学生自学大学物理教学模式探索
［摘要］大学物理作为理工科专业一门重要的基础课程，在学科交叉发展的大背景下，不仅是物理学专业的入门课程，同时对非物理专业学生的专业课程学习起着铺垫作用。通过该课程的学习，重点培养学生从物理学角度提出问题，灵活运用物理学知识分析问题，提升使用物理学解决问题的能力，从而达到提升学生创新思维能力、适应社会需求的教学目标，这也符合新时代社会对人才培养的要求。通过总结大学物理课程教学的体会，围绕提高学生的课堂参与度和创新性，增加学生的自学能力，探讨提高本科生自主学习及学以致用能力的具体措施。
［关键词］大学物理；课堂模式改革；自学；创新能力
为了培养学生的创新能力，2007年教育部对高等教育人才培养模式进行改革，主要是不断提高人才培养的质量，从而满足国家和社会对具有创新能力的复合型、创造型人才的需求。随后，教育部相继实施了一系列项目和计划，如2015年，教育部启动“双一流”建设；2019年，启动“双万计划”。近年来，党中央、国务院为深化高等教育改革采取了一系列有效措施，旨在突破传统的高等教育人才培养模式，顺应社会时展的需求，更加注重培养学生自主创新能力，不断提高人才培养的质量，从而打破社会复合型拔尖创新人才紧缺与国家面临的经济转型之间矛盾的窘境。高校作为高等教育改革发展与人才培养的前沿阵地任重而道远。在工程教育专业认证体系下，学生表现将作为教学成果的评量依据。为了适应社会发展的需求，进一步推动相关专业的工程认证工作，摒弃传统的教育观念，确保学生掌握必备的近现代物理学知识体系，提高其灵活使用物理工具解决相关工程问题的能力，加强思维方式和创新能力的培养，全国各大理工类院校对大学物理从教学内容、教学方法以及教学手段等方面进行不同程度的改革探索与尝试。
而课程体系的改革由于与学生培养质量直接相关，成为课程教学改革的重中之重。随着现代科学技术与工业应用的飞速发展，涉及到物理技术的高科技产品日新月异，新材料、新技术、新工艺不断涌现，使大学物理类的课程体系及教学内容不断更新和丰富。广东工业大学是地方高水平工科学校，秉持“与广东崛起共成长，为广东发展作贡献”的教学方针，肩负着为地方经济建设和企业发展培养人才的重任。依托广东地域优势，服务广东发展是我校办学的基本理念和重要目标。在增长方式转型升级的背景下，要求培养更多具有创新精神和创业能力的高素质人才，因此探索创新人才培养模式和机制，培养高素质创新人才，是时代的要求，更是高校的根本任务。探索具有广东特色、适应广东发展要求的创新人才培养模式，这是对学生个人的负责，更是对国家和民族的担当。人才的培养在于人文素养和专业技能的培养，因此对于专业课程体系的设置必须经过目标设定、严格讨论和科学设计。采用先进的软硬件设施引导学生的兴趣，并注重开放性、创新性、包容性，从而形成综合、科学的完整课程体系。全面加强对学生人文素养、科学态度、专业技能的培养，对学生独立思考、灵活运用、创新能力以及理论结合实践的能力培养，使学生具备扎实的知识体系、优秀的创新创业精神和良好的实践能力，并进一步将学生创新能力的培养纳入教学质量的衡量标准，完善教学质量和监控体系，最终满足人才市场对毕业生知识多元化、能力专业化的要求。随着招生规模的不断扩大，大学生的就业问题逐渐成为被广泛关注的社会现象。在招聘市场，许多单位采取不同的方式限制应届毕业生的入职比例，究其原因无非是企业需要额外增加重新培训的成本。而在企业看来，这项工作本应是学生在其毕业前就完成的。
当前的教育体制多以教育投入作为衡量标准，很大程度上忽略了相应的教育产出，这使得产、学、研严重脱钩，培养出的学生与企业的需求相差较大。从我国目前的人力资源分布看，学术型人才严重过剩，而应用型人才又极度紧缺，从而导致一方面学术人才严重过剩；另一方面产业转型升级又缺乏相关人才，究其原因还是人才培养模式的问题。虽然此前有一系列的制度安排想要打破这一矛盾局面，如“卓越工程师培养计划”，但收效甚微，因为即便强调理论与实践的结合，但受限于软硬件设施、教学模式以及企业合作困难，实施该计划的院校很难完整、切实地执行。学生从理论到工程的综合运用素质以及适应能力相对较低，使得学生的就业缺乏竞争优势化，这对当今的高等教育模式带来严峻的挑战。如何有效提升在校大学生的实践创新能力并使其符合社会和企业的需求？关于这个问题，国内外专家也做了大量研究。随着科学技术的不断发展，未来社会对人力资源的要求一定会倾向于理论与实践的综合，而产业技术含量越高，资本越是密集化，社会分工越是精细，并且最终对劳动力的排斥越大；因此，高等教育要更加注重对在校大学生创新、实践、适应能力的培养以及学生分析问题和解决问题能力的培养，达到学以致用的目标，并激发他们的创新思维和探索精神。课堂教学是学生获取知识的一种重要途径，也是培养学生创新能力的直接渠道。
高等教育创新人才培养模式对高校教师的课堂教学也提出了更高的要求，如何以自主学习和创新能力的培养为目标来设计课堂形式和内容成为关键问题。目前大多数高校的课程教学仍然是“讲课+考试”的模式，偏重理论知识的解析，很大程度上忽略了实践能力、分析问题能力的锻炼。在以教师为核心的“单向输出”课堂中，学生难以养成自主学习和独立思考的习惯；课堂上缺乏老师及时的引导与激励，容易导致学生出现注意力不集中、积极性不高、参与感不强的情况，极大地限制了自主学习和创新能力的培养，不能满足社会经济持续发展对高素质创新人才的现实需求。以笔者讲授的大学物理课程为例，课堂采用的仍然是传统的教学模式，基本沿用了中学阶段“满堂灌”的教学方法，简单地依靠老师的“单向输出”，很大程度上磨灭了学生们对实践性学科的学习兴趣，同时课堂也缺乏生机。目前的课堂教学一般使用多媒体设备，多媒体提供的图像直观清晰，信息量大；但另一方面也容易造成学生上课走马观花，不容易把握重点，大量公式的推导用多媒体演示容易导致速度过快，只有少同学能跟得上老师的节奏，而大部分同学可能听起来吃力，进而导致注意力不集中、学习松懈等现象。如何在两个45分钟的课堂里持续调动学生的积极性，并让学生跟上老师的节奏，是一个需要好好研究的问题。大学物理是我校理工科学生必修的基础课程，通过该课程的学习，旨在培养学生从物理学角度提出问题，运用物理学方法分析问题和使用物理学语言解决问题的能力。
大学物理是大部分专业后续专业课程学习必不可少的基础课，也是培养创新型、复合型、应用型人才的基石课程。本论文总结笔者在大学物理课程教学过程中的心得体会，结合香港培养学生自主学习能力的方式，围绕提高学生的课堂参与率和创新性，增加学生的自学能力，探讨提高本科生自主学习以及学以致用能力的具体措施。大学物理作为理工科专业的骨干课程，理论性和系统性强，学生需要掌握的概念、理论和方法较多，对这门课程掌握的熟练程度会直接影响后续专业课程的学习。大学物理课程内容丰富，涉及面广，所涉及的领域发展快，但面临课时量少的问题。其优势是在原来高中物理基础上加深，所涉及的基本概念和定律跟高中物理差不多，在空间维度和运动的复杂性上有更高的要求，包括从标量到矢量的计算、从一维空间到三维空间的转变，以及运动方式从线性到曲线，都需要运用大学数学中的建模和微积分思想，从而实现高中课程到大学的飞跃。充分结合这个优势和目前大学物理教学存在的问题，进行课堂教学改革是非常必要的。为了让每堂课都处于活而不乱的气氛当中，要求教师对所教课程熟悉，提前备课，拟好问题，并对学生可能提出的问题提前做好准备。其次，要求学生做好预习，不仅预习课本，还要查找其他资料。如何使预习不流于形式，教师布置学生预习时，应该充分考虑到学生的兴趣点，通过合适的兴趣点引导学生做好课前预习。目前大学物理课程的学时已压缩至48学时，要使学生在短学时中充分掌握课程内容有一定难度，所以必须根据实际情况和当前大学物理的特点对教学内容和方法做一定的调整。
教师先安排1/4的学时进行前期理论知识的讲解，其余时间为学生为主动学习（包括小组讨论、查找资料、实验验证等环节），同时教师安排时间进行辅导，最后教师进行项目的验收（包括小组成员的作品演示，以及论文答辩、经验总结）。在大学物理教学过程中，将教学内容分为自学和讲授两部分，自学部分占30%，主要将与高中物理基本概念相关内容制成PPT或视频，利用网络平台提前让学生学习，讲明学习任务和需要达到的要求，激发学生的自学和独立思考能力。每次课堂上设置相关提问，根据学生的参与度和回答正确率进行平时成绩的考核。另外70%的内容是大学物理课程的重点和难点，需要着重在课堂上讲解和分析。采用现代化的教学方法和手段，积极开发基于计算机辅助的教学课件，把重点和难点通过直观的动画形式展示出来，再通过逻辑串讲，充分结合学生自主学习和教师重难点透彻讲解增强学生的理解，既节省了教学课时，也提高了课堂教学效果和教学容量。同时，充分展示物理知识在实际生活中的应用现状，开阔学生视野，将学生的思维从纯物理领域带到其相关的应用领域，让他们认识到大学物理课程学习的必要性和重要性以及其应用前景，从而激发学生对科技创新的兴趣，进一步拓宽他们的知识面，使学生明白大学物理在日常生活中的作用，培养学生科学思维、灵活运用、综合分析问题和解决问题的能力。通过对大学物理课程教学模式的改革，预期达到如下成果：①建立起大学物理模块化教学体系资源库，包含新的教学大纲、教学基本要求，实现共享；②创建与各专业相关的例题库、习题库及设计性实验库，实现共享；③编制各种模块所需的大学物理教程多媒体电子课件，实现共享；④分专业、分模块建立大学物理考试库，实现及时反馈、及时弥补，实现资源共享。同时，通过本课程的教学改革使各类专业本科学生对大学物理的基本概念和理论有相对清晰、系统的了解，并为他们后续学习本课程相关专业课程建立良好的基础知识体系。通过学生的自主学习和合作互动，进一步实现问题背后的知识内容的掌握和深入理解，并借此激发、引导学生的科学兴趣，最终达到提升学生自主学习、解决问题能力训练的目的。
作者：龙慧 陶丽丽 单位：广东工业大学
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