1.3 物理實驗課時較少

大學(xué)物理是理論與實踐相結(jié)合的一門學(xué)科，大學(xué)物理實驗是學(xué)生進入大學(xué)后學(xué)習(xí)系統(tǒng)的實驗方法和實驗技能的開端，也是后繼實驗課程的基礎(chǔ)，通過大學(xué)物理的實驗教學(xué)，可以使學(xué)生了解物理實驗的基本流程和思想方法，理解物理實驗的主要過程和方法，掌握物理實驗的基本方法和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生具有從事科學(xué)實驗的素質(zhì)。但實驗課時較少，只有8個學(xué)時、4個實驗項目，分別為力學(xué)2個課時、熱學(xué)2個課時、電磁學(xué)2個課時、光學(xué)2個課時。實驗課時較少，無法更好地提高學(xué)生的動手能力。

1.4 學(xué)生水平參差不齊

本科學(xué)生層次不一，主要分為有春考生和夏考生。夏考中分為文科生和理科生，夏考理科生物理基礎(chǔ)較好，學(xué)習(xí)積極性和主動性較高，接受能力也強，但是春考生和夏考文科生因多年未學(xué)習(xí)物理，基礎(chǔ)知識較薄弱，學(xué)習(xí)主動性較差。

2 教學(xué)內(nèi)容選擇的基本原則

大學(xué)物理教學(xué)不應(yīng)該只是簡單地傳授知識，而是要提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)造能力，學(xué)習(xí)科學(xué)的思想方法。而大學(xué)物理的教學(xué)與專業(yè)知識相結(jié)合，能加強各學(xué)科知識的融會貫通，使學(xué)生學(xué)到的是一個知識的結(jié)合體，接受到的是較新的科技信息，同時也能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。

3 基于學(xué)生專業(yè)能力提升的大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建措施

3.1 改革教學(xué)內(nèi)容，分專業(yè)實施

由于不同專業(yè)的學(xué)生對大學(xué)物理知識的需求不同，因此必須為各專業(yè)選擇個性化的教學(xué)內(nèi)容，以更好地為專業(yè)做好服務(wù)。為了更好地培養(yǎng)應(yīng)用型人才，與學(xué)生專業(yè)相對接，我們從學(xué)生的專業(yè)需要出發(fā)，認(rèn)真研讀各專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，進行教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，并對教學(xué)大綱進行修訂。

由于大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容多、學(xué)時少，因此物理教研室對各個二級學(xué)院進行了調(diào)研，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果和人才培養(yǎng)方案的要求，在保證基本的大學(xué)物理教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點為各專業(yè)選取教學(xué)內(nèi)容，進行不同教學(xué)內(nèi)容的側(cè)重點，進行個性化整合，為學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課程做好必要的理論鋪墊。依據(jù)調(diào)研結(jié)果，我們把大學(xué)物理分成了大學(xué)物理A和大學(xué)物理B，并修訂了教學(xué)大綱，大學(xué)物理A主要面向電子、網(wǎng)工、物聯(lián)網(wǎng)、軟件工程、電氣、測控、自動化、機器人、機制、機械電子、智能制造等專業(yè)，大學(xué)物理B主要面向汽服、車輛、新能源、材料、建環(huán)、能源、道橋等專業(yè)。大學(xué)物理A側(cè)重于電場和磁場方面的知識講解，大學(xué)物理B側(cè)重于熱學(xué)方面的知識講解，因使用的教學(xué)大綱不同，在期末會通過不同的試卷進行考核。

同時在講課過程中，根據(jù)所在班級學(xué)生的層次和水平，選擇所講知識的深淺，對于基礎(chǔ)較好的夏考理科班，加入有一定難度的知識點和例題等，拓展學(xué)生的知識面。對于基礎(chǔ)較差的夏考文科班和春考班，只將基礎(chǔ)知識以及基礎(chǔ)知識的具體應(yīng)用講透即可，有難度的知識點和例題可放在學(xué)習(xí)通中，供學(xué)生自學(xué)，并通過線上、線下等多種方式及時做好輔導(dǎo)答疑。

3.2 建立應(yīng)用案例庫

將前沿科技融入教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，建立基于學(xué)生專業(yè)能力提升的具有應(yīng)用特色的大學(xué)物理課程教學(xué)體系，在個性化選擇教學(xué)內(nèi)容的同時，課程組成員收集科技前沿資料和生活生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，并進行篩選，形成應(yīng)用案例庫和前沿科技資料庫，并及時更新。在授課過程中適當(dāng)加入一些拓展，將應(yīng)用型案例和高新科技發(fā)展應(yīng)用融入教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，拓寬學(xué)生的眼界，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

比如，針對電氣、電子等專業(yè)：講到電磁學(xué)時，探討磁懸浮列車、高鐵的工作原理以及研究進展；講到光學(xué)部分時，介紹結(jié)晶顯示器的原理、激光的原理和應(yīng)用。針對機制、建環(huán)等專業(yè)：在講質(zhì)點的運動時，加入我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的定位原理；講到波的干涉時，介紹歌劇院的建筑設(shè)計與波的干涉的關(guān)系；講到動量守恒定律和角動量守恒定律時，介紹我國航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀以及航天器、衛(wèi)星和空間站等的相關(guān)應(yīng)用。一方面有利于學(xué)生對基礎(chǔ)知識的融會貫通，另一方面在強化基礎(chǔ)概念的同時，也可以使學(xué)生對基礎(chǔ)學(xué)科產(chǎn)生新的認(rèn)識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和應(yīng)用能力。同時利用學(xué)習(xí)通平臺，建立應(yīng)用案例庫和前沿資料庫，形成分專業(yè)的教學(xué)資料庫，不斷完善，及時更新，供學(xué)生日常學(xué)習(xí)使用。

另外通過公選課《物理與生活》，學(xué)生能了解物理學(xué)的邏輯體系、發(fā)展歷程及應(yīng)用范疇。通過實例的講解，學(xué)生理解生活中的現(xiàn)象和物理學(xué)之間的密切關(guān)系。這些可以使學(xué)生掌握理論與實踐相結(jié)合的方法，拓寬眼界，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。同時經(jīng)過對公選課的課程建設(shè)，制定了教學(xué)大綱，完善了視頻資源、電子教案、課件、題庫等，并上傳到學(xué)習(xí)通平臺。

3.3 建立思政案例庫

物理教研室以立德樹人為教育中心環(huán)節(jié)，引導(dǎo)教師自覺將思政教育融入課堂教學(xué)，強化思想理論教育和價值引領(lǐng)，發(fā)揮哲學(xué)社會科學(xué)育人功能。利用“大學(xué)物理”課程教學(xué)，運用課程所蘊含的思想政治教育資源，將課程中的知識和課程思政有機融合。

物理教研室充分運用課程組成員進行研討，充分挖掘思政元素，以力、熱、電、光和量子物理五大模塊為單元進行課程思政元素的挖掘，并形成了系統(tǒng)的課程思政案例庫。利用物理學(xué)知識與生活實際聯(lián)系緊密等特點滲透培養(yǎng)學(xué)生的探究思維，比如，講到牛頓第一定律、多普勒效應(yīng)等知識時，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家善于發(fā)現(xiàn)、樂于探究的優(yōu)秀品質(zhì)；通過愛國的題材的教育，樹立學(xué)生的民族自豪感和自信心，建立科技強國的理念和使命感，從而使學(xué)生養(yǎng)成良好的世界觀、價值觀和人生觀。比如講到速度的概念時，融入“中國速度背后的中國實力—國家超強的決斷力、凝聚力、行動力、保障力”價值體系，激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)動力，增強民族自信心和自豪感。

通過課程思政與大學(xué)物理知識融合，實現(xiàn)“潤物細(xì)無聲”的育人功能，實現(xiàn)以“知識傳授、能力培養(yǎng)、價值引領(lǐng)”為目標(biāo)，以“更新教學(xué)內(nèi)容、融入課程思政元素”為載體，以“提升教師思政意識和能力”為支撐，以“融合現(xiàn)代信息技術(shù)手段”為特色的“四位一體”大學(xué)物理課程思政教學(xué)模式，從根本上踐行立德樹人。

3.4 改革教學(xué)模式，采用線上線下混合式教學(xué)模式

我們對教育模式和教學(xué)方法進行了改革，主要為基于超星學(xué)習(xí)通平臺，采用線上線下的混合式教學(xué)模式。應(yīng)用案例式、任務(wù)驅(qū)動式等教學(xué)方法，課前通過發(fā)布學(xué)習(xí)視頻、章節(jié)測驗及參考書等相關(guān)資料，引導(dǎo)學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)，并通過學(xué)習(xí)通發(fā)布練習(xí)題檢測預(yù)習(xí)效果，采用課前練習(xí)、課堂測試等方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，促進學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；在課堂上運用問題探究、學(xué)生分組討論等手段激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力。通過將課堂知識和科技前沿應(yīng)用相結(jié)合，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。課堂講解內(nèi)容爭取當(dāng)堂讓學(xué)生吸收消化，課后通過學(xué)習(xí)通發(fā)布練習(xí)題和思考題加深學(xué)生對知識的鞏固。

3.5 理論知識與實驗相結(jié)合

我們對大學(xué)物理實驗也進行了改革，大學(xué)物理實驗由課內(nèi)實驗變?yōu)楠毩⒊烧n的實驗課，“大學(xué)物理實驗”課程共24課時，1.5學(xué)分，面向?qū)ο鬄槿５墓た茖W(xué)生，由課內(nèi)的8課時增加為24課時，現(xiàn)共開設(shè)了16個實驗項目，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點，選擇適合學(xué)生專業(yè)的12個實驗項目，其中電氣、自動化、電子等專業(yè)：增加電磁學(xué)方面的實驗項目；機制、車輛、建環(huán)等專業(yè)：增加熱學(xué)方面的實驗項目；機器人專業(yè)：進一步增加了電磁學(xué)方面的實驗項目(如下圖所示)。

各專業(yè)各部分實驗項目數(shù)圖

我們制定了“大學(xué)物理實驗”課程的教學(xué)大綱、電子教案和實驗指導(dǎo)書等材料，制訂了課堂教學(xué)改革方案，課程組成員不斷進行課程改革，探索課堂教學(xué)改革的方法，形成了課堂教學(xué)改革案例，積極進行課程建設(shè)，不斷完善學(xué)習(xí)通的視頻、實驗講義、試題等資源，供學(xué)生預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)使用。

同時還增加綜合性、設(shè)計性實驗，現(xiàn)有綜合性實驗4個、設(shè)計性實驗2個。通過實驗項目的改革，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新思維，不斷提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，促進學(xué)生素質(zhì)的全面提高，進一步為后續(xù)專業(yè)課的實驗課程打好基礎(chǔ)。

3.6 帶領(lǐng)學(xué)生參加物理實驗方面的大賽

為鼓勵和培養(yǎng)大學(xué)生的科技創(chuàng)新精神，提高科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的實際能力和全面素養(yǎng)，引導(dǎo)大學(xué)生適應(yīng)深化教育改革，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，樹立創(chuàng)新精神，提高創(chuàng)新能力。物理教研室面向全校本科學(xué)生舉辦大學(xué)生山東華宇工學(xué)院首屆物理科技創(chuàng)新大賽暨山東省大學(xué)生科技節(jié)物理科技創(chuàng)新大賽校內(nèi)選拔賽，選拔優(yōu)秀選手代表學(xué)校參加2021年第十三屆山東省大學(xué)生科技節(jié)物理科技創(chuàng)新大賽。

之后，物理教研室教師帶領(lǐng)學(xué)生參加了山東省大學(xué)生科技節(jié)物理科技創(chuàng)新大賽，并獲得了一等獎2項，二等獎3項，三等獎2項的好成績。其中一項一等獎的參賽項目為紫外光可見分光計，是對物理實驗室現(xiàn)有實驗儀器的改造，本作品在普通分光計的望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的分劃板上，增加了紫外熒光材料，使得投射到分劃板上的紫外線的不可見譜線，轉(zhuǎn)化成了波長變大的可見光譜線，但是紫外譜線成像在分劃板上的位置并沒有變化。本作品是既可以看到可見光譜線，又可以看到不可見的紫外線的譜線的分光計，它不改變已有的分光計基本結(jié)構(gòu)和原有的使用方法，生產(chǎn)和使用簡單方便。本作品克服了國內(nèi)外已有的分光計無法看到紫外光譜線的不足，它還具有減輕光源的紫外線傷害人眼睛的功能，因而可以利用分光計做紫外線相關(guān)實驗內(nèi)容或進行紫外線相關(guān)物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的科研。本作品可使國內(nèi)外已有的、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的分光計擴展應(yīng)用范圍，不但能研究可見光，還可用于研究紫外不可見光，同時減小了紫外線進入人的眼睛而帶來的損害，也可使學(xué)生對光譜有了更深的認(rèn)識，有利于提高學(xué)生的知識應(yīng)用能力。

通過帶領(lǐng)學(xué)生參加比賽，激發(fā)了學(xué)生對大學(xué)物理和大學(xué)物理實驗的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，激發(fā)了學(xué)生的實驗潛能，提高了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生能積極參與到物理實踐中，在實踐中提高創(chuàng)新能力、實踐能力和團隊協(xié)作意識。

4 預(yù)期效果

(1)提高教師的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平。教學(xué)內(nèi)容改革能促使教師積累更豐富、更全面的教學(xué)資源，增強教師的專業(yè)素質(zhì)。

(2)充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。通過教學(xué)內(nèi)容改革，改變單調(diào)的理論知識，提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性。

(3)提高教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的深度。通過創(chuàng)新教學(xué)模式，拓寬學(xué)生的知識面，激發(fā)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容深度學(xué)習(xí)的興趣，同時這對教師提出了更高要求，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

(4)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和知識應(yīng)用能力。通過指導(dǎo)學(xué)生參加各級各類創(chuàng)新設(shè)計大賽，積極申報專利和大學(xué)生國家創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等，逐步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力。