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摘要:在应用技术型人才培养的要求下,大学物理教学改革迫在眉睫。大学物理分专业教学改革可以夯实学生专业素养,提高学生学习大学物理的兴趣。研究表明:大学物理分专业教学改革是一种有效的教学改革模式。
关键词:应用技术型、大学物理、分专业教学、教学案例
基金项目:1、江西省高等学校教学改革研究课题(JXJG-18-35-1)
2、江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ181485),
通讯作者:李蓉(1983-),女,湖南邵阳,讲师,硕士,主要从事物理教学改革的研究。
在应用技术型人才培养的要求下,由于专业课程学时的增加,导致物理课程学时受到压缩。大学物理涉及力学、电磁学、热学、波动光学、量子物理基础等内容。对于不同的专业,如果教材、授课计划和考试内容完全相同,没有专业之分的话,老师从物理内容系统性的角度出发,在讲述物理课程的时候只能泛泛的讲解,从而会导致学生所学内容有些跟本专业并没有相关性,且不能有效拓展与学生专业相关的内容。这样,学生认为课堂所学的内容与实际运用及所学的专业没有联系,就会极大的打击学生的积极性。因此,在讲授大学物理课程的过程中,如果不能把物理知识与学生后续要学的专业知识联系起来,不能理论联系实际的话,会导致大学物理教学越来越难推进。基于这些原因,本课题组进行了大学物理分专业教学改革研究。
分专业教学改革的内容
为了满足应用型人才培养的要求, 本课题组成员开始着手于大学物理分专业教学的课程改革。我们把大学物理教程分为“通用模块”和“专业模块”两大类。其中“通用模块”这部分内容包含力学、光学、机械振动、机械波等内容,我们教学时间安排在大一下学期讲解,而“专业模块”包含机械振动补充知识、刚体、电学、磁学、电磁感应等内容,我们安排在大二上学期讲解,针对于“专业模块”这部分内容,我们将根据不同专业侧重点不一样,制定了不同的教学大纲。在教学过程中考虑学生专业的需求,注重理论联系实际。这对于提高学生的专业素养,夯实学生专业知识有着重要的现实意义。
分专业教学改革教学大纲的设计
为了能使物理知识与学生后续要学的专业知识联系起来,培养学生理论联系实际的能力,更好的开展分专业教学改革,我们通过查看学校的培养方案,了解每个专业开设了哪些与大学物理紧密相关的课程,并对接相关专业课的老师以及学生,了解不同专业课与大学物理知识的衔接情况,根据学生专业的实际需求来制定不同的教学大纲。
1、土木建筑分院
土木建筑分院有土木工程、道路桥梁与渡河工程、交通工程、工程管理、给排水科学与工程等专业开设大学物理课程。与物理紧密相关的课程有《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》。涉及的知识点主要有:质点运动学、牛顿运动定律、功和能、冲量和动量、刚体定轴转动和机械振动等。我们将制定跟土木类专业相配套的教学大纲:《大学物理ⅡA》。教师在授课时,除了讲授教材中的经典物理知识之外,重点要讲授土木专业用到的物理知识。在大学物理教学中,我们将在上学期学的机械振动的基礎上,对阻尼振动和受迫振动这部分内容进行重点讲授,这部分内容在结构力学中计算刚架的频率和周期有重要应用。我们在讲解机械振动中受迫振动及共振的时候,针对道路桥梁与渡河工程专业的学生,我们可以设置一个这样的教学案例:“火车的危险速率与轨长的关系是什么?”通过同学们的思考及老师的讲解,学生对所学物理知识与其专业内容之间的联系有了更深刻的认识。同时,在讲授知识的过程中,对于土木类专业的学生更应注重培养其力学的分析能力和计算方法的选取能力,为他们后续的专业课程的学习提供有益的帮助。
2、机电工程分院
机电工程分院有机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、汽车服务工程、机械电子工程、车辆工程等专业开设大学物理课程。与物理紧密相关的课程有《理论力学》、《材料力学》、《机械原理》、《模拟电路》、《数字电路》。涉及的知识点主要有:质点运动学、牛顿运动定律、功和能、冲量和动量、刚体定轴转动和机械振动、真空中的静电场、真空中的恒定磁场、电磁感应等。我们将制定跟机械类专业相配套的教学大纲:《大学物理ⅡB》。教师在授课时,除了讲授教材中的经典物理知识之外,重点要讲授机械专业用到的物理知识。机械专业学生经常遇到飞轮、皮带轮、滑轮等的转动问题及机械运动问题,需要较多的刚体里角动量及角动量守恒的知识及机械振动知识。因此,在刚体定轴转动及机械振动的教学中,无论是内容讲解还是习题设置,都应与专业应用相联系,让学生切实感受到学好大学物理与学好专业课是相辅相承、相互促进的关系。在恒定磁场教学过程中,毕奥-莎伐尔定律、高斯定理、环路定理是基本原理,各专业教学区别不大,但原理的应用部分根据专业特点所强调的重点不同。比如,在给汽车服务工程专业的学生上磁通量相关内容的时候,可以设置一个这样的教学案例 :“汽车测试用的五轮仪的工作原理是什么?” 通过同学们的思考及老师的讲解,让学生认识到在磁场中学到的环路定理及高斯定理,在生产科技中的是有具体运用的,对学生以后从事的工作具有理论指导意义。对于机械类专业,由于物体间作用力和平衡是其专业课程解决的核心问题,比如,我们在讲解载流导线在磁场中所受力的内容时候,我们可以设置一个这样的教学案例:“电力系统中母线截面的形状与安培力的关系是什么?”通过学生的思考及老师的讲解,学生就会意识到所学的安培力的知识在以后的工作中是有具体运用的。
3、电气与信息工程分院
电气与信息工程分院有电气工程及其自动化、电子信息工程、通信工程等专业开设大学物理课程。与物理紧密相关的课程有《电磁场与电磁波》、《电路原理》、《电机学》。涉及的知识点主要有:真空中的静电场、静电场中的导体与电解质、真空中的恒定磁场、磁介质中的磁场、电磁感应、麦克斯韦方程组和电磁波。我们将制定跟电气与信息工程分院相关专业相配套的教学大纲:《大学物理ⅡC》。对于带电线圈在磁场中的运动这部分内容,对于电气工程及其自动化专业的学生,我们要重点扩展的讲解,在学习这部分内容的时候,可以在学习通上先给学生布置一个作业“发电机的工作原理是什么”以论文的形式上交。例如在介绍电介质的极化后,问学生:微波炉的工作原理是什么?为什么微波可以使水分子产生共振,从而使电磁能转化为热能。对于通信与电子信息类及相关专业的学生来讲,在讲解高斯定理及环路定理这部分内容时,我们要对这两个定理对电磁场时空特性的揭示做详细的讲解。在大学物理教学中,电磁波的内容属于选讲的内容,但对于通信与电子信息类及相关专业的学生来讲,这部分内容跟学生后续所学的专业课息息相关,教师在讲授大学物理课程时应多花时间在麦克斯韦方程组和电磁振荡及电磁波这部分内容,可重点突出电磁场的传输特性的讲解及其相关科研新进展的介绍。让学生感受所学物理理论知识能与工程实践及本专业基础知识联系起来,增强他们学习大学物理课程的兴趣。 分专业教学改革实施方案
根据应用型高校人才培养的需求,本校的大学物理课程分为《大学物理Ⅰ》《大学物理ⅡA》《大学物理ⅡB》《大学物理ⅡC》。其中《大学物理Ⅰ》为“通用模块”,《大学物理ⅡA》《大学物理ⅡB》《大学物理ⅡC》为“专业模块”。“通用模块”的内容我们在大一下学期讲解,各专业讲授的内容是一样的;而“专业模块”的内容我们在大二上学期讲解,不同专业侧重点不一样,我们分专业制定了教学方案。我们在2018级的学生中开始实施该方案,由任课教师在所教的同分院的班级中随机抽取了两个班作为试验班,进行了教学改革试验。即一个教学班实施传统教学模式(参照班),一个教学班实施分专业教学模式(实验班)。在2019-2020学年的教学过程中,我们以土木建筑分院为实验分院,我们选取了18工管12班为实验班,给排水12班为参照班。期末试卷的考题我们也分为《大学物理ⅡA》《大学物理ⅡB》《大学物理ⅡC》三套不同的试卷。授完一学年的课程后,一:对学生进行问卷调查;二:将两个学期的期末考试成绩进行对比。从对比中总结经验,促进我们进一步的教学改革。
研究结果与讨论
我们以土木建筑分院为实验分院,我们选取了18工管12班为实验班,18给排水12班为参照班。18工管12班总人数为51人,18给排水12班总人数为48人,这两个班的总人数相当,且同属于土木建筑分院,学生进大学的文化基础也是相当的。选取这样两个班进行教学改革對照,更加具备说服力。我们实施了两轮分专业授课,通过对学生第二学期的期末试卷的分析发现,实验班和参照班的期末考试的成绩,从卷面上对比两个班的期末成绩发现,18工管班80分—90分的人数明显多于18给排水班;18工管班的不及格人数少于18给排水班;两个班成绩在60分—80分这个区间的人数基本持平。这说明我们的分专业教学改革是有成效的。同时我们在实施教学改革前后对学生进行了问卷1及问卷2的调查。问卷1主要侧重学生对大学物理内容与专业课关联性的了解及目前学生对大学物理学习的兴趣。问卷2主要侧重大学物理分专业教学改革是否能满足学生专业的需求及学生是否愿意继续开展分专业教学改革。通过学生反馈回来的信息,在实施改革之前,实验班学生学习大学物理的兴趣并不高,且对大学物理对专业课学习的影响作用并不了解。在实施改革之后,实验班学生明显了解了大学物理对其专业课学习的重要性及对大学物理学习的积极性也明显提高了。说明我们的教学内容的安排是合理的,我们的教学改革是可行的。
目前,我们正在不断的优化我们的大学物理教学大纲,积累更多与专业相关的教学案例,以期更好地指导我们的教学改革。
参考文献
[1] 马文蔚.《物理学》[M]北京: 高等教育出版社,2006.
[2] 吉晓瑞,杨晓红,李双美,等. 大学物理课程分专业设置教学内容的探索与实践[J]. 沈阳工程学院学报( 社会科学版),2018,14(1):110-113.
[3] 潘希武. 学校课程体系构建的基础性框架[J].教育学术月刊,2018.3:97-103.
[4] 杨亦云,陈守满.应用型本科院校大学物理分专业教学改革研究[J].2014,26(3):124-125.
关键词:应用技术型、大学物理、分专业教学、教学案例
基金项目:1、江西省高等学校教学改革研究课题(JXJG-18-35-1)
2、江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ181485),
通讯作者:李蓉(1983-),女,湖南邵阳,讲师,硕士,主要从事物理教学改革的研究。
在应用技术型人才培养的要求下,由于专业课程学时的增加,导致物理课程学时受到压缩。大学物理涉及力学、电磁学、热学、波动光学、量子物理基础等内容。对于不同的专业,如果教材、授课计划和考试内容完全相同,没有专业之分的话,老师从物理内容系统性的角度出发,在讲述物理课程的时候只能泛泛的讲解,从而会导致学生所学内容有些跟本专业并没有相关性,且不能有效拓展与学生专业相关的内容。这样,学生认为课堂所学的内容与实际运用及所学的专业没有联系,就会极大的打击学生的积极性。因此,在讲授大学物理课程的过程中,如果不能把物理知识与学生后续要学的专业知识联系起来,不能理论联系实际的话,会导致大学物理教学越来越难推进。基于这些原因,本课题组进行了大学物理分专业教学改革研究。
分专业教学改革的内容
为了满足应用型人才培养的要求, 本课题组成员开始着手于大学物理分专业教学的课程改革。我们把大学物理教程分为“通用模块”和“专业模块”两大类。其中“通用模块”这部分内容包含力学、光学、机械振动、机械波等内容,我们教学时间安排在大一下学期讲解,而“专业模块”包含机械振动补充知识、刚体、电学、磁学、电磁感应等内容,我们安排在大二上学期讲解,针对于“专业模块”这部分内容,我们将根据不同专业侧重点不一样,制定了不同的教学大纲。在教学过程中考虑学生专业的需求,注重理论联系实际。这对于提高学生的专业素养,夯实学生专业知识有着重要的现实意义。
分专业教学改革教学大纲的设计
为了能使物理知识与学生后续要学的专业知识联系起来,培养学生理论联系实际的能力,更好的开展分专业教学改革,我们通过查看学校的培养方案,了解每个专业开设了哪些与大学物理紧密相关的课程,并对接相关专业课的老师以及学生,了解不同专业课与大学物理知识的衔接情况,根据学生专业的实际需求来制定不同的教学大纲。
1、土木建筑分院
土木建筑分院有土木工程、道路桥梁与渡河工程、交通工程、工程管理、给排水科学与工程等专业开设大学物理课程。与物理紧密相关的课程有《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》。涉及的知识点主要有:质点运动学、牛顿运动定律、功和能、冲量和动量、刚体定轴转动和机械振动等。我们将制定跟土木类专业相配套的教学大纲:《大学物理ⅡA》。教师在授课时,除了讲授教材中的经典物理知识之外,重点要讲授土木专业用到的物理知识。在大学物理教学中,我们将在上学期学的机械振动的基礎上,对阻尼振动和受迫振动这部分内容进行重点讲授,这部分内容在结构力学中计算刚架的频率和周期有重要应用。我们在讲解机械振动中受迫振动及共振的时候,针对道路桥梁与渡河工程专业的学生,我们可以设置一个这样的教学案例:“火车的危险速率与轨长的关系是什么?”通过同学们的思考及老师的讲解,学生对所学物理知识与其专业内容之间的联系有了更深刻的认识。同时,在讲授知识的过程中,对于土木类专业的学生更应注重培养其力学的分析能力和计算方法的选取能力,为他们后续的专业课程的学习提供有益的帮助。
2、机电工程分院
机电工程分院有机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、汽车服务工程、机械电子工程、车辆工程等专业开设大学物理课程。与物理紧密相关的课程有《理论力学》、《材料力学》、《机械原理》、《模拟电路》、《数字电路》。涉及的知识点主要有:质点运动学、牛顿运动定律、功和能、冲量和动量、刚体定轴转动和机械振动、真空中的静电场、真空中的恒定磁场、电磁感应等。我们将制定跟机械类专业相配套的教学大纲:《大学物理ⅡB》。教师在授课时,除了讲授教材中的经典物理知识之外,重点要讲授机械专业用到的物理知识。机械专业学生经常遇到飞轮、皮带轮、滑轮等的转动问题及机械运动问题,需要较多的刚体里角动量及角动量守恒的知识及机械振动知识。因此,在刚体定轴转动及机械振动的教学中,无论是内容讲解还是习题设置,都应与专业应用相联系,让学生切实感受到学好大学物理与学好专业课是相辅相承、相互促进的关系。在恒定磁场教学过程中,毕奥-莎伐尔定律、高斯定理、环路定理是基本原理,各专业教学区别不大,但原理的应用部分根据专业特点所强调的重点不同。比如,在给汽车服务工程专业的学生上磁通量相关内容的时候,可以设置一个这样的教学案例 :“汽车测试用的五轮仪的工作原理是什么?” 通过同学们的思考及老师的讲解,让学生认识到在磁场中学到的环路定理及高斯定理,在生产科技中的是有具体运用的,对学生以后从事的工作具有理论指导意义。对于机械类专业,由于物体间作用力和平衡是其专业课程解决的核心问题,比如,我们在讲解载流导线在磁场中所受力的内容时候,我们可以设置一个这样的教学案例:“电力系统中母线截面的形状与安培力的关系是什么?”通过学生的思考及老师的讲解,学生就会意识到所学的安培力的知识在以后的工作中是有具体运用的。
3、电气与信息工程分院
电气与信息工程分院有电气工程及其自动化、电子信息工程、通信工程等专业开设大学物理课程。与物理紧密相关的课程有《电磁场与电磁波》、《电路原理》、《电机学》。涉及的知识点主要有:真空中的静电场、静电场中的导体与电解质、真空中的恒定磁场、磁介质中的磁场、电磁感应、麦克斯韦方程组和电磁波。我们将制定跟电气与信息工程分院相关专业相配套的教学大纲:《大学物理ⅡC》。对于带电线圈在磁场中的运动这部分内容,对于电气工程及其自动化专业的学生,我们要重点扩展的讲解,在学习这部分内容的时候,可以在学习通上先给学生布置一个作业“发电机的工作原理是什么”以论文的形式上交。例如在介绍电介质的极化后,问学生:微波炉的工作原理是什么?为什么微波可以使水分子产生共振,从而使电磁能转化为热能。对于通信与电子信息类及相关专业的学生来讲,在讲解高斯定理及环路定理这部分内容时,我们要对这两个定理对电磁场时空特性的揭示做详细的讲解。在大学物理教学中,电磁波的内容属于选讲的内容,但对于通信与电子信息类及相关专业的学生来讲,这部分内容跟学生后续所学的专业课息息相关,教师在讲授大学物理课程时应多花时间在麦克斯韦方程组和电磁振荡及电磁波这部分内容,可重点突出电磁场的传输特性的讲解及其相关科研新进展的介绍。让学生感受所学物理理论知识能与工程实践及本专业基础知识联系起来,增强他们学习大学物理课程的兴趣。 分专业教学改革实施方案
根据应用型高校人才培养的需求,本校的大学物理课程分为《大学物理Ⅰ》《大学物理ⅡA》《大学物理ⅡB》《大学物理ⅡC》。其中《大学物理Ⅰ》为“通用模块”,《大学物理ⅡA》《大学物理ⅡB》《大学物理ⅡC》为“专业模块”。“通用模块”的内容我们在大一下学期讲解,各专业讲授的内容是一样的;而“专业模块”的内容我们在大二上学期讲解,不同专业侧重点不一样,我们分专业制定了教学方案。我们在2018级的学生中开始实施该方案,由任课教师在所教的同分院的班级中随机抽取了两个班作为试验班,进行了教学改革试验。即一个教学班实施传统教学模式(参照班),一个教学班实施分专业教学模式(实验班)。在2019-2020学年的教学过程中,我们以土木建筑分院为实验分院,我们选取了18工管12班为实验班,给排水12班为参照班。期末试卷的考题我们也分为《大学物理ⅡA》《大学物理ⅡB》《大学物理ⅡC》三套不同的试卷。授完一学年的课程后,一:对学生进行问卷调查;二:将两个学期的期末考试成绩进行对比。从对比中总结经验,促进我们进一步的教学改革。
研究结果与讨论
我们以土木建筑分院为实验分院,我们选取了18工管12班为实验班,18给排水12班为参照班。18工管12班总人数为51人,18给排水12班总人数为48人,这两个班的总人数相当,且同属于土木建筑分院,学生进大学的文化基础也是相当的。选取这样两个班进行教学改革對照,更加具备说服力。我们实施了两轮分专业授课,通过对学生第二学期的期末试卷的分析发现,实验班和参照班的期末考试的成绩,从卷面上对比两个班的期末成绩发现,18工管班80分—90分的人数明显多于18给排水班;18工管班的不及格人数少于18给排水班;两个班成绩在60分—80分这个区间的人数基本持平。这说明我们的分专业教学改革是有成效的。同时我们在实施教学改革前后对学生进行了问卷1及问卷2的调查。问卷1主要侧重学生对大学物理内容与专业课关联性的了解及目前学生对大学物理学习的兴趣。问卷2主要侧重大学物理分专业教学改革是否能满足学生专业的需求及学生是否愿意继续开展分专业教学改革。通过学生反馈回来的信息,在实施改革之前,实验班学生学习大学物理的兴趣并不高,且对大学物理对专业课学习的影响作用并不了解。在实施改革之后,实验班学生明显了解了大学物理对其专业课学习的重要性及对大学物理学习的积极性也明显提高了。说明我们的教学内容的安排是合理的,我们的教学改革是可行的。
目前,我们正在不断的优化我们的大学物理教学大纲,积累更多与专业相关的教学案例,以期更好地指导我们的教学改革。
参考文献
[1] 马文蔚.《物理学》[M]北京: 高等教育出版社,2006.
[2] 吉晓瑞,杨晓红,李双美,等. 大学物理课程分专业设置教学内容的探索与实践[J]. 沈阳工程学院学报( 社会科学版),2018,14(1):110-113.
[3] 潘希武. 学校课程体系构建的基础性框架[J].教育学术月刊,2018.3:97-103.
[4] 杨亦云,陈守满.应用型本科院校大学物理分专业教学改革研究[J].2014,26(3):124-125.