中美高等教育物理課程教學的對比和啟迪

錢彥+吳海平

摘要：物理學對科技和經(jīng)濟發(fā)展有重要意義。本文通過對中美大學物理教學在教學目標、課程設置、教材、教學方法以及考核方式五個方面的比較研究，希望能為國內大學物理教學方面提供一定的參考，提高大學生的培養(yǎng)質量。

關鍵詞：大學物理；教學改革；中美

中圖分類號：G40-059.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）30-0052-02

大學物理教學多年來在教學模式上都是一成不變的，而本文認為有必要對大學物理課程進行必要的改革，包括教學目標、課程設置、教材、教學方法以及考核方式等，使其課程在形式、內容上做到與時俱進。

教育相對發(fā)達的美國，其成功之道我們是可以取其精華的。近期，筆者以訪問學者身份到美國加州州立大學北嶺校區(qū)物理系進行了為期五個月的大學物理教育交流訪問。通過觀摩學習、親身體驗和調查研究，對中美的理工科大學物理教學進行研究和對比，吸取兩者之間的教學經(jīng)驗，并對我國大學物理教學改革提出了一定的建議。

一、中美大學物理課程教學現(xiàn)狀對比

1.教學目標。中美兩國大學物理教學目標的不同，直接決定大學物理教學的方法、內容和手段不同，也決定了大學物理教學效果和質量的不同[1]。目前，我國大學物理的教學目標還局限于按照教學大綱的要求，把物理知識按部就班地介紹給學生。而美國大學物理教學的目標，更多地則是關注過程化教學的綜合成果，課堂作業(yè)更需要學生自己查閱資料，自行設計方案來解決。

2.課程設置。我國大學物理的教學通常是獨立設置兩門課程——大學物理課和大學物理實驗課，并由不同教師來授課。這樣的課程設置最大的弊病在于不能很好地進行知識之間的銜接，常常造成學生理論知識尚不具備的時候，就先完成相應的物理實驗；或者是理論知識學習完較長時間之后才開始進行實驗的尷尬局面。這樣很可能導致學生不能很好地理解物理實驗和物理理論之間的內在邏輯關系，最終導致我國理工科大學生普遍存在動手能力差的缺憾[2]。在美國，也開設大學物理理論課和實驗課，但很注重加強其理論課和實驗課的聯(lián)系，從而培養(yǎng)學生對物理知識客觀的認識和理解。在其理論課堂的教學過程中，實驗的思想貫穿始終，同時實驗課的教學計劃也緊密配合其理論課的教學進度和教學內容。

3.教材內容與結構。我國大學的物理教材注重整個物理學的知識體系。它強調了內容的完整性、系統(tǒng)性，在引入物理概念和規(guī)律時，常采用演繹的邏輯思路，教材的學術性、邏輯性較強，形成了一個相對比較固定又嚴格的知識框架。從教材的內容上來看，基本上由力、熱、電磁、光和近代物理五大板塊組成，經(jīng)典物理部分和近代物理部分所占的比重大約為8∶2。這明顯不易體現(xiàn)物理與當今前沿科技以及交叉學科之間的聯(lián)系，以至于有部分同學坦言，不知道學物理有何用。同時，中國教材多半采用經(jīng)典觀點和方法介紹經(jīng)典部分的內容，用近代觀點和方法介紹近代部分的內容[2]。從文字表述上看，這兩種觀點和方法有很大的不同，學生很難理解這兩種觀點和方法的內在聯(lián)系，從而造成部分學生無法理解既然有了近代物理的觀點和方法，為何還要花費大量的時間來學習落后的經(jīng)典物理學觀點。筆者在美國調研期間，詳細閱讀了美國加州州立大學采用的大學物理教材《College Physics》[3]。教材信息量很大，涉及的內容跟中國的教材相比更加豐富，如流體力學、聲學、幾何光學、核物理、宇宙學等在教材中都有所涉及。教材簡化數(shù)學推導邏輯演繹過程，多從備受關注的前沿科技或者深有體會的日常生活出發(fā)，以歸納的邏輯方式引入物理概念和規(guī)律，并且注重科學精神和人文精神的融合，注重物理學和其他交叉學科之間的關聯(lián)。教材在經(jīng)典物理中穿插近代物理的內容，使學生不但了解近代物理學的觀點和經(jīng)典物理學之間的截然不同，更能正確理解近代物理學的發(fā)展和經(jīng)典物理學之間的關系，從而讓學生認識到經(jīng)典內容的歷史貢獻，而且更能體會到經(jīng)典內容在現(xiàn)代科技中的地位和作用[2]。

4.教學方法。中美兩國大學物理教育主要都以課堂為主，但教學目標不同，造成了教學方法的不同，最明顯的差異在于我國的課堂教學主要以教師為中心，而美國的課堂教學形式更加多樣化。我國大學物理教學延續(xù)了中學階段的教學模式，關注學生期末考試的優(yōu)秀率、不及格率等，學生被動地聽、記筆記，師生之間的互動比較少，也就是所謂的“填鴨式”教育。學生以書本學習為主，理論聯(lián)系實踐少，課堂演示實驗少[4]。美國大學物理教學強調學生能力的培養(yǎng)，因此，美國主要采用開放式的教學方法，教師在課堂教學過程中只是起到一個引導者的作用。除了在講臺上講授，美國高校教師還經(jīng)常組織學生對事先擬定的物理問題進行討論，學生還需要在課后按照要求合作完成小組作業(yè)。這種模式可以培養(yǎng)學生的團隊合作精神、自學能力以及實際解決問題的能力。還有一種教學模式叫做Workshop。加州州立大學是把大學物理的教學安排在開放的環(huán)境中，教師先做簡要的學習介紹，學生可以提問，可以分組自由討論，隨后利用計算機進行模擬和實驗活動，鼓勵學生去主動學習。同時，教師也可以提供機會讓學生展示自己的成果，這樣就極大地增強了學生的主觀能動性和激發(fā)了學生的創(chuàng)造性。

5.考核方式。我國的大學物理考試還是延續(xù)應試教育的做法，主要是看學生記住了多少公式，得了多少分數(shù)[5]。學生最終的考試成績，主要由期末考試的卷面成績來決定。這種方式導致了考試之后，學過的知識很快就變得模糊，學生既無法真正掌握大學物理的精髓，也很難將所學過的知識靈活應用在一些與所學專業(yè)有關的課題中。美國大學的考核方式為過程化考核，即一般分為小組討論、小組作業(yè)、學習階段總結、平時測驗、論文作業(yè)和期末考試，每項所占的比重都相差不大。由于學生成績的評估涉及因素較多，學生的成績在很大程度上并不取決于期末考試的卷面成績，最終取得的成績實質上是對學生整個課程學習的綜合評價。對學生來說，這種考核方式相對也比較公平。

二、對我國大學物理教學改革的啟迪

1.我們必須改變過去根深蒂固的“應試教育”觀念，真正地逐步落實“素質教育”。在教學過程中，著重培養(yǎng)學生的學習能力、動手能力和創(chuàng)新能力，并且引導學生樹立正確的人生觀、價值觀，讓學生在大學階段的學習中，除了學習課本知識之外，還能全面提高自己各方面的能力，完成從一名學生到社會工作者的角色轉變。

2.加強理論與實踐教學的有機結合，做到理論課與實驗課的配套與統(tǒng)一。同時針對不同層次、不同專業(yè)的學生，對理論課和實驗的內容進行適當?shù)卣{整。在實驗教學中，充實一些與現(xiàn)代生產聯(lián)系密切的實用性和綜合性實驗，還可以增加一些仿真實驗和演示實驗，這樣既能開闊學生的眼界，又能將物理理論與現(xiàn)代技術和生活融合起來。

3.采用開放的教學方式，多鼓勵學生積極參與，主動學習。打破以教師為中心的教學模式，教師在進行傳道授業(yè)解惑的同時，也應引導學生大膽發(fā)表自己的觀點，積極開展課堂討論，鼓勵學生主動發(fā)現(xiàn)問題，獨立思考，自行查閱資料和文獻，努力尋找問題的答案。只有讓學生成為學習的主人，才能真正培養(yǎng)起學生的自學能力、創(chuàng)新能力以及科研素養(yǎng)，真正提高學生的物理修養(yǎng)和創(chuàng)新能力。此外，還可以增加課余時段師生之間的互動，例如，開設網(wǎng)絡課程、建立開放的互動交流平臺等。

4.對學生學習的評價方式，應采用過程化評價的方式，提倡考核的多樣化。除了期末考試成績之外，還應該綜合考慮學生在作業(yè)、測驗、課堂討論、課后研究、實驗課程、小論文、課外制作、總結報告等方面的表現(xiàn)，實現(xiàn)多角度、全方位、公正、公平的評價模式，促進學生在整個學習過程都不斷努力和積累。

需要指出的是，中美兩國完全不同的教育體系是有著不同的文化背景的，我們不能片面地去否定任何一種教育體系，而應揚長避短。美國采用的啟發(fā)模式，是出于對學生個性的尊重，學生可以海闊天空，發(fā)展出別人所沒有的事業(yè)，但也會讓一部分學生隨波逐流，找不到前進的方向。因此，我們的教學改革不能盲目地去學習美國，而是應該在順應科學發(fā)展潮流的同時，還需要循序漸進，不斷調整更新，逐步找到適合中國學生的教育方式。

參考文獻：

[1]曾上游，張爭珍.中美大學物理教學比較及對我國大學物理教學的建議[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2010，（10）.

[2]馮灝.中美大學物理教材的對比分析及啟示[J].高等教育研究（成都），2009，（3）.

[3]Hugh D.Young.College Physics[J]. Addison-Wesley，2011，（1）.

[4]王偉國.中美大學物理教學的比較研究與啟示[J].價格工程，2012，（31）.

[5]熊倫.中美非物理專業(yè)大學物理教育的比較與對策[J].物理與工程，2011，（21）.