我理“大物”,，一直在路上！
——【人才培養(yǎng)系列報(bào)道】北京理工大學(xué)大學(xué)物理教學(xué)工作紀(jì)實(shí)
發(fā)布日期：2018-11-17 供稿：黨委宣傳部 王朝陽,、學(xué)生記者 趙盧楷 攝影：物理學(xué)院,、校記者團(tuán) 唐牧城 孫唯瀟 張宸菲
編輯：王朝陽 審核：藺偉、姜艷 閱讀次數(shù)：
“慣性力,、熱力學(xué)定律,、光柵衍射實(shí)驗(yàn)、感生電場,、密立根油滴實(shí)驗(yàn),、狹義相對論、引力波……”
大學(xué)物理,，這門理工科學(xué)生的必修基礎(chǔ)課,，常常被學(xué)生們親切地稱為“大物”，而一份份物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告,，也成為大學(xué)生活中的經(jīng)典回憶,。大學(xué)物理建立起物理學(xué)的基本概念、基本思想,、基本規(guī)律和基本方法,，成為大學(xué)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和科技創(chuàng)新活動開展的基礎(chǔ)。
多年來,，在北理工,，每每提到“大物”，同學(xué)們總會這樣分享自己的感受：“深入淺出的理論講解,，生動直觀的演示實(shí)驗(yàn),，豐富有趣的教學(xué)案例……”，在每一節(jié)精彩課堂的背后,，其實(shí)都離不開北京理工大學(xué)物理教學(xué)與實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)為了培養(yǎng)一流人才的忘我奮斗,。
“三求”的“大物”課
“物理我們中學(xué)就學(xué)過了，為什么上大學(xué)還要再學(xué)呢,？”雖然，還是力學(xué),、熱學(xué),、光學(xué)、電磁學(xué)等，但是與高中物理相比,，大學(xué)物理的深度與廣度極大拓展，涵蓋內(nèi)容更加全面和精確,，因此,，讓學(xué)生們“似曾相識”的大學(xué)物理，往往會“入門慢”“上手難”,?！巴瑢W(xué)們已經(jīng)習(xí)慣了高中學(xué)到的處理特殊或簡單物理問題的思路和方法，來到大學(xué),，接觸到在高等數(shù)學(xué),、微積分、矢量運(yùn)算為背景的大學(xué)物理時,，就會感到非常不適應(yīng),。”北理工大學(xué)物理課程負(fù)責(zé)人胡海云教授一語道破其中的關(guān)鍵,。
胡海云進(jìn)行課堂授課
“雖然,，這樣的轉(zhuǎn)變是一種挑戰(zhàn)，但只要合理地安排課程難度,，講述邏輯性強(qiáng),，例題、習(xí)題配置到位,，輔之以高匹配度的教材,，快速入門大學(xué)物理也沒有那么困難?！弊鳛榇髮W(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)帶頭人,，已經(jīng)在北理工從教20余年的胡海云，不僅教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富,，更具有國際視野和創(chuàng)新精神,。在她的帶領(lǐng)下，這支30余人的大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)始終保持著一股團(tuán)結(jié)奮斗的精神和創(chuàng)新包容的活力,，涌現(xiàn)出3位北京市高等學(xué)校教學(xué)名師獎獲得者和1位北京市高等學(xué)校青年教學(xué)名師獎獲得者,，也是我校獲T-more課堂教學(xué)優(yōu)秀獎等最多的團(tuán)隊(duì)。
大學(xué)物理團(tuán)隊(duì)的優(yōu)秀,，最終體現(xiàn)在的人才培養(yǎng)的成效上,。如何以學(xué)生為本，讓學(xué)生快速闖入大學(xué)物理的世界,？多年的教學(xué)實(shí)踐,，北理工大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)的老師們，逐漸凝練出自己的“三求”教學(xué)理念，也就是求實(shí),、求活,、求新。
求實(shí),，扎實(shí)嚴(yán)謹(jǐn),，聯(lián)系實(shí)際。“儲藏生產(chǎn)餅干用的巧克力原料的倉庫,，存在粉塵爆炸的風(fēng)險(xiǎn),，這是由于粉狀的原料通過加工、輸送,、儲存過程中積累的靜電放電(火花)點(diǎn)燃而引起的,。那么，靜電引發(fā)的巧克力倉粉塵爆炸事故中粉塵爆炸發(fā)生的位置究竟在哪里,？來自工人的靜電放電(火花)能夠引發(fā)爆炸嗎,？”將場景抽象化，進(jìn)而建立模型,，通過分析計(jì)算管道輸送的巧克力粉所帶靜電產(chǎn)生的電場強(qiáng)度分布,、電勢分布、人體儲存的靜電能等引出結(jié)論,，這是大學(xué)物理課上,，關(guān)于靜電場的教學(xué)案例。在這里,，抽象的定理,、公式被演繹為實(shí)實(shí)在在的生活日常。
北理工的大學(xué)物理課不僅扎實(shí)抓好物理概念和規(guī)律等基礎(chǔ)知識的教學(xué),，還積極構(gòu)建以能力培養(yǎng)為宗旨的教學(xué)模式,，探索從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)闡述原理再回歸應(yīng)用的教學(xué)實(shí)踐?！笆裁唇袕膶?shí)際中來，到實(shí)際中去,？我們從生活中的案例出發(fā),，逐漸講透原理，同學(xué)們除了掌握物理知識,，也明白了粉塵爆炸最容易發(fā)生在哪,，以及如何預(yù)防?！贝髮W(xué)物理青年授課教師李軍剛介紹道,。
求活,，方法科學(xué),，靈活多變,。力學(xué)與熱學(xué)，振動,、波動與光學(xué)，電磁學(xué)和近代物理,，這是非物理專業(yè)理工類學(xué)生的大學(xué)物理課的四大模塊,?！拔覀兂藙澐炙拇竽K,，還根據(jù)知識點(diǎn)數(shù)量和難易程度將課程劃分為A、B兩個層次,，再結(jié)合多種時長搭配課程,，這樣就可以為不同培養(yǎng)需求的專業(yè)提供靈活的選擇?！焙Ｔ平榻B說,。
正是在“求活”理念的指導(dǎo)下，大學(xué)物理的考試也分為了兩個模塊分別進(jìn)行考核,，分模塊進(jìn)行打分,，這樣設(shè)計(jì)的初衷是：如果哪個模塊不及格了，學(xué)生將來只需要重修單獨(dú)的模塊,，另外模塊成績可以保留,。如此一來，學(xué)生既能取得學(xué)習(xí)實(shí)效,，也降低了學(xué)習(xí)的壓力,。
求新，轉(zhuǎn)變觀念,，不斷創(chuàng)新,。“大物”是一門普通的“老課”，但是在北理工卻充滿了創(chuàng)新的活力,。自2008年被評為北京市精品課程以來,，大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)不僅承擔(dān)完成各類教改項(xiàng)目20余項(xiàng)，還開展了基于Clicker的交互式教學(xué)系統(tǒng),，開設(shè)全英文大學(xué)物理課程,、MOOC、SPOC等,，出版了大學(xué)物理iCourse新形態(tài)教材,，在課堂教學(xué)上創(chuàng)新運(yùn)用移動APP。
打造“高科技”的大學(xué)物理“新課堂”
“如何培養(yǎng)學(xué)生對物理的興趣，真正走進(jìn)物理,，是我們最注重的，所以我們一直愿意嘗試最新鮮的教學(xué)方法,，來教好這堂物理課,。”胡海云老師說道,。
2014年9月份,，北理工“大物”開啟了自己的“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，大學(xué)物理慕課（MOOC）正式上線,，成為了北理工學(xué)子學(xué)習(xí)大學(xué)物理的好幫手,。“MOOC上知識點(diǎn)面面俱到,，還可以反復(fù)觀看，是我想要的高效學(xué)習(xí)方式,?！毙畔W(xué)院的梅杰同學(xué)說出了自己的心聲。
北理工《大學(xué)物理》MOOC主講教師團(tuán)隊(duì)
在128個學(xué)時,、共計(jì)4555分鐘的大學(xué)物理慕課背后,，卻是六位老師好幾個月高強(qiáng)度奮戰(zhàn)，課程錄制,、后期剪輯,、搭配字幕、視頻課件上傳等,，這些技術(shù)他們一竅不通,，憑借一股干事業(yè)的奮斗精神，夜以繼日,，最終打贏了這場“戰(zhàn)役”,。“我記得那一個月有好幾天都沒怎么睡覺,，時間緊張,，只能加班加點(diǎn)的趕?！彪姶艑W(xué)和近代物理部分的慕課主講教師繆勁松回憶道,。之后，大學(xué)物理課程進(jìn)一步深化對MOOC資源的使用,，使之占有課程16%的計(jì)分考核,，而對于重修的學(xué)生,，通過MOOC開展學(xué)習(xí)的比重達(dá)到50%。MOOC已然成為北理工大學(xué)物理教學(xué)中必不可少的一環(huán),。2016年暑假起,，大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)又完成了配套MOOC《大學(xué)物理典型問題解析》的制作，共計(jì)455個視頻合計(jì)時長3150分鐘,。
北理工新形態(tài)《大學(xué)物理》教材
從無到有,，建設(shè)起完備的線上MOOC課程，北理工的“大物”老師們并未止步于此,。如何讓MOOC與課堂教學(xué)結(jié)合的更加緊密,，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，這個追求始終未變,。隨后，一套更加創(chuàng)新的iCourse新形態(tài)教材又誕生了,?！拔覀冞@一套四卷教材完全以MOOC為基準(zhǔn)進(jìn)行編寫,，書里的題目邊和材料邊都印著二維碼,，有疑問的點(diǎn)只要掃碼就有老師的錄音解答。所以學(xué)生不論在哪兒,，只要有書有網(wǎng)絡(luò),，就可以隨時進(jìn)行自學(xué)或者復(fù)習(xí)?！瘪T艷全老師說道,。新形態(tài)教材不僅超越了一般的紙質(zhì)教材，還避免了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中可能會出現(xiàn)的碎片化學(xué)習(xí)問題,，做到了真正讓教材“活”起來,，以書本為媒介引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)?！?/p>
“雨課堂”界面
創(chuàng)新“一而再,，再而三”，北理工的大學(xué)物理還開啟了“翻轉(zhuǎn)課堂”“雨課堂”創(chuàng)新探索,。在“翻轉(zhuǎn)課堂”實(shí)驗(yàn)班上,，學(xué)生以MOOC學(xué)習(xí)為主，課堂成為他們主動分享學(xué)習(xí)成果的“舞臺”,，極大釋放了MOOC的潛力,。“為了完成我在課堂上的講解,，我確實(shí)是主動投入了更多的精力到學(xué)習(xí)上,，我對知識的理解變得更深刻,。”參加過“翻轉(zhuǎn)課堂”的徐晨同學(xué)這樣回憶道,。至今,，兩屆翻轉(zhuǎn)班學(xué)生的期末平均成績分別為84.8和86.1分，不僅高于普通班的平均成績,，而且高分段的學(xué)生比例也遠(yuǎn)高于普通班,。而將移動APP“雨課堂”引入教學(xué)，又是大學(xué)物理一項(xiàng)最新的創(chuàng)新探索,?！袄蠋熣n前通過‘雨課堂’把習(xí)題、課件推送給我們預(yù)習(xí),，上課‘雨課堂’還可以掃碼簽到,，課堂上‘雨課堂’能實(shí)時答題，反饋結(jié)果,，我們還能進(jìn)行彈幕互動,，這讓我感受到了不一般的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?！笔褂眠^“雨課堂”學(xué)習(xí)的李靖同學(xué)這樣分享了自己的感受,。
奮斗耕耘，結(jié)出豐碩的成果,。北京理工大學(xué)《大學(xué)物理》課程不僅入選教育部愛課程“中國大學(xué)MOOC”平臺首批建設(shè)課程和“學(xué)堂在線”首批自主模式慕課,，也得到了廣泛認(rèn)可，該課程每個模塊在線選課人數(shù),，累計(jì)平均達(dá)到6萬余人次,，涉及高校400余所。另外,，《物理之妙里看“花”》也被評為國家精品視頻公開課,，《大學(xué)物理（上、下）》被評為北京高等教育精品教材,，由高等教育出版社出版的新形態(tài)iCourse教材,，也是國內(nèi)唯一一套配套大學(xué)物理慕課的新形態(tài)教材。
物理實(shí)驗(yàn),，用啟迪培育創(chuàng)新的種子
物理是一門基于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),，忠于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的學(xué)科。理論來源于對實(shí)驗(yàn)的總結(jié),，只學(xué)理論不做實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于“紙上談兵”,。說起北理工的“大物”，物理實(shí)驗(yàn)不可或缺,。
在北理工良鄉(xiāng)校區(qū),，坐落著作為北京市級實(shí)驗(yàn)示范中心的校物理實(shí)驗(yàn)中心,，成立于1999年的中心現(xiàn)在由力學(xué)實(shí)驗(yàn)室、電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室,、光學(xué)實(shí)驗(yàn)室,、近代物理實(shí)驗(yàn)室、演示物理實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)生創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室六個實(shí)驗(yàn)室組成,，承擔(dān)著全校理工各專業(yè)每年3000余名本科生“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)”,、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)“近代物理實(shí)驗(yàn)”等課程教學(xué)任務(wù)，此外還為本科生提供創(chuàng)新研究實(shí)驗(yàn)平臺,，每年完成學(xué)生實(shí)驗(yàn)時數(shù)22余萬學(xué)時,。
物理實(shí)驗(yàn)中心在教學(xué)過程中逐漸形成了既加強(qiáng)基本實(shí)踐動手能力訓(xùn)練和科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)，又重視拔尖人才創(chuàng)新能力和學(xué)術(shù)品質(zhì)提升的“兩目標(biāo),、三階段”一流人才培養(yǎng)新模式,。“‘兩目標(biāo)’就是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)品格以及學(xué)術(shù)能力,，‘三階段’則是指課堂教學(xué),、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和深入科研一線鍛煉提升科研能力?！蔽锢韺?shí)驗(yàn)課程負(fù)責(zé)人劉偉老師這樣解釋道,。
本學(xué)期開學(xué)，光學(xué)實(shí)驗(yàn)組老師集體備課
作為從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的大學(xué)物理老師,，練好扎實(shí)的基本功是一項(xiàng)最基本的要求,在“上崗”前,，老師們必須要對30多種儀器設(shè)備親自上手操作,，熟練掌握使用方法,、特點(diǎn)及常見問題。每學(xué)期,，實(shí)驗(yàn)課程全體教師們都會在開學(xué),、課程中期和結(jié)課前，按照不同模塊實(shí)驗(yàn)分組進(jìn)行三次集體全員備課,，每次備課時都要進(jìn)行試講,，研討教學(xué)中遇到的問題，這也給青年教師提供了最好的觀摩學(xué)習(xí)機(jī)會,?！皞湔n時，有著豐富經(jīng)驗(yàn)的老師也常強(qiáng)調(diào),，要把引導(dǎo)性的思路也帶入日常的實(shí)驗(yàn)課中,。”進(jìn)入教學(xué)工作不久的青年教師竇玲玉感受深刻,。
物理實(shí)驗(yàn)中心教師隨團(tuán)考察澳洲國立大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)
為了擺脫一直以來讓學(xué)生們重復(fù)固定套路實(shí)驗(yàn)的死板,，培養(yǎng)學(xué)生們自主實(shí)驗(yàn)的能力和創(chuàng)新的能力,。物理實(shí)驗(yàn)中心教學(xué)團(tuán)隊(duì)還積極對標(biāo)世界一流大學(xué)，開設(shè)半開放性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,，不事先設(shè)定實(shí)驗(yàn)方案,，只給出實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)課題，讓學(xué)生自己進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),，再完成實(shí)驗(yàn),。
2016年北京市大學(xué)生物理競賽王翹楚參展海報(bào)及主要實(shí)驗(yàn)裝置
作為接受了物理實(shí)驗(yàn)中心系統(tǒng)培養(yǎng)的“老同志”，物理學(xué)院2015級學(xué)生王翹楚的經(jīng)歷頗具代表性,，物理實(shí)驗(yàn)課程成績優(yōu)異的她對實(shí)驗(yàn)動手情有獨(dú)鐘,，報(bào)名參加了2016年北京市大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽，在中心魯長宏老師的啟發(fā)下,，王翹楚把激光巧妙地應(yīng)用在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)儀上,，發(fā)明出一款能夠測量地球重力加速度的實(shí)驗(yàn)儀，不僅獲得北京市大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競賽一等獎,，還在中心史慶藩老師的鼓勵和指導(dǎo)下,，發(fā)表了一篇國內(nèi)核心期刊論文。之后,，她對水波的折射現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚興趣,，史慶藩老師再一次鼓勵她深入探究，設(shè)計(jì)了“水波三棱鏡”的實(shí)驗(yàn),，并將研究成果投稿到美國物理期刊AJP(American Journal of Physics),，已經(jīng)接收進(jìn)入修改階段?！皬拇蠖_始,，我就一直在物理實(shí)驗(yàn)中心做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不管是競賽,、‘大創(chuàng)’還是發(fā)表論文,，都得到中心老師們非常多的支持。老師們啟發(fā)性的指導(dǎo),，讓我受益匪淺,。”王翹楚說道,。
正是在中心老師們長期的辛苦付出與拼搏奮斗下,，近年來，物理實(shí)驗(yàn)中心可謂成果豐碩,，獲批國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,，獲得“全國高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程（實(shí)驗(yàn)課）青年教師講課比賽”一等獎，“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課”被評為“北京市精品課程”,，獲得北京市高等教育教學(xué)成果獎二等獎,，指導(dǎo)本科生第一作者發(fā)表論文56篇,，在國家級大學(xué)生創(chuàng)新競賽中獲獎15項(xiàng)，北京市級獲獎50項(xiàng),。
“《大學(xué)物理》和《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》是我校規(guī)模最大的公共基礎(chǔ)課程之一,，對全校理工科人才培養(yǎng)具有舉足輕重的作用。大學(xué)物理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì),，長期以來秉承‘立德,、擔(dān)當(dāng),、愛崗,、奮斗’的育人工作使命，以高度的責(zé)任意識和奉獻(xiàn)精神開拓創(chuàng)新,、耕耘不輟,，在三尺講臺上結(jié)出了累累碩果,，為學(xué)校人才培養(yǎng)做出了重要貢獻(xiàn)！未來,，學(xué)院將以‘雙一流’建設(shè)為目標(biāo),，繼續(xù)加大工作力度，不斷匯聚和培養(yǎng)一流師資,、不斷夯實(shí)和打造一流成果,，努力為學(xué)校一流人才培養(yǎng)做出更大的貢獻(xiàn)！”物理學(xué)院黨委書記姜艷說道,。
1940年,，自然科學(xué)院在延安創(chuàng)建，物理課就成為創(chuàng)校的“開門”課程,。時光荏苒,，78載歲月過往，大學(xué)物理為一代代北理工人的學(xué)習(xí)成長做出了不可替代的貢獻(xiàn),。
新時代,，新作為，伴隨著學(xué)校的發(fā)展,，大學(xué)物理教學(xué)與實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)守品質(zhì)，開拓創(chuàng)新,，奮斗不輟,！
我理“大物”，一直在路上,！
