20世纪后半叶，物理学在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上，以前所未有的速度发展着.许多物理学的分支学科，如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等，都得到极大发展.与此同时，科学发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合.物理学和其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科和边缘学科，如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等.物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移，促成各学科的发展并成为其组成部分.
20世纪后半叶，新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的.高技术包含的科学知识高度密集，综合性极高，如红外和红外成像技术、激光技术、计算技术、信息技术、航天技术、生物技术等等，都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关，其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展.
现代军事科学技术的知识密集性、综合性极高，处于科学技术的前沿，近几年来的局部战争向人们展示，现代战争在相当大程度上是高新技术的较量.现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就，如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关.
这一切都表明，在科学技术发展的进程中，物理学不但在历史上曾经是处于主导地位的，在20世纪是处于主导地位的，而且毫无疑问，21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位，它的作用将会更加突出.
大学物理课是一门重要基础课，它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法，这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用.学好大学物理，不仅对学生在校学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响.物理课的这一作用，特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调.
我国工科大学物理的学时一直少于理科.因此，目前实施的教学内容，主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的.总的来讲，工科大学生的物理基础较薄弱，物理知识面也较窄，特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱.如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容;没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容;量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱.这些内容，工科一般专业在后续课中多不再涉及，而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的，有些甚至已成为当今高新技术的组成部分.在这个意义上讲，大学物理课内容“老的多、新的少”.因此，更新内容，加强现代物理和现代工程技术有关知识，特别是有关基础知识，是工科物理教学改革必须面向的首要问题.
二、工科物理课教学改革
工科大学物理课程的教学改革是很复杂的，也是很困难的，不可能一嗽而就.应该坚持以下原则:不应改变物理课作为基础课的地位和作用，应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础;要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系;应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度，与研究教学内容改革的同时，还必须系统地研究教学方法、考试方法等教学环节的改革.
工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础)，同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识，扩大学生的知识面，在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力.由于工科物理课程教学时数少，只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小，改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑.（一)课程教学内容改革，应以物理课程教学基本要求为依据.在保证经典的前提下，进一步精选经典物理内容，突出教学内容及能力培养，避免过分强调系统性和严密性等，在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想;在近代物理基础的基本要求部分，加强量子力学和统计物理基础知识，以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术;加强现代工程技术物理基础专题，这部分内容应侧重物理原理，而不要停留在科普水平上，上述三部分内容的讲授学时，分别约占总学时的58%、27%和15%.
(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座).物理类选修课:如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课:如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等.选修课应着重物理概念、物理思想和方法，不追求数学严密性，不过分强调系统性和完整性.
(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分.粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识.近几年来，有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作.实践证明，把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式，在计算机上把图、文、声、像集成在一起，提高教学内容的表现力和感染力，能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动，使学生由知识的被动接受转为主动发现.同时，这也为教学研究提供了有力工具，为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障.在提高认识的基础上，加大这方面的资金投人，多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体.而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向发展.1997年n月6日，中国物理学会正式宣布中国物理教育网建立.这就为网上教学和科研提供了方便，物理教育工作者应充分利用这一有利条件，从网上获取信息服务于教学.名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验，使大家受益.
关键词：知能结构；知能结构图；物理教学
1知能结构概述
据美国教育家霍尔顿的理论，物理学的任一基本内容都可以分解为实验事实、物理思想、数学表述三个层面或三个坐标，即物理学的学科结构中包含实验基础、逻辑体系、数学表述、思想方法、应用价值五种基本成分。物理学课程不仅仅要担当传授知识的责任，更要为能力培养和非智力因素的发展提供可能。传统的理论知识结构图已难以满足教学和培养人才的需要，因此我们把物理学科结构中的五种基本成分投影到一个平面上（如图1所示），从而较全面的反映知识、方法、能力的相互关系，这种结构图可称做知识-方法-能力结构图，或简称知能结构图。居于结构图中心的核心理论在知识传授和能力培养上起着载体和媒介的作用，核心理论附近上、下、左、右四个邻区同时反映该学科知识所要求的能力结构，能力和方法的培养与知识传授紧密联系为一个有机整体，相辅相成、不可分割。
2物理知识结构
作为一个合理的、健全的物理知识结构体系，应该包括某一物理理论的过去、发展及前沿动态，故物理的合理知识结构应包含三个方面：物理学史知识、物理专业知识、动态前沿知识。在这三个方面应做到“又红又专”，在物理学史和动态前沿知识方面，应积极关注、不断扩展视野，做到广博；而在专业知识方面，应深入探求、孜孜不倦，做到精深。
2.1物理学史知识
物理学的发展史就是人类不断进步的历史，是人类文明的重要源泉。在学习物理的过程中，物理学史的意义在某些时候甚至于超过了物理知识本身。从无数科学家孜孜以求的探索过程中，不仅可以激发对物理的兴趣，更可以学习物理大师们极具灵气的思维方式、严谨求实的科学态度、为真理献身的精神和不畏艰险的工作作风。
2.2物理专业知识
物理专业知识包括物理概念、模型、定律、定理、理论及相互关系、逻辑推导等方面。“万丈高楼从地起”，没有夯实物理的基础理论，就谈不上应用它去解决实际问题、去培养和提高学生的方法和能力了。因此，它是教师教学和学生学习的重点，但目前的教学现状是“突出重点，不计其余”，这与时展对物理教学的要求不相符的。
2.3动态前沿知识
动态前沿知识即物理学科的新突破、新进展以及各种新理论、新思潮、新观点及其它“热点”问题。一方面它可以为专业知识提供新鲜养分，促进物理知识结构的新陈代谢；另一方面可以激发学习兴趣，甚至可以为学生今后的发展指明一条前进的方向。迈克尔逊否定“以太”、赫兹发现电磁波，就是非常典型的实例。
3物理能力结构
一个物理理论的发展和完善，通常包括以下五个阶段（见图2），因此物理理论的学习也需具备观察分析、建立模型、数学描述和应用实践等方面的能力。当然，这些能力是在系统的学习物理过程中逐步培养的，不同学科、不同专业的学生对各方面的要求也不一样。物理教学应该以物理理论为主线，深入挖掘主线背后蕴涵的在培养学生方法和能力方面所蕴涵的价值，突出物理理论对学生方法论的形成和能力的培养。
3.1观察分析、概括总结的能力
物理学理论来源于实践，来源于对大量实验现象的观察分析，因此实验事实对物理学理论有极为重要的意义。一个成功的物理理论，总是众多的科学家经过无数次的观察和分析之后，经过概括总结而上升为理论体系。因此在教学过程中，对经典物理实验的回顾和剖析；或者呈现一个或多个同类现象，然后让同学自己仔细观察、分析，从而得出正确结论，是培养学生能力的一条重要途径。3.2建立模型的能力
物理学研究现实世界的物质性质、运动规律及其相互作用，而现实和理论毕竟有差异。这就需要区分事物的主要矛盾和次要矛盾、矛盾的主要方面和次要方面，并建立起一个与实际最接近的理论模型，进行分析和逻辑推导，从而从纷繁复杂的客观世界中发现潜在的物理规律。
3.3数学表述及逻辑推理的能力
物理学科由定性的科学走向量化，成为一个严谨、完整、系统的科学，数学起到了极大的作用，同时它也推动了数学的发展。一个物理学理论，如果没有严格的数学描述或证明，则它是不完美的、或说是不成功的。学习物理的过程，很大一部分在学习它的数学规则和逻辑推导，从而提高自己的数学描述能力和逻辑推理能力。
3.4理论应用于实际的能力
发展理论的目的在于改造世界、指导实践。所以学习了物理理论，就需要用它解释一些物理现象，解决一些实际问题。理论应用于实际，仅仅有物理知识还远远不够，它还需要深刻的洞察力、分析判断的能力、实际动手的能力。
4知能结构的优化
掌握物理知识结构和能力结构的构成，将有助于我们在教学过程中有的放矢，使课堂教学不仅成为传授知识的殿堂，而且成为培养能力和思维方式的重要途径。为此在备课的环节和教学的环节，教师应该深刻分析每一章的知能结构图，将章节的知识结构和能力结构利用表格或者图表形象直观的表示出来，从而更好的为课堂教学和人才培养服务。
下面我们以工科物理教学中的力学部分为例，来阐述一下知能结构图在物理教学中的具体应用。
4.1知识结构要优化
物理学的研究对象非常广泛,研究的内容也非常复杂。这就要求在教学过程中要注意总结、对比，理顺各章节、各知识点间的关系。譬如力学中的平动、转动，电磁学中的电学、磁学，甚至宏观、微观，都可以进行对比。物理教学应该让学生建立系统的知识网络，而不是零碎的知识片断。
4.2能力结构要突出
（1）哲学思辩能力。
一部物理学史就是一部哲学史，在物理学中蕴涵了丰富的哲学思想：如从实验事实总结归纳出客观规律的归纳法、从一般到特殊的演绎法、理想模型建立中抓住主要因素的研究方法。这些方法论是培养学生素养与能力的好素材。在物理教学中，不能仅仅围绕着知识点转圈子、应在教学中深入挖掘物理知识的美学意义、绝妙的物理思想和方法，既能使学生加深对物理规律的理解和掌握．又有利于他们逐步树立辩证唯物主义的世界观，从而达到“授人以渔、教为不教”的目的。
在讲授力学中的参考系和坐标系时，我们着力挖掘了时间和空间的绝对性与相对性的问题；在分析相对运动时，突出了运动的绝对性和相对性。这对于学生唯物主义世界观的建立有重要的作用。
（2）数学运用能力。
物理学是一门定量的学科。物理学的魅力，在于用极其简洁的数学公式描述了纷繁复杂的物质世界。牛顿运动定律、麦克斯韦方程组，这样两组简练的方程，就概括了复杂的力学和电磁学规律，这是一种简洁美。而物理学又是一们非常严谨的科学、有着非常鲜明的逻辑性，这和复杂的客观世界相映成趣。
（3）观察分析和建模能力。
物理学是建立在实验基础上的学科，物理学理论的发展来自于实验的不断推动，同时物理理论的发展也为一些新实验的进行指明了方向和道路。
在力学的发展中，有一些非常有趣而且意义重大的实验，诸如比萨斜塔的实验、马德堡半球实验、伽利略理想斜面的实验、牛顿的苹果落地实验、卡文迪许的扭称实验。严谨的力学理论体系就是建筑在这样一个个实验的基础上的，对这些经典实验的回顾与反思，促使了学生对物理理论的掌握，也培养了学生学习的兴趣、开阔了视野。（4）应用与延伸。
理论来自于实践，而最终用于指导实践。物理学的理论——归根结底，是用来指导我们改造物质世界，改善我们的生产和生活。在物理理论教学中，一定要突出理论在实际生产和生活中的应用，培养学生理论应用于实践的能力。
力学是古老的学科，与实际生活联系非常紧密。工程技术中的机械设计制造、建筑工程设计等，都用到了大量的力学原理，如滑轮、杠杆的大量使用。而引力理论、动量和能量守恒定律，对于太阳系中行星的发现、航空航天技术的发展的指导，都堪称物理学应用的典范。
5知能结构要完善
社会的发展，时代的进步，对现代的人才知能结构提出了越来越高的要求。而物理学也从昔日一马当先的领头学科，转向到逐步与其他学科交叉融合。为了适应时代的发展，与时俱进，昔日的物理教学也必然要做出更深层次的改革。一方面，可以通过更新教学内容、采用先进的教学方式；而更重要的，物理教学应该担负起在培养学生素质和能力方面的更多责任。在帮助学生树立正确的自然观、科学观和世界观、掌握有效的思维方法和研究方法，改善和优化知识结构，培养创造性等方面物理学都应该发挥起重要作用。
物理学科知能结构的提出，也是为了适应新时代对人才的要求和物理教学本身的需要。通过知能结构图，使得教师在备课和教学时不再以理论知识为中心，而更注重挖掘理论背后的深层内涵，注重对学生科学知识、科学方法和科学能力的培养。
参考文献
[1]吴翔.文明之源-物理学[M].上海:上海科学技术出版社,2001.
20世纪后半叶，物 理学 在此前建立起来的狭义相对论、量子力学、量子电动力学、统计物理和许多重要物理实验基础上，以前所未有的速度 发展 着。许多物理学的分支学科，如原子、分子物理、原子核物理、固体物理、等离子体物理以及粒子物理等，都得到极大发展。与此同时， 科学 发展的另一个重要特征是学科间相互渗透和交叉综合。物理学和其他学科相互渗透，产生了一系列交叉学科和边缘学科，如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理等等。物理学的新概念、新理论和新的实验方法向其他学科转移，促成各学科的发展并成为其组成部分。
20世纪后半叶，新技术特别是高新技术发展之快也是前所未有的。高技术包含的科学知识高度密集，综合性极高，如红外和红外成像技术、激光技术、 计算 技术、信息技术、航天技术、生物技术等等，都无一例外地与物理学等学科的基本概念、基本理论和基本实验方法密切相关，其发展在很大程度上依赖包括物理学在内的各学科的发展。
现代 军事科学技术的知识密集性、综合性极高，处于科学技术的前沿，近几年来的局部战争向人们展示，现代战争在相当大程度上是高新技术的较量。现代军事科学技术离不开物理学和物理学的新成就，如红外夜视、激光制导、激光雷达、三相弹等都与物理学原理和物理学实验技术密切相关。
这一切都表明，在科学技术发展的进程中，物理学不但在 历史 上曾经是处于主导地位的，在20世纪是处于主导地位的，而且毫无疑问，21世纪物理学在科学技术发展中也必将处于主导地位，它的作用将会更加突出。
大学物理课是一门重要基础课，它的作用一方面是为学生较系统地打好必要的物理基础，另一方面是使学生初步学习科学的思维方法和研究方法，这些都起着增强适应能力、开阔刘义洪盈赘大争物双教争敬沮思路、激发探索和创新精神、提高人才素质的重要作用。学好大学物理，不仅对学生在校学习十分重要，而且对学生毕业后的工作和在工作中进一步学习新理论、新知识、新技术、不断更新知识，都将发生深远的影响。物理课的这一作用，特别为许多专家、教授、高级工程技术专家所强调。
我国工科大学物理的学时一直少于理科。因此，目前实施的教学内容，主要是传统物理课内容在给定学时范围内一再精选后形成的。总的来讲，工科大学生的物理基础较薄弱，物理知识面也较窄，特别是近代物理和现代工程技术有关的物理基础和现代工程技术方面的新知识更显薄弱。如我们的课程基本要求中没有物性学、分子、原子核、粒子等内容；没有偏振光干涉、核磁共振、穆斯堡尔效应等内容；量子物理、统计物理等近代物理基础的基本概念、基本理论和知识甚为薄弱。这些内容，工科一般专业在后续课中多不再涉及，而它们恰恰是当今学习新理论、新知识和新技术所要涉及的，有些甚至已成为当今高新技术的组成部分。在这个意义上讲，大学物理课内容“老的多、新的少”。因此，更新内容，加强现代物理和现代工程技术有关知识，特别是有关基础知识，是工科物理教学改革必须面向的首要问题。
二、工科物理课教学改革
工科大学物理课程的教学改革是很复杂的，也是很困难的，不可能一嗽而就。应该坚持以下原则：不应改变物理课作为基础课的地位和作用，应着力研究现代高级工程技术人才应具备什么样的物理基础；要重点研究如何处理好经典物理和近代物理及有关近代内容的关系；应在培养学生科学思维方法和分析问题、解决问题能力上加大力度，与研究教学内容改革的同时，还必须系统地研究教学方法、 考试 方法等教学环节的改革。
工科大学物理课内容改革的重点在于加强物理学基础(包括经典物理基础和近代物理基础)，同时适当地介绍反映现代物理和现代工程技术的新知识，扩大学生的知识面，在整个教学过程中提高学生分析及解决问题的能力和独立获取知识的能力。由于工科物理课程教学时数少，只靠课程内容和体系本身改革回旋余地小，改革要将课内课外、理论教学与实验教学、课与课间关系诸方面综合考虑。
（一)课程教学内容改革，应以物理课程教学基本要求为依据。在保证经典的前提下，进一步精选经典物理内容，突出教学内容及能力培养，避免过分强调系统性和严密性等，在整个经典物理教学过程中应贯彻加强近代思想；在近代物理基础的基本要求部分，加强量子力学和统计物理基础知识，以利于学生在校和离校后进一步学习新理论、新知识和新技术；加强 现代 工程技术物理基础专题，这部分内容应侧重物理原理，而不要停留在科普水平上，上述三部分内容的讲授学时，分别约占总学时的58%、27%和15%。
(二)开设物理类和技术类专题选修课(或讲座)。物理类选修课：如现代物理导论、混沌、原子和分子物理、核物理、天体物理、等离子体物理、凝聚态物理、嫡和信息、傅里叶光学、非线性光学、非线性力学等、技术类选修课：如现代工程技术专题、激光技术、光散射技术、全息技术、穆斯堡尔谱学、核磁共振技术、薄膜技术、换能器、红外技术、低温和超导等。选修课应着重物理概念、物理思想和方法，不追求数学严密性，不过分强调系统性和完整性。
(三)教学手段改革是教学改革的重要组成部分。粉笔加教鞭不适应改革的需要已经成为人们的共识。近几年来，有许多院校在多媒体辅助教学上做了大量的工作。实践证明，把多媒体技术应用于教学可以改变信息的包装形式，在 计算 机上把图、文、声、像集成在一起，提高教学内容的表现力和感染力，能调动学生主动运用多种感观积极参与多媒体的活动，使学生由知识的被动接受转为主动发现。同时，这也为教学研究提供了有力工具，为教学的顺畅实施与高效提供了可靠的技术保障。在提高认识的基础上，加大这方面的资金投人，多媒体辅助教学必将成为21世纪教学手段的主体。而多媒体辅助教学软件也应向智能化方向 发展 。1997年n月6日， 中国 物 理学 会正式宣布中国物理 教育 网建立。这就为网上教学和科研提供了方便，物理教育工作者应充分利用这一有利条件，从网上获取信息服务于教学。名校、名师更应在网上传播自己的教法和经验，使大家受益。
我国的这种教育模式是以计划经济为基础的。学校由行业部门领导，专业设置按工程划分，形成一个个小而全的自我封闭体系，分工细腻狭窄，界线壁垒森严。从理论上讲，这样培养出来的人才，应按国家计划的需要，分配到特定的工作岗位上，一辈子也不要改行。然而与市场经济相适应的人才流动是以供求关系与个人爱好双向选择而定的。据媒体报道，当前美国人平均每人一生工作岗位流动12次，在参加“经济合作与发展组织”的国家里每人平均五年改换一次职业。因此，宽口径专业、高素质人才具有广阔的适应性，这一点在世界上已成定论。
说起物理课在工科教育中应有的地位，我们想从大的背景谈起。
本世纪以来，科学技术以从来没有过的速度发展，物理学为这种发展贡献了核反应堆、晶体管、激光器，还有各式各样分析用的“谱仪”、医学上用的超声、核磁共振和正电子湮没技术等等。从这个意义上说，物理学对本世纪的科学技术发展起了一定的推动作用。这些物理学的贡献是有形的，更可贵的是导致这些贡献的物理思想和物理原理，正是一代接一代杰出的物理学家（他们之中许多是诺贝尔奖金获得者）和普通的物理学工作者执着的追求和长期不懈努力的结果，他们为本世纪科技的辉煌奠定了基础。在物理学的带动下，人类发展了原子能、电子、激光、计算机等一个又一个崭新的产业部门，其影响遍及生产、科研、国防、医学，乃至进入家庭，大大改变了当代社会的结构和人们的思维方式。
我们今天培养跨世纪的高技术人才时，如果把上面所述的物理原理通通看成是“学院式的理论”而从课程表里排除掉，我们的“高技术”就成了无源之水、无本之木。例如，在微电子技术中所用的加工和分析手段，如离子注入、激光退火、卢瑟福背散射谱、俄歇电子谱、X射线发光谱、二次发射离子质谱以及高分辨的电子刻蚀、离子刻蚀、同步辐射光刻等，无不是从各个分支的物理实验室里移植到工业上的。正是这些技术手段的应用推动了微电子学的迅猛发展，使之从晶体管到集成电路，从大规模集成电路到超大规模集成电路，迅猛增长。没有较为深厚的物理基础，侈谈什么跨世纪的技术人才，多半只是空话。这样培养出来的工程师，很难在工程技术上有世界水平的创新。
在我国现行的教育体制中占支配地位的看法是，物理课是为专业课服务的。于是，专业课需要的内容就讲，不需要的内容就不讲或少讲。专业课排下来剩的时间多就多讲，剩的少就少讲。著名理论物理学家、诺贝尔奖金获得者理查得·费曼说：“科学是一种方法，它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到什么程度（因为没有事情是绝对已知的），如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则，如何去思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象。”大学里的物理课绝不仅仅是物理知识的教育，更不是主要为专业课服务的。我们认为，物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础。对于任何专业，大学基础物理课的目的，都是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、概念物理图象、历史、现状和前沿等方面，从整体上有个全面的了解，物理课是一门培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。
小平同志对教育题词：教育要面向现代化、面向世界、面向未来，指出了世界科技发展的潮流。“科教兴国”目前又成为我们的国策，而我国现行的工科物理教育体制，与知识经济的兴起和发展，对人才竞争的高素质要求，都变得越来越不适应。
为此，我们郑重建议：
在理工科专业教学中，大学物理的教学内容涉及力学、光学、电磁学、热学、原子物理学等多方面，这就决定了大学物理课程作为一门公共基础课可以使学生获得系统、扎实的基础科学知识，从而能够使大学生站在一个更为开阔的角度思考问题，拓宽了他们的科学思维方式，也提高了他们在实际工程应用中的创新能力。大学物理教学内容中每个知识点都是不同理工科专业的基石和出发点。因此，有目的地寻找合适的切入点，根据学生的不同专业区别对待，在与其专业知识相关的物理内容上进行扩充，不仅能够使学生认识到大学物理基础学科与其专业学科间的紧密关联性，而且可以激发各专业学生学学物理的兴趣，从而可以提升大学物理课程在理工科专业教学中的影响力。例如内燃机专业的学生应该重点讲解热力学部分，可以对热机工作的过程做一个简单的扩充，针对水利水电专业的学生应当增加学习流体力学部分等等。作为必修公共基础课的大学物理，在实际教学中不仅要向学生传授基本物理理论知识，同时要积极寻找各个专业与大学物理教学内容的结合点，选择合适的切入点，对大学物理课程的基本理论进行简单的扩充，有效地与专业课程联系在一起，使得各个理工科专业的学生获得的知识能够融会贯通，提高学生的学习积极性。
二、多媒体与传统教学方法结合
多媒体教学是近展起来的一种现代化的教学方式，有非常明显的教学优势。比如多媒体教学可以拓宽现有教学模式，能把复杂的物理现象用录像或者三维动画的形式展现给同学们，比如在讲到驻波时，仅仅靠描述驻波是不够的，同学们并不能够准确理解驻波现象，对波节与波腹的概念也比较模糊，如果借助多媒体工具，能将驻波这一过程以动画的形式展现给同学们，对刚才提到的几个基本概念就很容易了解了，另外，教师也可以针对不同专业，比如桥梁专业，解释驻波对桥梁的危害，并搜集相关视频，将这种物理现象利用多媒体技术与其专业结合起来，可以使大学物理教学内容表现得丰富多彩，形象生动，激发了学生学习的积极性和主动性，增进对所学知识的理解和记忆，这是传统的黑板加粉笔教学手段难以表现的。凡事有利弊，多媒体教学方式也是如此。虽然多媒体教学方式有许多优势，被很多年轻教师所采用，但经常会出现一些在传统教学方式中所没有遇到过的问题。比如多媒体可以在短时间内提供大量的信息，但学生能不能在短时间内将如此多的信息完全吸收理解，能不能达到预期的上课效果，将会是一个很重要的问题。物理学科是一门逻辑性很强的自然学科，如果学生对教师上课内容不理解，造成的结果是对学习物理课程失去信心，对学生学习物理课程是非常不利的。所以在讲解课程的重点部分或者比较复杂的推导过程时，应用多媒体显然是不合适的，学生还没有来得及反应，就得到了最后的结果，中间过程少了同学跟随教师思考的时间，对学生理解物理定律现象是不利的。这时候，教师应该采用粉笔加黑板的传统教学方式，慢慢引导学生跟上教师的节奏，深入浅出，必能达到较好的教学效果。因此两种媒体交替使用，更有利于吸引学生的注意力。
三、适当对课本内容延伸，注重创新能力的培养
其实，在国外，物理课一直是理工科学生的基础课。美国著名大学中理工科一、二年级的课程是不分系、不分专业的，数学和物理课的学时设置与数学系和物理系一样。例如加州理工大学所有系一、二年级的公共物理课总学时约为540（包括实验课、习题课）。德国理工科一、二年级不分系，学生需学习周学时为4的两年公共物理课，以及相应的实验课。法国有四所特殊的“高等学校”，如巴黎高师和理工大学，是专门为培养政府的高级官员、军队的高级将领和高级工程师而设置的。中学毕业生经过竞争性很强的选拔考试进入两年的预科，在预科里理工课只分物理科学和生命科学两个方面，物理科学的课程设置大体上与德国大学理工科一、二年级水平相当。进入本科后（大体上相当于我国大学的三、四年级）仍不分系。总之，在发达国家，工科的基础物理课学时基本上都是同物理专业一样的，在各科中属最高档次，一般都在400～500以上。我国的情况与国际上形成的这种强烈反差，很值得我们这些为中国教育前途而焦虑的人深思。
我国之所以出现这种情况，源于1952年的院系调整。1952年前，我国大体上采用美国当时的做法，理工医农都开设一年的物理课。1952年全面采用苏联的学制后，为不同专业开设物理课的学时数大幅度地拉开了。学时多的如物理类型专业，普通物理课长到两年或两年半，共600余学时，少的则不足80学时。有些工科院校物理课的平均学时远不如师范专科学校。据说在全国解放前夕，苏联专家在哈尔滨为我们制订了一个工科的普通物理课程大纲，并由杜伯夫撰写了一部“样板教材”。该教材考虑到当时东北老解放区的条件，其水平大体上相当于苏联的大专课程。然而这一大纲却成了我国制定教学内容的范本。此后，虽历经教学改革，但由于强调“专业对口”，否定岗位培训，越改革工科物理课程的学时就越少。
我国的这种教育模式是以计划经济为基础的。学校由行业部门领导，专业设置按工程划分，形成一个个小而全的自我封闭体系，分工细腻狭窄，界线壁垒森严。从理论上讲，这样培养出来的人才，应按国家计划的需要，分配到特定的工作岗位上，一辈子也不要改行。然而与市场经济相适应的人才流动是以供求关系与个人爱好双向选择而定的。据媒体报道，当前美国人平均每人一生工作岗位流动12次，在参加“经济合作与发展组织”的国家里每人平均五年改换一次职业。因此，宽口径专业、高素质人才具有广阔的适应性，这一点在世界上已成定论。
说起物理课在工科教育中应有的地位，我们想从大的背景谈起。
本世纪以来，科学技术以从来没有过的速度发展，物理学为这种发展贡献了核反应堆、晶体管、激光器，还有各式各样分析用的“谱仪”、医学上用的超声、核磁共振和正电子湮没技术等等。从这个意义上说，物理学对本世纪的科学技术发展起了一定的推动作用。这些物理学的贡献是有形的，更可贵的是导致这些贡献的物理思想和物理原理，正是一代接一代杰出的物理学家（他们之中许多是诺贝尔奖金获得者）和普通的物理学工作者执着的追求和长期不懈努力的结果，他们为本世纪科技的辉煌奠定了基础。在物理学的带动下，人类发展了原子能、电子、激光、计算机等一个又一个崭新的产业部门，其影响遍及生产、科研、国防、医学，乃至进入家庭，大大改变了当代社会的结构和人们的思维方式。
我们今天培养跨世纪的高技术人才时，如果把上面所述的物理原理通通看成是“学院式的理论”而从课程表里排除掉，我们的“高技术”就成了无源之水、无本之木。例如，在微电子技术中所用的加工和分析手段，如离子注入、激光退火、卢瑟福背散射谱、俄歇电子谱、X射线发光谱、二次发射离子质谱以及高分辨的电子刻蚀、离子刻蚀、同步辐射光刻等，无不是从各个分支的物理实验室里移植到工业上的。正是这些技术手段的应用推动了微电子学的迅猛发展，使之从晶体管到集成电路，从大规模集成电路到超大规模集成电路，迅猛增长。没有较为深厚的物理基础，侈谈什么跨世纪的技术人才，多半只是空话。这样培养出来的工程师，很难在工程技术上有世界水平的创新。
在我国现行的教育体制中占支配地位的看法是，物理课是为专业课服务的。于是，专业课需要的内容就讲，不需要的内容就不讲或少讲。专业课排下来剩的时间多就多讲，剩的少就少讲。著名理论物理学家、诺贝尔奖金获得者理查得·费曼说：“科学是一种方法，它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到什么程度（因为没有事情是绝对已知的），如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则，如何去思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象。”大学里的物理课绝不仅仅是物理知识的教育，更不是主要为专业课服务的。我们认为，物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础。对于任何专业，大学基础物理课的目的，都是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、概念物理图象、历史、现状和前沿等方面，从整体上有个全面的了解，物理课是一门培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。
小平同志对教育题词：教育要面向现代化、面向世界、面向未来，指出了世界科技发展的潮流。“科教兴国”目前又成为我们的国策，而我国现行的工科物理教育体制，与知识经济的兴起和发展，对人才竞争的高素质要求，都变得越来越不适应。
为此，我们郑重建议：
课堂不再是老师一个人的舞台。教学中，教师应充分发挥学生在学习中的主体地位，教师只是引导学生进行学习，对于具体问题应当引导学生进行分析思考，答案由学生给出。应当充分肯定学生的想法，对于正确合理的部分给予赞赏和鼓励，同时也需指出不合理的或需要改进的地方。通过启发式教学使得学生在学习上由被动变主动，学生的思维能力得以训练、培养和提高。学生学会如何进行自主学习，培养了学生继续学习和终身学习的态度、习惯与技能。这种素质是现代社会对学习者的要求，这种素质将使学习者终身受益。
二、教学应理论与实践结合
物理所涉及的知识源于实践，它重视对于实践的指导，根据这一特色，在教学过程中，应努力结合物理的基本原理，向科学技术应用延拓，努力培养学生的科学意识。例如，讲磁介质分类时，可以提及具有完全抗磁体性的超导体，介绍超导体特殊性质，特别是超导体无损耗对于现代工业的意义，同时超导要求的低温条件又制约了超导的应用，如何提高超导温度，实现室温下超导是科学家目前遇到的难题，需要进一步去探索研究。在讲授气体分子动理论时，可介绍地球温室效应的形成及危害，从而努力发挥现代科学的潜力，走一条绿色环保的高技术发展道路。
讲波动光学时介绍一些三维影像知识，以及全息照相基本原理，可以凸显物理的实用性，物理的学习不仅可以认识世界，也可以改造世界。实践证明，这些做法使学生认识到物理课程的重要性，懂得如何使用物理知识解决具体问题，激发了学生学习的动机，从而提高学生学习物理的兴趣。
三、教学应培养学生创造性思维
教学过程中应当鼓励学生的怀疑和批判精神，鼓励学生提出标新立异的想法。缺少质疑，人们的认识与思维就报难向前深入发展[3]。从物理发展的历史来看，无不以怀疑和批判为先导。我们知道：如果没有怀疑和批判就不会诞生近代物理的两大基本理论：相对论和量子力学。科学的进步需要不断超越已有的理论，没有怀疑和批判，也就失去了创新的生命力。在教学中，也要注重培养学生想象力，让学生大胆假设，如有一天超光速能够实现了；我们生活在没有摩擦的世界；我们生活的地球失去磁场……会出现一些什么样的情景?这些问题没有标准答案，存在多种可能性，能够培养学生发散思维，学生可以展开想象的翅膀，用一些已有的知识，分析、归纳、总结得到自己的结论，这种思维方式将使学习者终身受益。
四、教学应课内与课外结合
教师应多创设学生间交流机会。经常组织学生参加物理课外活动和竞赛将非常有助于学生发现问题，用集体的智慧创造性地解决问题。学期开始可以让学生自由结合，分组开展各种活动，每周一个主题，可以是对于生活中物理现象的讨论分析，也可以是参观科技馆等。每周每组就活动情况书写书面报告，教师进行指导和评价，鼓励学生用发现的眼光观察世界，用科学的方法认识世界。
五、结语
