文科物理教学和实践

摘要：理工科学生的人文素质培养与文科学生的科学素质培养是高等教育发展的趋势之一,于是通识教育被提出。作为文科学生，了解一定的物理知识、了解物理学在现代高新技术领域中的应用、了解物理学与人文精神和人文学科之间的关系是提高其科学素养的重要内容。如何提高文科学生的教学效率是物理教师值得探讨的有意义课题。文中主要介绍了湖南某高校在文科物理教学的探索和实践方面的成功经验，为高校文科物理教学提供了一种全新模式。
关键词：文科物理素质教育科学素养
随着高院教学改革的深入，本科教育已从精英教育过渡到大众教育，高校学生的素质教育开始全面普及，文理渗透已经成为高等教育发展的趋势之一。当前，在很多高校的本科培养方案中往往要求理工科学生取得一定的人文知识学分，文科学取得一定的科学素质类学分才能毕业。由于文理科学生的不同知识背景以及文理科的不同特性，理工科学生的人文素质教育相对容易，因此已取得一定进展。然而，文科学生的科学素质教育相对处于低级阶段。如何提高文科学生的科学素养是一个值得研究和探讨的有意义的课题。
众所周知，物理学是探索物质世界中最基本最普遍的规律的科学，处于“科技之母”的地位, 是绝大多数理工科专业的基础。作为文科学生，了解一定的物理知识、了解物理学在现代高新技术领域中的应用、了解物理学与人文精神和人文学科之间的关系是提高其科学素养的重要内容。然而，由于文科学生的理工类知识背景弱，对理工类的兴趣低，因此学习物理的积极性很低。我们对部分高校调查显示，选修了文科物理的学生到课率平均不到40%。近年来，各个高校和各级物理学会对如何改进文科物理的教学方法和内容，提高教学效率一直在思考，相关报道时有出现[1，2，3]。在今年7月13日到7月16日的贵州省物理学会上，我们结合在湖南某高校在文科物理教学的探索和实际运作方案作了简要汇报，现将主要内容总结如下。

1 在教学的内容取舍原则

在教学的内容上，要尽量避免有过多的深奥知识和过多的推导，在可能的情况下，最好是没有推导，甚至不应当有公式。其原因有二。其一是文科物理的课时一般很少，往往是36-72之间，短短的课时内，做过多的推导，讲的过细不可取，其二是过多的推导对文科学生来说是一种受罪，他们是没有任何兴趣，因此，他们的选择只能是逃课或者睡觉。
在教学的内容上，理论课程上尽量选取物理学与哲学、物理学与人文知识、物理学与美学性、物理学与史学等具有相关的内容，同时最好理论课程与实验课程同时开设。

2 实际教学案例

从2008年以来的实际教学中，我们依托学校的示范物理演示实验室开设的总课时是36课时，其中40%的理论课，60%的实验课程，课程名称为“物理趣味实验与前沿”

2.1 教学模式

在教学模式上，完全开放的方式。所有理论课程采用报告的形式，我们精心地选择了9个方面的理论专题报告。所谓完全开放是指学生在开课前在规定时间内选课，并且是理论课与实验课的内容、实验课上课时间、理论课与实验课的选课地点全部开放。由于学校实验综合管理系统比较完善，我们将理论课讲座当作一个实验项目，加入实验综合管理系统里面。因此，所有选修“物理趣味实验与前沿”的学生可以在选课通知发布以后，在规定时间内选课，在网上根据自己的兴趣和自己的时间选择任意时间段做任意相关实验项目（理论课的时间段严格确定，不能随意选择）。我们实验课的时间段如下：
1/2节第一时段8：00—9：30
3/4节第二时段 9：50—11：20
5/6节第三时段 14：30—16：00（冬），为15：00—16：30（夏）
7/8节第四时段 16：30—18：00（冬），为16：40—18：10（夏）

摘自：毕业论文摘要www.udooo.com

9/10节第五时段 19：00—20：30
11/12节第六时段 20：30—22：00

2.2 教学内容

在物理理论课程的教学内容上，我们总共选择了物理学史、量子论、相对论、核能浅谈、宇宙学、美与物理学、激光的发展与应用、量子信息科学与技术简介、纳米的发展应用与展望等9个专题报告，并且每个专题都是由物理背景知识丰富的博士或教授讲授，其他的硕士或副教授一般不得讲授。我们认为，对这些专题报告来说，只有有丰富物理背景知识才能讲的生动，吸引学生的兴趣。
在物理实验课程的教学内容上，由于学校的示范物理演示实验室有力学演示实验室、光学演示实验室和电磁学演示实验室，总共有约150个演示实验。我们将每个演示实验室的实验分组，平均每组实验演示10个左右，共计分成15组。我们将每个演示实验的实验原理、实验操作规程和实验现象在上课前放在相应的实验台上，学生可以根据实验现象对照自己所做的实验。

2.3 教学过程

在实际的教学过程中，每个学生在9个专题报告和15组演示实验项目中选择7个专题和10个实验项目，其中包括必选和任选专题或项目。我们的考核主要是以平时成绩作为依据，每个专题和实验项目都给出相应的成绩，所有成绩之加权平均值即学生成绩。同时规定有3个以上专题或实验项目缺席者不给成绩。
我们每个学期都开设本课程。在我们的模式下，第一次开课选课学生共有240人，第二个学期以后，每个学期基本上都达物理系的师资和到了演示实验室最大容量480人，很少有不满的。我们的理论课是大班形式，每个任课的教授或博士只主讲3个专题，这样既可以减轻教师的负担，又可以让学生接触不同背景教师的讲授，从而增加学生新鲜度。实验课程方面，由于实验课程的完全开放，我们每个演示实验室都配备了2-3名实验教师轮流上课。由于每组都有20个左右学生上课，而且多个实验项目开设，师资明显不够。为了解决这一问题，我们在物理学高年级里选择优秀的学生，事先进行培训，然后每组实验配备2名学生助教协助指导。

2.4 教学效果

由于给文科学生充分选择的余地，学生能够自由选择对自己感兴趣的专题和实验项目，因此上课消极的现象得到了很好的削弱或消除。我们发现文科学生在物理学史、量子论、相对论、核能浅谈、宇宙学等课程的兴趣非常大。在实验方面文科学生对一些从为未听说过的现象，很有兴趣，比如：滴水自激感应起电、手触式蓄电池、雅格布天梯、锥体上滚等，同时也对常见现象但不懂其原理的实验感兴趣，比如：光学幻影演示、超导磁悬浮列、人造火焰等，由于每次实验都有其感到不可思议的现象出现，这极大地激发了文科学生对物理课程和物理实验的兴趣，从而他们会积极自觉的来到实验室，不会缺席。在教学模式下，学生们缺课3次以上有拿不到学分的大约5%-10%，这是目前文科物理教学中其他模式所不能达到的现象。
3 结论
实践证明，这种教学方式是一种成功的模式，取得了巨大的成绩。这为高校文科物理教学提供了一种全新模式。
参考文献：
欧阳芳平，黄生祥，赵新闻，胡照文，周克省.中南大学文科物理课程教学的思考与探索，《理工高教研究》.2005年02期.
周雨东南大学文科物理教学改革的反思，高等工程教育研究2000年第02期.
[3]李芳琼.文科大学物理教学初探，《贵州民族学院学报(哲学社会科学版)》2011年03期.
本文获国家自然科学基金（NO：10947101）和湖南省自然科学基金（NO：104001）贵州省重点支持学科（黔教高发〔2011〕275号）资助。