东南大学的大学物理课程长期坚持改革和建设,特别是在新世纪初,以十余项国家级和省部级重大教学研究项目的研究为契机,深化改革,不断创新,大学物理课程的建设上了一个新台阶:建立了课程的新体系,编写出版文字和电子两大系列的课程教材,探索、实施研究型的教学方法和现代教学手段,开发、应用网络教学资源,建立了一支优秀的师资队伍,课程的建设达到了国内领先地位。
一、创立课程的新体系、新内容
1.随着教育部面向21世纪高等工程教育改革计划的实施,我们承担了江苏省面向21世纪的进一步重点教改项目“工科大学物理(含实验)教学内容、课程体系和教学方法、教学手段整体改革和研究”,又承接教育部项目“工科物理教学现代化”(与交通大学等合作),经过几年探索,构建了一个适合工科专业特点的既有现代气息,又有利于学生获取知识和培养能力的物理课程教学新体系,简称为“1+选1”的模式,即将原来一本大学物理课程主教材的教学学时,通过精讲和改革教学方法,在不降低原教学要求下压缩课内学时,增加学生课外自主学习的学时,将课内学时压缩到110学时,这样留出了学时,由各系各专业,根据专业具体要求,在我们提供的三本副教材《现代物理专题》、《半导体基础》、《固体量子理论基础与新材料》中“选1”(约20学时),组成完整的大学物理课程(128学时)。这样的课程新体系,既保证了基础,又能实实在在学习到近代知识,深受学生的欢迎。在由江苏省教育厅组织的项目鉴定会上,获得专家组一致好评:“该项目研究成果达到了全国先进水平。尤其是‘1+选1’课程体系创新点明显,有助于推动工科院校的基础物理课课程内容和体系改革与新世纪人才培养目标的实现,将对大学物理课程改革产生积极的影响。”
2.在教育部“振兴行动计划”和世行贷款的支持下,目前已建成了培养学生独立研究和创新能力,有五个模块的实验课程新内容新体系,即预备性物理实验、基础物理实验、课题型物理实验、现代物理专题实验及课外科研创新基地等五大模块。
我们建立的物理实验以强化基础、加强近代、开放设计、注重创新为宗旨,追求实验内容、实验手段及教学方法的先进性,并且在实验课程的教学、学习和管理等方面实现了先进的网络化管理。
特别要提到的是“预备性实验”越来越受到学生欢迎,每年有近千名学生自愿报名参加。另外,“课外科研创新基地”的建立使一些优秀学生早日进入科研活动,并取得可喜的成绩。
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二、首创大学物理理论与实验整合的教学方法
2001—2003年承担教育部“工科物理理论课与实验课的整体优化”项目的研究,在原来教学方法基础上,提出并实施了“实践、探索、研究”的新教学方法。该教学方法立足于发挥物理理论与实验的自然和谐对学生科学素质培养的优势,以实验现象和问题的引出为教学切入点,通过多层面、多形式的课堂与实验教学活动,引入案例教学形式,给学生营造一个理论与实验相互融合的、可进行探索式学习的教学环境,并通过“四个结合”寻找各种能力培养的新的生长点,即教师导学和学生自学相结合,自主学习和研究探索相结合,理论教学和实验教学相结合,通才教育和英才教育相结合。新教学方法的实施,使学生的自学能力、创造能力和研究能力都有显著提高,取得了可喜的阶段性成果,在第一届(2001)、第二届(2004)“江苏省大学生物理与实验科技竞赛”中取得6个一等奖的好成绩,连续两届全省第一,并且,学生先后撰写了近千篇小论文,汇编20余册文集,有的已陆续在国内外核心刊物中发表。在由“全国高等学校教学研究中心”组织的该项目鉴定会上,得到专家的一致好评:“该成果有明显的特色和创新,可操作性强,对深化工科物理课程改革具有应用推广价值,在国内工科物理教学改革上达到了先进水平。”
三、教材建设是标志性成果之一
教材建设是东南大学大学物理课程的标志性成果之一,《物理学》从第一版到第三版总发行量有几百万册。经历1997—1999年教育部立项的“国家重点教材《物理学》第四版改编”项目后,教材建设又有了进一步的发展,1999年《物理学》第四版问世,立即获得了一致好评,西北工业大学徐绪笃教授有如下评述:“全书在处理经典与现代、理论与应用、知识与素质、教与学诸种复杂关系方面,始终采取积极进取又扎实持重的态度,从而使该教材适应多数院校跨世纪教学的需要。”该教材2001年获教育部科技进步一等奖,2002年获全国普通高校优秀教材二等奖。仅几年,该教材的发行量已达到64万套,并在2002年相继出版了《物理原理在工程技术中应用》(第二版)、《物理学学习指南》(第二版)、《物理学习题分析与解答》、《物理学教程》、《物理学教程习题分析与解答》。《物理学》的英文版也将于2005年出版,从而建成了全国第一套较完整的由“主、副、辅”教材组成的大学物理系列教材。
四、现代信息技术在物理教学中的应用又是本课程建设的另一标志性成果
东南大学在研究开发现代教育技术在物理教育中的应用方面有着良好的传统和成果,1997年出版了我国第一套《大学物理学——音像文字结合教材》后,在2000年承接了教育部“新世纪网络课程建设工程”项目《大学物理网络课程》的研制,2002年正式出版,并结合项目的研究,又开发研制了课程的电子教材,建成了系列化的电子教材,这又是东南大学课程建设的标志性成果之一。目前已有《大学物理多媒体讲课录像》、《大学物理习题课多媒体讲课录像》、《大学物理课电子教案》、《现代物理专题系列电视教学片》、《知识点选讲》、《教学素材库》,《辅助教学插播片光盘》、《大学物理多媒体教学光盘》(外文版)、《大学物理实验辅导系统》、《文科物理网络课程》、《大学物理实验课程管理系统》、《物理实验仪器管理》等近20种课件。其中《大学物理网络课程》的知识内容体系完整,同样也具有“主、副、辅”的教学内容和丰富的信息资源、先进的设计、双向信息的交互等功能,因此获2002年江苏省教育厅组织的多媒体课件竞赛一等奖,2004年又获得国家新闻出版总署的“国家电子出版物奖”(全国仅有十个电子课件获此荣誉)。《大学物理网络课程》于2004年,在高教社4A平台上率先向全国开设了网络“虚拟课程”,在校内又开设了三个课程的网站,每年有近三千名学生上网学习,其中大学物理工作室是目前国内内容最丰富的课程网站之一。初步把课程建设成为电子化、系列化和网络化教学平台,领先于全国水平。
五、建设一支高素质的教师队伍,确保课程建设稳步持续地发展
对青年教师的培养采取严格要求和传、帮、带相结合的方针,每个青年教师必须经过岗前培训、专人指导、辅导试讲和考核后才能进入课堂,并且在督导指导下,不断成长,涌现了一批素质好的、教学优的优秀教师,在2001年第二届和2004年第三届江苏省大学物理“上好一堂课”讲课竞赛中都取得一等奖的好成绩,此外还有四名教师获得全国的“宝钢教育奖”。
近几年来,我们采取了自己培养和引进人才相结合、基础课专职教师和专业课教师相结合、加强青年教师的培养等多种措施,每年请几名具有高职称、高学位,而且有良好科研背景的专业课教师担任大学物理课程教学,以他们的科研成果经验带动基础教师的科研工作的开展,几年来已经有多位青年教师参加主持到专业科研项目中去,申请国家、省部自然科学基金和东南大学科研基金项目十余项,科研经费近百万,取得了可喜的突破,发表教学研究论文约60余篇,在国际、国内核心杂志发表科研论文40余篇,逐渐建成科研与教学并重的优秀教师队伍。
六、加强课程的分层次、分类型、多元化教学的建设
1.围绕大学物理课程,开设有演示实验开放课、小型创新制作室、各类选修课(如“物理学史”、“物理原理在工程技术中应用”、“物理学习与物理创新”、“物理、英语、多媒体”、“物理原理在工程中的应用”等课程),每年有数百人参加选课,拓宽学生知识面,培养学生探索创新精神。
2.1985年就设立A班和高层次强化班物理课,用国内外先进教材,如陆果的《物理学》、赵凯华《新概念物理学》(力学)和卢德馨的《大学物理》,自编英文教材,原版摘选教材,采用双语教学试点等。
3.率先在全省开设文科物理课程,自编出版了教材,制作文科大学物理网络课程和电子教案课件等。文科物理课程的建设日趋完善,已成为深受全校文科学生欢迎的一门必修课程。
七、创新点
1.建立优化课程内容和体系的“1+选1”的课程新体系,既具有时代的特点,又具有良好的可操作性和推广性。
2.突破传统的教学框架,以实验和问题为切入点,创造课内外开放的教学环境,激励学生的探索和创新,建立了适合工科大学物理课程的“观察、探索、研究”型的教学方法。
3.编写出版了在全国有极大影响的大学物理教材,并且是由马文蔚一人主编的集“主、副、辅”教材为一体的系列教材,因此教材和谐而融洽,并配有集“主、副、辅”教学内容的《大学物理网络课程》,适合于不同教学要求的广大院校。
4.率先在全国将《大学物理网络课程》置于高等教育出版社的4A平台上,设立“虚拟课堂”,向全国读者开放。
5.在校内建立了以《大学物理网络课程》为核心的大学物理工作室,内容包括有:虚拟讲话、虚拟习题课、素材库等九大模块,是当前内容最多的供教师、学生和自学者使用的大学物理课程网站。
八、应用情况
1.“1+选1”课程新体系的实施,确保了基础,增进学生的知识和能力,同时又较好地解决了学时和内容矛盾的难点,深受学生和学校主管部门、各院系的欢迎。
2.马文蔚主编的教材《物理学》自1977年面世以来至1999年发行量已达200万套,1999年12月《物理学》第四版至今已印刷17次60万套,2002年7月出版的《物理学教程》到2004年5月也已印刷5次共6.3万套,教材影响普及全国。
3.《大学物理网络课程》2002年出版,立即在国内一些有影响的教育网站展示(演示版)。特别是在2003年抗击“非典”时期,不少高校在校园网上使用,解决了当时特殊情况教学之急需。2004年将课件置于高等教育出版社4A平台的大学物理“虚拟课堂”,供数万读者共享,提高了社会效益。
4.2001年开设的大学物理三个网站,深受欢迎,每年有数千名学生上网学习。
5.培养学生自主研究和创新能力的五模块、分层次大学物理实验课,每年使数千名学生受益。每年实验室还接待许多院校来访,推广成果。还在全国近十所院校,结合各校特点,负责设计、安装物理实验辅导系统和实验室管理系统等课件。
6.“观察、探索、研究”的教学方法取得了良好的教学效果,激起学生学习热情和创造性,撰写论文近千篇,十余篇论文在国内外杂志发表,获得专利一项,取得了可喜成果。
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