法國工程師培養(yǎng)體系中預(yù)科物理教學(xué)的特點與啟示

胡雪蘭　羅陽　馬霽　胡艷敏　張艷峰

[摘 要]教學(xué)大綱、授課方式、考評方法和師資建設(shè)方面是工程師培養(yǎng)體系預(yù)科物理教學(xué)的重要方面。我國高校工科物理教學(xué)存在一些問題。法國工程師教育體系的預(yù)科物理具有廣而深的知識體系，采用固定的小班教學(xué)和以板書為主的授課形式，具有靈活多變與課堂教學(xué)相輔相成的實驗教學(xué)和課堂輔助教學(xué)等特點。這些特點為法國工程師精英教育打下了堅實的物理基礎(chǔ)，為我國卓越工程師培養(yǎng)的工科物理教學(xué)提供了可以參考的改革方向。

[關(guān)鍵詞]卓越工程師培養(yǎng)計劃；工科物理教學(xué)；法國預(yù)科物理教學(xué)

[中圖分類號] G633.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0151-02

一、引言

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》（以下簡稱“綱要”）提出要在高等教育中側(cè)重卓越工程師和創(chuàng)新拔尖人才的培養(yǎng)。[1]“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是落實“綱要”的重大改革項目，旨在培養(yǎng)能夠解決21世紀工程科學(xué)與技術(shù)中新問題的優(yōu)秀工程師。物理是許多工程技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)。卓越工程師培養(yǎng)中一個重要的環(huán)節(jié)就是對物理知識體系和物理綜合能力的培養(yǎng)，這無疑對工科基礎(chǔ)物理的教學(xué)提出了更高的要求。

法國的工程師教育具有鮮明的特點，在人才培養(yǎng)模式、教育理念和教育方法、學(xué)科專業(yè)設(shè)置、培養(yǎng)質(zhì)量保障等多個方面都有很多獨到之處，可為我國卓越工程師教育提供諸多借鑒。

近年來，隨著國內(nèi)對于法國工程師教育體系的研究日趨深入，法國工程師培養(yǎng)模式也逐漸為大家所了解和接受。但這些研究主要體現(xiàn)在宏觀層面上，探討的也主要是如何建立適合我國國情的工程技術(shù)人才培養(yǎng)體系；而針對培養(yǎng)模式、課程體系、培養(yǎng)方法和手段等方面的研究，則主要停留在理論分析層面上。[2] [3] [4] [5]因為國內(nèi)許多高校尚未有真正規(guī)模化的實踐機會，因此也無法提供能適合我國國情的具體經(jīng)驗。[6]為了借鑒法國工程師培養(yǎng)的成功經(jīng)驗，并實際應(yīng)用到我國工程技術(shù)人才的培養(yǎng)中，近年來國內(nèi)多個高校開始了與法國的緊密合作。我校與法國航空航天大學(xué)校集團合作成立了中歐航空工程師學(xué)院，目前已經(jīng)順利完成兩屆學(xué)生三年預(yù)科三年半工程師階段的教學(xué)實踐，其中預(yù)科階段的教學(xué)已經(jīng)完成六輪，在合作辦學(xué)過程中積累了豐富的經(jīng)驗。筆者作為該學(xué)院預(yù)科物理團隊中的一員，經(jīng)過赴法學(xué)習(xí)及具體實踐教學(xué)，將法國工程師教學(xué)體系中預(yù)科物理教學(xué)特點作如下總結(jié)。

二、預(yù)科物理教學(xué)的特點

（一）廣且深的大綱體系

我國建國初的高等教育辦學(xué)理念受到前蘇聯(lián)辦學(xué)模式和教育思想的影響，很多高校辦成了單科性的學(xué)校，造成重專業(yè)輕基礎(chǔ)的局面。因此，我國大部分高校的工科基礎(chǔ)物理授課時間短且內(nèi)容廣而淺。以我校為例，普通工科專業(yè)的基礎(chǔ)物理教學(xué)為200學(xué)時。教材選用的是力、熱、光、電合在一起的大學(xué)物理教材，其內(nèi)容注重的是定理內(nèi)容及定理在具體問題中的應(yīng)用，不同的專業(yè)對不同的內(nèi)容進行深入的學(xué)習(xí)。

法國工程師體系中預(yù)科物理的教學(xué)內(nèi)容相當于國內(nèi)理科物理專業(yè)所學(xué)深度，課時安排量大，內(nèi)容精而深，且重在培養(yǎng)學(xué)生的理論推導(dǎo)和具體應(yīng)用。所學(xué)內(nèi)容涵蓋了幾何光學(xué)、波動光學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)、理論力學(xué)、熱擴散與熱傳導(dǎo)、流體力學(xué)、固體力學(xué)，機械波、電磁場等，而每一部分的內(nèi)容都很注重模型建立、定理的得出和推導(dǎo)方法。也就是說經(jīng)過預(yù)科物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生會具有完整的、扎實的物理知識背景。

（二）授課形式固定且靈活

在教學(xué)方式方法上，國內(nèi)普通工科專業(yè)受師資及校內(nèi)資源的限制，多采用大班上課，實驗課程多為兩人一組。同樣以我校為例，大學(xué)物理的教學(xué)多為100人的課堂，教師授課以PPT為主。物理實驗由基礎(chǔ)物理實驗中心統(tǒng)一安排，由于要安排全校學(xué)生的物理實驗，因此開學(xué)初每位學(xué)生的物理實驗內(nèi)容和實驗已經(jīng)固定。這樣不免會產(chǎn)生一個問題，就是物理實驗與課堂內(nèi)容無法做到時間上的匹配。也就是說，有可能產(chǎn)生課堂正在學(xué)習(xí)力學(xué)而實驗課卻在做光學(xué)的相關(guān)內(nèi)容。

法國預(yù)科班多為50人的小班授課，習(xí)題課則為25人的小班。小班授課可以使得授課教師更好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。在預(yù)科物理的教學(xué)課堂上，除了一些必要的演示實驗應(yīng)用多媒體輔助教學(xué)外，幾乎所有的內(nèi)容都是通過板書的形式完成的。教學(xué)沒有因為科技的發(fā)展，多媒體的普遍使用而受到任何的影響。這是法國預(yù)科物理教學(xué)著重培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)知識、基本定理的理解掌握及推導(dǎo)的教學(xué)手段之一。應(yīng)用板書一是能夠讓教師更好地掌握課堂進展，跟學(xué)生更好地互動；二是能讓學(xué)生精力集中，更好地理解定理。值得指出的是，法國預(yù)科的兩年時間，學(xué)生是沒有物理教材的，學(xué)生集中精力聽講，認真做筆記是獲取知識的唯一方法?？偟膩碚f，課堂中教師板書講授，學(xué)生聽講做筆記這一固定的授課形式是預(yù)科物理教學(xué)課堂效率的保障。

授課形式的靈活性則體現(xiàn)在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。實驗是法國預(yù)科物理中一個重要內(nèi)容，每周4個學(xué)時。物理實驗的內(nèi)容與教學(xué)進度保持一致，相輔相成。實驗內(nèi)容一部分是為了更好地理解課堂教學(xué)內(nèi)容開設(shè)的實驗，比如在課堂中講授力學(xué)中的相圖一部分，對應(yīng)這周的實驗內(nèi)容為單擺和振子相圖測定實驗。學(xué)生通過這個實驗可以對力學(xué)中描述質(zhì)點位置和運動速度的相圖有一個直觀的理解。實驗課的另外一部分是對課堂內(nèi)容的補充。比如對電學(xué)中暫態(tài)過程這一章節(jié)。學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)總是將重點放在微分方程的求解上，而忽略其物理意義。而將這部分內(nèi)容放在實驗課中進行，讓學(xué)生通過自己的操作觀察（RC）（RL）（RLC）電路不同情況下電路中電流變化的情況，可以更好地理解暫態(tài)過程這一物理現(xiàn)象。

法國的預(yù)科物理課堂固定的板書教授方式和靈活的實驗課授課形式，相對于現(xiàn)在國內(nèi)高校工科物理教學(xué)有明顯的教學(xué)優(yōu)勢，其教學(xué)效率更高。

（三）課堂輔助及學(xué)生考核

預(yù)科物理的教學(xué)除了課堂教學(xué)實驗之外還有每周兩個學(xué)時的習(xí)題課和1個小時的物理口試。習(xí)題課的題目為授課教師根據(jù)課堂的重點難點設(shè)置的題目，目的是讓學(xué)生更好地理解課堂內(nèi)容及定理的應(yīng)用。所選題目盡量與實際應(yīng)用有關(guān)。習(xí)題課的上課方式為一名學(xué)生在黑板上做題，教師會對整個題目中出現(xiàn)的問題進行矯正。物理口試為3人一組，每位學(xué)生不僅要獨立完成教師交給的題目，還要清楚地講解出來。這不僅僅是對學(xué)生本周學(xué)習(xí)內(nèi)容掌握情況的一個測試，更是對學(xué)生獨立思考和表達能力的培養(yǎng)。

另外一個對課堂內(nèi)容的輔助模塊是家庭作業(yè)。其家庭作業(yè)的選擇較國內(nèi)大多數(shù)題目有很大的不同。一般為前后關(guān)聯(lián)較大的綜合性題目。如第一部分為書上基礎(chǔ)知識點的考察，第二部分會將實際問題建立簡單模型讓學(xué)生通過基礎(chǔ)知識進行解答，第三部分會依據(jù)所學(xué)知識將模型復(fù)雜化，讓學(xué)生進步一思考解答。一般每次家庭作業(yè)學(xué)生會利用10天左右的課下時間去完成。這樣一道題目可能會包含書上幾個章節(jié)的內(nèi)容，它能讓學(xué)生在鞏固基礎(chǔ)知識的同時，也增強了對所學(xué)知識的整體把控。同時，通過循序漸進地解題，學(xué)生增強了應(yīng)用所學(xué)物理知識分析問題、解決問題的能力。

每次考試的題目類型跟家庭作業(yè)題目類型相近，既有對基礎(chǔ)知識理解掌握情況的考察，又有對學(xué)生自己獨立思考推導(dǎo)計算能力的考查。法國工程師預(yù)科物理教學(xué)課堂輔助的多樣化使得學(xué)生能更好地鞏固課堂內(nèi)容，保證了教學(xué)效果。

（四）教師知識體系完備

傳統(tǒng)的大學(xué)物理教師往往是一位教師負責其中一塊內(nèi)容，比如光學(xué)教師負責光學(xué)相關(guān)內(nèi)容的授課，力學(xué)教師負責力學(xué)內(nèi)容的授課。而各學(xué)科之間是有相互聯(lián)系的，這就要求我們預(yù)科物理教師必須要精通預(yù)科物理全部的教學(xué)內(nèi)容。教師知識的完備性能保證學(xué)生學(xué)習(xí)知識的完備性和連續(xù)性。

三、啟示

法國工程師教育體系的預(yù)科物理廣而深的知識體系，使得學(xué)生具備了深厚的物理理論基礎(chǔ)；固定的小班教學(xué)和以板書為主的授課形式，為學(xué)生的學(xué)習(xí)效果提供了有效的保障；靈活多變的實驗教學(xué)和課堂輔助教學(xué)，使得課堂內(nèi)容得到了很好的鞏固及擴展；每周的物理口試使得學(xué)生在具備良好基礎(chǔ)知識的同時具備了很好的表達溝通能力；兩人一組的家庭作業(yè)使學(xué)生在鞏固、擴展知識的同時鍛煉了團隊合作能力；完備的教師知識體系為學(xué)生學(xué)習(xí)效果提供了良好的保障。以上預(yù)科物理教學(xué)的各個環(huán)節(jié)使得進入工程師階段的每個學(xué)生都具有扎實的物理知識和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為工程師的精英教育打下了堅實的基礎(chǔ)。這種教學(xué)體系和教學(xué)方式為我國高校工科物理教學(xué)提供了參考，值得我國高校卓越工程師教育學(xué)習(xí)借鑒。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667

143.htm.

[2] 陳輝. 我國發(fā)展工程師學(xué)歷教育的必要性與可行性[J]. 中國教育技術(shù)裝備， 2011（12）.

[3] 李茂國.中國工程教育全球戰(zhàn)略研究[J].高等工程教育研究，2008（6）.

[4] 王崢，等. 法國工程師培養(yǎng)模式物理實驗教學(xué)的特點與啟示[J]. 實驗室研究與探索，2009（28）.

[5] 顧秉林.中國高等工程教育的改革與發(fā)展[J].高等工程教育研究，2004（5）.

[6] 熊華軍.法國高等工程教育改革的特點及其啟示[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2004（6）.

[責任編輯：陳 明]