———同济大学工科物理、数学基地教改透视(上)
最近,同济大学会计专业的陈菲菲同学在“物理现象探索课”的期中研究报告上写下了这样一段话:“虽然对于我这个不接触物理已经两年多的非工科学生来说,有时做完了实验还是对其中的原理不很明白,但是通过每次的努力,我体会到了物理的美——美在它的变化,美在它的神奇。”
玩具里的物理
提起大学物理课,人们总会和“枯燥”、“难学”这样的字眼联系在一起。然而,走进同济大学物理探索室,你会发现物理原来可以和人如此亲近:戴上一副特制的眼镜,屏幕里魔术师手中的碟子向你的鼻尖飞来———这是利用偏振原理制作的立体电视;一个普通的加湿器,盘中的水没有加热却化作了缕缕轻雾———这是超导汽化的结果……在这里,有200多个类似这样有趣的实验在等待着你的探索和发现。
1997年,同济大学被教育部确定为国家工科物理课程教学基地。如何把这门公共基础课教出新意?学校把教学改革的突破口放在“自主、开放、创新”上。物理系副系主任毛骏健说:“过去的物理实验只注重对原理的演示证明,而忽视了培养学生在动手过程中发现问题和解决问题的能力。要让学生对物理产生兴趣,首先要让他们感到乐趣。”
学校投入800万元对实验室进行改造。根据普通物理学所涉及的声、光、电、力等基本原理,学校更新和完善了一大批物理实验项目,必修实验内容更新率超过40%。有些实验项目只是一件普通的玩具或者工艺品,要找到其中蕴含的原理,学生必须自己动手实验。
不下课的实验室
让学生接触最新最好的科研成果和设备。在同济物理探索室里,有汽车制造使用的风洞实验,有用于观察原子表面形态的隧道显微镜,甚至还有世界上最先进的磁浮列车测试仪器……在过去,这些贵重的仪器设备,学生连看的份都没有。而现在,任何一名学生只要有兴趣,随时可走进来使用任何一台仪器。物理探索室也因此成为一间“不下课”的教室。探索室负责人吴於人坦言,现在实验设备的损耗比以前大,但是只要能激发学生的科研兴趣,这些投入就物有所值。
物理探索室里的不少实验项目是从同济教师的最新科研成果转化而来,比如相对论效应实验谱仪。近年来,学校自行研制开发了36种物理教学实验仪器,其中不少已经成为精品实验,在全国几十所高校推广应用,甚至销往德国。
物理探索室还设计了40多个综合性、设计性实验项目。学生可以根据自己的兴趣确定研究课题,亲历科学研究的整个过程。探索室每年吸收一批学有余力的学生参加各个课题组的教研工作。这几年,探索室所取得的科研成果、研制的物理教学仪器和教学软件里,许多都凝聚着学生的贡献。同济学子还屡屡在挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛、星火创造发明等大赛中获奖。
没有答案的考题
爱因斯坦曾说:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”。在同济的物理课上,很多问题是没有标准答案的。
一道“立体电视影像研究”题就是一个作品竞赛———写出其立体成像原理,可不要只说一句:因为左右眼看到了不同的像,详尽说明设计原理、物理思想,尽可能写明技术依据。再设计其它立体成像的方法,看谁的设计最多。
在“物理探索课”作业选中,记者看到了几篇名为《海螺的联想》的论文。没想到在如此诗意的题目下,阐述的是复杂的“手性”和“熵增加”原理。论文来源于老师在课上提出的一个有趣现象“为什么世界上的海螺壳都是右手旋转?”一位名叫曾学为的同学在考察了指纹、藤本植物、DNA分子和宇宙星系后,得出了与课堂教学相反的结论:“我坚信左旋海螺是存在的。”
选修物理探索课的潘馨同学说:“以往的物理实验,是为了交一份实验报告,匆匆忙忙测了数据就交差,这样形式主义的实验没有意义。现在,老师并不要求我们一定得出最后的结果,而是要求我们注重实验过程,要求我们善于发现问题,培养了创新能力。”
近日,教育部专家在实际考察后认为:“同济工科物理基地在课程教学模式、教学手段和方法改革方面取得了很大进展。”同济大学工科物理基地获国家教学成果一等奖,并被教育部评为优秀基地。
记者 田泓 《华东新闻》(2005年05月12日 第一版)