應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的工科大學(xué)物理教學(xué)改革探索

張春華范仰才譚誠臣

（1廣東工業(yè)大學(xué)物理與光電工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）（2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，廣東 廣州 510642）

應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下的工科大學(xué)物理教學(xué)改革探索

張春華1范仰才1譚誠臣2

（1廣東工業(yè)大學(xué)物理與光電工程學(xué)院，廣東 廣州 510006）（2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，廣東 廣州 510642）

教育理念的更新是教學(xué)成功的關(guān)鍵.本文以新的工科大學(xué)物理教學(xué)基本要求為依據(jù)，結(jié)合本校實(shí)際，改革傳統(tǒng)教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和方法，嘗試將PBL教學(xué)模式應(yīng)用到大學(xué)物理教學(xué)中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，取得了較好的效果.

大學(xué)物理；模塊；PBL教學(xué)

物理學(xué)是整個(gè)自然科學(xué)的基礎(chǔ)，更是現(xiàn)代工程技術(shù)創(chuàng)立的源泉.大學(xué)物理是理工科各專業(yè)的一門重要必修基礎(chǔ)課，其內(nèi)容和思想對(duì)后繼課程的學(xué)習(xí)和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)都具有深遠(yuǎn)而持久的影響.

隨著科技發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，為社會(huì)輸送應(yīng)用型人才成了高等院校的重要任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力成為大學(xué)物理課程的主要教學(xué)目標(biāo)［1］.目前國內(nèi)高等教育已經(jīng)在由精英化向大眾化轉(zhuǎn)型，高校的辦學(xué)層次、招生規(guī)模、生源質(zhì)量等都發(fā)生了很大的變化.為適應(yīng)時(shí)代經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的要求，推動(dòng)大學(xué)物理課程的教學(xué)改革，保障教學(xué)質(zhì)量.教育部非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)于2008年正式重新頒布了《非物理類理工科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》［2］.廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)物理部以大學(xué)物理省級(jí)精品課程為依托，配合《2010版本科人才培養(yǎng)方案》，緊密結(jié)合《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要（2008—2020年）》對(duì)人才的需求，按照“夯實(shí)基礎(chǔ)，拓寬口徑，注重素質(zhì)，強(qiáng)化能力，突出特色”的思路，在貫徹實(shí)施新基本要求上進(jìn)行了積極的探索與實(shí)踐，取得了初步成果.

1 大學(xué)物理課程的傳統(tǒng)教學(xué)模式及存在的問題

（1）學(xué)生不重視大學(xué)物理.學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程的興趣不濃，積極性不高.這是受社會(huì)大環(huán)境及嚴(yán)峻就業(yè)形勢(shì)的影響，現(xiàn)在的大學(xué)生往往對(duì)英語、計(jì)算機(jī)以及與未來他們可能從事的專業(yè)有關(guān)聯(lián)的科目給予高度的關(guān)注或愿意投入相當(dāng)?shù)臅r(shí)間學(xué)習(xí)，而大學(xué)物理被認(rèn)為是沒用的學(xué)科，不愿多花時(shí)間學(xué)習(xí)，加上大學(xué)物理又與高等數(shù)學(xué)有一定的關(guān)聯(lián)，當(dāng)用到微積分或矢量運(yùn)算時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生畏難思想.

（2）教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)模式比較單一.即教師用多媒體課件教學(xué)，幾乎整堂課都是老師在講，學(xué)生沒有思考的時(shí)間或思考時(shí)間很少，我們稱之為填鴨式的教學(xué).為了完成教學(xué)內(nèi)容，老師無暇顧及學(xué)生的反應(yīng)，老師講得很辛苦，可效果往往并不理想.另外，由于大學(xué)物理課程受制于總學(xué)時(shí)，而考試涉及的近代物理內(nèi)容又比較少，因此近代物理與高新科技物理基礎(chǔ)相關(guān)的內(nèi)容就習(xí)慣性地被壓縮.這也同樣影響學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的積極性.

（3）過分強(qiáng)調(diào)學(xué)生成績(jī)的可比性.“同一所學(xué)校，同一門課程，教學(xué)內(nèi)容和要求相同，期末實(shí)行統(tǒng)一考試”的做法在一般地方性工科院校仍普遍存在.但多年來的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這種不論專業(yè)，不管學(xué)生基礎(chǔ)如何，實(shí)行統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容和要求的做法，使學(xué)生很難認(rèn)識(shí)到物理課程對(duì)專業(yè)學(xué)科的基礎(chǔ)和幫助作用，不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生在本專業(yè)學(xué)科中的創(chuàng)新能力，也很難體現(xiàn)物理知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值.這顯然不利于因需施教.

影響教學(xué)效果的因素很多，限于篇幅不一一列舉.毋庸置疑，大學(xué)物理教學(xué)與生活和工程實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密，以及教學(xué)方法的單一是扼殺學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的根本原因.因此，大學(xué)物理教學(xué)必須順應(yīng)時(shí)代經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，改革教學(xué)模式，更新教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和教學(xué)方法.

2 大學(xué)物理課程教學(xué)改革的探索

按照學(xué)?！昂粚?shí)基礎(chǔ)，拓寬口徑，注重素質(zhì)，強(qiáng)化能力，突出特色”的整體改革思路，針對(duì)本校專業(yè)設(shè)置和學(xué)生特點(diǎn)，打破傳統(tǒng)教育觀念，我們從教學(xué)組織、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、考核評(píng)價(jià)體系等多方面對(duì)本校2010級(jí)的電子技術(shù)、機(jī)電和自動(dòng)化專業(yè)的大學(xué)物理課程教學(xué)進(jìn)行了改革探索.把經(jīng)典物理教學(xué)和現(xiàn)代物理教學(xué)相結(jié)合，把基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)和專業(yè)特征相結(jié)合，將素質(zhì)教育、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育貫穿于教學(xué)全過程，構(gòu)建和完善適用工科各專業(yè)需求，保證應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的大學(xué)物理教學(xué)體系.給學(xué)生提供一個(gè)與專業(yè)緊密結(jié)合的研究型學(xué)習(xí)環(huán)境，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思維，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)物理學(xué)科的重要性.

2.1 大學(xué)物理課程體系模塊化的構(gòu)建

根據(jù)因需施教的原則，緊密結(jié)合各專業(yè)需求，根據(jù)工科各專業(yè)對(duì)物理學(xué)中力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)和近代物理各部分知識(shí)的依賴程度和《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（2009年），大學(xué)物理課程體系總體上分成三大模塊：

（1）《大學(xué)物理A》電類模塊.適用于對(duì)物理知識(shí)要求高的電類專業(yè)，包括物理學(xué)、電子與微電子、自動(dòng)化、機(jī)電工程、信息通信等專業(yè).對(duì)電類專業(yè)學(xué)生，力學(xué)部分內(nèi)容相對(duì)減弱，而加強(qiáng)了電磁學(xué)方面的內(nèi)容，并有意識(shí)加強(qiáng)了量子物理、固體方面的基礎(chǔ)內(nèi)容，這對(duì)電子與微電子、自動(dòng)化、機(jī)電工程、信息通信等專業(yè)的學(xué)生來說，起到了知識(shí)銜接性的作用.對(duì)某些特殊專業(yè)所需的內(nèi)容可做部分調(diào)整，如自動(dòng)化專業(yè)需求熱力學(xué)及熱力機(jī)械的基礎(chǔ)知識(shí)，這部分內(nèi)容可酌情增加和調(diào)整.

（2）《大學(xué)物理A》非電類模塊.適用于對(duì)物理知識(shí)要求高的非電類專業(yè)，包括土木與交通、計(jì)算機(jī)、材料與能源、數(shù)學(xué)、輕工化工、環(huán)境工程等專業(yè).對(duì)非電類學(xué)生，強(qiáng)調(diào)力學(xué)部分內(nèi)容，特別是剛體部分的內(nèi)容，振動(dòng)、波動(dòng)光學(xué)部分也應(yīng)是加強(qiáng)的地方，這對(duì)土木與交通、材料與能源、環(huán)境工程等專業(yè)有著重要的實(shí)際意義.

（3）《大學(xué)物理B》模塊.適用于對(duì)物理知識(shí)要求不高的其他專業(yè)，包括藝術(shù)設(shè)計(jì)、數(shù)字媒體、包裝工程等專業(yè).對(duì)其他專業(yè)的學(xué)生，主要安排力學(xué)、波動(dòng)和電磁學(xué)部分的內(nèi)容，同時(shí)可增加物理美學(xué)知識(shí)的介紹，不安排熱學(xué)和近代物理部分的內(nèi)容，這也結(jié)合了藝術(shù)設(shè)計(jì)、數(shù)字媒體、包裝工程等專業(yè)的特點(diǎn).（學(xué)時(shí)分配詳見表1）

表1 教改前后各模塊的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)安排以及與新基本要求的比較

在上述課程體系分類的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同專業(yè)的特色和各專業(yè)的需求，任課教師在完成基本教學(xué)要求的基礎(chǔ)上仍然可以對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行微調(diào)——即因需施教.例如可以安排物理與新材料、物理與新能源、物理與機(jī)械自動(dòng)化、物理與現(xiàn)代建筑、物理與信息技術(shù)、物理與海洋技術(shù)、物理與生物環(huán)境技術(shù)、物理與電子技術(shù)、激光技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)等方面的內(nèi)容，作為不同專業(yè)的選擇內(nèi)容.

2.2 基于PBL教學(xué)模式的大學(xué)物理教學(xué)方法探索

為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，活躍課堂氣氛、優(yōu)化教學(xué)過程，們?cè)诮谈膶?shí)踐中針對(duì)一部分內(nèi)容嘗試了PBL（基于問題的學(xué)習(xí)）模式的教學(xué)方法，得到學(xué)生的認(rèn)可與支持.以兩個(gè)教學(xué)案例說明：

前面提到掌握微積分的運(yùn)算對(duì)于學(xué)好大學(xué)物理至關(guān)重要，那么怎樣才能使大學(xué)物理的學(xué)習(xí)不被數(shù)學(xué)困擾呢？關(guān)鍵是要讓學(xué)生從物理的角度去理解微分和積分［3］.為此在大學(xué)物理的第一篇力學(xué)部分就要過微積分這一關(guān)，否則往后的學(xué)習(xí)就會(huì)有更多的問題.為此我在第一堂課給同學(xué)們的問題就是：如何理解微積分在物理問題中的意義——比如瞬時(shí)速度、瞬時(shí)加速度、功、沖量等等.要求學(xué)生分組討論，每人都要闡述自己的理解，當(dāng)學(xué)到這部分內(nèi)容時(shí)，我隨機(jī)在課堂上提問幾個(gè)同學(xué)，最后加以總結(jié).這樣同學(xué)們對(duì)物理概念就有了透徹的理解，知道了為什么要在物理中引入微積分解題，在后續(xù)的電磁學(xué)等章節(jié)中利用微積分的問題也就迎刃而解.

再比如針對(duì)機(jī)電學(xué)院的學(xué)生，在講授熱機(jī)之前，我就結(jié)合學(xué)生專業(yè)提出了一系列的問題：汽油機(jī)和柴油機(jī)的循環(huán)過程是什么？第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)分別違反了什么定律？在現(xiàn)今社會(huì)為什么節(jié)能環(huán)保如此重要并且已經(jīng)上升為一個(gè)政治問題等等.帶著這些問題，學(xué)生開始查閱資料、進(jìn)行小組討論由小組長(zhǎng)整理出答案，在隨后的課堂上，針對(duì)這些問題，我就把課堂一部分時(shí)間交給學(xué)生，讓學(xué)生上講臺(tái)，變被動(dòng)接受知識(shí)為主動(dòng)思考學(xué)習(xí)，使聽課學(xué)生的注意力空前的集中，同學(xué)們說當(dāng)物理知識(shí)和專業(yè)結(jié)合起來時(shí)他們就有了學(xué)習(xí)的積極性，當(dāng)物理與現(xiàn)今社會(huì)問題和經(jīng)濟(jì)問題結(jié)合起來時(shí)，他們就有了學(xué)習(xí)興趣.這不正是我們每一個(gè)老師所希望看到的嗎？

學(xué)生走上講臺(tái)，也讓他們體會(huì)到了教師為備好、講好每一節(jié)課付出的辛勤勞動(dòng)，增進(jìn)了師生之間的了解，課堂上教師和學(xué)生之間的互動(dòng)也增進(jìn)了師生的感情.同樣的教學(xué)方法我還應(yīng)用到相對(duì)論和量子力學(xué)中，由于篇幅有限不再贅述.

2.3 考核評(píng)價(jià)體系的改革探索

課程考試和成績(jī)?cè)u(píng)定是整個(gè)教學(xué)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié).為了更科學(xué)、公正、客觀、全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和課程質(zhì)量，國內(nèi)許多學(xué)者對(duì)此問題進(jìn)行了探討［4］.我們?cè)诮谈膶?shí)踐中對(duì)機(jī)電、自動(dòng)化、電子三個(gè)專業(yè)嘗試建立了以下新型的課程考核評(píng)價(jià)體系.

（1）基礎(chǔ)知識(shí)考試.從試題庫命題，主要考查學(xué)生是否掌握必要的物理基礎(chǔ)知識(shí)并具備相應(yīng)的計(jì)算能力，以集中閉卷考試形式進(jìn)行.

（2）準(zhǔn)學(xué)術(shù)探究考查.任課教師結(jié)合相關(guān)專業(yè)，設(shè)計(jì)一些與工程或生活有關(guān)的題目和內(nèi)容，考查學(xué)生對(duì)物理方法的掌握、綜合概括能力和創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.以隨堂提問或小組討論形式進(jìn)行.

學(xué)生課程總成績(jī)由以上兩部分成績(jī)構(gòu)成，其中基礎(chǔ)知識(shí)考試占70%，準(zhǔn)學(xué)術(shù)探究考察和以及平時(shí)考勤和作業(yè)占30%，這部分成績(jī)由任課老師靈活掌握，老師根據(jù)小組討論情況、課堂提問情況以及課后答疑情況綜合評(píng)判學(xué)生的學(xué)習(xí)能力.事實(shí)證明這樣的考核方法能有效地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)能力.

3 結(jié)論

《非物理類理工科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》順應(yīng)了時(shí)代經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展對(duì)高素質(zhì)人才的需要，對(duì)大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程、學(xué)生能力和素質(zhì)培養(yǎng)提出了新的要求.通過一年的教學(xué)探索，我們認(rèn)識(shí)到教學(xué)改革的必要性和艱難.大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容改革［5，6］固然重要，但更重要的是我們要轉(zhuǎn)變我們的教育理念，在今后的教學(xué)中我們要以學(xué)生為本，因需施教，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性，改變填鴨式的教學(xué)模式，吸收國際先進(jìn)的教學(xué)方法，為社會(huì)培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才，我們的高等教育才能走得更遠(yuǎn)，中國才能走得更遠(yuǎn).

［1］ 顧牡.對(duì)于重新制定的《非物理類理工科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》的認(rèn)識(shí)和體會(huì)［J］.物理與工程，2007，17（1）

［2］ 教育部高等學(xué)校物理基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì).理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求［M］.北京：高等教育出版社，2008

［3］ 丁亞明，曹彥鵬，陳延德.對(duì)大學(xué)物理中微積分應(yīng)用的認(rèn)識(shí)［J］.甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，（5）

［4］ 胡南，李銳鋒，劉琴.關(guān)于大學(xué)物理考試改革的探索［J］.重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（5）

［5］ 毛駿健，陶錚.大學(xué)物理教材建設(shè)應(yīng)當(dāng)與“基本要求”相適應(yīng)［J］.中國大學(xué)教學(xué)，2009，（6）

［6］ 何麗娟，盧鑫.大學(xué)物理教學(xué)改革的探索與實(shí)踐［J］.教育探索，2007，（2）

2012-02-29）