摘 要 以“强实用，重能力”为导向，主要从课堂内容的取舍，实验内容设置，考查内容的优化等三个方面对电子工程专业的大学物理教学进行了改革尝试，结合具体的教学例子说明了如何将课堂内容实用化以及如何突出物理在应用型人才培养中的作用。
关键词 工科物理 课程衔接 实用性 思想实验 对称性
近些年新升本科院校向应用型院校转型，以期针对性地培养企业和社会所需的高级应用型人才。各专业都纷纷顺应社会需求，积极向工程专业转型发展，对原有的课程体系进行了调整和优化，工科专业在培养方案制定过程中，大幅度地增加实践教学的课时比重，而挤压大学物理的课时数。原有大学物理教学内容已难以与现有的专业课程匹配，以往的教学内容侧重于物理理论知识的传授，而且教材内容更新与科学技术发展明显有一定滞后感；实验项目多以验证性实验为主，实验内容专业针对性比较差，单纯地增加实验项目也难以增强学生动手能力。不少文献针对这些现状提出了改革和优化措施：为了加强与专业课程内容对接，有的提出物理模块化教学；[1]有的提出“分专业教学，教学形式多样化”；[2]也有提出“对理工科中不同专业采取不同侧重点的教学，加强理论知识和实际应用的联系”；[3]有提出“合理应用多媒体辅助手段，加强物理内容与专业紧密贴合”；[4，5]还有提出“培养学生应用能力和实验技术，开发具有专业特点的实验”。[6]
为了使大学物理的教学内容更好适应各工程专业的发展，不同专业的大学物理教学内容侧重点必然有所不同，但总的教学导向是一致的，那就是教学内容必须体现实用性。本文主要以电子工程专业为例说明：为了增强大学物理在电子专业人才培养的作用，一方面要继承传统的物理教学方法的优点，如重视基础知识讲授，另一方面要逐步摈弃过于注重物理的理论推导以及解题方法的传授，笔者结合平常教学反思从大学物理教学及其考查方式两个模块进行了一些改革嘗试。
1 理论教学重基础
在课时数受到大幅度挤压的情况下，教学过程容易以“蜻蜓点水，走马观花”式进行内容的灌输，那么学生只能疲于应付，教学效果将大打折扣。在此建议，教学应兼顾物理内容的完整性和专业的针对性的基础上，合理地取舍大学物理教学内容，既保证物理学的基础知识的比例，又有效地知识内容与专业课程之间的衔接，以便带领着学生好好领略物理大观园里的美景。
物理各个章节依据电子专业特点应有所侧重，具体见图1所示。机械振动中的受迫阻尼振荡应结合电磁学中LC振荡电路作一个系统的分析，说明这类振动的运动规律，并引导学生理解LC振荡电路的选频特性；气体内输运过程这一章节内容可结合CPU的散热片结构特点说明热传导的傅里叶定律的应用、应用扩散的裴克定律说明PN结的形成过程。对于电子工程专业而言，电磁学篇章是整个教学的重心，要系统地说说电磁场产生和分布规律。电容和电感相应的章节以导线为例讲解其电容和电感，并借此让学生认识到电子线路中的线路存在一定潜布电容和潜布电感；由电流密度解释电流分布对电阻的影响；由尖端放电的利弊探讨焊接电路时应注意的问题；由电容导电的规律可以说明为什么高压电线只能高架空中而不宜铺设地下。
2 教学内容凸显实用性
为了提高学生的学习兴趣和积极性，通过查阅文献、网络搜寻等多渠道找到许多生活实例，进行必要的物理加工并引入课堂讲解，主要可从以下两个方面为教学内容增添趣味性和实用性：
（1）教学过程中不妨引导学生如何利用物理知识来解决生活中遇到的一些麻烦或疑问。他们当中有不少人在学驾车，经常会碰到转弯如何打方向盘以及如何判断距离，结合质点运动学知识来说明小汽车转弯过程前后轮曲率半径差值，并应用Matlab软件画出汽车转弯过程前后轮的轨迹，以此来说明倒车入库要注意的一些问题，结合球面镜成像规律讨论一下如何判断本车与后车之间的距离；学校里头经常听到某某卫生间的下水道堵了，由于排泄管道中通常都有“N”形弯道以避免管道中的臭味往上窜，此处最容易造成堵塞，堵塞物通常是头发之类的柔软物体，此时引导学生利用理想气体的压强公式疏通马桶，讲解过程要突出改变同样气体容积的前提下如何使气体增压较为显著；结合热力学第一定律说明压缩机型致冷机，一个工作循环过程工质氨的物态经历怎样的变化，以及致冷的原理，顺便可以提一下空气能热水器的工作原理；以惯性力的知识说一说血液检查所用离心机的工作原理等等。
（2）结合安全教育说物理规律的应用，这一做法一方面可以增强学生安全意识，另一方面可加深对物理规律的理解，真可谓一举两得。当单手被坏蛋紧紧抓住时如何利用力矩知识来巧脱身，可在班级中找一个健壮的男生和一个女生现场演示一下，重点放在如何科学选择好杠杆的支点（以坏人的抓手位置作为支点）从而达到四两拨千斤的放大效果，但要提醒学生注意力度避免造成受伤；应用力学知识教学生地震时如何找生命三角地带，从而确保自己和家人朋友遭受的伤害减到最小，甚至毫发无损；结合流体力学说说由于快速运动造成气压差可能带来的危害；由尖端放电谈论雷雨天气要注意的安全问题。
补充的实例分析和求解不宜过于复杂，否则建议写成小论文，放在班级的QQ群里文件共享以便学生学习。这些实例将使得教学内容变得更加丰富多彩，一味只增加实例必然导致课时不够用，因此可删除一些课本上的不切合实际的例题。在丰富课堂内容同时，充分利用好多媒体“图、文、声并茂”的优点对内容进行必要的包装和美化：组织教学团队拍摄演示实验方面的录像，这对提高大学物理的教学效果都非常有帮助。
3 注重探索物理的方法教育
教学过程中应注重物理大师们探索物理方法方面的教育。任何一条物理定理（或定律）的发现往往都经过物理学家的艰辛摸索，举些典型例子（例如电磁感应定律发现史）进行物理世界探索方法的教育是非常有必要；物理学家们不断改进实验装置验证库伦公式的平方律；也可从物理模型的类似性去启发解决新问题方法，例如库仑定律与万有引力定律之间进行类比，点电荷与电流元之间的类比；从已知的物理规律如何提出新理论新方法，例如薛定谔方程如何从黑体辐射规律、光电效应和已知的物质波假设等知识实现了一次从经典物理到量子物理的华丽蜕变。对称性和物理量的有限在分析物理问题中有着非常广泛的应用，比如利用对称性很容易判断均匀带电球体和均匀带电平面在空间任意点所激发的电场强度方向。
另外，物理中有不少典型思想实验，[7]如伽利略自由落体思想实验，相对论中的双生子佯谬和量子力学中的薛定谔猫和EPR佯谬等，这类特殊实验不需昂贵的实验器材，但可以对培养学生的逻辑思维和加深对物理知识的理解都非常有意义。这里举个例子：以火车过山洞为例应用数学中的反证法[8]说明垂直运动方向长度不随运动而发生变化：
假设其静止时的火车头的高与山洞的高度一致。我们不妨假设垂直运动方向的长度会缩短，对于火车上的观察者而言，山洞在运动，因此根据前面这一假设，山洞高度会变小，而火车相对于观察者而言是静止，火车头高度没有变化，那么这列火车无法穿过山洞；而对于站在地面上的观察者而言，山洞是静止，其高度不变，火车是运动的，因此火车头高度将变小，则火车可以顺利地过山洞。但是火车到底能否穿过山洞的这一事实肯定与所选参考系无关。同样，你可以假设其长度会膨胀，仿照前面分别选取火車和地面为参考系也导致截然相反的两个结果。综述起来，垂直运动方向上的长度不随运动而发生改变。这个例子讲解起来并不复杂，但它对学生的思维开发是非常有帮助。
4 实验教学重能力培养
该专业的大学物理课分两个学期完成，第一学期主要做些力热、光学方面的实验，可开设一些导热系数的测定、透镜焦距测定方法等实验，以提高学生动手能力和实验技能为主；第二学期专门开设电学方面的实验，可根据电子专业需要选择电子示波器的使用、RLC暂态实验、惠斯通电桥测电阻和交流电桥测电容等实验，对不同实验项目内容设置探索方面的新内容。这样设置的优点就是实验内容针对性较强，同时增强电学实验系统性，以便更好理解电学方面的知识，为后续课程（如模拟电路）奠定实验基础。
对于学生实验过程出现一些小问题，例如电路导线故障、示波器观测李萨如图时图像无论怎么细调都无法显示稳定图形，不要急于帮学生解决，先让学生分析其原因并尝试寻找解决的办法，而对于超出他们知识范围和能力的问题，时间允许的范围内逐步引导学生去分析。这样才能更好培养学独立完成实验的良好习惯，学生在解决问题过程获取成就感，可进一步增强自信心，他们应用知识解决问题能力就会逐步提高，这些可为他们的今后电路调试积累故障排除的经验和方法。
5 考试命题强调专业应用
教学过程要利用好期末考查在学生学习过程中的导向作用，考查难度大会让平时学习能力弱些的同学放弃努力，考试内容过于简单则会让学习能力好的同学产生惰性。整个班级学习能力具体情况主要通过课堂小测验和半期考等方式来检测，测验后试卷分析这一步非常关键，可以为期末试卷难易度的控制提供依据。试试卷命题时不要片面地 追求高难度，而要重在考查学生应用知识解决实际问题的能力。
以电磁学为例进行说明考查内容。在考查电磁学知识，要突出考查电场强度、磁感强度、法拉第电磁感应定律、电容、电感和电路分析等基础知识。有些基础知识可以结合电子线路设计过程常遇到一些问题来考查，可以考查电容、电感的计算或测试方法，可以出一些具体实例考查利用电子元件器串联和并联方式来改变电容和电感的方法，以及如何减小电感器件之间的互感等等。
6 结束语
从电子工程专业人才培养需求的角度探讨了工科物理教学内容的改革和优化，可以从这几个方面来提高教学效果：加强内容实用性和专业针对性，最大程度地激发学生的学习兴趣；控制好基础知识与拓展知识之间的比例；注重方法教育和能力培养，适当讲述物理定律发现史；充分发挥多媒体的优势对课堂内容进行必要的梳妆打扮；增加应用知识解决实际问题在期末考查中的比例。
参考文献
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