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二、教學應理論與實踐結(jié)合
物理所涉及的知識源于實踐,它重視對于實踐的指導,根據(jù)這一特色,在教學過程中,應努力結(jié)合物理的基本原理,向科學技術(shù)應用延拓,努力培養(yǎng)學生的科學意識。例如,講磁介質(zhì)分類時,可以提及具有完全抗磁體性的超導體,介紹超導體特殊性質(zhì),特別是超導體無損耗對于現(xiàn)代工業(yè)的意義,同時超導要求的低溫條件又制約了超導的應用,如何提高超導溫度,實現(xiàn)室溫下超導是科學家目前遇到的難題,需要進一步去探索研究。在講授氣體分子動理論時,可介紹地球溫室效應的形成及危害,從而努力發(fā)揮現(xiàn)代科學的潛力,走一條綠色環(huán)保的高技術(shù)發(fā)展道路。
講波動光學時介紹一些三維影像知識,以及全息照相基本原理,可以凸顯物理的實用性,物理的學習不僅可以認識世界,也可以改造世界。實踐證明,這些做法使學生認識到物理課程的重要性,懂得如何使用物理知識解決具體問題,激發(fā)了學生學習的動機,從而提高學生學習物理的興趣。
三、教學應培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維
教學過程中應當鼓勵學生的懷疑和批判精神,鼓勵學生提出標新立異的想法。缺少質(zhì)疑,人們的認識與思維就報難向前深入發(fā)展[3]。從物理發(fā)展的歷史來看,無不以懷疑和批判為先導。我們知道:如果沒有懷疑和批判就不會誕生近代物理的兩大基本理論:相對論和量子力學。科學的進步需要不斷超越已有的理論,沒有懷疑和批判,也就失去了創(chuàng)新的生命力。在教學中,也要注重培養(yǎng)學生想象力,讓學生大膽假設,如有一天超光速能夠?qū)崿F(xiàn)了;我們生活在沒有摩擦的世界;我們生活的地球失去磁場……會出現(xiàn)一些什么樣的情景?這些問題沒有標準答案,存在多種可能性,能夠培養(yǎng)學生發(fā)散思維,學生可以展開想象的翅膀,用一些已有的知識,分析、歸納、總結(jié)得到自己的結(jié)論,這種思維方式將使學習者終身受益。
四、教學應課內(nèi)與課外結(jié)合
教師應多創(chuàng)設學生間交流機會。經(jīng)常組織學生參加物理課外活動和競賽將非常有助于學生發(fā)現(xiàn)問題,用集體的智慧創(chuàng)造性地解決問題。學期開始可以讓學生自由結(jié)合,分組開展各種活動,每周一個主題,可以是對于生活中物理現(xiàn)象的討論分析,也可以是參觀科技館等。每周每組就活動情況書寫書面報告,教師進行指導和評價,鼓勵學生用發(fā)現(xiàn)的眼光觀察世界,用科學的方法認識世界。
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,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、穆斯堡爾效應等內(nèi)容;量子物理、統(tǒng)計物理等近代物理基礎的基本概念、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。應該堅持以下原則:不應改變物理課作為基礎課的地位和作用,應著力研究現(xiàn)代高級工程技術(shù)人才應具備什么樣的物理基礎;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(包括經(jīng)典物理基礎和近代物理基礎),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。
(一)課程教學內(nèi)容改革,應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貫徹加強近代思想;在近代物理基礎的基本要求部分,加強量子力學和統(tǒng)計物理基礎知識,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)物理基礎專題,這部分內(nèi)容應側(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。
二、工科院校院校的大學物理教學思考
1.加強大學物理專職教師隊伍建設
新建應用型本科高校培養(yǎng)的學生主要是從事某種職業(yè)或生產(chǎn)勞動的技能型人才,不是學科型、學術(shù)型、研究型人才。其目的是縮小畢業(yè)生就業(yè)與社會需求的差距,實現(xiàn)就業(yè)的無縫對接。因此,授課教師需要理論、實踐經(jīng)驗豐富,才能帶動學生理論聯(lián)系實際,培養(yǎng)學生利用理論知識解決實際問題的能力。
2.實行分層分專業(yè)教學
大學物理是對初、高中物理內(nèi)容的升級、擴展和深入,利用更高級的算法對物理本質(zhì)進行推導和介紹。但針對不同高校、不同專業(yè)、不同學生,專業(yè)基礎需求和學生學習能力差異很大,應制定符合本校實際的教學大綱和課程體系,實行分層分專業(yè)教學模式,充分提高學生的綜合素質(zhì)和實踐動手能力,以滿足社會和企業(yè)的需求。
3.多樣化教學方法和手段
深入學習并與其他本科院校交流,創(chuàng)新教學方式方法。充分利用現(xiàn)代化手段,激發(fā)學生的學習興趣。大學物理不應停留在堆積公式、概念上,可充分利用多媒體和動畫技術(shù)軟件,如用Flash、Authorware等軟件編寫的多媒體課件能動態(tài)地演示復雜的物理過程。
4.加強大學物理實驗課程建設
大學物理實驗是真正提高學生實踐動手操作能力的課程。為了提高大學生的物理成績,增強大學生的實踐動手能力,部分院校已將DIY思想運用到大學物理實驗教學中,起到了顯著的效果。大學物理實驗除增進學生的理解分析能力和提高動手操作能力外,也提高了學生對大學物理基本理論知識的掌握能力和解決實際問題的能力,因此適當增加大學物理實驗課時,對大學物理理論教學反饋和思考可起到至關(guān)重要的作用。
注:1.開題報告應根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設計(論文)任務書,在教師的指導下由學生獨立撰寫,在畢業(yè)設計開始后三周內(nèi)完成。
2.“設計的目的及意義”至少800字,“基本內(nèi)容和技術(shù)方案”至少400字。進度安排應盡可能詳細。
3.指導教師意見:學生的調(diào)研是否充分?基本內(nèi)容和技術(shù)方案是否已明確?是否已經(jīng)具備開始設計(論文)的條件?能否達到預期的目標?是否同意進入設計(論文)階段。
經(jīng)典的物理化學內(nèi)容博大精深, “廣而博”的教學思想對化學化工類重點院校來說尚且可以,但對于普通院校非化學專業(yè)來說要做到面面俱到基本不可能。我校制藥工程專業(yè)的培養(yǎng)定位是應用型人才,導致的必然結(jié)果是理論學時的壓縮,實踐學時的增加。在“課時少、任務重”的情況下,“少而精”是必然選擇。但“少而精”也不是隨意的刪減,而應緊緊結(jié)合專業(yè)需求,科學、合理地刪減。
如減少熱力學、電化學的內(nèi)容,重點講解相平衡、化學動力學、表面化學與膠體等與制藥專業(yè)后續(xù)課程密切相關(guān)的部分。其實要做到物理化學與制藥專業(yè)課程之間的完美融合并不是一件容易的事,需要化學教師通過多種渠道提高自身的藥學知識儲備,只有對制藥專業(yè)課程有較深的認識,才有可能在教學中靈活把握,更好地有的放矢,使物理化學在后續(xù)課程中充分發(fā)揮作用。
1. 2 強化應用,弱化推導
物理化學公式推導繁瑣是學生畏學的一個重要原因。對于化學專業(yè)學生來說,掌握這些理論公式的來龍去脈毋庸置疑,但對于制藥專業(yè)學生來說,學習物理化學的目的不是從事理論研究,而是應用物化知識去解決藥學領域中的專業(yè)問題,對結(jié)果的應用才是重中之重。因此,教學中應淡化公式推導,重點強調(diào)如何運用這些結(jié)論去解決實際中的問題。如熱力學部分中,理想氣體絕熱可逆過程的過程方程式,熵函數(shù)( S) 、吉布斯函數(shù)( G) 和亥姆霍斯函數(shù)( A) 的定義,不同物質(zhì)化學勢的表達形式等都無需推導,直接給出即可。重點放在對這些公式和概念的應用上。特別像熵函數(shù)的引入是公認的教學難點,傳統(tǒng)講法都是從熱機效率開始,由卡諾循環(huán)到卡諾定理,最后引出熵函數(shù)。對制藥專業(yè)學生來說,只需給出熵函數(shù)的定義式即可,重點應放在如何計算ΔS 和應用熵判據(jù)判斷變化方向。
1. 3 重視新內(nèi)容,避免舊內(nèi)容
在學時有限的情況下,教師要學會“做減法”,對在先行課程中學過的內(nèi)容要少講,避免重復。如適當刪減無機化學中的化學平衡內(nèi)容,大學物理中的熱機內(nèi)容。同時也要學會“做加法”,增加與專業(yè)結(jié)合緊密的物理化學內(nèi)容,為后續(xù)課程做足準備。如,增加相圖在藥物分離及提純中的應用介紹。利用低共熔相圖原理改良藥物劑型,當藥物與載體以低共熔比例共存時,制成的藥物具有均勻的微細分散結(jié)構(gòu),可大大改善其溶出速度,提高藥物的吸收效果和生物利用度。再如,增加表面化學和膠體化學的介紹,這些內(nèi)容雖然在物理化學課程體系中所占比例較小,但對制藥專業(yè)至關(guān)重要,可為藥物新劑型的開發(fā)提供理論指導。如微乳給藥系統(tǒng)因其有增溶,促進吸收,提高生物利用度等優(yōu)點,被廣泛用于多種藥物制劑的開發(fā),因此在授課時增加有關(guān)微乳內(nèi)容的介紹,使學生充分了解其形成原理和性質(zhì),以便將來在工作中去應用。
2 加強理論與生產(chǎn)生活的聯(lián)系
制藥專業(yè)學生對物理化學產(chǎn)生畏學的另一個原因就是不知道學習物理化學有何用途。這說明教學內(nèi)容與實際應用之間的融合還不夠,尤其是專業(yè)之間的融合不夠。加強理論聯(lián)系實際,不僅可以讓學生輕松享受學習的樂趣,也可讓學生明白學有所用的道理,這樣才有可能將“要學生學”變?yōu)椤皩W生要學”。
其實每一個新藥的研發(fā)過程步步都離不開物理化學知識的指導。首先合成路線的選擇,工藝條件的確定離不開熱力學和動力學的指導; 其次藥物的分離和純化又需要相平衡的理論知識; 藥物劑型的設計離不開表面和膠體知識的指導; 而藥物在體內(nèi)的代謝,合適的給藥時間,藥物的有效期等離不開動力學知識的指導,可以說藥物從原料到產(chǎn)品到應用就是一個完美運用物理化學知識的過程。因此教學過程中,可以給出一個具體藥物做合成目標,指導學生運用物理化學知識去設計合成路線,通過這些教學內(nèi)容讓學生切身體會到物理化學對本專業(yè)的重要性,從而擺脫物理化學對制藥專業(yè)“無用”的帽子。同樣,在教學過程中還可穿插一些生活中應用物理化學原理的實例,如冰上撒鹽化凍,人工降雨等,通過對這些實例的介紹和分析,不僅可以強化學生對教學內(nèi)容的理解,擴寬思路,提高分析解決問題的能力,還可以極大地提升學生的學習興趣。
3 加強理論與科學前沿的聯(lián)系
教學沒有科研做底蘊,就是一種沒有觀點的教學,沒有靈魂的教學。堅持教學與科研相結(jié)合,是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的主要途徑,也是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)。同時,教學與科研緊密結(jié)合,教研相長,也是提高教學效果的重要舉措。
( 1) 熱力學部分與科學前沿的結(jié)合。講熱力學部分測定化學反應熱效應時,可以向?qū)W生介紹目前常用的量熱技術(shù)在藥學領域的應用。量熱法可測定藥物、賦形劑的穩(wěn)定性,藥物與賦型劑之間的兼容性,分析藥物中無定形態(tài)的含量等。還可以定量地研究藥物與細胞間的相互作用,獲得藥效、抑制率等方面的信息,對于藥理學,臨床醫(yī)學、藥物的合成與篩選等方面均具有重要的理論意義與實際價值。特別是采用微量熱技術(shù)可以對腫瘤細胞的生長代謝進行研究,可探討它的生產(chǎn)特點并找出其代謝規(guī)律,廣泛用于藥物對腫瘤的抑制以及腫瘤熱療新方法的研究。
( 2) 動力學與科學前沿的結(jié)合。講動力學部分的阿侖尼烏斯公式求活化能時,可將其與現(xiàn)代熱分析技術(shù)相聯(lián)系,前者是將反應分別設置在多個不同固定溫度下進行實驗來獲取活化能,后者是在程序升溫或降溫的條件下由一條或多條不同升溫速率下實驗得到的熱分析曲線來求取動力學三因子,即活化能、指前因子、最可幾機理函數(shù)。后者獲得的動力學模型適用于定溫和變溫條件,適用范圍比前者更廣。
( 3) 相平衡與科學前沿的結(jié)合。講單組分相圖臨界點時,可以介紹超臨界萃取技術(shù)在藥物提取方面的應用。它是集萃取與分離于一體的新型提取分離方法,利用物質(zhì)在臨界點附近的奇妙特性,將超臨界流體做萃取劑,將高壓下萃取的物質(zhì)經(jīng)降低壓力分離出來。該方法由于具有不破壞被提取成份活性的特點使其在純天然有效組分的提取方面具有重要作用。
4 加強理論與人文科學的聯(lián)系
物理化學理論深奧、晦澀難懂也是學生感覺物理化學難學的一個重要原因之一,如何才能深入淺出地講好這門課是每一位物理化學教師都應不斷思考的問題。通過多年的物理化學教學,筆者深切地感受到物理化學的許多觀點都蘊含著豐富的人生哲理,教師在教學中應該把這些觀點和體會引入課堂,這樣不僅會營造輕松愉快的學習氣氛,而且能傳播人文精神,傳遞正能量,進而激發(fā)學生的學習興趣。
3.我國綠色食品營銷策略探討
4.淺論保健品企業(yè)營銷策略
5.對加快桂林建筑文化旅游資源開發(fā)的探討
6.對我國中小型企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新分析與探討
7.淺談我國家族企業(yè)科學用人機制的建立
8.對中小企業(yè)實施網(wǎng)絡營銷的探討
9.淺析我國大型超市自有品牌商品的開發(fā)
10.私營企業(yè)人才流失的原因與對策
11.淺析發(fā)展我國農(nóng)業(yè)保險的對策
12.南寧市發(fā)展會展旅游的SWOT分析及戰(zhàn)略選擇
13.梧州人造寶石業(yè)發(fā)展策略的探討
14.提升餐飲企業(yè)顧客忠誠度策略的探討
15.淺析梧州市農(nóng)產(chǎn)品市場信息化建設
16.建立和完善廣西中小型企業(yè)信用擔保體系的思考
17.淺談運龍公司生產(chǎn)管理存在的問題及對策
18.職業(yè)道德在企業(yè)人力資源管理中重要性的探討
19.淺談我國股權(quán)分置改革的意義
20.論提升我國企業(yè)品牌價值的途徑
21.對超市銷售促進強度和效用的探討
22.關(guān)于北海旅游引入分時度假的探討
23.我國C2C交易中存在問題及解決方法的探討
24.對運用走動管理來加強企業(yè)團隊建設的探討
25.對引進綠色消費的探討
26.“肯德基”危機公關(guān)的啟示——從“蘇丹紅”事件進行分析
27.我國企業(yè)實施定制營銷策略的探討
28.昭平縣茶葉產(chǎn)業(yè)化發(fā)展問題的探討
29.關(guān)于廣西旅游企業(yè)網(wǎng)絡營銷的幾點思考
30.淺析我國區(qū)域家電的發(fā)展對策
31.廣西農(nóng)村家電市場的營銷策略
32.關(guān)于“壯?!彼D淘谖嘀萁K端營銷策略的探討
33.廣西私營企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策研究
34.淺論我國體育贊助對贊助企業(yè)的影響及發(fā)展對策
35.論我國工業(yè)企業(yè)利用市場,全國公務員共同天地信息的策略
36.水平營銷對提高中小企業(yè)競爭力的探討
37.謅議我國酒店員工培訓
38.EDI技術(shù)在我國物流企業(yè)應用存在的問題及對策
39.淺析房地產(chǎn)網(wǎng)絡廣告及其發(fā)展對策
40.開發(fā)梧州特色旅游策略的探討
41.論梧州歷史文化及其旅游開發(fā)策略
42.關(guān)于我國家電企業(yè)開拓中西部農(nóng)村市場的探討
43.論廣西梧州冰泉實業(yè)股份有限公司的品牌建設
44.廣西發(fā)展經(jīng)濟型酒店的策略探討
45.論物質(zhì)激勵與精神激勵在企業(yè)中的運用
46.淺論梧州市企,全國公務員共同天地業(yè)品牌競爭力提升的對策
47.論我國鐵路貨運市場營銷的問題及對策
論文關(guān)鍵詞:大學物理;演示實驗;教學探索
由于工科對學生動手能力要求的特殊性,對大學物理實驗的教學提出了更高的要求。通過大學物理實驗的學習,培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新性思維。
大學物理演示實驗是物理實驗教學的一個非常重要環(huán)節(jié),其中包含力熱光電等70多個大學物理演示實驗項目,這些實驗項目與自然界中存在的實驗現(xiàn)象,以及人類的生活環(huán)境是息息相關(guān)的。許多項目是利用物理學基本原理結(jié)合創(chuàng)造性思維設計制作出來的,集知識性和趣味性于一體,既有古老的經(jīng)典演示實驗,如高壓靜電、海市蜃樓等,又有融合多種現(xiàn)代科學技術(shù)的演示探索實驗,如3D 影視、超導磁懸浮等,能適應不同專業(yè)的學生對物理實驗的不同要求。所開設的內(nèi)容都是經(jīng)過精心組織設計的,由小到大、由易到難,都能在本實驗中激發(fā)學生學習物理的興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,適應新時代對人才發(fā)展的更高需求。
一、工科開設大學物理演示的重要性
物理實驗是科學實驗的基礎,同時也體現(xiàn)了大多數(shù)科學實驗的共性,在實驗思想、實驗方法以及實驗手段等方面是各學科科學實驗的基礎。但是,對于不同專業(yè)、不同學科層次的學生不能一概而論,應掌握其自身特點,分別明確教學目標和任務。對于工科類學生,應側(cè)重實驗方法手段的探索,增強其應對實際問題的能力,積極培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識;對于理科類學生,應側(cè)重實驗理論方面的推導,逐漸培養(yǎng)其科學嚴謹?shù)膶W習態(tài)度,同時也能增加他們的理論聯(lián)系實際的能力;對于文科類及其他學科的學生,應側(cè)重實驗現(xiàn)象的感官認識,通過親身感受豐富多彩的演示實驗,促進唯物主義世界觀的形成,增強科學實驗的基礎,培養(yǎng)務實、不浮躁的精神。
針對工科學生開設的大學物理實驗,一共兩個學期,每個學期8個實驗,都非常經(jīng)典、針對性很強,而且又是與大學物理課同步進行,使學生受益匪淺。實驗教學更有利于學生創(chuàng)新能力和實驗能力的培養(yǎng)。如何把創(chuàng)新教育滲透到物理實驗教學中,最大程度上發(fā)揮物理實驗教學的作用,很大程度上取決于工科物理實驗教學內(nèi)容的設計和安排,以及實驗教學方法的選擇,即取決于工科物理實驗的教學模式。其中演示實驗在工科物理教學中的地位是十分重要的,因為大學物理演示實驗有著其他輔助教學手段不可替代的作用。首先一點就是直觀性,通過演示實驗,有利于幫助學生直觀、形象地理解物理現(xiàn)象的變化規(guī)律,形成正確的物理概念,清晰地揭示物理規(guī)律,啟發(fā)學生思維,激發(fā)學生學習科學的興趣和求知欲望。其次,大學物理是一門自然科學,也就是與我們的生活息息相關(guān)的一門學科,而大學物理演示實驗恰恰能夠把物理學中經(jīng)典的理論知識通過趣味性的演示實驗展示給大家,做完演示實驗后,能夠使大腦非常積極地建立物理概念,領會物理思想,增加對物理世界的求知欲,探索精神。對工科學生開設物理實驗,拓展物理學的科學普及功能,讓工科學生學習一些與現(xiàn)代生活密切相關(guān)的物理學基本知識,感受大學物理學課本所講授的理論知識的體現(xiàn)和延伸。了解物理學與社會發(fā)展的動態(tài)和密切關(guān)系,有利于更有效地提高學生的科學素質(zhì),在物理演示實驗教學起到潛移默化的作用。
二、開展工科大學物理實驗的教學方法
1.認真選擇所要演示的實驗項目
演示實驗室內(nèi)的項目大概有70多項,那么在一次實驗課達到非常好的教學效果,有精心選擇一些實驗項目為重點演示講解的,還有一些是一般講解的,剩下的實驗項目是由學生自己通過摸索、實踐達到目的的。教師一定要時刻清楚自己所要表達的主題是什么,以一種什么樣的講解方式和演示方法是非常重要。不能在有限的時間內(nèi)范范介紹,弄得學生眼花繚亂,使學生抓不住重點,達不到鞏固或者建立正確物理圖像的目的。選擇一些典型的經(jīng)典的實驗詳細講解,而且能夠引起絕大多數(shù)同學興趣的實驗,充分調(diào)動他們的好奇心,通過教師提問式的引導,學生能夠更加清楚其中隱藏的物理概念,而且學生的思維得到了鍛煉,對于他們認識世界、改造世界具有不可估量的益處,換句話說就是他們創(chuàng)新性思維的發(fā)展起到非常重要的作用。
2.讓學生成為學習的主體,提高學生的參與意識
興趣是最好的老師,作為一名演示實驗的老師要充分利用學生對物理現(xiàn)象的好奇心、神秘感,激發(fā)學生的學習興趣和探究動機,充分調(diào)動他們的參與性,使學生能夠用心思考,這是增強學生實踐能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的演示實驗都是教師操作、學生觀察,學生是被動式學習,不利于學生思維的發(fā)展。讓學生來做演示實驗,使他們有了表演和參與的機會,學生可以自主選擇實驗項目,也有了發(fā)揮自己潛能的條件。學生的積極性被調(diào)動起來,教學的目的自然就達到了,而且事半功倍。
3.物理實驗中有大量設計思想豐富的實驗,在教師的引導中讓學生去體會創(chuàng)新的思想,培育創(chuàng)新意識與潛能
讓學生看到物理現(xiàn)象的同時,要合理地安排和引導學生,使他們對這個現(xiàn)象有一個合理的想象空間,讓他們通過更多的思考,逐漸真正地理解和掌握其中的道理。當代的大學生應成為具備堅實的基礎理論、較強的科學實驗能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才。在演示實驗中教師應該適當?shù)靥峁┮恍┫嚓P(guān)科研領域的前沿問題,讓他們感受到科技的發(fā)展與他們是密切相關(guān)的,這樣能夠使他們跟上時代的脈搏。在教學過程中發(fā)揮學生的主觀能動性,讓他們在物理實驗中從現(xiàn)象到本質(zhì)的認知過程中進行深入的體會,逐漸培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。
4.改革傳統(tǒng)的物理報告形式,建立多元實驗考核方法
大學物理演示實驗不同于傳統(tǒng)的實驗方法,所以在寫實驗報告的時候,就需要另辟蹊徑,也就是不能按照原來的思維方式去寫實驗報告。為了更好地發(fā)揮演示實驗的益處,要求學生寫一個科普的小論文,這樣進一步增加了他們的實驗積極性,把他們的主動性建立起來,對于他們在學術(shù)上的進一步發(fā)展打下基礎。學生選擇實驗項目,著重介紹實驗裝置、實驗操作步驟、實驗現(xiàn)象,重點要闡述實驗現(xiàn)象的形成原理,這是在課堂上要完成的。課后學生再寫一個科普小論文,充分發(fā)揮他們的想象力,使課堂上學到的知識在課后能夠更加系統(tǒng)化、全面化。不斷為學生創(chuàng)造平等、寬松的課堂教學氛圍,培養(yǎng)學生的獨立思考能力和創(chuàng)新意識。
三、實驗教師的科學素質(zhì)培養(yǎng)
人文社科專業(yè)的研究工作容易出成果?
人文社科類專業(yè)涉及很廣,在此只根據(jù)一般看法,籠統(tǒng)地把文、史、哲、法、經(jīng)濟、管理、教育等門類列進來。雖然具體到個別專業(yè)和課題來看,它們之間在研究內(nèi)容和研究方法也區(qū)別不小,但作為一個常見觀念中的大類,分析這些專業(yè)之間的共性也是很有意義的。本科生通常對人文社科類研究存在諸多誤解,在此也可略作說明。
通常認為,人文社科類研究因為無需專門的儀器設備,也不需要相對固定的實驗程式和研究方法,而是以資料文獻為對象,以思維方法和思考推理為主導,主觀性強、相對性比較大。且不論這種看法是否反映了真實情況(實際上對許多專業(yè),比如歷史學、教育學、心理學、管理學、社會學等專業(yè)下的許多二級學科來說,由于條件、對象和研究方法的不同,雖并不一定完全依賴于實驗,但同樣需要專門的設備,有著成熟的研究方法),但在許多人的固有觀念里,這類專業(yè)的研究就是“輕松看書”“冥思苦想”;好一點就皓首窮經(jīng),當“老夫子”,偷懶的話就“拍腦門”,更為劣等的,就直接做了“文抄公”。另一種普遍的看法以為,人文社科類的研究找到新想法、新材料要簡單得多,得出新結(jié)論也容易得多。在“一千個人就有一千個哈姆雷特”、客觀評價標準在某些人文社科專業(yè)相對難以執(zhí)行的實際情況下,這種主觀性比較強的研究工作“更容易出成果”。不可否認的是,當前學術(shù)界的某些浮躁氣氛所帶來的負面形象,更容易反映在某些與大眾直接關(guān)聯(lián)的人文社科類專業(yè)上,在一定程度上又強化了上述看法。
但是,在此應該指出的是,這些遠不是人文社科專業(yè)的實際情況。除了藝術(shù)、文學等領域中幾個專業(yè)(不是全部)相對而言創(chuàng)造性大、主觀性意識較強之外,大多數(shù)人文社科領域的專業(yè)研究,同樣有著很強的客觀性。
舉例來說,通常認為“文史不分家”(有時還包括哲學,統(tǒng)稱“文史哲”)中的歷史學專業(yè),就很難談得上有多少“創(chuàng)造性”。許多人都以為史學或者許多人文社科專業(yè)都只是“一家之言”,沒有多少可信度,但真正的史學研究其實都是建立在大量的文獻資料和實地考察的基礎上的。比如前段時間很惹人注目的高陵是否是曹操墓的問題,就是在史料記載、文獻和考古發(fā)掘的基礎上做結(jié)論的。先生說“有一分證據(jù)說一分話,有九分證據(jù)不說十分話”,就是這個意思。
歷史學如此,其他專業(yè)也同樣如此。就筆者所親身參與過的,學心理學、社會學的同學經(jīng)常要編制訪問提綱和調(diào)查問卷,對不同的人群進行調(diào)查采樣,然后進行統(tǒng)計分析;學法學的同學經(jīng)常要閱讀大量案例、研究法條;經(jīng)濟學、管理學等專業(yè)的同學,同樣也要針對不同的研究對象和單位,采集數(shù)據(jù)進行分析和研究。舉例來說,如果我們來做一個“幸福指數(shù)”調(diào)查,假如采訪1000人,我們可以從1000份調(diào)查問卷中得出比較準確的平均值,還能簡要地對不同的人群的態(tài)度進行分析。但如果只采訪了10個人,那就難以稱之為研究了。樣本數(shù)越多,數(shù)據(jù)的客觀程度就越高,可信度就越大,這一點是研究工作的通用準則,無論是人文社科還是理工科。
誠然,在人文社科領域,課題范圍有大有小,在課題價值的判斷上主觀性的成分比較大;在研究工作中,專業(yè)和課題工作的數(shù)據(jù)采集有難有易,分析和總結(jié)也因人而異,因此想要蒙混過關(guān)有時可能容易那么一點點。但是想要做出比較好的成果,在高水平的學術(shù)期刊上,在任何情況下都不是件輕松的事情。
人文社科專業(yè)中導師不重要?
有一種比較常見的誤解是,由于人文社科類專業(yè)通常無需專門的實驗室和實驗設備,大多數(shù)研究靠文獻、靠調(diào)查,而當前發(fā)達的網(wǎng)絡和電子數(shù)據(jù)庫,為研究工作提供了很大的便利,而且有時學生一多,導師根本管不過來。因而有些人會認為,導師的角色被弱化,而自己做研究才是最重要的?,F(xiàn)今某些導師的招生數(shù)量確實過于泛濫,學生數(shù)量多,導師指導的質(zhì)量自然會下降,而幾年研究生讀下來,學生甚至沒和導師見過幾次的新聞也不時見諸報端。而且,許多導師忙著在外申請項目,自己很少參與課題研究,許多實際工作都交給研究生來做,會造成學生認為自己才是從事研究的主體的印象,從而淡化導師的地位。
毫無疑問,這些問題都是客觀存在的,但是作為一個初入專業(yè)研究門檻的研究生,這種“單干”的想法并不足取。
在研究的選題階段,通常情況下,導師在專業(yè)視野和學術(shù)研究方面的積累是學生難以短期養(yǎng)成的,因而在課題選擇方面,學生不一定能很快找到一個合適的研究方向。課題過大,學生難以把握,在規(guī)定時間內(nèi)無法完成論文的話,就只好延期畢業(yè);課題過小,工作量不足,也很難過論文審核那一關(guān)。其次,網(wǎng)絡的發(fā)達、電子數(shù)據(jù)庫的使用,大大拓寬了研究者的文獻占有率和使用率,但如何從這浩如煙海的文獻中找到自己想要的那一部分?更不用說還有那么多的紙質(zhì)文本和資料了。這時導師的一兩句提示就非常重要。第三,研究怎么開展?舉個例子,像前面提到的心理學、經(jīng)濟學、法學以及新聞傳媒等專業(yè)的研究,與社會和大眾的接觸是非常多的,但是這些研究所需的材料,通常需要通過一定的渠道才能獲取,那么如何與特定的對象聯(lián)系、建立你所需要的渠道、收集你研究所需要的資料呢?此時借助導師已有的人脈就非常重要了。最后在學術(shù)論文的寫作方面,對大多數(shù)研究生來說,從“寫作文”過渡到“寫論文”,往往不是那么容易的。讓初入門檻的學生在學術(shù)文章寫作的全局和細節(jié)上都能有良好的把握,實屬為難。在這一點上,導師的批改和指導就非常重要了。
基于這些方面,我們甚至可以說,正是由于沒有太多設備要求,沒有儀器數(shù)據(jù)的程序可信性和客觀指示作用,學生在課題研究方面的自由度更大,也更難把握。其結(jié)果是,對人文社科專業(yè)的研究生來說,導師的作用反而更顯重要。
人文社科專業(yè)的科研待遇差?
與大多數(shù)理工科專業(yè)相比,人文社科專業(yè)的科研經(jīng)費相對較少?,F(xiàn)今一個省級的社科基金項目,其資助金額大約在2~5萬元之間,而作為國家級水平的人文社科類項目,一個資助額度超過5萬元/年的國家社科基金項目就算是不錯的。相比之下,現(xiàn)在一個國家自然科學基金面上項目的資助額度就高達80萬元。其中一個重要原因是因為理工科專業(yè)的研究在儀器設備、實驗消耗、工程實踐等方面要支出大量經(jīng)費,且通常要花費更多的人力。
但是,人文社科類的課題研究經(jīng)費較少不等于從事這些專業(yè)的研究人員待遇不佳。如前所述,像經(jīng)濟、管理、法學等社會化程度較深的專業(yè),由于和社會、市場聯(lián)系較為緊密,其研究項目和經(jīng)費來源可以通過與企業(yè)或者單位合作來獲得。而現(xiàn)今社科類專業(yè)的課題基金有很多層次,某些比較冷門或者社會化程度不高的專業(yè)通常更多地通過這個途徑來獲得研究經(jīng)費。
理工科生木訥?
和上述人文社科類專業(yè)一樣,本文中所提到的理工類專業(yè)也沿用一般看法,把各類理學(如數(shù)學、物理、化學、生物學、自然地理學等等)、工學(土木、機械、交通、電氣、水利等)、農(nóng)學、林學、醫(yī)學包含在內(nèi),這些學科的共同特征是以數(shù)理科學為基礎,以實驗和工程實踐為基本研究方法。
提到從事理工科專業(yè)的人,人們的固有印象就是聰明、有很強的專業(yè)技能,但不怎么擅長人際交往,天天悶在堆滿了搞不清功能的高精尖設備的實驗室里,鼓搗著絕大多數(shù)人根本搞不懂的“高深理論”。90后作家蔣方舟直接評價以理工科出名的清華男“木訥”“不解風情”。此言雖然被眾多言辭犀利的理工男一致吐槽,但多少也反映了大眾的印象。
那么理工科研究都是怎么做的呢?最簡單的答案是,做實驗。說現(xiàn)代的自然科學建立在實驗的基礎上,是毫不為過的。這是自伽利略、波意耳等大科學家建立近代科學體系以來,自然科學和技術(shù)迅猛發(fā)展的最重要因素(另一個因素是數(shù)理體系的深入運用)。實驗幾乎成了理工科的代名詞。最近幾年很火爆的美劇《生活大爆炸》,里面4個物理學宅男的主要活動場所,除了各自的居所之外,幾乎都在實驗室。實驗室已經(jīng)和醫(yī)生的白大褂一樣,成了理工科研究者一種身份標志了。
理工科的研究,簡言之,就是綜合已有的資料,提出問題、設計實驗、加以驗證,最后得出結(jié)論。寥寥幾個字當然很難反映出實驗的艱難程度。舉個例子,通常情況下,為了驗證實驗數(shù)據(jù)是否可靠、是不是偶然現(xiàn)象,就得反復進行多次。如果重復性好,才能算作有效數(shù)據(jù),否則就得放棄。比如在分子生物學研究中,要研究一個特定基因的功能的話,假如得出一組數(shù)據(jù)的實驗周期需要半年,那么獲得3次數(shù)據(jù)就需要一年半。
理工科研究就是做實驗嗎?
答案當然是否。比如上面所說的《生活大爆炸》,里面最出風頭的謝爾頓,就不是實驗物理學家,而是一個理論物理學家。從他嘴里蹦出來的那些詞匯,比如曲面空間、弦理論之類,于他而言,更多的是通過建立數(shù)學模型的方法來進行計算和完善的,但對他的室友萊納德和他的另外兩位搞實驗物理學和空間工程的朋友來說,就得通過各種實驗方法來證實未知正確與否的理論了。
20世紀初是理論物理學的光輝年代,出現(xiàn)了愛因斯坦、普朗克、玻爾、德布羅意、布喇格父子等一群至今為人津津樂道的理論物理學大師。現(xiàn)今世界上最著名的物理學家,劍橋大學的霍金教授也是一名理論物理學家。而中國人最熟悉的華裔諾貝爾獎獲得者,楊振寧教授和李政道教授,他們所從事的獲得諾貝爾獎的研究,同樣是理論物理學的范疇。作為中國科學研究最高機構(gòu)的中國科學院,就下設有理論物理研究所,專門從事理論物理研究。同樣對實驗要求不高的還有理論數(shù)學、系統(tǒng)工程等專業(yè)。這些專業(yè)的共同特征是數(shù)理基礎要求高,通過數(shù)學模型而非物理模型來總結(jié)客觀規(guī)律并進行預測。這種特征也體現(xiàn)在數(shù)學與其他學科的交叉學科的研究中。
另一個對實驗依賴程度比較小,平時容易被人忽視的是軟科學專業(yè)。像科學技術(shù)史、科技管理、科技政策、科學社會學等專業(yè),它們具有顯著的交叉學科特征。比如科學技術(shù)史,是理學專業(yè)下的一個一級學科,但在它之下的二級學科只在特定條件下,如涉及科技考古、技術(shù)史、器物鑒定與復原研究等時,對實驗有較大的依賴性。
中圖分類號:G643 文獻標識碼:A
1我國工科研究生培養(yǎng)模式存在的問題
當前我國工科研究生培養(yǎng)模式過于單一,缺乏實踐性和創(chuàng)新性,導致培養(yǎng)出來的工科研究生知識結(jié)構(gòu)和應用能力不足,科研創(chuàng)新能力和工程實踐能力也相對薄弱,這嚴重影響了工科研究生教育的發(fā)展。目前我國工科研究生培養(yǎng)模式存在的問題主要體現(xiàn)為以下幾方面:
1.1 培養(yǎng)目標
我國現(xiàn)行的《學位條例》中的研究生培養(yǎng)目標過于單一,已與現(xiàn)代研究生教育的發(fā)展不相適應。工科研究生攻讀學位目的的多樣化,要求與之相適應的培養(yǎng)目標也應趨向多樣化。
1.2 選拔方式
目前我國工科研究生的選拔方式主要有三種:參加“全國統(tǒng)考”、推薦免試和單獨考試,其中大部分碩士研究生都是通過參加統(tǒng)一入學考試進行選拔的,但是這一選拔方式并不能很好地甄別研究生的學術(shù)科研能力和潛力。
1.3 課程設置
現(xiàn)在我國大多數(shù)高等院校的課程體系包括三個部分:公共基礎課、專業(yè)選修課和必修課。公共基礎課是對全體學生的必學科目要求,專業(yè)選修課和必修是對學生專業(yè)知識的專門要求。然而“一刀切”的課程設置造成了“課程設置整齊劃一”與“學生個性化需求”之間的矛盾,不利于我國工科研究生知識結(jié)構(gòu)的全面發(fā)展。
1.4 師資隊伍
我國研究生教育采用的是“指導教師制”,它貫穿于課程、科研與學位論文的全過程,直接影響到研究生的水平。據(jù)《工程教育中研究生培養(yǎng)模式實證研究》課題組問卷調(diào)查顯示,有近一半的研究生指導教師沒有企業(yè)或科研院所的工作經(jīng)歷。這對工科類研究生是遠遠不能滿足所需指導要求的,因此迫切需要更多的有實踐經(jīng)驗和工程背景的教師。
1.5 工程實踐
就我國工科研究生培養(yǎng)的現(xiàn)狀來看,工程實踐環(huán)節(jié)并未得到足夠的重視,工科研究生的工程實踐時間明顯不足,缺乏親自動手、深度參與工程實踐的機會。
1.6 學位論文
在工科研究生培養(yǎng)的實際中,存在著學術(shù)型研究生與專業(yè)學位研究生學位論文的內(nèi)容、形式、評價標準等混淆不清的問題。部分工科研究生的學位論文缺乏工程項目支撐,原始創(chuàng)新不足,重數(shù)學模擬輕物理實驗,嚴重影響了工科研究生的培養(yǎng)質(zhì)量。
2建設基于人才培養(yǎng)全過程的質(zhì)量保障機制
2.1注重把握研究生招生質(zhì)量
產(chǎn)學研合作培養(yǎng)研究生模式下的工科研究生的選拔方式,除了一般的入學考試和面試外,還要有意識地加大對工科研究生在復試中的考察,突出對創(chuàng)新能力的考察,擇優(yōu)錄取專業(yè)基礎扎實、動手實踐能力較強的學生,為產(chǎn)學研合作培養(yǎng)研究生做好前期準備。隨著產(chǎn)學研合作的深入發(fā)展,企業(yè)參與面試的權(quán)利也應在工科研究生的選拔工作中進一步落實和加強。
2.2 慎重甄選產(chǎn)學研合作伙伴
產(chǎn)學研合作伙伴企業(yè)層次的高低,直接決定了聯(lián)合培養(yǎng)研究生的質(zhì)量情況。因此,高校要優(yōu)先選擇那些有著強烈的內(nèi)在需求、具有較高科研實力及創(chuàng)新能力的大型企業(yè)。這些企業(yè)有意愿,有興趣,也有資源和隊伍來共同培養(yǎng)研究生,為產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)研究生的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎。
2.3 認真選擇產(chǎn)學研聯(lián)合方向
要注重依托重大科研項目,特別是要對接那些面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場、能夠提升企業(yè)核心競爭力、解決行業(yè)共性技術(shù)的前沿性、高精尖難題。這些研究領域和方向往往也蘊含著許多重大的基礎性理論問題,可以從中提煉產(chǎn)生一些原創(chuàng)性的科學思想、推進現(xiàn)代科學研究水平。研究生通過參與這些富有挑戰(zhàn)性的課題,可以樹立自信心、培養(yǎng)了成就感、增強創(chuàng)新的意識和渴望、顯著提升創(chuàng)新能力。
2.4 堅持高標準遴選導師
產(chǎn)學研合作培養(yǎng)研究生模式實行“雙導師制”。要在理念和觀念上進行突破,選聘那些既對企業(yè)的重大技術(shù)需求有認識、有很強解決實際問題的能力、又有較深理論學術(shù)功底的企業(yè)專家擔任兼職研究生導師,指導研究生的實踐環(huán)節(jié)和學位論文工作,實實在在引導學生用理論知識為企業(yè)解決技術(shù)攻關(guān)難題。學校導師則全面負責研究生的培養(yǎng)與指導工作。
2.5 狠抓各項日常管理工作
把聯(lián)合培養(yǎng)工作納入學校整個研究生教育,使之走上規(guī)范有序的管理軌道。一是要制定工作細則,明確聯(lián)合培養(yǎng)方式、培養(yǎng)費用、生活安排、學生管理等方面的制度,使得合作雙方明確權(quán)利和義務;二是要根據(jù)產(chǎn)學研結(jié)合的實際需求,合理設置研究生課程,及時調(diào)整研究生的培養(yǎng)方案;三是要建立適合產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)研究生的管理方式。
2.6 把好科研論文和學位論文關(guān)
首先,學校原有對研究生公開發(fā)表科研論文的要求要繼續(xù)堅持,這是激勵研究生積極投身科研實踐的有效動力;其次,研究生學位論文的選題要緊密結(jié)合企業(yè)科技需求,以其中的熱點、難點問題為主攻方向,力爭在解決這些問題的理論和方法上有所突破,從而為高質(zhì)量完成論文奠定基礎;第三,要組織導師及時給予研究生以指導;第四,要嚴格資格審核和答辯程序。
3 結(jié)論
科學制定符合研究生教育發(fā)展規(guī)律的質(zhì)量保障機制,有效解決我國工科研究生教育存在的問題,是促進我國工科研究生教育持續(xù)發(fā)展的重要手段,是優(yōu)化我國工科研究生培養(yǎng)模式和提高工科研究生教育質(zhì)量的重要舉措。
參考文獻
2文理交融培養(yǎng)素質(zhì)
科學教育與人文教育相互融合有利于高素質(zhì)的人才培養(yǎng),物理教學在這方面有獨特的優(yōu)勢,并發(fā)揮著重要作用.新的課程體系建設體現(xiàn)了文理交融、科藝相濟的先進教育理念.首先,從2005年開始,經(jīng)過深入的調(diào)研和大量的素材積累,我們在全國率先開設了“物理與藝術(shù)”選修課,教學內(nèi)容主要是以藝術(shù)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(zhì)運動的基本形式的認識;分析比較他們在創(chuàng)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(zhì)培養(yǎng)和提高創(chuàng)新思維能力之目的.經(jīng)過近10年的教學實踐,已經(jīng)構(gòu)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(xiàn)代科學革命與現(xiàn)代美術(shù)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(xiàn)實主義畫派;量子風云與抽象主義藝術(shù);宇宙與人文;對稱與不對稱;混沌和分形與抽象表現(xiàn)主義畫派;東方的藝術(shù)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(shù)的發(fā)展歷史,探討它們之間的相互聯(lián)系,教學的重點就在于揭示它們發(fā)展的每一次重大革命中的創(chuàng)新點.“物理與藝術(shù)”課程建設是一個符合現(xiàn)代教育理念,具有重要創(chuàng)新思想,在國內(nèi)率先完成,并取得優(yōu)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(guī)劃教材《物理與藝術(shù)》(附課件光盤)出版后,在物理教育界產(chǎn)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(yè)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(fā)展脈絡,通過分析物理學重大發(fā)現(xiàn)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(nèi)容,培養(yǎng)學生對自然世界(宇宙)的情感、科學研究的態(tài)度、創(chuàng)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(guī)劃教材《文化物理》特色鮮明,全書不依靠數(shù)學公式,而是以科學意義的圖片代替方程,科學內(nèi)涵的圖景理解概念.用簡潔的語言和發(fā)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(lián)系前沿激發(fā)創(chuàng)新
為了適應科技發(fā)展,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,進行工科物理教學內(nèi)容現(xiàn)代化改革成為共識.自2000年起,我們以現(xiàn)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(shù)中的應用為主線,針對不同專業(yè)學生,開設了“近代物理與高新技術(shù)”課程.在面向航空主機類專業(yè)的“近代物理與高新技術(shù)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(fā)展和成果介紹給學生,并且注意本校學生的專業(yè)方向特點.教學中結(jié)合航空航天方面的高新技術(shù)發(fā)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(shù)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(shù)類“近代物理與高新技術(shù)Ⅱ”課程教學中,我們注意加強半導體物理與微電子技術(shù)的教學,并將最新的微電子制備技術(shù)和測試分析技術(shù)介紹給學生.
在開展課程教學過程中,根據(jù)教學對象為大二、大三學生的特點,我們認真分析研究了他們已接受的數(shù)學、物理等方面課程學習的情況,精心編寫出版了《近代物理與高新技術(shù)》教材.全書從學生的實際出發(fā),實施因材施教,注意不過多地涉及高深理論和技術(shù)細節(jié),不強調(diào)理論的系統(tǒng)性和完備性,力求采用普通物理學的教學方法(即所謂的“普物化”)完成近代物理的教學.在內(nèi)容處理上,適當鋪墊一些理論過程,既有一定的深入又不至于太難,又要淺出又不流于膚淺,使課程教學的深度、廣度、進度適合學生的知識水平和接受能力,使學生初步了解近代物理學和高新技術(shù)中的基本概念和方法、近代物理對高新技術(shù)的作用、當代高新技術(shù)的發(fā)展等,培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)和創(chuàng)新能力,為學生適應科學技術(shù)飛速發(fā)展打下基礎.在課程現(xiàn)代化建設中,我們認識到近代物理實驗可以培養(yǎng)學生運用近代物理的基本原理、基本方法的能力,初步掌握近代物理和高新技術(shù)中的一些基本實驗方法和技術(shù)手段.因此,我校利用“211工程”項目建設了近代物理實驗室,面向工科專業(yè)的學生開設了“拓展性近代物理實驗”課程.在原子核物理、原子物理、低溫物理、磁共振技術(shù)、微波技術(shù)、譜線分析、相對論、光信息處理、光纖通信等方面建立起基本的實驗手段,為適應培養(yǎng)新世紀高科技人才的要求提供了基本的實驗平臺.我們積極探索研究型實驗教學新模式.在形式上,不是要求學生簡單地重復或驗證實驗現(xiàn)象,而是組織若干個圍繞某一專題的物理實驗,比如,“STM實驗與納米技術(shù)”“狹義相對論和核物理技術(shù)”“光學信息處理技術(shù)”等8個專題性實驗,要求學生課前查找資料,自學專題實驗涉及的知識內(nèi)容,然后自己動手,觀察和驗證現(xiàn)象,以科研訓練方式完成實驗,最終形成論文式的實驗報告.課程教學對培養(yǎng)學生的科學素質(zhì),形成現(xiàn)代自然觀和提高創(chuàng)新能力有顯著的作用.我們以“特色化、精品化、現(xiàn)代化”的設計思想建設了一個“物理演示與探究實驗室”,并開設“物理演示與探究”選修課程.
一方面,購置各類原理性演示實驗,以配合大學物理課堂教學;更為重要的是,我們貫徹科研與教學相互融合的先進理念,把本校若干項重要的科研成果中的物理原理提煉出來,在相關(guān)專家指導下,設計開發(fā)物理與科研相互結(jié)合的演示儀器,并通過申請校內(nèi)“大學生科研訓練計劃”資助,鼓勵有興趣的學生參與完成.這一過程性、研究型教育的設計思想和實踐,不僅激發(fā)學生學習物理的興趣,而且使他們體會到物理知識對他們今后專業(yè)發(fā)展的重要性.目前,整個實驗室建設和特色演示實驗儀器的研制已經(jīng)形成一個由學生參與,不斷發(fā)展、不斷積累和不斷完善的學習過程.近代物理實驗和演示實驗向所有選課學生開放.近幾年來,學生參與研制的實驗作品60余臺,26次獲國家或省級創(chuàng)新競賽獎.其中,“大場景360°環(huán)視動態(tài)顯示系統(tǒng)”“數(shù)字水墻”分別榮獲十二屆和十一屆“挑戰(zhàn)杯”競賽一等獎;“旋轉(zhuǎn)磁場演示儀”獲全國高校物理演示教學儀器獎;還有20余項成果在江蘇省高校大學生物理及實驗科技作品創(chuàng)新競賽中獲獎.
4實踐應用影響廣泛
增設必要工科基礎課程,夯實工科基礎應用化學專業(yè)兼具理科和工科的特點,需要有堅實的化學基礎理論還需要兼具必要的化工基礎理論。原有的《化工基礎及實驗》是為非工科化學類專業(yè)開設的基礎課程,已遠遠不能適應目前應用化學專業(yè)的培養(yǎng)目標。因此,必須采用化工基礎理論課程———《化工原理及實驗》取代原有的化工基礎及實驗課程?!痘ぴ怼肥且运拇蠡瘜W為前修課程的一門化工基礎理論課程。開設學時設定為72+36學時,分別在第四學期和第五學期開課?!痘ぴ韺嶒灐氛n程設置36學時,第五學期開課。此外,工科學生的培養(yǎng),尤其是化工方向,離不開相應的電子電工學基礎以及工程制圖或化工制圖等方向的課程。在保證數(shù)學、物理等學科基礎平臺課程的基礎上,必須在專業(yè)基礎平臺課程中增設《電子電工學及實驗》和《工程制圖》課程及金工實習環(huán)節(jié)。《電子電工學及實驗》設置共72學時,其中36學時講授,36學時實驗,第三學期開課?!豆こ讨茍D》設置為54學時,第三學期完成課程教學。金工實習2周,第五學期進行。
開設“寬口徑”專業(yè)選修課程模塊應用化學還是一個包容性很強的學科。從全國重點高校的應用化學專業(yè)培養(yǎng)方案來看,各個高校的專業(yè)課程體系特色模塊差異較大,但是都體現(xiàn)自己的科研特色。例如北大,具有核藥物化學、輻射化學和輻射高分子、超分子化學與材料、新能源與材料和核環(huán)境化學5個特色研究方向,并開設應用輻射化學、應用放射化學等方面的選修課程。因此在專業(yè)課程設置中必須和學科科研特色結(jié)合起來,開設相關(guān)課程。根據(jù)自身學科科研特色以及師資力量,我們設置3類可供選擇的專業(yè)選修課程:偏向理學的應用化學方向模塊課程、偏向工科的專業(yè)方向模塊以及高分子材料方向模塊。此外,根據(jù)目前我院教師們的學術(shù)專長、特色研究方向和未來發(fā)展趨勢,開設了應用化學前沿講座、日用化學品、阻燃技術(shù),農(nóng)藥化學、高分子助劑及應用、染料化工與助劑、催化原理、精細化學品開發(fā)與設計等選修課程,開闊學生視野的同時,分享老師們研發(fā)產(chǎn)品的經(jīng)驗、教訓以及研發(fā)思路。
以“大論文”為抓手,強化實踐教學環(huán)節(jié)
實踐教學是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和應用型綜合人才的重要環(huán)節(jié)。在強化“基礎課程實驗—專業(yè)實驗—金工實習,工廠見習和頂崗實習—畢業(yè)論文”多層次課內(nèi)實踐教學體系[2]的基礎上,我們采用以畢業(yè)論文環(huán)節(jié)為抓手,強化實踐教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)論文是本科生人才培養(yǎng)鏈條中的一個重要綜合性實踐教學環(huán)節(jié),對于保證人才質(zhì)量、與人才市場對接是至關(guān)重要的。針對目前畢業(yè)論文環(huán)節(jié)設置不合理,時間短,任務重,監(jiān)管不嚴的問題,我們采取“大論文”措施改革畢業(yè)論文環(huán)節(jié),通過延長時間,注重過程,加強監(jiān)管,使其真正成為“培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力”的平臺。“大論文”之“大”主要體現(xiàn)在:思想意識上對畢業(yè)論文重視程度的提高;畢業(yè)論文要求的拔高;畢業(yè)論文時間的增加;畢業(yè)環(huán)節(jié)和專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)與銜接更加密切;學生能力培養(yǎng)也更加綜合、立體等方面。首先,畢業(yè)論文開始時間提前到第五學期,在學生專業(yè)基礎課程學習完之后,即對學生開展畢業(yè)論文要求的教育,同時結(jié)合學院教師科研特色開展專業(yè)研究方向介紹,開闊學生視野,幫助學生了解相關(guān)研究領域、研究方向,并在此基礎上雙向選擇學生感興趣的課題和指導老師。然后根據(jù)課題,在指導老師的指導下,使學生有目的地選修必要的專業(yè)選修課程,為進入課題研究打下扎實的理論基礎。結(jié)合第五學期設置的文獻檢索課程和專業(yè)英語課程,在相關(guān)課程教師和課題指導老師的共同指導下,圍繞自選課題進行相關(guān)文獻信息的檢索,和專業(yè)文獻的閱讀與翻譯,相應考核成績分別記錄為文獻檢索及專業(yè)英語的課程成績。第六到第八學期,學生進入實驗室,在指導老師的指導下進行課題的初步探索。并在課題老師的指導下繼續(xù)選擇必要的專業(yè)課程進行學習。這個過程中,實施論文中期檢查回報和畢業(yè)答辯的監(jiān)管。嚴格管理程序,設置必要的獎勵機制和淘汰機制,激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造熱情。
增加學生選課自由度,逐步實現(xiàn)自我規(guī)劃,自我培養(yǎng)