理论与实验融合下的大学物理课程教学

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摘要：为适应具有创新意识的应用型人才培养需求，在理论性强的大学物理课程教学过程中需充分借助实验教学，展示基础理论在专业发展中的应用。通过协调和融合物理实验与理论课程教学进度，增加课堂演示性实验和多媒体展示环节，在互动式教学过程中引导学生对物理现象的观察思考，激发了学生的学习兴趣，培养了理论联系实际的思维能力，能够为后续的专业发展提供良好的理论基础。

关键词：大学物理课程；课程建设；实验教学；融合

在“双一流”建设和新工科建设背景下，应用型本科院校面临转型发展的迫切需求，致力于培养适应社会和行业发展需要、具有创新意识的应用型高级专门人才。大学物理课程是一门理论性很强、又具有鲜明实践性特色的基础课程，在培养具有创新意识和专业技能的人才方面具有关键性作用。大学物理课程的教学目标在于使学生理解自然现象和物理规律，激发对科学的兴趣，培养创新思维能力。借助于实验演示和操作，不但能帮助学生准确理解物理概念和规律，而且在培养和提高学生观察能力、动手能力、分析问题和解决问题的能力方面具有显著优势[1]。因此在理论课程之外单独开设了物理实验课程，用于提高和巩固学生对大学物理知识体系的学习成效。近几年，围绕着大学物理课程基础教学改革和一流课程建设，大学物理课程教学一线的教育工作者开展了大量探索和研究。在大学物理理论和物理实验教学过程中采取了改革措施，促进了教学效果的提升[2-4]。为了更好地落实教育部倡导的“大学应以本科教育为根本”的时代内涵，近年来我校不断开展教学改革与探索，在大学物理课程教学方面采取了理论与实验交叉、课堂与课下融合的教学模式。在教学改革实践中，理论与实验融合模式是将大学物理与物理实验两门差别显著的课程从教学大纲、教学进度、教学人员和考核方式等方面进行全面系统设计，在教学活动中坚持理论联系实际、实践辅助理论的思想，加强理论授课与实验操作环节的互动融合，推动物理基础课程教学质量的全面提升[5]。

1大学物理课程教学的现状

1.1教学基础条件方面

大学物理课程和物理实验课程的教学过程各自分为两个学期完成，共安排了5个理论学分和2个实验学分。由于大学物理课程的理论性强、知识结构复杂，教学过程学时安排紧张，主要以讲授书本知识为主，对书本之外的相关知识和研究前沿扩展较少。部分学生修完课程之后仍可能存在一些认识误区，认为大学物理课程仅是高中物理的重复和复杂化，而没有意识到大学物理在专业课程及专业发展中的基础作用和重要应用。学时不足限制了教学内容和方法的改革空间，难以全面培养学生的创新意识，不能满足后期的强理论性课程的学习需求。物理实验设备仪器数量较少，在实验安排过程中经常存在冲突，导致一些实验项目安排在晚上或周末进行。物理实验设备硬件陈旧，缺乏全面维护，影响了学生的实验操作体验和学习积极性。为了争取实验室使用时间，也为了保证学生能有大量连片的空余时间，会在周末集中性安排实验课程。实验授课赶进度，教师和学生都疲于实验操作。由于实验教学时间安排受到限制，物理实验与相关理论授课过程存在不协调的情况，实验过程的具体现象难以有效辅助学生对物理理论和抽象规律的理解与认识，影响了教学质量的提升。

1.2师资与学生素质方面

目前我院从事物理教学的专任教师共7人，负责全校近两千人的物理课程教学工作，既承担大学物理理论课程的授课，也要全程负责物理实验的指导和操作。教师教学任务重，难以充分协调安排理论授课和实验教学的进度，导致教学过程理论与实验存在脱节的现象。由于师资紧张，在实验室管理方面缺乏专门人员，教师对实验室仪器设备进行维护的时间较为紧张。因此，在教学过程中，课堂讲解和进度安排需要照顾到少数学生物理基础薄弱的情况。此外，实验操作过程中部分学生动手能力不足，也在一定程度上影响了整个实验项目的进度和安排。

2理论教学与实验教学充分融合的教学模式

2.1教师对理论授课与实验授课的统一安排

在实际教学过程，物理教研室不断进行探索和尝试，交流经验、统一认识、协调安排。教师人人都参与理论和实验教学活动，因而在理论和实验课程的进度融合上具有较高的主动性和自主意愿，这对大学物理课程理论教学与实验教学的改革成效有很大益处。在理论课堂和实验教学过程，教师之间通过互相观摩学习和公开课形式，提升自身教学能力。在安排教学任务时，一个班级的大学物理理论课程和实验课程由同一位主讲教师完成教学，这保证了两门课程的教学主体统一、进度安排统一，使教师能够灵活处理理论与实验教学活动的切换和衔接。这也为物理课程知识体系的教学连贯性提供了制度保障。

2.2理论教学与实验课程进度安排交叉融合

集中性进行物理实验的操作和学习，往往难以发挥实验过程的体验性教学优势[6]。在教学改革过程中，探索将物理实验分批次安排在相关理论教学周次前后，如在同一周或两周内，即实现大学物理实验与理论教学内容和进度的同步。理论与实验的具体进度根据实际情况安排，既可理论教学内容先行，也可先进行实验教学环节。对于非常抽象的物理规律，如利用霍尔效应测磁场，实验教学适当安排在相应的理论教学之前，能够促使学生主动预习和自学相关理论知识，了解实验背景、实验设计思想、实验测试步骤等内容。这样的教学安排提高了学生的积极性和主动性，使其尝试用具体的实践活动分析理论问题，在实验过程主动思考、发现问题，并促进对相关理论知识要点的学习和理解。

2.3利用课堂演示性实验提高理论教学效果

大学物理课程的教学过程相对而言比较枯燥，而把理论教学与实验项目结合起来，利用课堂时间增加一些演示性实验环节，可以激发学生学习物理的兴趣与积极性。在物理实验课程安排的实验项目之外，可根据知识体系和重难点选取一些具有可操作性的实验项目穿插在理论课程的课堂教学过程中，由教师完成基本实验操作，借助于具体演示过程解释一些抽象的物理现象和规律定理。演示性实验需要在理论知识基础上进行论证设计，具有实际可行性。如选取锥体上滚、等离子放电球实验，采取课堂演示和探究性教学，提升理论教学效果。在教学过程中，适当安排学生进行实验流程的操作实践，以互动教学方式引导启发学生观察和思考，既能活跃课堂气氛，增加学习兴趣，又培养了学生在学习物理知识时理论联系实际的思维能力，有助于学生养成善于发现问题的良好习惯。

2.4利用多媒体资源开展多元融合的理论教学

物理实验项目需要投入较多的人力和时间，而且受到仪器设备和场地限制，因此在理论课程的课堂教学过程中难以进行大规模的演示性实验教学，这种情况下可以充分利用多媒体资源进行课堂教学。选取和制作一些生动具体的视频、动画增强学生对物理规律的理解和认知，如角动量守恒原理可以利用花样滑冰、跳水等贴近生活的事例解释。此外，对部分物理实验的操作过程进行录像，在理论教学过程进行播放和回顾，能够提高学生对物理实验操作的重视，也强化了学生对理论规律和实验现象之间关系的认识，有利于对基础知识的融会贯通。对于一些理论知识的重点和难点，教师在课余制作微课小视频，学生可进行复习观看，加深对相关知识的理解和掌握。

3大学物理教学的理论与实验融合模式的内涵与发展

大学物理课程作为一门基础课程在理工科专业人才培养过程中发挥着非常重要的作用。提升物理基础课程教学成效是新工科建设提出的时代要求，而理论教学与实验教学深度融合的教学模式为激发学生学习热情、化解理论难点、强化实践应用提供了重要的路径。大学物理课程教学的理论与实验融合模式继承了理论联系实际的唯物主义思想，教学活动“以学生为中心，以互动教学为抓手”，提高学生的学习积极性，加强教师的教学能力培养。融合教学的实践结果表明，学生对理论基础知识的学习热情较高，改善了基础课程的教学质量，为本科教学改革提供了思路，为实现创新性应用型人才培养目标奠定了基础。

4结语

大学物理课程的理论教学与实验教学需要有机融合，解决理论知识枯燥难懂、实验操作缺乏应用背景的问题。通过制度管理和协调安排，将物理实验与理论课程教学进度交叉融合，利用课堂演示性实验和多媒体资源辅助理论教学，激发学生的学习兴趣。在互动式教学过程中引导学生对物理现象和规律的观察与思考，培养其理论联系实际的思维能力，能够为后续的专业发展提供良好的理论基础。

参考文献

[1]王亚伟,乐永康,钱飒飒,等.大学物理、大学物理实验两课课程现状调查报告及总结[J].物理与工程,2016,26(4):45-54,57.

[2]郭袁俊,于景侠,霍中生,等.大学物理实验与理论融合教学的探索[J].实验室研究与探索,2019,38(7):188-190.

[3]何林李,王艳伟.大学物理中“理论教学与演示实验结合”新模式的探索与实践[J].科教导刊:上旬刊,2015(1):69-70.

[4]李爱华,朱湘萍,孔永红.基于微课的大学物理翻转课堂教学策略探讨[J].中国现代教育装备,2017(21):77-78.

[5]肖沛,林季资,赵越,等.微信公众平台辅助大学物理实验教学的实践与思考[J].物理通报,2018(3):79-80,83.

[6]张文庆.大学物理理论与实验一体化教学探索[J].河南科技学院学报,2016,36(4):106-108.

作者：杨圆 肖沛 林季资 赵越 单位：江苏科技大学苏州理工学院公共教育学院