我理“大物”,，一直在路上,！
——【人才培養(yǎng)系列報道】北京理工大學大學物理教學工作紀實
發(fā)布日期：2018-11-17 供稿：黨委宣傳部 王朝陽,、學生記者 趙盧楷 攝影：物理學院,、校記者團 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,、熱力學定律,、光柵衍射實驗,、感生電場,、密立根油滴實驗,、狹義相對論、引力波……”
大學物理,，這門理工科學生的必修基礎課,，常常被學生們親切地稱為“大物”，而一份份物理實驗報告,，也成為大學生活中的經(jīng)典回憶,。大學物理建立起物理學的基本概念、基本思想,、基本規(guī)律和基本方法,，成為大學專業(yè)課程學習和科技創(chuàng)新活動開展的基礎。
多年來,，在北理工,，每每提到“大物”，同學們總會這樣分享自己的感受：“深入淺出的理論講解,，生動直觀的演示實驗,，豐富有趣的教學案例……”，在每一節(jié)精彩課堂的背后,，其實都離不開北京理工大學物理教學與實驗團隊為了培養(yǎng)一流人才的忘我奮斗,。
“三求”的“大物”課
“物理我們中學就學過了,，為什么上大學還要再學呢？”雖然,，還是力學,、熱學、光學,、電磁學等,，但是與高中物理相比，大學物理的深度與廣度極大拓展,，涵蓋內容更加全面和精確,，因此，讓學生們“似曾相識”的大學物理,，往往會“入門慢”“上手難”,。“同學們已經(jīng)習慣了高中學到的處理特殊或簡單物理問題的思路和方法,，來到大學,，接觸到在高等數(shù)學、微積分,、矢量運算為背景的大學物理時,，就會感到非常不適應?！北崩砉ご髮W物理課程負責人胡海云教授一語道破其中的關鍵,。
胡海云進行課堂授課
“雖然，這樣的轉變是一種挑戰(zhàn),，但只要合理地安排課程難度,，講述邏輯性強，例題,、習題配置到位,，輔之以高匹配度的教材，快速入門大學物理也沒有那么困難,?！弊鳛榇髮W物理教學團隊帶頭人，已經(jīng)在北理工從教20余年的胡海云,，不僅教學經(jīng)驗豐富,，更具有國際視野和創(chuàng)新精神。在她的帶領下,，這支30余人的大學物理教學團隊始終保持著一股團結奮斗的精神和創(chuàng)新包容的活力,，涌現(xiàn)出3位北京市高等學校教學名師獎獲得者和1位北京市高等學校青年教學名師獎獲得者，也是我校獲T-more課堂教學優(yōu)秀獎等最多的團隊。
大學物理團隊的優(yōu)秀,，最終體現(xiàn)在的人才培養(yǎng)的成效上,。如何以學生為本，讓學生快速闖入大學物理的世界,？多年的教學實踐,，北理工大學物理教學團隊的老師們，逐漸凝練出自己的“三求”教學理念,，也就是求實,、求活、求新,。
求實,，扎實嚴謹，聯(lián)系實際,。“儲藏生產餅干用的巧克力原料的倉庫,，存在粉塵爆炸的風險，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,，進而建立模型,，通過分析計算管道輸送的巧克力粉所帶靜電產生的電場強度分布、電勢分布,、人體儲存的靜電能等引出結論，這是大學物理課上,，關于靜電場的教學案例,。在這里，抽象的定理,、公式被演繹為實實在在的生活日常,。
北理工的大學物理課不僅扎實抓好物理概念和規(guī)律等基礎知識的教學，還積極構建以能力培養(yǎng)為宗旨的教學模式,，探索從實際應用出發(fā)闡述原理再回歸應用的教學實踐,。“什么叫從實際中來,，到實際中去,？我們從生活中的案例出發(fā)，逐漸講透原理,，同學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,，以及如何預防?！贝髮W物理青年授課教師李軍剛介紹道,。
求活，方法科學,，靈活多變,。力學與熱學，振動,、波動與光學,，電磁學和近代物理，這是非物理專業(yè)理工類學生的大學物理課的四大模塊,?！拔覀兂藙澐炙拇竽K，還根據(jù)知識點數(shù)量和難易程度將課程劃分為A,、B兩個層次,，再結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”理念的指導下,，大學物理的考試也分為了兩個模塊分別進行考核,，分模塊進行打分，這樣設計的初衷是：如果哪個模塊不及格了,，學生將來只需要重修單獨的模塊,，另外模塊成績可以保留。如此一來,，學生既能取得學習實效,，也降低了學習的壓力。
求新,，轉變觀念,，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，大學物理教學團隊不僅承擔完成各類教改項目20余項,，還開展了基于Clicker的交互式教學系統(tǒng),，開設全英文大學物理課程、MOOC、SPOC等,，出版了大學物理iCourse新形態(tài)教材,，在課堂教學上創(chuàng)新運用移動APP。
打造“高科技”的大學物理“新課堂”
“如何培養(yǎng)學生對物理的興趣,，真正走進物理,，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，大學物理慕課（MOOC）正式上線,，成為了北理工學子學習大學物理的好幫手,。“MOOC上知識點面面俱到,，還可以反復觀看,，是我想要的高效學習方式?！毙畔W院的梅杰同學說出了自己的心聲,。
北理工《大學物理》MOOC主講教師團隊
在128個學時、共計4555分鐘的大學物理慕課背后,，卻是六位老師好幾個月高強度奮戰(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,，只能加班加點的趕?！彪姶艑W和近代物理部分的慕課主講教師繆勁松回憶道,。之后，大學物理課程進一步深化對MOOC資源的使用，使之占有課程16%的計分考核,，而對于重修的學生,，通過MOOC開展學習的比重達到50%。MOOC已然成為北理工大學物理教學中必不可少的一環(huán),。2016年暑假起,，大學物理教學團隊又完成了配套MOOC《大學物理典型問題解析》的制作，共計455個視頻合計時長3150分鐘,。
北理工新形態(tài)《大學物理》教材
從無到有,，建設起完備的線上MOOC課程，北理工的“大物”老師們并未止步于此,。如何讓MOOC與課堂教學結合的更加緊密,，提升人才培養(yǎng)質量，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為基準進行編寫,，書里的題目邊和材料邊都印著二維碼，有疑問的點只要掃碼就有老師的錄音解答,。所以學生不論在哪兒,，只要有書有網(wǎng)絡，就可以隨時進行自學或者復習,?！瘪T艷全老師說道。新形態(tài)教材不僅超越了一般的紙質教材,，還避免了網(wǎng)絡學習中可能會出現(xiàn)的碎片化學習問題,，做到了真正讓教材“活”起來，以書本為媒介引導學生利用網(wǎng)絡資源自主學習,?！?/p>
“雨課堂”界面
創(chuàng)新“一而再，再而三”,，北理工的大學物理還開啟了“翻轉課堂”“雨課堂”創(chuàng)新探索,。在“翻轉課堂”實驗班上，學生以MOOC學習為主,，課堂成為他們主動分享學習成果的“舞臺”,，極大釋放了MOOC的潛力?！盀榱送瓿晌以谡n堂上的講解,，我確實是主動投入了更多的精力到學習上,，我對知識的理解變得更深刻?！眳⒓舆^“翻轉課堂”的徐晨同學這樣回憶道,。至今，兩屆翻轉班學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,，而且高分段的學生比例也遠高于普通班。而將移動APP“雨課堂”引入教學,，又是大學物理一項最新的創(chuàng)新探索,。“老師課前通過‘雨課堂’把習題,、課件推送給我們預習,，上課‘雨課堂’還可以掃碼簽到，課堂上‘雨課堂’能實時答題,，反饋結果,，我們還能進行彈幕互動，這讓我感受到了不一般的學習體驗,?！笔褂眠^“雨課堂”學習的李靖同學這樣分享了自己的感受。
奮斗耕耘,，結出豐碩的成果,。北京理工大學《大學物理》課程不僅入選教育部愛課程“中國大學MOOC”平臺首批建設課程和“學堂在線”首批自主模式慕課，也得到了廣泛認可,，該課程每個模塊在線選課人數(shù),，累計平均達到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，也是國內唯一一套配套大學物理慕課的新形態(tài)教材,。
物理實驗,，用啟迪培育創(chuàng)新的種子
物理是一門基于實驗基礎，忠于實驗數(shù)據(jù)的學科,。理論來源于對實驗的總結,，只學理論不做實驗相當于“紙上談兵”。說起北理工的“大物”,，物理實驗不可或缺,。
在北理工良鄉(xiāng)校區(qū)，坐落著作為北京市級實驗示范中心的校物理實驗中心,，成立于1999年的中心現(xiàn)在由力學實驗室,、電磁學實驗室、光學實驗室,、近代物理實驗室,、演示物理實驗室和大學生創(chuàng)新開放實驗室六個實驗室組成，承擔著全校理工各專業(yè)每年3000余名本科生“大學物理實驗”,、應用物理學專業(yè)“近代物理實驗”等課程教學任務,，此外還為本科生提供創(chuàng)新研究實驗平臺，每年完成學生實驗時數(shù)22余萬學時,。
物理實驗中心在教學過程中逐漸形成了既加強基本實踐動手能力訓練和科學素養(yǎng)培養(yǎng),，又重視拔尖人才創(chuàng)新能力和學術品質提升的“兩目標、三階段”一流人才培養(yǎng)新模式,?！啊畠赡繕恕褪桥囵B(yǎng)學生的學術品格以及學術能力，‘三階段’則是指課堂教學,、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和深入科研一線鍛煉提升科研能力,。”物理實驗課程負責人劉偉老師這樣解釋道,。
本學期開學,，光學實驗組老師集體備課
作為從事實驗教學的大學物理老師，練好扎實的基本功是一項最基本的要求,在“上崗”前,，老師們必須要對30多種儀器設備親自上手操作,，熟練掌握使用方法、特點及常見問題,。每學期,，實驗課程全體教師們都會在開學、課程中期和結課前,，按照不同模塊實驗分組進行三次集體全員備課,，每次備課時都要進行試講，研討教學中遇到的問題,，這也給青年教師提供了最好的觀摩學習機會,。“備課時,，有著豐富經(jīng)驗的老師也常強調,，要把引導性的思路也帶入日常的實驗課中?！边M入教學工作不久的青年教師竇玲玉感受深刻,。
物理實驗中心教師隨團考察澳洲國立大學物理實驗課堂教學
為了擺脫一直以來讓學生們重復固定套路實驗的死板,，培養(yǎng)學生們自主實驗的能力和創(chuàng)新的能力。物理實驗中心教學團隊還積極對標世界一流大學,，開設半開放性實驗項目,，不事先設定實驗方案，只給出實驗器材和實驗課題,，讓學生自己進行實驗設計,，再完成實驗。
2016年北京市大學生物理競賽王翹楚參展海報及主要實驗裝置
作為接受了物理實驗中心系統(tǒng)培養(yǎng)的“老同志”,，物理學院2015級學生王翹楚的經(jīng)歷頗具代表性,，物理實驗課程成績優(yōu)異的她對實驗動手情有獨鐘，報名參加了2016年北京市大學生物理實驗競賽,，在中心魯長宏老師的啟發(fā)下,，王翹楚把激光巧妙地應用在傳統(tǒng)的轉動慣量實驗儀上，發(fā)明出一款能夠測量地球重力加速度的實驗儀,，不僅獲得北京市大學生物理實驗競賽一等獎,，還在中心史慶藩老師的鼓勵和指導下，發(fā)表了一篇國內核心期刊論文,。之后,，她對水波的折射現(xiàn)象產生了濃厚興趣，史慶藩老師再一次鼓勵她深入探究,，設計了“水波三棱鏡”的實驗,，并將研究成果投稿到美國物理期刊AJP(American Journal of Physics)，已經(jīng)接收進入修改階段,?！皬拇蠖_始，我就一直在物理實驗中心做實驗項目,，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,，讓我受益匪淺?！蓖趼N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,，物理實驗中心可謂成果豐碩,，獲批國家級虛擬仿真實驗教學中心，獲得“全國高等學校物理基礎課程（實驗課）青年教師講課比賽”一等獎,，“大學物理實驗課”被評為“北京市精品課程”,，獲得北京市高等教育教學成果獎二等獎,，指導本科生第一作者發(fā)表論文56篇，在國家級大學生創(chuàng)新競賽中獲獎15項,，北京市級獲獎50項,。
“《大學物理》和《大學物理實驗》是我校規(guī)模最大的公共基礎課程之一，對全校理工科人才培養(yǎng)具有舉足輕重的作用,。大學物理和實驗教學團隊，長期以來秉承‘立德,、擔當,、愛崗、奮斗’的育人工作使命,，以高度的責任意識和奉獻精神開拓創(chuàng)新,、耕耘不輟，在三尺講臺上結出了累累碩果,，為學校人才培養(yǎng)做出了重要貢獻,！未來，學院將以‘雙一流’建設為目標,，繼續(xù)加大工作力度,，不斷匯聚和培養(yǎng)一流師資、不斷夯實和打造一流成果,，努力為學校一流人才培養(yǎng)做出更大的貢獻,！”物理學院黨委書記姜艷說道。
1940年,，自然科學院在延安創(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,，大學物理為一代代北理工人的學習成長做出了不可替代的貢獻。
新時代,，新作為,，伴隨著學校的發(fā)展，大學物理教學與實驗團隊始終堅守品質,，開拓創(chuàng)新,，奮斗不輟！
我理“大物”,，一直在路上,！
