中国教育

　　我是华中科技大学物理系理论物理退休教授，从事基础课教学40余年，2003年获首届全国高校教学名师奖； 2004年受聘清华大学、北京理工大学、北京交通大学，2005年受聘北京航天航空大学、北京科技大学，2006年受聘上海华东理工大学，上海同济大学，现受聘西安交通大学，先后共开设八个试点班，有学生1500人。此外，还曾受众多学校邀请短期讲课、培训师资或做学术报告，如受北京大学教务部邀请给数学系与计算机系本科生讲课两周、受清华大学物理系邀请给物理教师培训计算机并做专题教学报告、受北京中国农大邀请开设选修课"谁是宇宙的主宰"，受上海交通大学、华东师范大学和华南理工大学邀请做数字物理教学的研究报告等。从1997年开始，花了10年时间，我们走出了一条现代数字与网络教学体系的新路子。

　　当前，高校面临的重要课题是如何切实有效地提高教学质量。我们认为，最重要的有三条：第一是改变教学观念，要从应试教育和单纯知识教育过渡到创新教育与素质能力的教育；第二是要全面深入地把现代教育技术与手段应用到各门基础课的教学中，特别是计算机科学计算与模拟技术应成为推动教学内容与方法改革的先进生产动力，忽视了这一点，会使高校的教学改革错失良机；第三是学校管理层应真正认识到一流学校必须有一流的教学理念，无论领导、教师还是学生，都应把教学放在首位，学校应以教学为本。

　　10年改革引发的思考

　　大学物理是高校理工等类学科专业本科生的重要基础课之一，它涉及面广，又是基础课中改革难度最大的一门学科，内容多、学时少；进度快、学生数学知识跟不上；内容与中学重复多，理论脱离实际随处可见，学生普遍对学习物理兴趣下降。例如，一年级大学生（包括一些重点名校）学了电磁学，不会也不能计算最常用的电器--有限大平行板电容器的电场或者有限长螺线管的磁场。

　　数字化教学，使以上许多问题得到很好地解决，并在物理教学内容与方法上有重要突破。2001年，我们的教学改革成果获得湖北省教学成果一等奖、国家教学成果二等奖。于是我们联想到，如果高校其他基础课也能根据自己学科特点吸收物理学科改革的精神，高校整个基础课会发生翻天覆地的变化，教学质量会有一个惊人的飞跃，我国高校的基础课教学一定会达到世界一流水平。更为重要的是，它将在我国经济持续快速发展培养高素质科技人才的战略中起到根本性的作用。

　　大家都知道，先进的工具与技术在推动社会生产力发展中具有重要的作用。有了石刀、石斧，人类进入石器时代；有了青铜铁器，人类进入铁器时代；有了蒸汽机，人类进入机器时代；有了灯泡和电机，人类进入电气时代；有了半导体三极管，人类进入了电子时代；有了集成电路与网络，人类进入数字与信息时代。同样地，教学有了数字与网络技术，也将会进入一个崭新的时代，关键在于如何抓住这个机遇。我们希望我国高校教育教学改革能够抓住这次机遇。

　　知识的拓展与转移

　　实现从应试教育和单纯知识教育向创新与素质能力教育的转变是我国教育领域中长期未能很好解决的难题，我们做了两件事：其一，引入科学计算与模拟技术和开展自主研究式学习；其二，明确提出知识的拓展与转移是高校低年级学生最基本的创新能力，并设计提供了学生研究学习的软件平台与环境，包括自主设计的国内优秀的物理学数字教学资源，改变了教学内容、方法和训练考试的模式。下面举两个实例，说明数字技术应用给学生学习带来的效果。

　　1．学了势能，学生研究卫星与天体运动

　　2．学了量子论，学生研究氢原子与量子围栏等

氢原子电子云

二维无限深阱的概率密度波与能级


二维布里渊区

　　以上实例展现了科学计算与模拟在基础课教学中的威力，它不仅拓展提高和改变了教学内容，同时也

　　改变了单纯知识性教育模式，特别是对学生的科学计算与模拟能力进行了系统的训练，大大加强了学生的数学物理建模能力和解决实际问题的能力。此外，它还为学生创造性思维及个性发挥提供了较大的空间。实践证明，这是培养高科技人才的重要途径。

　　数字化教学还丰富了物理教学的方法，提高了学生处理实际问题的能力，提供了学生拓展创新的空间。我们已经举办了五个展览：华中科技大学学生作品展，清华大学学生作品展，北京航天航空大学学生作品展，北京科技大学学生作品展和华东理工大学学生作品展。今年，还准备在同济大学举办规模较大的学生作品展。

　　在新教学模式下，涌现出了大量创新人才。低年级同学可以写出十分优秀的论文，他们研究战争、研究流行病传播、研究通信保密、研究量子信息、计算机软件，等等。学生还结合自己所学专业和个人爱好，研究内容涉及数百种专题。华中科技大学机械学院试点班的杨永智、刘铁锋从机械专业完全转为计算机软件，被微软亚洲研究院聘任，数次评为年度亚洲最有价值的软件专家，他们在学校创办了"华中科技大学联创团队"。我们手头上保留的学生作品有上千件，这些作品有的已正式发表，有的评为省级大学生优秀论文一、二等奖，有的学生在本科二年级写出的论文能在SCI期刊上发表。我们所任教的学校专业班级涉及电信、光学、电子、数学、化学、机械、计算机、汽车、自控、生物等数百个自然普通教学班，基本上形成了一个新的完整教学体系。（李元杰：华中科技大学长江学院教授，中国物理学会教学委员会数字教学工作室主任，高等教育出版社高等理工出版中心数字与网络教学系统资源首席顾问）