时间:2022-08-15 17:20:02
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇物理学课程论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
信息素养是人们的一项基本生存技能,它形成了终身学习的基础,[1]是人们成为信息化社会中独立的终身学习者的关键。信息素养是当代大学生必须具备的基本素养之一,信息素养主要表现为:熟练运用信息技术工具的能力;敏锐的信息意识及主动获取信息的能力;收集、整理、评估、利用、传递和交流信息的能力;良好的信息协作意识与合作能力;信息免疫能力及信息伦理道德修养;将所获得的信息用于问题解决,进行创造性思维活动的开发能力。[2]
大学生信息素养的培养是一项系统工程,不应该也不可能脱离专业课程的教学。为了获得最佳的信息素养教育目标,必须实现信息素养教育与专业课程教学的有机整合,即实施专业信息素养教育。专业信息素养教育是基于学科的专门信息素养,是高等教育各专业课程体系的前提和基础。[3]
结合专业课程教学实施信息素养教育,培养物理学专业学生的信息素养是非常有效的一个现实途径。对于物理学专业学生而言,信息素养是物理学专业素养、文化素养和信息技术应用能力的交集。[4]在物理学专业课程的教学中,教师要注意将信息素养的培养要素有机融入教材、认知工具、网络以及各种教学资源中,在各个教学环节渗透信息素养教育,以满足大学生对海量信息的迫切需求,进而更好地实现专业课程的教育教学目标。[5]
一、基于毕业论文写作的信息素养教育目标——以物理学专业为例
作为物理学专业学生重要学习环节的毕业论文写作,是一种重要的专业实践教学形式,是全面发展学生信息素养的一个有效途径。教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会制订的《高等学校物理学本科指导性专业规范》指出:“论文内容可以是理论研究、实验研究、文献综述、调研报告或应用开发。论文应具有完整性和一定的系统性,对所研究的问题应有比较充分的调研,分析具体,结论可靠。提交的论文应符合通常科技论文的规范和要求,内容基本正确。对论文的评价重点是学生的学风、对知识的综合掌握、应用能力、分析能力和解决问题的能力”。[6]
因此,结合物理学专业特点制订毕业论文写作的信息素养教育目标就显得非常重要。因为科学合理的信息素养教育目标,能够促使学生主动将信息素养能力纳入自身能力建设中,使学生的信息素养能力随着专业知识的增长而得到不断的强化,并最终成为保障其终身学习的一种能力。[7]
对于物理学专业学生而言,基于毕业论文写作的信息素养教育的总目标是在发展学生物理学专业素养的同时,促进信息素养的发展,使学生成为终身学习者。具体的信息素养教育目标:一是使学生掌握信息检索策略,学会运用专业数据库,具备检索物理学专业信息的良好能力;二是使学生学会批判性的运用所获得的信息,并选择有益信息融入自己的知识结构和价值体系,会在所获取信息的基础上进行初步的学术创新;三是在论文写作过程中遵循学术规范、学术道德和信息道德;四是在答辩过程中能够有效的传递、交流信息。
二、基于毕业论文写作的信息素养教育策略
毕业论文写作中的信息素养教育是基于物理学专业情境的学习过程。这种渗透式的专业信息素养教育可以使学生巩固所学物理学专业知识,扩大知识面,发展学术素养,全面提升信息素养。
1.通过论文选题培养学生的信息检索能力
物理学专业学生的毕业论文选题可以是教师科研项目的组成部分,也可以在教师指导下自由选题。例如,与教师科研项目相关的毕业论文题目:一维三原子链的晶格振动分析,一维线性谐振子薛定谔方程的数值计算,相互作用带电粒子运动轨迹的数值模拟与分析,航天器变轨过程分析,光学涡旋的产生及衍射特性,数字全息显微技术研究,光学实验中的图像处理与应用,等等。学生参与教师的科研项目,可以增加科研实践机会,拓展物理学专业知识视野。学生在导师的指导下自主选题时,要综合考虑自己的知识掌握情况和专业能力,并根据自己的专业兴趣选定论文题目。学生可以从科学研究中尚未解决的难点问题,以及公众关心的热点问题中自主选题,也可以在他人研究成果的基础上进行选题。无论如何选题,都是以大量信息为基础的,充分利用信息,善于捕捉为己所用的信息,了解课题的学术意义、学术创新和国内外最新进展,就会大大拓宽研究思路。[8]
在论文选题过程中,课题检索是一个必不可少的环节。通过课题检索,有助于学生掌握各种物理学专业数据库的检索途径、方法和技巧,如学会熟练运用中国知网、超星数字图书馆、万方数据库、维普等中文数据库的使用方法,了解SCI、EI、ISTP、EBSCO、IOPP、Science Direct、SpringerLink、IEEE Xplore等外文数据库的使用方法。这样可以督促学生自觉主动地利用图书馆的各类馆藏文献资源进行自主探究学习,使学生学会课题检索,掌握文献检索知识,丰富信息知识,巩固所学物理学专业知识,使学生的专业信息能力得到发展。
2.通过文献综述培养学生的信息能力
在确定好论文题目之后,学生需要进一步进行文献的检索和整理,并在此基础上进行文献综述。文献综述是指在全面掌握、分析与课题相关文献的基础上,对该课题在一定时期内的已有研究成果进行分析、归纳、整理和评述而形成的论文。文献综述一般要对研究现状进行客观的叙述和评论,以便预测发展、研究的趋势或寻求新的研究突破点。[9]
在文献检索过程中,教师要指点学生注意文献资料的新颖性、价值性和真实性,引导学生科学合理的筛选、评价所获取的信息资源,提取有价值的信息内容,并将收集到的文献资源进行分类,将其融入到自己的知识体系中。在此基础上,应充分利用所获取的信息,完成文献综述。当然,本科生的文献综述只要能够对已有研究成果进行较为全面的分析和述评即可。文献综述的作用体现在多个方面:第一,充分了解课题的全面情况,把握课题的发展规律,熟悉已取得的成果和存在的问题,以及从事该课题工作的主要学者的成就和水平;[10]第二,可以培养学生熟练运用信息检索工具的能力以及根据主题收集信息、整理信息的能力;第三,文献综述对参考文献的要求可以帮助学生掌握学士学位论文的规范要求;第四,文献综述可以有效减少学生的抄袭现象,便于对学生进行信息伦理道德教育。
3.通过毕业论文写作全面提升学生的信息素养
毕业论文的写作不仅需要学生掌握系统的物理学专业知识,还需要学生具备复合型的知识结构、良好的逻辑思维能力和扎实的文字功底。在论文写作过程中,学生要充分利用所占有的各类信息资源,运用各种创造性思维,在综合归纳材料、分析实验数据的基础上形成自己的见解。
教师要指导学生掌握论文写作的各个细节,如要让学生掌握科技论文的结构:一是论文前置部分,包括封面、题名、中英文摘要、目录;二是主体部分,包括引言、材料和方法、结果与分析、讨论、结论、致谢、参考文献;三是附录;四是致谢。在开始论文写作前,要列出论文的写作提纲。写作提纲要提纲挈领、主次分明、组织合理。在写论文的主体部分时,要注意结构严谨、层次清楚、文字通顺、衔接自然、用语符合技术规范,图表清楚,格式规范。论文中的论据应该真实可靠;论证要合情合理;论述要具有科学性、专业性、创新性;结论与全文观点要保持高度的一致性。
4.通过论文答辩评价学生的物理学专业信息素养能力
论文答辩是毕业生在规定时间内展示自己毕业论文的研究内容、研究方法和主要结论,由答辩委员会就论文进行点评,指出优缺点及修改意见的过程。论文答辩是学生展示、交流毕业论文成果及学业成就,检验学生信息能力的重要环节。通过论文答辩可以全方位检验学生对所写论文的认知程度,对物理学专业知识的掌握程度及运用能力,运用论文观点回答问题的应变能力,以及对文中创新点的解释能力。
三、结论
信息素养教育与专业课程学习的有机整合是发展大学生信息素养的最佳途径。物理学专业学生的毕业论文写作,是基于物理学专业情境的学习过程,是专业素养教育与信息素养教育的有机整合。通过毕业论文写作,可以丰富大学生的信息知识,拓展信息视野,锻炼信息能力,培养信息道德。因此,毕业论文写作既是一种重要的专业实践教学形式,也是全面发展学生物理学专业素养和信息素养的一个有效途径。
在毕业论文写作过程中,教师可以把信息检索、信息获取、信息评价、信息创新、信息交流、信息伦理等内容渗透到论文写作的各个环节,如文献查阅、开题报告、中期检查、文献综述、论文提纲与结构、论证方法、实验研究、数据处理、图表处理、论文撰写与排版、文献引用等。与此同时,指导教师自己也应在教学过程中不断学习,更新自身的知识结构和思维方法,不断优化教学,探索出适合信息素养教育的教学方法;教师自身也要采取有效措施提升信息能力,发展信息素养,在教学过程中与学生共享各类信息,充分实现师生的有效互动。
(1)过于强调选拔的结果,忽视了促进学生动态发展的功能。
(2)过于关注学生的学习成绩,忽视了学习过程的评价。
(3)片面强调纸笔测试,对动手能力的培养不重视,造成大部分学生“高分低能”、“眼高手低”。
(4)由教师单方面对学生进行评价,使学生始终处于被动状态。
(5)根据分数排名次等做法,严重挫伤了学生的自尊心和自信心。
新的物理课程标准提出:“要建立促进学生全面发展的评价体系。评价不仅要关注学生的学业成绩,而且要发现和发展学生多方面的潜能,了解学生发展的需求,帮助学生认识自我,建立信心,发挥评价的教育功能,促进学生在原有水平上的发展。”应该关注全体学生的全面发展,而不是少数“精英”的发展;应该注重学生个性发展,而不是让学生“模式化”发展。新课程方案倡导“发展性”学习评价,淡化对学生的选拔和甄别,突出激励、导向和反馈功能。本文就新课程实验中如何实施对学生中学物理学习过程评价加以探讨。
一、学生物理学习过程评价的意义
学生学习过程的评价又称“过程性评价”、“即时性评价”与“形成性评价”。它是指在物理学习活动的过程中,评价活动本身的效果,用以调节活动的过程,以保证目标的实现而进行的评价。这种评价能及时获取反馈信息,适时调节控制,缩小学习过程与学习目标之间的差距;通过评价,研究教学工作进程,总结经验教训,可以及时改进教学工作。
传统的评价只注重在课程实施之后对课程计划和学习情况进行考察的总结性的评价,具有事后检查的性质。其优点在于简便易行,也较为客观,易于服人。而对在课程的实施过程中和学生的学习过程中出现的问题却无能为力,不能全面地了解学生物理学习的历程,不能及时、有针对性地提出改进的意见,而且只看最终结果,不问这个结果是如何形成的,因此,在评价的效果上存在局限性。
物理学习过程评价,强调评价的功能与促进功能,注重学生的发展进程,重点放在纵向评价,强调个体过去与现在的比较。着重于学生成绩和素质的增值,不是简单地分等排序,使学生真正体验到自己的进步。
二、物理学习过程评价的内容
评价内容要多元化,要为学生有个性、有特色的发展提供空间。物理课程的评价应从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面进行。提倡客观记录学生提出的问题,以及在理论学习、物理实验、小论文、小制作和科学探究等活动中的表现,关注学生的观察和实验的能力、提出问题的能力、作出猜想和假设的能力、收集信息和处理信息的能力、交流的能力等。学生应该参与评价活动,通过记录学习过程,记录有代表性的事实。要注意形成性评价与终结性评价结合,应该包括学生参与物理活动程度的评价、合作交流的意识与能力的评价对、物理思考与发展水平的评价。
三、物理学习过程评价的方法
评价的方法可采用课堂观察记录、成长记录袋、物理日记、写小论文、自制物理教学器具等,笔试应该逐步做到开卷与闭卷结合。
(一)课堂观察记录。
课堂观察评价主要是教师对学生的评价。在评价的过程中,既要注重对学生物理学习结果的评价,又要注重对学习过程的评价;既要注重对知识和技能的理解与掌握的评价,又要注重对发现问题、提出问题、解决问题和反思问题的能力和学生在学习过程中的情感与态度的形成与发展的评价;既要注重对学生自己学习能力与水平的评价,又要注重与他合作与交流能力的评价。因此,我认为,课堂观察评价的维度有以下四个:1.情感与态度;2.知识与技能;3.思维与方法;4.交流与合作。
(二)成长记录袋。
“成长纪录袋”又称“档案袋评价”。它是指在评价学生的学习过程时,采取建立成长记录袋的方式,以反映学生学习物理的进步历程,以增加他们学好物理的信心。成长记录袋中可装有教师的表扬、同学的合作、家长的激励、作业中的进步和物理实验中的记录等。
(三)物理日记。
物理是一门与生活实际紧密联系的学科,生活中的很多现象都可以用物理知识来解释。这就需要学生具有敏锐的观察力去发现生活中的物理现象。初学物理,写物理日记可以培养学生好的观察品质,提高学生学习物理的兴趣。所以物理日记完全可以作为评价手段来检验学生的学习。
(四)写小论文,自制物理教学器具。
写小论文可以培养学生严谨的科学态度,提高学生主动探究的能力。我曾让学生写“无霜冰箱”的原理的小论文。很多学生上网查资料,从冰箱中的霜的形成原因,以及日常操作中如何减少霜的形成入手,最后指明“无霜冰箱”的原理。尽管语言比较稚嫩,但结构比较合理,我给予了很高的评价。自制物理教学器具也是评价手段之一,它可以培养学生的动手能力,发展学生的创新能力。
(五)学生物理学习中情感与态度的发展的评价。
情感与态度作为非智力因素,直接诱导与决定着学生的学习行为,所以对人的发展具有十分重要的作用。情感与态度的发展以知识与技能为载体,而知识与技能的学习又必须以情感与态度、物理思考、解决问题目标的实现为前提,所以,在教学中教师必须关注学生物理学习中情感与态度的体验,可以通过实践活动或解答具有真实情景的问题来考查,即考查学生在解决问题时自信心、克服困难的毅力,以及对物理的价值体验。因此,研究性学习的评价十分强调学生在探究过程中的体验,包括使命感、责任感、自信心、进取心、意志、毅力、气质等精神自我认识和自我教育的发展。
参考文献:
数学文化是人类文化中最深刻的部分,它是源于实际、指导实际的一种思维创造。近年来,出现了在经济与产业中大显身手的所谓“现代数学技术”,如天文数学,就是将数学计算应用于航空航天的。在现代科学技术众多的学科前沿领域,要达到较高的境界就必须有扎实的数理基础。因此,对于那些在数学、物理学科有一定的兴趣和专长,希望成为基础学科领域或者应用学科从事科学研究工作的同学来说,数理基础科学专业是一个不错的选择。
专业选择前提:好数理≠数理好
数理基础科学专业强调打好数学和物理学的基础的同时,培养学生对数学的高度抽象思维能力,同时具有现代物理学的形象思维和实验技能,要求学生具备较扎实的数学和物理学的专业知识。数理基础科学班的学习,是具有一定的挑战性的,如果对数学物理没有特别的兴趣,要坚持下来可能会有困难。好数理和数理好不是一回事,不能画等号。数理基础科学专业不是一个中小学意义上的快班、尖子班。经常有一些家长觉得自己的孩子分数不错,如果这个分数能上数理基础科学班,最后却不上的话,会觉得有点亏。其实,应该首先问孩子喜不喜欢数学、物理,如果不喜欢,你让他走了这条路,结果痛苦的是他,会影响他的发展,所以喜欢还是很重要的。
课程安排:金字塔式教学体系
俗话说,要成为一个物理学家必先是一名数学家。现在的高新技术,无论是激光还是计算机,实际上都是从物理一些基本的原理出发引申出来的。又比如在网上用Google很方便,什么都可以查到,这方面的基础就是数学。所以,很多高新技术都源自于基础科学(包括数学、物理学、化学、天文学、地理学、生物学6门基础学科及其分支学科、边缘学科)。数理基础科学专业的特点是基础,没有基础的实践是空谈,但如何把基础运用于实践是最大的考验 。
那么,数理基础科学的课程是怎样安排的呢?该专业的学生前两年有共同的课程要求,不管你将来做数学、做物理还是做应用都有一些共同要求。
但是从大二下学期开始进行专业分流,学生可根据自己的志趣与能力,选定自己的发展方向。以我所就读的云南大学为例,数理基础科学专业原是在物理科学技术学院学习。如果专业分流时出现人数不均等的情况,就由学院按成绩决定,成绩高者优先进入数学与统计学院的数学与应用数学专业;留在物理科学技术学院的,则进入物理学专业。
如果说在大二下学期专业分流时选择物理系,在接下来的两年中还要继续修读数学课,如数理方程、微积分。在专业分流中选择数学系的学生,也要学习物理课。所以,前面的基础是一个小平台,后面互相之间还在修对方的课。从大三开始逐步向物理学、数学及校内其他对数理基础要求较高的学科分流发展,安排基础课及部分按不同主修方向有所区别的课程,学生根据自己的志趣与能力,选定自己的发展方向。第四年安排主修方向的基础课并继续安排科研训练和毕业综合论文训练,通过毕业论文设计,强化其理论知识的运用和科研创新的能力。
数理人乐在其中
作为数理基础科学的学生,在学习中,我觉得这个专业是应用传统方式验算、推理,感受伟人们推导定理、定律时的“内在美”,与使用现代仪器设备、方式方法验证公式、结论的正确性相结合。同时还有值得一提的是,在通过几何图形构图的理论知识学习过程中,领会美学的一种逻辑化表现形式。无论能力还是学习方面,给予我精神上的收获都是很丰富的。
以前学数学,都是老师怎么说,我们就怎么做,比较深度的问题都没有仔仔细细地思考过。而现在,就拿学习数学分析来说吧,我会对我感兴趣的问题进行思考。比如在学习泰勒展示时,我会去思考为什么它可以高度代替,思考到底为什么高阶倒数和相对应的相乘法就可以相等。不知不觉中,我对问题的探索精神就被培养起来了。再说说物理。过去我觉得物理只要有公式,就能解决所有问题。其实这是对物理一个很片面的理解,物理的魅力,不是一个公式,几个字母就能诠释的。只有当你从最简单的公式、最基本的物理量推出一个全新的公式,得到一个素未谋面的物理量时,你才能真正领会物理学真正的魅力所在。
物理学是研究物质的运动规律和发展变化并以实验为基础的一门自然科学.但就中学物理教学而言,由于“应试教育”思想根深蒂固和传统评价机制的约束,目前仍存在着背离物理学精神和课程改革要求的问题,“假物理”现象随处可见,在农村中学尤为普遍.要体现物理学精神和课程改革的要求,要消除学生对物理学习的畏难情绪和惧怕心理,使学生想学、乐学、会学,在物理教学中也要旗帜鲜明地“打假”.
一、实验“打假”
实验是物理教学的灵魂和核心.对此,物理教师应有明确的认识并予以高度的重视.但笔者在参加一些公开课时发现,有不少教师的课堂教学并没有突出实验的核心地位,没有很好地挖掘实验的育人因素,没能很好地发挥实验的综合效益.教学中讲实验,黑板上画实验,作业本上练实验等现象屡见不鲜.在上公开课或参加“优质课”竞赛时,为了使用现代教学手段,有的教师把本应进行的实际实验用多媒体课件代替,使生机勃勃的物理课堂丧失了生命活力,导致学生难以从中领悟到物理的真谛.
调查研究表明,学生在学习物理前和物理学习的起始阶段,对物理学习的兴趣和积极性都远大于其他学科.而随着时间的推移,学生对物理课的兴趣逐渐降低、淡化,甚至于厌烦,更有甚者戏说物理是“无理”.问题表现在学生身上,但根子出在教师身上,出在教师的教学方法、教学方式、教学手段上,更出在教师的教学思想和教学观念上.教师以讲代演,学生以背代做,把本应是“做”的物理变成了“说”物理、“背”物理.要使学生学习物理的兴趣长期保持,教学中就必须克服“言之无物”、空洞说教这一致命问题.教师要充分认识物理学科的特点,深入研究和把握学生学习物理的心理和认知特点,在课堂教学中把“物”放在第一位,突出实验教学的核心地位,发挥实验教学的综合效益,落实实验教学的教学价值.教材中提供的“演示实验”和“学生实验”都要创造条件予以落实,并尽可能地增加实验,同时鼓励学生设计和做一些小实验,力争做到堂堂有演示,节节有实验.
运用多媒体辅助教学具有创设生动的教学情景、激发学生的学习兴趣、引发学生的无意注意、扩大实验可见度、增强实验时效性等多种功能,是教学手段现代化、教学方式多样化的体现,也是当代教师应必备的教学素质.教学中适时采用多媒体手段教学,对于突破教学难点有常规手段难以达到的效果.但应注意它只具有“辅助教学”的功能,并不符合学生的实践需要,更难以体现实验教学的育人效果,因而决不可代替真实的实验.否则,物理教学也就失去了灵魂.
二、问题“打假”
物理教学的过程是一个组织引导学生从客观事实中发现问题、提出问题并不断地解决问题的过程.而传统的物理教学是教师人为地设计和提出一些问题,然后组织学生去一个个“消灭”问题,是“去问题”式的教学.试想,教师设计或提出的问题是不是学生真正需要解决的问题?这源于教师对学生认知水平和知识基础的了解与把握.而真正由学生发现和提出的问题才是有价值的问题,因为这是出于学生学习的内在需要和渴望得到解决的.在物理课堂上,我们常常会看到不少教师要么提出“是”“非”问、填空问或提示问等简单问题,要么提出一些远离学生生活实际、高出学生认知水平的“假问题”,难以激发学生的兴趣,引发学生思考,启迪学生思维.学源于思,思源于疑.课堂上,教师根据教学内容、教学目标和学生的认知水平、思维特点,设计一些富有启发性、激励性的问题供学生思考、回答是必要的,也是重要的.但教师若能引导学生自主地发现问题,独立地提出问题岂不更好?学生能自主地提出问题,本身就表明学生在积极地思维,主动地猎取,体现了学生学习的主动性.所以,教师应更新教育教学观念,把“学”作为“教”的出发点和归宿,努力实现课堂提问方式的转变,即由教师问、学生答,转变为学生问、教师答,或由师生共同讨论、教师点拨启发后由学生回答.
三、论文“打假”
教学是科学又是艺术.只有在科学的教育理论指导下的教学才是富有成效的教学,而教育实践又在不断地丰富和发展教育理论.在教育教学实践中,教师应不断地反思自己,将自己的体会、理解和成功之法加以总结,撰写成文,既是对教育理论的丰富,又是指导自己更有效地开展教育教学实践之必需.但在实际工作中,有些教师常囿于工作忙而缺乏对自己的教学行为进行反思,无暇也懒于动笔,长此以往,也就掂不动笔了.虽然也不乏有提交论文参与评选“优秀”论文的教师,但多是东拼西凑,“克隆”出的假论文,毫无自己的思想和实践,与物理学精神相悖.
在大力弘扬科学精神的今天,在我们对学生进行求实求真、刻意创新、学会尊重的科学精神培养时,我们自己更应是学生的表率和典范,决不为自己的名利而亵渎物理学精神.作为人“师”而又不愧为师,特别是在当前教育教学改革日益深入的形势下,我们只有加强理论学习,积极探索实践,不断思考总结,才能撰写出有实际价值和指导意义的教育教学论文,长期坚持,必受益无穷.
1.先导性原则
转变观念是新课改背景下高师物理学专业课程设置的先导。长期以来,我国高师物理学专业的课程设置被动地跟着社会、政治、经济、科技的发展而变化,缺乏成熟的课程理论和课程观念作指导和引领,课程设置处于“头痛医头,脚痛医脚”的被动状态。在这方面,哈佛大学为我们树立了标榜,哈佛大学之所以被称为美国的“第一学府”、“哈佛帝国”,不仅在于它坚持课程改革,更在于它的课程设置始终有独特的课程理念作指导思想,即最有价值的课程是学生的兴趣;大学课程内容必须反映时代特点[2]。因此,新课改背景下我国高师物理学专业课程设置亦应有自己的基本理念,即在全面贯彻党的教育方针和全面推进素质教育的指导下,既要适应新课改的要求,为基础教育课程改革服务,又要凸现高师物理教育的特色,充分发挥课程设置的整体功能,促进学生的全面发展。
2.整体性原则
整体性是对新课改背景下高师物理学专业课程设置的基本要求。它强调从高师物理学专业的培养目标出发,优化课程结构,整合各类课程资源,使之互相补充、相得益彰。具体言之,它要求课程设计者从剖析该专业学生所需的知识结构和能力结构入手,真正从促进学生发展的需要出发,正确处理普通教育课程、教育专业课程和物理学科课程之间的比例关系,理论性课程和实践性课程之间的比例关系,必修课程与选修课程之间的比例关系以及各类课程内部诸要素之间的比例关系等,使之形成一个有机的整体。
3.专业性原则
专业性是新课改背景下高师物理学专业课程设置的特色和优势之所在。它要求新课改背景下的物理学专业课程设置应着眼于提高师范教育的专业化水平,力求课程设置实现学术性与师范性、统一性与多样性、理论性与实践性等方面的有机结合,在保证人才培养质量的前提下,体现学校或专业的课程特色与水平,为学生今后的教师专业发展奠定坚实的基础。
4.实效性原则
讲求实效是新课改背景下高师物理学专业课程设置的实践旨归。高师物理学专业求发展、谋出路的根本是提高教学质量和培养质量,使该专业既具有教师教育的优势和特色,又具有较强的综合实力。这就要求我们在进行课程设置时要坚持理论联系实际,学以致用,努力实现学生、社会、学校三位一体,切忌脱离国情、省情、校情以及学生的实情,以求取得最大的成效。
二、课程设置的基本理路
1.课程结构板块化
高师物理学专业课程结构板块化是指对高师物理学专业所开课程进行板块组合,通过对各板块内部结构的优化、整合,促使各课程板块尽可能彰显各自的功能,以实现高师物理学专业的培养目标和培养要求。在此,将高师物理学专业课程结构划分为普通教育课程、物理学科课程和教育专业课程三大课程板块。
所谓普通教育课程,亦称公共基础课程、通识课程,是高师物理学专业课程设置的主要组成部分。目的是为了培养学生正确的人生观、世界观、价值观,增强他们处理社会关系以及交往合作的能力。普通教育课程板块一般包括社会科学类课程、人文科学类课程、自然科学类课程以及工具类课程(如外语、计算机)等。
物理学科课程旨在为学生将来从事物理学科教学提供必备的专业知识,包括物理理论课程和物理技术课程两大类。物理理论课程有力学、热学、电磁学、光学、近代物理、量子力学、电动力学、热力学、统计物理、数学物理方法等。物理技术课程有物理实验、数字电子技术、模拟电子技术、电路、电子线路、电工学、微机原理等。
教育专业课程是指为高师物理学专业学生开设的有关教育教学理论、方法、技巧等培养教师职业素质和技能的课程,是解决未来教师“如何施教,怎样育人”问题的课程。这类课程应体现教师的职业特点,是高师教育区别于其它教育的重要标志。教育专业课程包括教育学、心理学、物理教育学、物理教育心理学、物理教学论、物理教育研究方法、物理实验教学研究、高中物理教材分析、现代教育技术、师生沟通艺术、教育实习等。
2.板块结构网络化
诚如上述,普通教育课程、物理学科课程、教育专业课程在实现培养目标上有着各自独特的作用和地位。为了更有效地发挥上述三类课程板块的整体功能和作用,需要加强课程板块之间的联系,建立板块间的互联网,做到板块间的纵向联系所组成的层次网络具有顺序性和连续性,板块间的横向联系所组成的平面网络具有适应性和相关性,实现文理渗透,专业互补,整体优化。同时,要有意识地整合上述三类课程或两类课程来实现某一类课程或两类课程的培养目标。
首先,通过协调与优化三大课程板块的内部结构,分别建立三个各自独立的局域网。具体说来,通过将构成普通教育课程的各类子课程“集团化”来建立该课程板块的局域网。此处的“集团化”,就是将不同门类具有相同功用的课程组合在一起形成“课程团”。高师物理学专业普通教育课程可划分为4个课程团,即思想道德课程、人文素质课程、科学素质课程、工具类课程。
同时,要通过整合理论课程、系列化技术课程来建立物理学科课程局域网。整合理论课程是指整合两门或两门以上内容相邻或相近的物理学科课程,并及时补充最新研究成果和前沿知识,形成新的“融合课程”,克服目前高师物理学科理论课程分科过细、门类过多、知识重复交叉、内容陈旧偏难等问题。系列化技术课程就是将物理实验设置为基础性实验、设计性实验、综合性实验三个系列。从普通物理、近代物理、电子线路、计算机技术等实验中精选一部分内容,组成基础性实验系列。这个系列的实验侧重基础理论与实验的结合,旨在培养学生的基本技能和基本操作能力。根据学科的发展和新技术在实验中的应用以及基础教育改革的要求,增设一些先进性、实用性、技术性的综合实验或设计性实验,形成综合性实验系列和设计性实验系列。综合性实验和设计性实验重在培养学生的综合实验能力、科学探索能力以及应用现代技术手段解决实际问题的能力和创新能力。这两个系列的实验可采取灵活、开放的教学方式,在材料使用、场地选择、方案设计、结果分析、时间安排上,允许学生有自由发挥的空间。
此外,还应通过加强课程建设、增加教学时数、注重实践环节等途径建立教育专业课程局域网。加强教育专业课程建设,可以将教育专业课程划分为三大模块来建设:第一大模块是物理教育基本理论和基础知识课程模块,包括物理教学法、物理教育心理学、物理教育科研方法、物理教育发展史以及教育学、教育心理学等课程;第二大模块是物理教育基本技能课程模块,主要包括中学物理实验教学研究、班主任工作、物理教具设计与制作等课程;第三大模块是物理教育实践课程模块,包括教育见习、微格训练、教育实习等课程。增加教育专业课程的教学时数可以通过增设教育类课程门数来实现。过去高师物理教育的教育类课程只有三门——教育学、教育心理学和物理学科教学法。根据西方国家和地区以及国内一些高校的经验,结合物理学科的特点,我国高师物理学专业的教育类课程应设置有10~15门为宜。注重实践环节应该做到:合理设置教育实践课,从大一开始,每学期安排几次教育见习或教育实习,定期到中学参加教育教研活动;延长实习时间,由现在的6~8周延长为12~15周;增加教育实践课程的学分,由现在的6~8学分增加到12-15学分。
3.网络配置均衡化
网络配置均衡化是指在课程设置时应保持普通教育课程、物理学科课程、教育专业课程三类课程的适宜比例和适时编排。一方面,适当减少物理学科课程的门数和比例,增加普通教育课程和教育专业课程的门数和比例,特别要加强教育实践课程。具体要求是普通教育课程占总学时(或学分)的比例为30%~35%,教育专业课程占总学时(或总学分)的比例为20%~25%,物理学科课程占总学时(或学分)的比例应控制在45%以内。另一方面,逐步实现课程编排序列化。所谓课程编排序列化是指在大学四年中,不断线地平行安排普通教育课程、物理学科课程、教育专业课程,充分发挥这些课程的整体功能。目前,我国高师物理学专业的课程编排是大学一年级为普通教育课程,以及1~2门物理学科课程;大二、大三以物理学科课程为主,适当开设部分教育专业课程;大四主要开设选修课,进行教育实习,撰写毕业论文。这种同类课程集中安排的课程编排形式难免导致学生学习兴趣缺乏,教育教学成效低微,尤其是学生的职业意识不能得到持续强化。因此,从学生入校到学生毕业,每一个学期都应该开设普通教育课程、物理学科课程和教育专业课程,使这三类课程齐头并进,相互贯通,相互促进,相得益彰。
[参考文献]
[1]?张丽萍.高师物理学专业课程结构优化研究[D].湖南师范大学,2006.20-21.
[2]?李子华.高师课程设计:问题与思考[J].安徽师范大学学报(人文社会科学版),2002,(9).
关键词:物理史;物理教学;教学过程;价值
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2012)07-0145-01
0引言
物理学是一门科学,在传统的教学模式当中,物理学的教学总是要么是实践环节的课程即物理实验,要么是理论环节的课程即物理理论教学。无论从内容与形式上都有相当的不足,当前的物理学教学都还有缺憾,虽然能够满足一般常规教学的任务,但是从情感上全方位培养学生的理论思维与探索兴趣上,还是有很大不足。我认为在物理学教学过程当中适当穿插物理学史的教学内容,的确能够起到激发学生学习物理兴趣,活跃课堂气氛,开拓学生思维,增强课堂教学生动性,培养学生对科学知识的探求能力等各方面的素质,以下分别论述。
1活跃课堂气氛
历史在一般人看来,应该是由历史教师承担的任务,但是实际上并非如此。任何一门学科都有自己的学科发展史,而构成学科发展历史的则是由建立该学科的人物和他们发现的成果构成。具体到物理科学而言,经典物理有经典物理的创始人和他们发现的成果,现代物理有现代物理的创始人和他们发现的成果。正是有了这些伟大的创始人和他们发现的伟大成果,所以才有了今天物理学构成的大厦。如果在物理学教学过程当中能够适当穿插讲述这些伟大的创始人和他们发现的伟大成果,会让课堂气氛不再死板,活跃很多。
比如在讲经典物理学的时候,我们经常可以讲讲牛顿是如何发现经典物理学的运动规律的。可以和学生们谈谈他在物理研究之外的那些激励人心的名言,比如说:“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。”这些话语浅显易懂,但是又不失真理性,能够有效地调动学生课堂的活跃性,使学生在能够充分地学习各项理论知识的同时,能够在学习的过程当中产生与伟大物理科学家的共鸣,从而从又一个侧面积极调动学生学习的积极性和主动性。
2开拓学生的思维能力
在物理学教学过程当中加强物理学史内容的穿插教学,能够充分地开拓学生的思维能力。物理学教学的一个较大弊端是,在讲授课程的时候,很多时候都只讲是什么,也就是只讲结果。而并不追究与探寻为什么,也就是这个结论或者公式推理是从哪里来的,是怎么样来的。物理学教学过程当中适当穿插物理史的教学内容,能够较好地弥补这一不足。
以上我们讨论了在物理学教学过程当中要穿插物理学史的教学内容,根据平时讲课经验,这不仅能够起到上述几个方面的作用,而且也对我们当代物理学工作人员提出了很高要求。这需要我们物理学的工作人员能够在平时能够对物理史的内容有所了解认识,如果连我们自己都认识不清楚物理史发生发展的过程和网状脉络,那么在实际教学过程当中不仅起不到应有的积极作用,相反还会影响学生学习物理史获取真正知识的兴趣。
在平时日常的课堂教学当中贯穿物理史的教育内容,对开拓学生的思维能力的确有好处,能够弥补理论教学和实验教学的不足。因为理论教学与实践教学主要是围绕公式定理以及验证实验进行。
3增强课堂教学教育性
物理学的教学知识在理论方面,主要是围绕公式、定理通过数学知识和数学方法对已有的现实理论进行推导,进行知识上的讲解与传授,让学生在课堂直接获取物理学知识的相关信息。在实践方面,物理学的教学知识主要是对课堂的理论学习给予验证性的实验,这些验证性的实验使得学生在动手能力的培养过程当中对原来的理论物理的教学知识获得比较可靠牢固的认识。
在采取理论教学和实验教学培养学生的过程当中,适度地运用和讲授物理学史的内容,能够非常鲜明地让学生能够从课堂获得生动有效的现场效果。比如可以在课堂教学当中讲授相对论的时候,可以跟学生谈谈,爱因斯坦是如何从一个小员工,在一个不大的工作环境当中通过勤奋思考和艰苦努力,完成了对狭义相对论和广义相对论的思考,如何构建了现代物理学的大厦,而让爱因斯坦成名的5篇系列论文在当时全世界的物理科学家,能够读懂的还不超过30人,但是经过后人不断的物理验证,爱因斯坦的科学结论得到了实证性的检验。物理学史的穿插讲授,不仅使得学生能够领会相对论的理论知识,而且从对爱因斯坦提出论证相对论的过程当中获取了教育性资源,是物理史发挥德育教育功能,培养学生健康科学情操的一种积极手段。
4培养学生对科学知识的探求能力
物理学课程的讲授,分为理论知识的讲授和实验知识的讲授,在这样两种教学方式当中贯穿物理学史的教育,能够起到培养学生对科学知识的探求能力。
所以在物理学史的讲授当中,我们作为物理学教师,应该有义务多讲授一点每一个物理重大突破和发现过程中的艰辛,要让学生明白,在科学研究的大路上,没有一帆风顺,有的只是努力与汗水的交融,正是在这样一种努力与汗水的交融当中,才能开出科学之花,结出科学之果。
最后,需要指出的是,物理史的教学工作在整个物理教学过程当中的讲授应该是穿插式的,它所起到的是一种辅助作用,而不是决定作用,这就对物理教师提出了很高的要求,需要物理教师能够在自身熟悉物理学史的发展基础上,对整个物理学史的发展要所有了解,只有这样才能在穿插式教学过程当中落实和贯彻上面的四个原则。
参考文献:
[1]范艳梅.物理学史在教学中的渗透简论,江苏教育学院学报,2011(03).
[2]邓纯泽.应用物理学史促进物理教学,德阳教育学院学报,2004(03).
《大学物理》是理工科各专业的一门重要必修基础课,其内容和思想对后继课程的学习和科学素质的培养都具有深远而持久影响。近年来,我们以现代教育理念为指导,针对我校“应用型人才”的培养定位,结合新的课程基本要求,对大学物理课程的现代化建设进行了深入的研究与实践,修订了《大学物理》教学大纲,进行了课程体系的研究与改革,整合教学内容,注重教学方法和教学手段的研究与改革,探索现代多媒体辅助教学技术与传统板书、版画以及教师言传身教的有机结合,加强教学辅导,建立了《大学物理》教学辅导网站,拓展了师生间沟通和交流的渠道。为我校大学物理课程的现代化建设,全面提高大学物理的教学质量,作了有意义的工作,取得了一定的成果。
1、教育理念的现代化
提出了在加强“三基”教学的基础上,必须强化学生创新意识、创新思维和创新能力培养的教学理念。教师教学思想观念实现了三个转变:①由教学向教育转变;②由知识传授为主导向传授、探究知识和培养学习方法并重的转变;③由单纯的课堂教学向全方位服务学生转变。
2、教学内容的现代化
合理选择教学内容,注重物理经典理论的整体性与日新月异现代科技的合理取舍,精讲经典物理学内容,强化近代物理基础,充实物理学在现代工程技术中的应用。实现经典物理的系统性与近代、现代物理内容的融会与整合,经典重在讲方法,近代、现代重在讲思想。在夯实物理学基础知识的同时,注重物理知识的实时拓展与更新。例如:在力学中讨论了同步卫星及其姿态的稳定性、潮汐力;在光学中介绍了全息照相,在电磁学中讲了磁悬浮列车的原理等,这些内容既扩大了知识面,又很有趣味,有利于说明理论的威力和提高学生学习物理的积极性。
把“现代数字物理”引进课堂教学,充分利用现代计算软件的数值计算和其它功能,将物理教学过程中的针对理想模型的讨论的结果推广到实际问题中,从而达到解决实际工程中的物理问题。如力学中
有阻尼的大摆角振动,热学中麦克斯韦速率分布和速度分布函数,电磁学中任意带电体的电场线和等势面的模拟,光学中透镜光具组的光学设计等。
3、教学过程、方法和手段的现代化
(1)、创建积极引导的课堂教学模式
注重教学过程的互动,改进现行以传授知识为主的教学模式,教师课堂教学重点讲思路、讲方法、引问题、重讨论,改变单一的以讲知识为主,向重知识、重思想、重方法三者并重方面转变。重视知识的发现与探究过程,揭示物理学的研究方法和手段,注重能力和素质的培养,实现其自主学习。
(2)、重视物理演示实验和仿真实验的作用
在教学过程中通过观看演示实验来学习物理是一条正确的途径,我们已经建成近50个典型物理现象的演示实验室和仿真实验室。其演示实验可以做到课堂演示与演示厅演示、演示与展示、教师演示与学生动手、传统演示与多媒体演示相结合。
(3)、创建多方位的课外作业、辅导和成绩评定方式
除常规作业和辅导外,已建成比较完善的网上作业和教学辅导系统(教学基本要求、重点、难点、典型例题与疑难问题解答等),丰富了学生的第二课堂。成绩评定采取了由平时作业(含网上作业)、课堂讨论、小论文、期中考试、期末考试等综合确定。
(4)、教学方法与手段的现代化
进行了教学方法和教学手段的探索与更新,充分利用现代多媒体技术的直观性与动感性,更加科学、合理地使用多媒体辅助教学,实现教学互动,探索教师“言传身教”的感染力与现代多媒体辅助教学的有机结合,充分利用各自的优势,合理取舍、取长补短,实现优化整合。为此有计划的收集、购买、制作了大量的素材和多媒体课件,并实现共享;另一方面有针对性的组织专题讲座和辅导班,对教师进行多媒体制作培训,提高教师的多媒体制作的整体水平,如刘涛老师在学校第六届教师教学比赛暨第三届多媒体教学比赛夺得教学比赛第2名和多媒体比赛第1名的好成绩。
二、主要成果
1、我们以现代教育理念为指导,针对我校“应
用型人才”的培养定位,结合新的课程基本要求,对大学物理课程的现代化建设进行了深入的研究与实践,修订了《大学物理》教学大纲,同时编写了(1)大学物理考试大纲,(2)大学物理讲授提纲,(3)大学物理指导教案。还编写网络版“大学物理自学辅导书”一本
2、建立了大学物理网上学习系统。
3、在各级教育教学期刊上发表教学研究论文二十余篇,其中在物理教育界具有较大影响的《大学物理》上教学研究论文六篇。
4、完成大学物理教学课堂录像。
5、成功申报多项教改项目:
(1):省教育厅重点教改项目1项:“面向创新型人才培养模式下的大学物理课程体系研究”。
(2):校级校改项目2项:“创新型人才培养模式下的大学物理课程体系的实践”和“大学物理课程网上作业及评阅系统建设”
(3):校级教材“大学物理学自学辅导”教材的编写
三.创新点
(1)教学内容的现代化
做到精讲经典、加强现代、强化应用、开拓视野,结合基础课程教学,介绍现代高新科技成果的创新思维及其应用。把数值物理引进课堂教学,解决工程实际问题。
(2)教学方法的现代化
改变单一的以知识传授为主,向讲知识、讲思想、讲方法三者并重方面转变。
改变单纯以教师讲授为主的课堂教学模式,增加研究性学习模式。授之工具、传之方法,加大在教师指导下学生自主与研究式学习。
(3)教学手段的现代化
将课堂教学与网络教学有机统一起来,将课堂延伸到课外、延伸到演示实验室、仿真实验室,自主开发“大学物理网上学习系统”,自主研制部分仿真实验软件。
四、应用情况
2004年《大学物理》课程确定为校级“品牌课程”,2005确定为“省级精品课程”建设。在2006年,教改项目“大学物理课程教学中加强素质教育和培养创新意识的研究与实践”被批准为“四川省教学改革重点项目”。伴随着大学物理现代化建设的逐步深入
开展,其教改成果已在不断地推广和应用,
(1)大学物理现代化建设进程
2003年——至今:全体大学物理教师在全校“大学物理”课堂教学从使用多媒体课件教学。
2004年——至今:开通“大学物理教学网站”,网站内容不断更新,点击率3万余次,包括了大学物理中的非常多的教学资源,全体大学物理教师通过其中的“师生面对面”与学生及时交流,回答学生的学习问题。
2005年——至今:在“大学物理教学网站”下,开通“大学物理网上学习系统”,其内容及其丰富,大学物理各个教学环节的内容学生都能从学习系统中详细查阅,是学生学习的好帮手。
2003年起,大学物理教研室着手认真研究大学物理内容的现代化问题,做到精讲经典、加强现代、强化应用、开拓视野,结合基础课程教学,介绍现代高新科技成果的创新思维及其应用。
2006年——至今,大学物理课程的现代化建设又实施了新举措,大学物理演示实验室和仿真实验室在全校范围内向学生开放,任课教师既可在演示实验室和仿真实验室给学生分析有趣的物理现象,又可将演示内容录制下来,在课堂教学中进一步深入分析。
(2)
近三年在物理学教育研究类杂志《大学物理》、《物理与工程》等刊物;在全国实验教学和实验室类杂志《大学物理实验》和《实验科学与技术》等刊物上发表教学研究论文,通过这些刊物,我们的教学改革思想和改革成果向全国辐射。
(3)举办会议
2006年7月,理学院成功地举办了“四川省物理学会“2005---国际物理年”学术年会;四川省、重庆市实验物理专委会2005学术年会;西南地区高校教研协作组实验物理2005学术年会”,与会者一致对理学院院的大学物理及实验教学改革和创新人才培养给予了充分肯定,这说明理学院在大学物理教学改革、创新人才培养、实验教学等方面在西南地区高校中有较大的影响力。另外我们的教学研究和改革成果在2005年,2006年全国“大学物理课程报告论坛”上与全国各高校的物理同仁共同交流,得到他们的一致肯定。
关键词:物理专业;研究生;创新能力
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)19-0106-02
一个国家的国民创新能力决定了这个国家的未来命运,一个缺乏创新能力的民族无法在全球化的信息时代中屹立于世界民族之林。在经济与社会快速发展的今天,国民的创新意识与创新能力日益成为衡量一个国家国际竞争力的决定性因素。《国家中长期教育改革与发展纲要(2010-2020)》提出了对创新人才的培养要求:创新人才培养模式。适应国家和社会发展需要,遵循教育规律和人才成长规律,深化教育教学改革,创新教育教学方法,探索多种培养方式,形成各类人才辈出、拔尖创新人才不断涌现的局面。
在全面推进建设创新型国家的中国,培养具有创新能力的高级人才业已成为高等教育面临的紧迫任务。高等院校作为培养创新型人才的摇篮,在培养适应社会发展需要的高素质人才过程中起着不可替代的作用。研究生历来是推动国家经济发展和知识创新的中坚力量,是高等院校中创新意识非常活跃的生力军,研究生创新能力的优劣直接影响着国家整体的自主创新能力,也是建设创新型国家成败的关键所在。
在高等教育扩招的背景下,近年来的研究生招生数量快速增长。研究生招生规模的扩大导致了研究生培养质量的下滑,突出的表现就是研究生创新意识和创新能力的不足。如何培养研究生的创新能力成为研究生教育的重点和难点。《国家中长期教育改革与发展纲要(2010-2020)》对于研究生的培养指出:“大力推进研究生培养机制改革。建立以科学与工程技术研究为主导的导师责任制和导师项目资助制,推行产学研联合培养研究生的‘双导师制’。实施‘研究生教育创新计划’。加强管理,不断提高研究生特别是博士生培养质量”。众所周知,物理学作为自然科学的基础之一,是人类在认识自然和生产实践中形成的学科。物理学主要是研究物质的组成、物质之间的相互作用以及物质运动规律的科学。物理学规律具有普遍性,已经应用到其他自然科学领域,不仅丰富了人们对客观规律的深刻认识,而且促进了工程技术学科的进步。因此,在国家创新体系下探索出一个适合物理专业研究生创新能力培养的方案,不仅在研究生培养的理论和实践方面都有着重要性,而且对于促进我国研究生培养质量方面有着示范性和借鉴意义。笔者认为,培养物理专业研究生的创新品质和创新精神应该着重从以下五个方面入手。
一、以培养研究生创新能力为宗旨的课程设置
研究生创新能力培养的构成要素首先是研究生所学课程的合理设置。物理专业研究生必须学习本专业的基础课程,最大程度地理解和掌握基本理论,这为进一步培养创新能力奠定了坚实的基础。如果只是一味强调如何培养创新能力,而缺乏对物理学知识的理解和掌握,创新能力的培养就成为无本之末和空中楼阁。这就要求在研究生的课程设置必须兼顾基本知识掌握和创新能力培养并重的原则,每门课程必须包含基础知识和涉及该课程科学发展前沿两个部分的内容,使学生不仅掌握本门课程的基础知识,而且理解基本原理与当代科技发展前沿的内在联系,这对培养物理专业研究生的创新能力是非常有帮助的。《高等量子力学》是物理专业研究生的一门必须课,以往的教学内容只注重基本量子知识的传授,割裂了基本原理与科技前沿的联系,所以,应该把基础知识与现代量子物理的最新研究成果(例如量子计算、量子通讯、量子材料等)结合起来讲解,使学生深刻体会量子物理的巨大应用潜力。同时,改变过去单纯的只注重传授知识的教学模式,加强研讨式教学,鼓励学生在教学活动中积极参与课堂教学,使学生成为创新活动的主体,不断培养学生的创新意识。
二、注重导师在研究生创新培养过程中的角色
在培养物理专业研究生的创新能力方面,必须重视导师的学术水平、创新意识、责任意识所起的至关重要的作用。研究生的教学活动与本科教学有着很大不同,导师的“教”与研究生的“学”几乎是一对一的,这就要求导师必须能够熟谙物理学科的基本知识,掌握本专业的发展前沿,只有这样才能在教学活动中做到理论与实践相结合,引导学生走到学科发展的最前沿。导师具有较高学术造诣的同时,也必须具有较强的创新意识。优秀的导师必须是一个具有较强创新意识的出色的研究者,在指导学生的科研过程中把学生引入到学科领域和科研前沿,以教师的创新意识和责任意识指导学生进行科研选题、收集资料、寻找问题的突破口,在科研过程中帮助学生逐步具备创新品质和创新精神。
三、在科研项目研究中培养学生的创新能力
《国家中长期教育改革与发展纲要(2010―2020)》提出了对研究生的创新能力培养的要求:“促进科研与教学互动、与创新人才培养相结合。充分发挥研究生在科学研究中的作用。”完成科研项目是科学研究活动中的重要方面。科研项目支撑着研究生的创新教育,让研究生积极参与导师的科研项目,引导研究生利用所学的物理理论和物理思维方法解决科研项目中的一些问题,培养研究生发现问题、分析问题以及解决问题的能力,激发研究生的学习和创新热情,不断培养其创新意识、创新思维和创新能力。例如,自从2010年石墨烯的发现获得诺贝尔物理学奖以来,很多研究生导师都在从事二维量子材料的基础和应用研究。在研究生学习完《固体物理》的相关知识后,导师可以引导学生解决一些二维量子材料课题研究所遇到的问题,在科研项目中培养研究生善于发现问题、独立思考、理论与实践相结合的创新实践能力。
四、注重物理学与其他学科交叉优势对培养研究生创新能力的作用
当今世界的科技发展日新月异,新发现、新技术和新产品层出不穷,这些新成果几乎都与物理学的发展紧密相关。物理学的思考方法和研究方式几乎渗透到了自然科学和工程技术的每一个领域。物理学与其他学科的融合形成很多交叉学科,例如:量子化学、量子信息学、生物物理、物理化学等。学科交叉往往成为科学发现的增长点并且能够产生新的前沿,一些重大的科学突破往往在交叉学科中产生。例如,2014年诺贝尔化学奖的三位获奖者的获奖原因是“发展了超高分辨率荧光显微镜”。光学显微镜的研究本属于物理学研究范畴,但其在化学和生物学的研究中已被广泛应用。如何突破光学中阿贝成像原理,把光学显微镜的分辨率推进到纳米尺度是化学和生物学领域研究中的难题。三位科学家利用荧光分子,机智地解决了这一难题,带来了光学成像技术的革命。这一获奖成果是物理、化学和生物学的高度交叉所产生的重大科学突破的典型范例。因此,在研究生课程的设置中适当设置一些与物理学交叉的课程,鼓励学生跨学科选学一些适当课程,同时参加一些跨学科的学术活动,这有助于完善研究生的知识结构,形成良性的创新思维和创新品格,激发研究生的创新热情,拓展新的研究领域,不断培养研究生的创新能力和创新精神。
五、建立完善的研究生创新能力评价体系
研究生经过了阶段性的基础知识学习和创新能力训练后,其结果如何,必须给予适当的评价。完善的评价体系不仅对研究生个人起着引导作用,而且对研究生教育有着导向作用,甚至影响培养研究生创新能力方案的制定。对于物理专业的研究生而言,须对研究生基本物理知识的理解和掌握、阅读文献、文献综述、论文选题、开题报告、论文撰写、论文答辩等培养环节制定详细的评价细则,具有合理性、可行性和创新性的评价体系能够从制度上引导研究生树立创新意识、培养创新思维和创新精神、开展创新研究工作。
总之,研究生创新能力的培养是一个系统工程,取决于多方面因素的有效结合,营造良好的创新环境和制定合理的培养方案,是培养具有创新品质研究生的有力保证。
参考文献:
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[关键词]新课改;高师物理学专业;课程设置
我国高师物理学专业的课程设置形成于20世纪50年代初期。这种模式在传授学生知识、培养学生技能、提高学生素质等方面发挥过一定的积极作用。但是随着新一轮基础教育课程改革的纵深推进,这种课程设置逐渐暴露出难以克服的弊端:普通教育课程比较单一,比例偏低;物理学科课程以分科为主,缺乏整合;教育专业课程不明显,脱离中学物理教育教学实际;总体结构不尽合理,比例失调[1]。因此,须对其进行调整、优化甚或重构。
一、课程设置的基本原则
鉴于我国高师物理学专业课程设置存在的种种弊端,要优化其结构体系,须遵循四种基本原则。
1.先导性原则
转变观念是新课改背景下高师物理学专业课程设置的先导。长期以来,我国高师物理学专业的课程设置被动地跟着社会、政治、经济、科技的发展而变化,缺乏成熟的课程理论和课程观念作指导和引领,课程设置处于“头痛医头,脚痛医脚”的被动状态。在这方面,哈佛大学为我们树立了标榜,哈佛大学之所以被称为美国的“第一学府”、“哈佛帝国”,不仅在于它坚持课程改革,更在于它的课程设置始终有独特的课程理念作指导思想,即最有价值的课程是学生的兴趣;大学课程内容必须反映时代特点[2]。因此,新课改背景下我国高师物理学专业课程设置亦应有自己的基本理念,即在全面贯彻党的教育方针和全面推进素质教育的指导下,既要适应新课改的要求,为基础教育课程改革服务,又要凸现高师物理教育的特色,充分发挥课程设置的整体功能,促进学生的全面发展。
2.整体性原则
整体性是对新课改背景下高师物理学专业课程设置的基本要求。它强调从高师物理学专业的培养目标出发,优化课程结构,整合各类课程资源,使之互相补充、相得益彰。具体言之,它要求课程设计者从剖析该专业学生所需的知识结构和能力结构入手,真正从促进学生发展的需要出发,正确处理普通教育课程、教育专业课程和物理学科课程之间的比例关系,理论性课程和实践性课程之间的比例关系,必修课程与选修课程之间的比例关系以及各类课程内部诸要素之间的比例关系等,使之形成一个有机的整体。
3.专业性原则
专业性是新课改背景下高师物理学专业课程设置的特色和优势之所在。它要求新课改背景下的物理学专业课程设置应着眼于提高师范教育的专业化水平,力求课程设置实现学术性与师范性、统一性与多样性、理论性与实践性等方面的有机结合,在保证人才培养质量的前提下,体现学校或专业的课程特色与水平,为学生今后的教师专业发展奠定坚实的基础。
4.实效性原则
讲求实效是新课改背景下高师物理学专业课程设置的实践旨归。高师物理学专业求发展、谋出路的根本是提高教学质量和培养质量,使该专业既具有教师教育的优势和特色,又具有较强的综合实力。这就要求我们在进行课程设置时要坚持理论联系实际,学以致用,努力实现学生、社会、学校三位一体,切忌脱离国情、省情、校情以及学生的实情,以求取得最大的成效。
二、课程设置的基本理路
1.课程结构板块化
高师物理学专业课程结构板块化是指对高师物理学专业所开课程进行板块组合,通过对各板块内部结构的优化、整合,促使各课程板块尽可能彰显各自的功能,以实现高师物理学专业的培养目标和培养要求。在此,将高师物理学专业课程结构划分为普通教育课程、物理学科课程和教育专业课程三大课程板块。
所谓普通教育课程,亦称公共基础课程、通识课程,是高师物理学专业课程设置的主要组成部分。目的是为了培养学生正确的人生观、世界观、价值观,增强他们处理社会关系以及交往合作的能力。普通教育课程板块一般包括社会科学类课程、人文科学类课程、自然科学类课程以及工具类课程(如外语、计算机)等。
物理学科课程旨在为学生将来从事物理学科教学提供必备的专业知识,包括物理理论课程和物理技术课程两大类。物理理论课程有力学、热学、电磁学、光学、近代物理、量子力学、电动力学、热力学、统计物理、数学物理方法等。物理技术课程有物理实验、数字电子技术、模拟电子技术、电路、电子线路、电工学、微机原理等。
教育专业课程是指为高师物理学专业学生开设的有关教育教学理论、方法、技巧等培养教师职业素质和技能的课程,是解决未来教师“如何施教,怎样育人”问题的课程。这类课程应体现教师的职业特点,是高师教育区别于其它教育的重要标志。教育专业课程包括教育学、心理学、物理教育学、物理教育心理学、物理教学论、物理教育研究方法、物理实验教学研究、高中物理教材分析、现代教育技术、师生沟通艺术、教育实习等。
2.板块结构网络化
诚如上述,普通教育课程、物理学科课程、教育专业课程在实现培养目标上有着各自独特的作用和地位。为了更有效地发挥上述三类课程板块的整体功能和作用,需要加强课程板块之间的联系,建立板块间的互联网,做到板块间的纵向联系所组成的层次网络具有顺序性和连续性,板块间的横向联系所组成的平面网络具有适应性和相关性,实现文理渗透,专业互补,整体优化。同时,要有意识地整合上述三类课程或两类课程来实现某一类课程或两类课程的培养目标。
首先,通过协调与优化三大课程板块的内部结构,分别建立三个各自独立的局域网。具体说来,通过将构成普通教育课程的各类子课程“集团化”来建立该课程板块的局域网。此处的“集团化”,就是将不同门类具有相同功用的课程组合在一起形成“课程团”。高师物理学专业普通教育课程可划分为4个课程团,即思想道德课程、人文素质课程、科学素质课程、工具类课程。
同时,要通过整合理论课程、系列化技术课程来建立物理学科课程局域网。整合理论课程是指整合两门或两门以上内容相邻或相近的物理学科课程,并及时补充最新研究成果和前沿知识,形成新的“融合课程”,克服目前高师物理学科理论课程分科过细、门类过多、知识重复交叉、内容陈旧偏难等问题。系列化技术课程就是将物理实验设置为基础性实验、设计性实验、综合性实验三个系列。从普通物理、近代物理、电子线路、计算机技术等实验中精选一部分内容,组成基础性实验系列。这个系列的实验侧重基础理论与实验的结合,旨在培养学生的基本技能和基本操作能力。根据学科的发展和新技术在实验中的应用以及基础教育改革的要求,增设一些先进性、实用性、技术性的综合实验或设计性实验,形成综合性实验系列和设计性实验系列。综合性实验和设计性实验重在培养学生的综合实验能力、科学探索能力以及应用现代技术手段解决实际问题的能力和创新能力。这两个系列的实验可采取灵活、开放的教学方式,在材料使用、场地选择、方案设计、结果分析、时间安排上,允许学生有自由发挥的空间。
此外,还应通过加强课程建设、增加教学时数、注重实践环节等途径建立教育专业课程局域网。加强教育专业课程建设,可以将教育专业课程划分为三大模块来建设:第一大模块是物理教育基本理论和基础知识课程模块,包括物理教学法、物理教育心理学、物理教育科研方法、物理教育发展史以及教育学、教育心理学等课程;第二大模块是物理教育基本技能课程模块,主要包括中学物理实验教学研究、班主任工作、物理教具设计与制作等课程;第三大模块是物理教育实践课程模块,包括教育见习、微格训练、教育实习等课程。增加教育专业课程的教学时数可以通过增设教育类课程门数来实现。过去高师物理教育的教育类课程只有三门——教育学、教育心理学和物理学科教学法。根据西方国家和地区以及国内一些高校的经验,结合物理学科的特点,我国高师物理学专业的教育类课程应设置有10~15门为宜。注重实践环节应该做到:合理设置教育实践课,从大一开始,每学期安排几次教育见习或教育实习,定期到中学参加教育教研活动;延长实习时间,由现在的6~8周延长为12~15周;增加教育实践课程的学分,由现在的6~8学分增加到12-15学分。
3.网络配置均衡化
网络配置均衡化是指在课程设置时应保持普通教育课程、物理学科课程、教育专业课程三类课程的适宜比例和适时编排。一方面,适当减少物理学科课程的门数和比例,增加普通教育课程和教育专业课程的门数和比例,特别要加强教育实践课程。具体要求是普通教育课程占总学时(或学分)的比例为30%~35%,教育专业课程占总学时(或总学分)的比例为20%~25%,物理学科课程占总学时(或学分)的比例应控制在45%以内。另一方面,逐步实现课程编排序列化。所谓课程编排序列化是指在大学四年中,不断线地平行安排普通教育课程、物理学科课程、教育专业课程,充分发挥这些课程的整体功能。目前,我国高师物理学专业的课程编排是大学一年级为普通教育课程,以及1~2门物理学科课程;大二、大三以物理学科课程为主,适当开设部分教育专业课程;大四主要开设选修课,进行教育实习,撰写毕业论文。这种同类课程集中安排的课程编排形式难免导致学生学习兴趣缺乏,教育教学成效低微,尤其是学生的职业意识不能得到持续强化。因此,从学生入校到学生毕业,每一个学期都应该开设普通教育课程、物理学科课程和教育专业课程,使这三类课程齐头并进,相互贯通,相互促进,相得益彰。
[参考文献]
约翰・冯・诺依曼,美籍匈牙利人,数学家、计算机学家、物理学家、经济学家、发明家,新时代数学的倡导者,“现代电子计算机之父”。
冯・诺依曼从小聪颖过人,兴趣广泛,6岁时,他就能心算做八位数乘除法,8岁时掌握微积分,12岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。
冯・诺依曼的记忆力惊人,读书过目不忘。他对读过的书籍和论文,能很快一句不差地将内容复述出来。
冯・诺依曼一生掌握了7种语言,最擅德语,他在用德语思考种种设想时,又能快速译成英语。据说,6岁时他就能用古希腊语同父亲闲谈。
在计算机领域,他被誉为“计算机之父”。在经济学领域,他被誉为“博弈论之父”。在物理领域,冯・诺依曼在20世纪30年代撰写的《量子力学的数学基础》对原子物理学的发展有极其重要的价值。在化学方面他也有相当的造诣,曾获苏黎世高等技术学院化学系大学学位。 30岁时,冯・诺依曼已经是纯粹数学学者中的巨人;45岁时,他被全球公认为20世纪最具世界性、最多才多艺、最才思敏捷的数学家。从遍历定理的第一个有力证明到天气控制方法,从原子弹的聚爆装置到博弈论,从一种用于研究量子物理学的新代数学到带有预先储存程序的计算机的装配,到处都可以看到他的设想。他在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域都做过重要的工作,被称为上世纪“最伟大的全才之一”。
米哈伊尔・瓦西里耶维奇・罗蒙诺索夫Михаи?л Васи?льевич Ломоно?сов
他创办了俄国第一所大学――莫斯科大学;由于他渊博的学识,他也被普希金赞誉为“俄罗斯的第一所大学”;他是“俄国科学史上的彼得大帝”,俄国百科全书式的科学家、语言学家、哲学家和诗人。他在俄国的地位,有如伽利略在意大利、牛顿在英国、笛卡儿在法国、莱布尼兹在德国和富兰克林在美国的地位。
为了躲避继母的责骂、争取更好的学习环境和机会,19岁的他带着两本启蒙书――《斯拉夫语法》和《算术》,凭着借来的3个卢布,离开家乡、踏上了漫长的求学之路。他冒充教会执事的儿子进入了斯拉夫-希腊-拉丁学院,用1年时间掌握了拉丁文,并自修了希腊文,用5年时间修完了8年的课程,被选派到彼得堡国家科学院大学深造。半年后,又被派往德国学习采矿和冶金。1736年秋,他进入马尔堡大学学习物理学和化学,期间精通了德语、法语,后又到弗赖堡学习矿业和冶金学。在克・伏尔夫教授的手下,他学习了数学、哲学、物理学,又选学了化学、力学、矿山测量、水利工程学课程。
他在物理、化学、语言学、文学、哲学、历史、天文、地质、矿物、航海等领域都有杰出的成就:
他是一个出色的人文学者,在历史学、语言学、哲学方面都有研究,被誉为“俄罗斯现代语言之父”,著有《修辞学》《俄语语法》和《论俄文宗教书籍的益处》等。
他在观测金星凌日时第一个发现了金星上存在着大气;他创立了热动力学说,指出热是物质本身内部的运动,从本质上解释了热的现象;他提出了气体分子运动论,认为空气微粒对容器器壁的撞击是空气产生压力的结果;他对气体压强给以正确解释,即是空气质点对器壁撞击的结果;1741年,他创立了物质结构的原子――分子学说,为俄国的物理化学的发展奠定了基础。他用实验证明化学反应前后物质的质量相等,这一发现比拉瓦锡发现物质不灭定律早18年;他是最早应用天平来测量化学反应重量关系的化学家。
他是俄罗斯的“全能才子”,是俄国“文艺复兴式的人物”。他的名字叫米哈伊尔・瓦西里耶维奇・罗蒙诺索夫。
戈特弗里德・威廉・莱布尼茨Gottfried Wilhelm Leibniz
莱布尼茨,德国自然科学家、物理学家、哲学家、数学家、历史学家。他的研究成果遍及力学、逻辑学、化学、地理学、解剖学、动物学、植物学、气体学、航海学、地质学、语言学、法学、哲学、历史学、外交学等等,他是历史上少见的通才,被誉为“十七世纪的亚里士多德”。他还是最早研究中国文化和中国哲学的德国人,而他的职业,是一名律师。
莱布尼茨在数学史和哲学史上都占有重要地位。在数学上,他和牛顿先后独立发明了微积分。有人认为,莱布尼茨最大的贡献不是发明微积分,而是发明了微积分中使用的数学符号,他也因此被称为“符号大师”。莱布尼茨还对二进制的发展做出了贡献。
在哲学上,莱布尼茨的乐观主义最为著名,例如他认为“我们的宇宙,在某种意义上是上帝所创造的最好的一个”。他和笛卡尔、巴鲁赫・斯宾诺莎被认为是17世纪三位最伟大的理性主义哲学家。
莱布尼茨对物理学和技术的发展也做出了重大贡献,并且提出了一些后来涉及广泛(包括生物学、医学、地质学、概率论、心理学、语言学和信息科学)的概念。莱布尼茨在政治学、法学、伦理学、神学、哲学、历史学、语言学诸多方向都留下了著作。他的著书,约四成为拉丁文,约三成为法文,约一点五成为德文。
莱布尼茨的求学经历也堪称传奇。
15岁,他进入莱比锡大学学习法律, 一进校便跟上了大学二年级标准的人文学科的课程。期间他还抓紧时间学习哲学和科学。
17岁,他以《论个体原则方面的形而上学争论》一文获学士学位。
18岁,莱布尼茨完成了论文《论法学之艰难》,获哲学硕士学位。
19岁,莱布尼茨向莱比锡大学提交了博士论文《论身份》。次年,审查委员会以他太年轻为由而拒绝授予他法学博士学位。他对此很气愤,于是毅然离开莱比锡,前往纽伦堡附近的阿尔特多夫大学并立即向学校提交了早已准备好的那篇博士论文。
21岁,阿尔特多夫大学授予莱布尼茨法学博士学位,还聘请他为法学教授。
据称,经当代智商测试研究,莱布尼兹的智商高达205,是人类历史上少有的天才。
托马斯・杨Thomas Young
英国物理学家托马斯・杨是个奇才,同学们都称他为“奇人杨”。上帝在造人方面从来都不是公平的,托马斯・杨就是个例子。表面上,他的身份是医生、物理学家,但这仅仅只是他的社会角色而已。他涉猎的广泛程度让人瞠目,他的才华横溢让人吃惊。
他在光波学、声波学、流体动力学、造船工程、潮汐理论、毛细作用、虹的理论、力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及学等领域均有建树。他还对艺术颇有兴趣,他热爱美术、音乐,几乎会演奏当时的所有乐器。他会制造天文器材,还研究了保险经济问题。他擅长骑马,并且会耍杂技走钢丝。
小时候的托马斯是个神童,2岁会阅读,4岁能将英国诗人的佳作和拉丁文诗歌背得滚瓜烂熟;不到6岁已经把圣经从头到尾看过两遍,还学会用拉丁文造句;9岁掌握车工工艺,能自己动手制作一些物理仪器;几年后他学会微积分和制作显微镜与望远镜;14岁之前,他已经掌握10多门语言,包括希腊语、意大利语、法语等等,不仅能够熟练阅读,还能用这些语言做读书笔记;之后,他又把学习领域扩大到了东方语言――希伯来语、波斯语、阿拉伯语;他阅读了大量的古典书籍,在中学时期,就已经读完了牛顿的《自然哲学的数学原理》、拉瓦锡的《化学纲要》以及其他一些科学著作,才智超群。托马斯26岁时,著名的罗塞塔石碑被发现。石碑上刻了三种文字:古埃及象形文、古埃及通俗文字和希腊文。首先阐释这些象形文字的人是法国人商博良,但托马斯却是把碑文的译文发表成书的第一人。
托马斯在物理学上作出的最大贡献在光学观察上,特别是光的波动性质的研究。1801年他进行了著名的杨氏双缝实验,证明光以波动形式存在,而不是牛顿所想象的光颗粒(Corpuscles),该实验被评为“物理最美实验”之一。
列子御风犹有待,庄生化蝶接无穷。
小雀控地翻荆棘,大鹏负天逍遥游。
安得庖丁解牛刀,细割物理维千重。”
自幼喜爱诗歌的杨昌平,诗情迸发时也会奋笔而书。上文便是他的作品之一,题为《喜周》。在杨昌平身上,物理学家的严谨求实与诗人的多情想象毫不相悖,如他醉心的物理学一样,可以完成完美的统一。
1970年5月,杨昌平出生于湖南省龙山县咱果乡咱果村第三组。17岁时,杨昌平从龙山县第一中学高中毕业,之后考入云南大学物理系物理专业。当时这在他家的小山村里可是件大喜事。时至今日,杨昌平依然记得收到录取通知书时的情景:一家老少喜笑颜开,家里杀猪宰羊,专门款待乡亲和从四面八方赶来祝贺的远亲旧戚。
受高中数学老师刘涂生的影响,杨昌平喜爱哲学,偏爱老庄,诗歌则最重李杜。桀骜不驯之中,似有一些仙风道骨,时显潇洒。昆明在当时的杨昌平看来,已经是相当遥远的地方。但这位从农家走出来的少年,当时可能不曾想到,自己的足迹会遍布整个欧亚大陆。
1992年,杨昌平大学毕业。他考取了中国科学院金属研究所金属材料及热处理专业的研究生,开始攻读硕士学位。经过三年的训练,杨昌平已经能在科研上独当一面。博士阶段他考取了中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室,攻读博士学位,开始进行磁学与磁性材料研究。
清华大学在此时向杨昌平伸出了橄榄枝,希望他能够进站工作。1998年,在顺利获理学博士学位后,杨昌平进入清华大学材料科学与工程研究院从事博士后研究工作,并在2000年获得清华大学特别优秀博士后奖励和国家博士后基金一等资助。
此时的杨昌平早已不是那个觉得昆明是个遥远之地的少年,他迫切地希望能够出去看看。2000年,他西赴欧洲留学,2001年便被德国洪堡基金会遴选为世界名校哥廷根大学物理研究所洪堡学者。
洪堡学者的竞争相当激烈。作为德国最知名的针对外国科研工作者的基金之一,洪堡基金会每年向大约600名具有博士学位,年龄不超过40岁的成绩优秀的外国科学家提供奖学金,使其在接下来的一到两年之内能够在德国进行科学研究工作。该基金是为纪念德国伟大的自然科学家和科学考察旅行家亚历山大・封・洪堡于1860年在柏林建立的。1923年之前,洪堡基金仅资助德国学者到外国进行科学考察;1925年之后,才转为支持外国科学家和博士研究生在德国学习。
而杨昌平工作的哥廷根大学,更是全球学者的“朝圣之地”。这所位于德国西北部的大学,是传统的“没有校门和围墙的大学”,1734年由英国国王乔治二世创办,旨在弘扬欧洲启蒙时代学术自由的理念。哥廷根大学也因此一开欧洲大学学术自由之风气,创办之初设有神学、法学、哲学、医学四大经典学科,尤以自然科学和法学为重。
在高斯、黎曼、波恩、普朗克等大家漫步过的地方,杨昌平感知了真理的气息。他珍惜在那里的分分秒秒,想要尽可能多的学习、创造。
杨昌平的科研梦想,从哥廷根开始起飞。在德国的两年时间转瞬即逝,2003年,日本文部省聘请杨昌平到日本东北大学物理系担任学振研究员。从西欧到东亚,尽管文化背景和生活习惯完全不同,但德日两国科学工作者的严谨认真却深深影响了杨昌平,对他未来的科研风格造成了重要影响。
在外漂泊了五年之后,杨昌平开始愈发思念故土。2005年,湖北省教育厅想要聘请他为“湖北省楚天学者计划”特聘教授、楚天学者,他没有犹豫,很快就给出了肯定的答复。之后便一直在湖北大学物理学与电子技术学院工作,现担任学院副院长。
若要概括杨昌平的日常生活状态,可谓是彻头彻尾的“以校为家”。将近十年的时间里,杨昌平领导建立了应用磁学实验室,与湖北全阳磁性材料制造有限公司联合成立了先进磁性材料研究中心,在科学研究、人才培养、学科建设等诸多方面均取得显著成果。
杨昌平的主要研究领域为凝聚态物理,磁学与磁性材料,在APPL PHYS LETT、J PHYS CHEM C、J APPL PHYS、J PHYS: CONDEN MATTER、《中国科学》、《物理学报》等国际、国内著名学术期刊上发表科SCI收录科技论文100余篇,引用370余次,撰写科技专著3部,合作编著教材1部。主持国家自然科学基金(4项)、科技部政府间合作协议项目、湖北省杰出青年人才基金、创新群体和德国洪堡基金等项目10余项。2008年、2014年,杨昌平分别被遴选为教育部新世纪优秀人才和南京领军型科技创业人才。
他首次用中子散射在实验上证实CeOs4Sb12的基态为反铁磁有序。在中等带隙钙钛矿结构Nd1-xSrxMnO3氧化物中发现EPIR效应及忆阻器行为,实验证明该效应源于样品与电极接触表面的氧缺陷。同时发现CaCu3Ti4O12(CCTO)在低频时具有巨介电行为,其巨介电常数源于CCTO晶界处的深能级陷阱。杨昌平先后多次出国访问讲学、参加国际、国内会议并担任会议主持人和邀请报告发言人,与德国、法国、挪威、俄罗斯等国科学家建立了实质性合作关系。
除了做好科研工作,杨昌平还特别注重教学工作。不管是本科生的《固体物理学》、《半导体物理学》、《现代科技前沿讲座》课程,还是硕士研究生的《铁磁学》、博士生的《磁性物理学》,杨昌平都会亲历亲为,“老师”对于他而言,是一个与物理学家同等重要的职位。他甚至担任了全校本科生通识教育课程《现代科学与技术》中“超导技术”和“现代物理学”部分的主讲教师,希望非物理系的学生也能从中享受到物理的乐趣。
学生们也对杨昌平的课程反响热烈,被学生网评为“最受欢迎的教师”。2009年,杨昌平被评为湖北大学优秀教师标兵。毕业生们都希望能够获得杨昌平的指导,他所指导的本科生中,先后有4人的毕业论文被评为省优秀学士论文,硕士研究生中3人获省优秀硕士论文奖,博士生中1人获湖北省优秀博士学位论文奖。
杨昌平深知“行万里路”的重要作用,除了平时要求学生阅读文献之外,他总是尽可能多地为学生们争取“出去看看”的机会,在杨昌平的推荐下,有2名学生获得美国磁学IEEE学会资助赴国外进行暑期学习,也有3名青年教师获得出国机会。在杨昌平的带领下,团队里的青年教师,纷纷在磁合金、高介电材料、第一性原理计算等形成了稳定的研究方向。
除了“走出去”,还要“引进来”。在杨昌平的努力下,德国哥廷根大学K.Baerner教授与他的科研小组一直保持密切的联系与合作,俄罗斯科学院金属物理研究所I.V. Medevedva教授更是被直接聘为湖北大学客座教授,法国国家科学研究中心张俊先研究员、俄罗斯科学院金属物理研究所V.V. Marchenkov教授也在杨昌平的介绍下被聘为湖北省“楚天学者讲座教授”。身为湖北大学物理学学科责任教授的杨昌平,积极参与学院学科建设,所在的“物理学”学科被评为湖北省重点学科、所在专业被评为国家特色专业。
2010年开始,杨昌平个人出资,在母校咱果民族中学设立“奋斗”奖学金,每年为家境贫困、学业优秀的同乡有为青年学子提供3000元奖学金,激励他们发奋学习,跳出农门,实现梦想。
物理学所研究的规律在自然界中具有最基本、最普遍的意义,是现代医学不可缺少的基础。医学物理实验能使医学生在科学实验能力和方法上得到系统的训练和培养,为学习后续课程和将来从事专业工作打下坚实的基础[1]。随着科学技术的迅猛发展,对人才的培养提出了更高的要求。物理实验教学也必须与时俱进、进行改革才能更好地培养医学生的知识结构和科学素质。
1.物理实验教学普遍存在的问题
1.1实验课程教学内容存在问题
实验内容陈旧、甚至个别内容与中学物理内容有所重复。附属于大学物理学理论课的教学,无独立的教学体系。医学专业医学物理学实验课的教学学时较少,无法进行系统教学训练。医学物理学的学时安排一般是:理论部分50-60学时、实验部分30学时左右。然而,人民卫生出版社出版的《医学物理学》第五版教材所提出的理论部分教学参考学时数为72-108学时。本部门的理论部分43学时、实验部分21学时左右。对于物理基础相对比较薄弱的医学生而言,如此少的学时很难学到应有的知识。另外,实验教学无医学院校的特色,医学物理学实验内容与工科物理学的实验内容完全相同,多为验证性试验、纯物理实验、理论性强而实用性差,与医学生的后续医学课程关联性不大,不利于增强学生学习物理的兴趣和求知欲。
1.2实验教学资源有限
由于经费不足致使全国各医学院校的物理实验教学普遍存在实验仪器老化、实验内容陈旧的现象。这种情况使得实验教学计划很难完成,同时也极大地影响了学生的学习兴趣。比如粘滞系数实验,由于玻璃容器重心高容易损坏,一轮实验下来,完好的玻缸所剩无几。容器的生产厂家由于利润少已停产,下学年的粘滞系数实验实施起来非常困难。
1.3物理实验课开放不足
这一点在我院实验教学中体现的淋漓尽致。其原因为:(1)考虑到实验过程中的仪器损耗和实验开支以及管理难度的加大。(2)在医学类院校中,专任的实验师特别是高级实验师相对匮乏,一般都是由专业任课教师兼职,若加大实验室的开放力度无形地就增加了这些教师的工作负荷,直接制约着教师自身水平的发展和提高。在这样的背景下,学生完全处于一种被动的状态。实验对他们来说,收效甚微,难以培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。
2.物理实验教学的几点思考
这些医学物理实验教学中存在的问题,制约了学生知识结构水平和科学实验能力的发展。为改变这种状况,我们尝试在医学物理学实验教学中采用多层次实验内容、多方式教学手段,多样化实验评价等方法以期达到好的教学效果。
2.1教学内容上采取分层次教学
在实验项目里删去与中学相同或相似的实验,删去与医学联系不大的验证性实验内容,考虑临床医学、药学、检验、影像等各种专业的特点,尽量在实验内容中增加与医学、药学等有关的部分,重视开设物理学前沿技术水平的实验。可将其分为基础实验、近代物理实验、综合设计性实验。对基础性实验模块的教学安排,其必做的实验内容偏重于基本实验技能和方法的学习,使学生初步了解医学物理学的实验方法和技能,并通过预习逐步培养,自主实验的能力以及完成实验报告书写的训练;对综合性实验模块的教学安排,让学生在教师引导下自己根据专业需求完成综合性实验。教师根据实验性质和安排指导,逐步减少对实验方法和步骤的详细讲解,强调实验中的创新思想,启发学生自主完成实验;对设计性实验模块的教学安排,学生将在实验教师的指导下,原则上自主完成实验。主要培养学生的研究能力,要求学生能自己提出实验方案和实验对象,对学习有新体会的学生可鼓励其学习写实验论文。
2.2教学方式多样化
科学的教学方法是保证教学质量的重要因素。传统的实验教学往往是灌输式教学法,不利于培养学生的独立思考和创新能力。在我们的实验教学中,将问题教学引入我们的实验教学全过程,实验前注重学生对实验原理的认识和掌握,通过提问等形式让学生了解如何根据理论知识设计物理实验,如何设计实验步骤,实验过程中引导学生观察实验现象,善于发现和解决问题,实验后让学生能对实验结果有正确的评价,分析成功与失败的因素[2]。同时,还可以引入现代多媒体教学,建立计算机仿真实验室,充分利用CAJ教学。由于实验仪器复杂、精密和昂贵,有很多实验往往不允许学生单独实践,再加上实验室建设经费有限,不可能购买所有的实验仪器。为此计算机仿真实验可以在相当程度上弥补实验教学在这方面的不足。
2.3学生实验成绩评价多样化