工科大學物理教學展望

　　一、工科大學物理課程的地位和作用
　　20世紀后半葉，物理學在此前建立起來的狹義相對論、量子力學、量子電動力學、統(tǒng)計物理和許多重要物理實驗基礎(chǔ)上，以前所未有的速度發(fā)展著.許多物理學的分支學科，如原子、分子物理、原子核物理、固體物理、等離子體物理以及粒子物理等，都得到極大發(fā)展.與此同時，科學發(fā)展的另一個重要特征是學科間相互滲透和交叉綜合.物理學和其他學科相互滲透，產(chǎn)生了一系列交叉學科和邊緣學科，如化學物理、生物物理、大氣物理、海洋物理、地球物理等等.物理學的新概念、新理論和新的實驗方法向其他學科轉(zhuǎn)移，促成各學科的發(fā)展并成為其組成部分.
　　20世紀后半葉，新技術(shù)特別是高新技術(shù)發(fā)展之快也是前所未有的.高技術(shù)包含的科學知識高度密集，綜合性極高，如紅外和紅外成像技術(shù)、激光技術(shù)、計算技術(shù)、信息技術(shù)、航天技術(shù)、生物技術(shù)等等，都無一例外地與物理學等學科的基本概念、基本理論和基本實驗方法密切相關(guān)，其發(fā)展在很大程度上依賴包括物理學在內(nèi)的各學科的發(fā)展.
　　現(xiàn)代軍事科學技術(shù)的知識密集性、綜合性極高，處于科學技術(shù)的前沿，近幾年來的局部戰(zhàn)爭向人們展示，現(xiàn)代戰(zhàn)爭在相當大程度上是高新技術(shù)的較量.現(xiàn)代軍事科學技術(shù)離不開物理學和物理學的新成就，如紅外夜視、激光制導、激光雷達、三相彈等都與物理學原理和物理學實驗技術(shù)密切相關(guān).
　　這一切都表明，在科學技術(shù)發(fā)展的進程中，物理學不但在歷史上曾經(jīng)是處于主導地位的，在20世紀是處于主導地位的，而且毫無疑問，21世紀物理學在科學技術(shù)發(fā)展中也必將處于主導地位，它的作用將會更加突出.
　　大學物理課是一門重要基礎(chǔ)課，它的作用一方面是為學生較系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)，另一方面是使學生初步學習科學的思維方法和研究方法，這些都起著增強適應(yīng)能力、開闊劉義洪盈贅大爭物雙教爭敬沮思路、激發(fā)探索和創(chuàng)新精神、提高人才素質(zhì)的重要作用.學好大學物理，不僅對學生在校學習十分重要，而且對學生畢業(yè)后的工作和在工作中進一步學習新理論、新知識、新技術(shù)、不斷更新知識，都將發(fā)生深遠的影響.物理課的這一作用，特別為許多專家、教授、高級工程技術(shù)專家所強調(diào).
　　我國工科大學物理的學時一直少于理科.因此，目前實施的教學內(nèi)容，主要是傳統(tǒng)物理課內(nèi)容在給定學時范圍內(nèi)一再精選后形成的.總的來講，工科大學生的物理基礎(chǔ)較薄弱，物理知識面也較窄，特別是近代物理和現(xiàn)代工程技術(shù)有關(guān)的物理基礎(chǔ)和現(xiàn)代工程技術(shù)方面的新知識更顯薄弱.如我們的課程基本要求中沒有物性學、分子、原子核、粒子等內(nèi)容;沒有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡爾效應(yīng)等內(nèi)容;量子物理、統(tǒng)計物理等近代物理基礎(chǔ)的基本概念、基本理論和知識甚為薄弱.這些內(nèi)容，工科一般專業(yè)在后續(xù)課中多不再涉及，而它們恰恰是當今學習新理論、新知識和新技術(shù)所要涉及的，有些甚至已成為當今高新技術(shù)的組成部分.在這個意義上講，大學物理課內(nèi)容“老的多、新的少”.因此，更新內(nèi)容，加強現(xiàn)代物理和現(xiàn)代工程技術(shù)有關(guān)知識，特別是有關(guān)基礎(chǔ)知識，是工科物理教學改革必須面向的首要問題.
　　二、工科物理課教學改革
　　工科大學物理課程的教學改革是很復雜的，也是很困難的，不可能一嗽而就.應(yīng)該堅持以下原則:不應(yīng)改變物理課作為基礎(chǔ)課的地位和作用，應(yīng)著力研究現(xiàn)代高級工程技術(shù)人才應(yīng)具備什么樣的物理基礎(chǔ);要重點研究如何處理好經(jīng)典物理和近代物理及有關(guān)近代內(nèi)容的關(guān)系;應(yīng)在培養(yǎng)學生科學思維方法和分析問題、解決問題能力上加大力度，與研究教學內(nèi)容改革的同時，還必須系統(tǒng)地研究教學方法、考試方法等教學環(huán)節(jié)的改革.
　　工科大學物理課內(nèi)容改革的重點在于加強物理學基礎(chǔ)(包括經(jīng)典物理基礎(chǔ)和近代物理基礎(chǔ))，同時適當?shù)亟榻B反映現(xiàn)代物理和現(xiàn)代工程技術(shù)的新知識，擴大學生的知識面，在整個教學過程中提高學生分析及解決問題的能力和獨立獲取知識的能力.由于工科物理課程教學時數(shù)少，只靠課程內(nèi)容和體系本身改革回旋余地小，改革要將課內(nèi)課外、理論教學與實驗教學、課與課間關(guān)系諸方面綜合考慮.

　�。ㄒ�)課程教學內(nèi)容改革，應(yīng)以物理課程教學基本要求為依據(jù).在保證經(jīng)典的前提下，進一步精選經(jīng)典物理內(nèi)容，突出教學內(nèi)容及能力培養(yǎng)，避免過分強調(diào)系統(tǒng)性和嚴密性等，在整個經(jīng)典物理教學過程中應(yīng)貫徹加強近代思想;在近代物理基礎(chǔ)的基本要求部分，加強量子力學和統(tǒng)計物理基礎(chǔ)知識，以利于學生在校和離校后進一步學習新理論、新知識和新技術(shù);加強現(xiàn)代工程技術(shù)物理基礎(chǔ)專題，這部分內(nèi)容應(yīng)側(cè)重物理原理，而不要停留在科普水平上，上述三部分內(nèi)容的講授學時，分別約占總學時的58%、27%和15%.
　　(二)開設(shè)物理類和技術(shù)類專題選修課(或講座).物理類選修課:如現(xiàn)代物理導論、混沌、原子和分子物理、核物理、天體物理、等離子體物理、凝聚態(tài)物理、嫡和信息、傅里葉光學、非線性光學、非線性力學等、技術(shù)類選修課:如現(xiàn)代工程技術(shù)專題、激光技術(shù)、光散射技術(shù)、全息技術(shù)、穆斯堡爾譜學、核磁共振技術(shù)、薄膜技術(shù)、換能器、紅外技術(shù)、低溫和超導等.選修課應(yīng)著重物理概念、物理思想和方法，不追求數(shù)學嚴密性，不過分強調(diào)系統(tǒng)性和完整性.
　　(三)教學手段改革是教學改革的重要組成部分.粉筆加教鞭不適應(yīng)改革的需要已經(jīng)成為人們的共識.近幾年來，有許多院校在多媒體輔助教學上做了大量的工作.實踐證明，把多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學可以改變信息的包裝形式，在計算機上把圖、文、聲、像集成在一起，提高教學內(nèi)容的表現(xiàn)力和感染力，能調(diào)動學生主動運用多種感觀積極參與多媒體的活動，使學生由知識的被動接受轉(zhuǎn)為主動發(fā)現(xiàn).同時，這也為教學研究提供了有力工具，為教學的順暢實施與高效提供了可靠的技術(shù)保障.在提高認識的基礎(chǔ)上，加大這方面的資金投人，多媒體輔助教學必將成為21世紀教學手段的主體.而多媒體輔助教學軟件也應(yīng)向智能化方向發(fā)展.1997年n月6日，中國物理學會正式宣布中國物理教育網(wǎng)建立.這就為網(wǎng)上教學和科研提供了方便，物理教育工作者應(yīng)充分利用這一有利條件，從網(wǎng)上獲取信息服務(wù)于教學.名校、名師更應(yīng)在網(wǎng)上傳播自己的教法和經(jīng)驗，使大家受益.
　　三、教學過程中的一點嘗試
　　物理學的迅速發(fā)展，不斷在廣度和深度上揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運動的普遍規(guī)律.在教學實踐中，我以物理課程教學基本要求為依據(jù)，在保證經(jīng)典的前提下，把現(xiàn)代物理專題中的部分內(nèi)容穿插安排在授課之中，學生反映很好.如在講完振動與波后，由單擺的線性振動自然地過渡到單擺的非線性振動，從而引出“棍沌”，接著向?qū)W生指出了普遍存在的混飩現(xiàn)象，并簡要介紹了混沌理論的發(fā)展及意義、激發(fā)了學生濃厚的學習興趣，另外，我還編制了部分多媒體輔助教學軟件以用于教學.如在駐波一課中，用形象、直觀的動畫把駐波的成因生動有趣地展現(xiàn)在學生面前，提高了教學質(zhì)量和時效.

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