我理“大物”，一直在路上！
——【人才培養(yǎng)系列報道】北京理工大學(xué)大學(xué)物理教學(xué)工作紀(jì)實
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 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、光柵衍射實驗、感生電場、密立根油滴實驗、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”，而一份份物理實驗報告，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，生動直觀的演示實驗，豐富有趣的教學(xué)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(xué)物理教學(xué)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(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、矢量運算為背景的大學(xué)物理時，就會感到非常不適應(yīng)?！北崩砉ご髮W(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，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。”作為大學(xué)物理教學(xué)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(xué)經(jīng)驗豐富，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)團隊始終保持著一股團結(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)秀獎等最多的團隊。
大學(xué)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(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)實踐，北理工大學(xué)物理教學(xué)團隊的老師們，逐漸凝練出自己的“三求”教學(xué)理念，也就是求實、求活、求新。
求實，扎實嚴(yán)謹(jǐn)，聯(lián)系實際。“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，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(chǎn)生的電場強度分布、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、公式被演繹為實實在在的生活日常。
北理工的大學(xué)物理課不僅扎實抓好物理概念和規(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，探索從實際應(yīng)用出發(fā)闡述原理再回歸應(yīng)用的教學(xué)實踐?！笆裁唇袕膶嶋H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(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。”大學(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行考核，分模塊進行打分，這樣設(shè)計的初衷是：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)團隊不僅承擔(dān)完成各類教改項目20余項，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?！焙Ｔ评蠋熣f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?！癕OOC上知識點面面俱到，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主講教師團隊
在128個學(xué)時、共計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”?！拔矣浀媚且粋€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(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(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)團隊又完成了配套MOOC《大學(xué)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(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(xué)生不論在哪兒，只要有書有網(wǎng)絡(luò)，就可以隨時進行自學(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”實驗班上，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?！眳⒓舆^“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)物理一項最新的創(chuàng)新探索。“老師課前通過‘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’能實時答題，反饋結(jié)果，我們還能進行彈幕互動，這讓我感受到了不一般的學(xué)習(xí)體驗?！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。
物理實驗，用啟迪培育創(chuàng)新的種子
物理是一門基于實驗基礎(chǔ)，忠于實驗數(shù)據(jù)的學(xué)科。理論來源于對實驗的總結(jié)，只學(xué)理論不做實驗相當(dāng)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(xué)實驗室、電磁學(xué)實驗室、光學(xué)實驗室、近代物理實驗室、演示物理實驗室和大學(xué)生創(chuàng)新開放實驗室六個實驗室組成，承擔(dān)著全校理工各專業(yè)每年3000余名本科生“大學(xué)物理實驗”、應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)“近代物理實驗”等課程教學(xué)任務(wù)，此外還為本科生提供創(chuàng)新研究實驗平臺，每年完成學(xué)生實驗時數(shù)22余萬學(xué)時。
物理實驗中心在教學(xué)過程中逐漸形成了既加強基本實踐動手能力訓(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?！蔽锢韺嶒炚n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)實驗組老師集體備課
作為從事實驗教學(xué)的大學(xué)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(shè)備親自上手操作，熟練掌握使用方法、特點及常見問題。每學(xué)期，實驗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(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)機會?！皞湔n時，有著豐富經(jīng)驗的老師也常強調(diào)，要把引導(dǎo)性的思路也帶入日常的實驗課中?！边M入教學(xué)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(xué)物理實驗課堂教學(xué)
為了擺脫一直以來讓學(xué)生們重復(fù)固定套路實驗的死板，培養(yǎng)學(xué)生們自主實驗的能力和創(chuàng)新的能力。物理實驗中心教學(xué)團隊還積極對標(biāo)世界一流大學(xué)，開設(shè)半開放性實驗項目，不事先設(shè)定實驗方案，只給出實驗器材和實驗課題，讓學(xué)生自己進行實驗設(shè)計，再完成實驗。
2016年北京市大學(xué)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(xué)院2015級學(xué)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(xué)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(yīng)用在傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)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(xué)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(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。“從大二開始，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(dǎo)，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(xué)中心，獲得“全國高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程（實驗課）青年教師講課比賽”一等獎，“大學(xué)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(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，北京市級獲獎50項。
“《大學(xué)物理》和《大學(xué)物理實驗》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)物理和實驗教學(xué)團隊，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)與實驗團隊始終堅守品質(zhì)，開拓創(chuàng)新，奮斗不輟！
我理“大物”，一直在路上！
