大學物理教學改革

大學物理教學改革教學改革為了主動適應社會主義經(jīng)濟市場體制的改革和教育轉(zhuǎn)軌的需要，進一步深化和發(fā)展教學改革及研究。我們在各個階段都有詳細的教學改革計劃及措施，通過積極爭取校、院領導的支持和教學研究立項，努力實施使教學改革與研究不斷深化。一、適應社會需要，實踐教學改革我們從對新生的調(diào)查研究入手，組織了新生入學問卷調(diào)查，同時進行了物理摸底考試。新生問卷調(diào)查的內(nèi)容涉及四個方面的問題：一是新生個人情況，包括新生入學總成績、物理成績及是否來自重點中學等；二是中學物理教材使用情況，因為目前中學使用的物理教材達5種以上，我們要從學生使用的教材來判斷目前中學物理教學的實際狀況；三是中學物理實驗情況；四是學生對物理課程的態(tài)度?？纯磳W生的主要興趣和主觀感受，并和隨后的新生入學物理考試成績作比較研究。該調(diào)查組織嚴密，統(tǒng)計準確，具有普遍的意義。我們還對幾屆新生進行了入學物理摸底考試，我們對該幾次考試進行了詳盡分析，包括試卷總體分析，抽樣調(diào)查，優(yōu)、差生對比研究等，完成了《中學物理與大學課程內(nèi)容銜接研究報告》，得出了許多有意義的結(jié)論。.一般工科院校的學生約55%來自非縣以上重點中學，從使用的中學物理教材及摸底考試情況看，大約只有58%的學生達到了國家教委《工科物理教學基本要求》規(guī)定的起點。因此，大學物理教學起點不宜太高，特別是學生的主觀感受和實際水平不完全一致，對中學物理來說，力學、電學仍是學生掌握的薄弱環(huán)節(jié)。.由于各中學受教學條件的限制和追求高考升學率，對物理實驗教學重視不夠，學生對物理實驗普遍掌握較差，特別是示波器、氣墊導軌等實驗，在中學階段幾乎是空白，因此物理實驗教學應以此為依據(jù)制定教學改革措施和開設必要的預備性實驗。.在優(yōu)、差生對比分析中，我們發(fā)現(xiàn)我院入學基礎較好的學生主要來自湖北、湖南、河南，差生主要來自青海、海南、新疆。優(yōu)、差生的差距主要表現(xiàn)在分析和處理綜合性問題的能力上，這對于具體教學中如何培養(yǎng)尖子，幫助差生有一定的指導意義和參考價值。程度上前者優(yōu)于后者。以上結(jié)論給我們敲響了警鐘，大學物理課程體系與教學內(nèi)容已到了非改不可的關鍵時刻。與此同時，我們還開展了大學物理課程與相關課程的銜接研究，完成了《工科物理課程與相關課程間的銜接研究報告》，得出了有價值的結(jié)論：.各門相關課程的“基本要求”存在嚴重重復，它只考慮了自身知識的完整性，不顧及前后相關課程的整體性，尤以理論力學與大學物理最為突出，兩者既有概念要求上的重復，又有理論規(guī)律上的重復。.教材內(nèi)容上都有不同程度的重復，例如理論力學教材分為靜力學、運動學、動力學部分的十章中有四章內(nèi)容與大學物理重復或基本重復，我們對這些重復內(nèi)容進行了統(tǒng)計、分類和分析。電路分析與大學物理在電流、電壓、電功率等概念上，在電容、電感、儲能、諧振動理論、互感、自感等內(nèi)容上重復過多。熱工、電磁場論也與大學物理有部分不必要的重復。.要搞好課程體系和教學內(nèi)容的改革，必須轉(zhuǎn)變教學思想與教學觀念，既要遵循認識上的“螺旋上升”規(guī)律，也要避免相關課程的過度重復，從培養(yǎng)綜合素質(zhì)、能力強的人才的知識爆炸的時代特征看，重復過多實屬浪費。建議有關部門適時調(diào)整“工科本科基礎課程和技術(shù)基礎課程教學基本要求”，調(diào)整的原則應為技術(shù)基礎課程內(nèi)容體系必須適應于相關基礎課程，后續(xù)課程應適應于前授課程。要組織力量，協(xié)同攻關編寫出整體優(yōu)化的工科大學各科教材。在此基礎上，我們完成了《大學物理課程教學改革方案研究報告》。對大學物理的體系內(nèi)容及教學進行了改革實踐。.按新設計的改革教材，我們調(diào)整教學內(nèi)容體系，即按力、波、熱、電、近代物理順序，使其結(jié)構(gòu)更合理，邏輯性更強，重新編寫了教學大綱，刪除了與中學物理重復的內(nèi)容，調(diào)整了各部分的教學時數(shù)，使近代物理內(nèi)容超過20%，并從97級開始已經(jīng)在教學中實行。.從96級開始我們進行了教學方法的改革，使物理習題課變成了小班習題討論課。從近三年的實踐來看，習題討論課擴大了師生交流的機會，效果十分明顯。.貫徹因材施教原則，使優(yōu)生得到充分發(fā)展，我們開設了專題講座10個，擴大了學生的知識面。在當年的期末考試中，該年級優(yōu)生率有較大幅度提高。.在教學內(nèi)容的安排上作了調(diào)整,把原先跨兩個學期的電磁學內(nèi)容全部調(diào)到第二學期,把原第二學期的波動光學調(diào)到了第一學期,這不僅使每學期的內(nèi)容相對獨立和合理,也便于習題課和其它工作的順利進行。.從我們的研究報告中得知，物理實驗是中學物理教學的薄弱環(huán)節(jié)，為此我們進行了實驗教學改革，建立了新的實驗教學體系。我們?yōu)槲催_到教學起點的學生開設預備性實驗供其選修，使其進入適當?shù)慕虒W起點。我們的實驗改革教學共分為三個層次：第一個層次為基礎訓練、基本實驗方法訓練，用30學時完成。第二個層次也為30學時，采用開放式教學方式，加大綜合實驗、設計性實驗內(nèi)容。第三層次為科研訓練實驗，在教師指導下學生設計實驗項目并獨立完成。第三層次的內(nèi)容部分優(yōu)生選做。從97級開始我們已進入實踐階段。特別是第三層次的教學，學生踴躍報名參加，由于條件所限，我們只選取部分學生組成28個實驗小組進行。此教學項目獲得湖北省優(yōu)秀教學成果二等獎。二、開展了自制大學物理演示實驗儀器物理學從本質(zhì)上講，是一門實驗科學。課堂演示實驗是大學物理教學不可忽視的內(nèi)容。為了提高教學質(zhì)量，改善教學條件，教師們開展了自制物理演示儀器的研究實踐活動。經(jīng)過兩代物理教師的辛勤研制工作，完成物理演示教具84套件。為了充分發(fā)揮這些教具的作用，我們采用開放演示實驗室讓學生參觀的方式，收到很好的效果。這是我們物理教學的一大特色內(nèi)容。不僅如此，我們還開展了學生自制大學物理演示儀器的第二課堂活動，學生完成并移交使用的演示教具共26套件。開放演示實驗室的演示儀器95%以上是自己制作的。此研究項目獲得中國石油天然氣總公司石油高等教育優(yōu)秀教學成果二等獎。三、優(yōu)化教學方法和教學手段教學方法與手段的研究、優(yōu)化與使用。在教學手段和方法的改革上我們著重進行了如下8種方法的探索與實踐。2003年實現(xiàn)了全部課程用MCAI教學。在精品課程建設中，我們以實現(xiàn)MCAI課件的精品化為目標，完成了大學物理課程全套課件的制作和修改，并已上網(wǎng)。所制作使用的MCAI課件不僅系統(tǒng)性較強、內(nèi)容處理完整細致、形式豐富多彩，而且MCAI課件使用了三維立體空間，可以用圖片插入、影片鏈接、網(wǎng)上訪問等技術(shù)，大學物理課程的MCAI教學與傳統(tǒng)教學方法相比，有其突出的優(yōu)點與優(yōu)越性，不僅形成了形象生動、充滿活力、富有吸引力的優(yōu)勢和鮮明的特色，MCAI還以無可爭議的優(yōu)勢突破了學生做筆記難的教學瓶頸，采用的一個頁面兩個內(nèi)容模塊交替延時顯示，相當于兩塊電子黑板,一邊的教學內(nèi)容被“擦掉”書寫新內(nèi)容時,另一邊的教學內(nèi)容任仍然被保留,便于學生做筆記。為了方便教師制作高質(zhì)量的MCAI課件，網(wǎng)上建立了MCAI積件庫，收集、整理、制作了大量的大學物理圖片、模擬實驗、演示動畫等MCAI積件。四、進行了大學物理分層分級教學模式的研究與實踐近幾年，我們把大學物理的建設與改革分別在學校立項，將“分層分級教學模式的研究與實踐”與“《大學物理》精品課程建設”兩部分內(nèi)容同步進行。在完成中學物理與大學物理銜接研究、《大學物理》改革現(xiàn)狀研究、《大學物理》與相關專業(yè)課程間的橫向研究的基礎上，調(diào)研國內(nèi)其它高?！洞髮W物理》改革狀況，參照《大學英語》分級教學模式，確定《大學物理》分層分級教學模式的總體方案，采取邊研究、邊實踐、邊總結(jié)的研究方法，全面進行《大學物理》分層分級教學模式的研究與實踐。按照《大學物理》教學指導委員會制定的教學基本要求，根據(jù)我校專業(yè)設置和地方合并綜合性大學特點，《大學物理》分層分級教學模式如下圖所示。統(tǒng)一各層各級的教學學時。根據(jù)教學基本要求的指導意見，《大學物理》A、口B、C分別開設120、72、80學時。根據(jù)學校實際情況，《大學物理》D、E、F分別開設80、54、60學時?？诮y(tǒng)一各層各級的選用教材。理工類選用馬文蔚的兩個版本，醫(yī)學類選用梁路光和喀蔚波等編的，農(nóng)林類選用胡玉才編的教材。制定各層各級的教學大綱。根據(jù)《大學物理》課程教學基本要求，按教學體系內(nèi)容的設計，以選用的教材為基礎，制訂各層各級的教學大綱?！洞髮W物理》A、B、C用各自的學時進行教學?？凇洞髮W物理》D在化工專業(yè)，《大學物理》E在水產(chǎn)、動醫(yī)、動科專業(yè)，《大學物理》F在臨床、護理專業(yè)分別用相應的學時進行教學?？谕ㄟ^分級教學，因材施教，打造學生個性發(fā)展新平臺，為大學物理選課制和完全學分制的實施積累理論和實踐經(jīng)驗。近年來，本課程共開展了21項的教學研究，其中省部級立項9項。獲省部級優(yōu)秀教學成果二等獎2項，三等獎4項。發(fā)表教研論文90篇，出版教材13部。五、進行了大學物理網(wǎng)絡分級訓練互動學習平臺的開放與應用該平臺運行方式類似網(wǎng)絡上流行的“開心農(nóng)場”，每個學習者在該平臺注冊后，獲得初始的知識財富，并擁有自己的一片“物理知識莊園”，通過答題、學習交流和討論等多種形式，獲取“知識財富”，然后發(fā)展、壯大及修飾自己的“知識家園”而得到升級，最終發(fā)展升級到“外太空”開拓自己的“知識領地”。軟件提供：1、基礎知識類題基礎知識類題為填空題和選擇題。學生可一次性獲取多題，以一定題數(shù)為一“包”，如5題為一包“知識種子”,知識莊園莊主決定其中有幾題可供外人“獲取”——至少1題；內(nèi)容先不展示，打開知識種子包，顯示題目，規(guī)定時間內(nèi)給出正確答案，獲得相應分值。知識種子設有效期限，到期不答題，知識種子“壞死”。每次只打開其中一題，解答完成一題后才能打開另外的一題（設置打開標志）。題目難易程度不同，產(chǎn)值（收獲后的得分）不同；（系統(tǒng)從題庫中隨機抽取選擇題ID）?？?、交流討論類題3、知識種子分類題目的知識點不同，“知識種子”的種類不同，種子的命名不拘泥于學科的概念。根據(jù)題目難易程度不同，“知識種子”的級別分為初級某某種、中級某某種、高級某某種、黃金某某種、白金某某種、至尊某某種等。4、知識裝飾品系統(tǒng)提供除常規(guī)的“知識莊園裝飾品”外，還提供有物理特色的“知識裝飾”，如愛因斯坦蟲洞等有特色創(chuàng)意的物件（美工設計），獲取知識領域權(quán)（如建立空間站等），物理特色顯著。5、排名榜系統(tǒng)提供物理知識“福布斯”富人榜和最落魄物理知識乞丐排名，活躍程度作為一個評估指標列入排名，在系統(tǒng)進入界面中顯示。所有答題中，公式按Matlab編程規(guī)范來定義，解決求和、根號等無法顯示問題（在答題界面中提供對照選擇表）。初期階段，除選擇題和填空題為自動評分外，計算題和討論題評分采用教師評分，最終實現(xiàn)自動評分。系統(tǒng)構(gòu)建BlueCulture數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含10個子數(shù)據(jù)庫，分別為：uer:用戶表；Group：分組表；quetion:題庫；quetiontype:題型表;crop:種植活動表；gain:收獲表；cene:場景；ceneelement:場景元素表;eed:種子表；tak:任務表?？诖髮W物理網(wǎng)絡分級訓練互動學習平臺，用游戲中廣泛使用的“獎勵”方式，使學習者在學習的過程中獲得“成就感”，讓學生在玩中“學”；學習者發(fā)起新的學習討論話題及參與他人的有益討論同樣能獲得“收益”，鼓勵其與其它學習者之間的交流和協(xié)作，充分發(fā)揮CSCL（計算機支持下的協(xié)作學習）的優(yōu)勢。該平臺不僅能激發(fā)學生學習物理的興趣，把大學物理課后作業(yè)訓練網(wǎng)絡化，而且尊重學生間的差異，鼓勵學生主動、互動、合作學習，還能充分發(fā)揮學生的個性與主觀能動性，通過分級訓練培養(yǎng)精英人才。大學物理網(wǎng)絡分級訓練互動學習平臺，不僅能應用于大學物理課后作業(yè)訓練，其簡化版本還能應用于大學物理考查考試，為大學物理無紙化教學奠定基礎。為了方便教師制作高質(zhì)量的MCAI課件，網(wǎng)上建立了MCAI積件庫，收集、整理、制作了大量的大學物理圖片、模擬實驗、演示動畫等MCAI積件。附：《大學物理》課程雙語教學的問卷調(diào)查口為了迎接2007年教育部對長江大學的本科教學評估，