民航飛行大學(xué)生物理教學(xué)思考與對策分析

吳華　鄧楠

[摘 要]良好的科學(xué)素養(yǎng)是民航飛行專業(yè)學(xué)生必備的品質(zhì)，大學(xué)物理課程對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。項(xiàng)目組以針對民航飛行學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，從科學(xué)素養(yǎng)的四個(gè)內(nèi)涵出發(fā)，將物理教學(xué)、科學(xué)素養(yǎng)、學(xué)科專業(yè)三個(gè)方面進(jìn)行有機(jī)整合，在提高物理教學(xué)效果的同時(shí)，提升飛行大學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和安全飛行打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]大學(xué)物理；科學(xué)素養(yǎng)；飛行大學(xué)生

[中圖分類號] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）07-0017-03

一、民航飛行大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

民航飛行大學(xué)生應(yīng)該具有的科學(xué)素養(yǎng)不同于普通意義上的公眾科學(xué)素養(yǎng)，它不僅是評估飛行員自身綜合素質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是民航業(yè)綜合實(shí)力的一種體現(xiàn)。飛行員除了要具備先進(jìn)的飛行理論知識和過硬的駕駛技能以外，自身的科學(xué)素養(yǎng)和心理素養(yǎng)也直接關(guān)系到飛行的安全和質(zhì)量。雖然按《民用航空器駕駛員、飛行教員和地面教員合格審定規(guī)則》的要求，大學(xué)學(xué)歷不是民航飛行員的必備條件，高中畢業(yè)生就有資格擔(dān)任民航航線運(yùn)輸飛行員，但是從航線運(yùn)輸飛行員的高素質(zhì)要求、我國以往對航線運(yùn)輸飛行員的培養(yǎng)經(jīng)歷，以及歐美民航強(qiáng)國主要從具有大學(xué)學(xué)歷的人群中選拔航線運(yùn)輸飛行員的趨勢來看，我國民航未來飛行員補(bǔ)充應(yīng)該堅(jiān)持以大學(xué)學(xué)歷教育模式為主。然而由于航空企業(yè)對飛行員人才的需求與日俱增，在近幾年的飛行員錄取中，文化成績的錄取控制線并不高，在錄取的飛行學(xué)生中，文化成績具備重點(diǎn)本科錄取線的每年不超過3%，平均文化成績遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通本科院校的錄取成績。這種現(xiàn)狀為飛行學(xué)生的教學(xué)和學(xué)習(xí)帶來許多困難。為了講授好大學(xué)文化課程，授課教師有時(shí)不得不回頭復(fù)習(xí)中學(xué)階段的一些基本原理。有一些學(xué)生盡管飛行愿望很強(qiáng)烈，但由于文化基礎(chǔ)太差，入院后學(xué)習(xí)高等文化理論十分吃力，掌握不了復(fù)雜的航空和飛行技術(shù)理論。在飛行學(xué)生中，“當(dāng)飛行員，只要身體好就行，文化成績差點(diǎn)沒關(guān)系”這種極為片面的說法十分流行。這樣的現(xiàn)象，不得不讓人們對飛行學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)問題憂心忡忡。中國民航飛行學(xué)院堅(jiān)持以大學(xué)學(xué)歷教育模式培養(yǎng)飛行員，其目的和作用是什么？筆者認(rèn)為，通過學(xué)歷教育，使飛行學(xué)生具備現(xiàn)代化的科學(xué)素養(yǎng)（包括嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、豐富的科學(xué)知識、扎實(shí)的科學(xué)方法和嚴(yán)肅的科學(xué)精神）是主要的培養(yǎng)目的之一。飛行學(xué)生只有具備良好的科學(xué)素養(yǎng)，才能把自己鍛造成理論扎實(shí)、技術(shù)精湛的飛行員。目前，在國內(nèi)外對飛行員培養(yǎng)的各種研究中，對飛行技能、航空安全等的研究甚多，但是對飛行學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的系統(tǒng)研究鮮見報(bào)道。特別是在航空業(yè)高速擴(kuò)張，飛行人才急劇緊缺的業(yè)態(tài)背景下，飛行員科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)難免出現(xiàn)缺失，這在一定程度上影響著飛行員的綜合素質(zhì)。

二、飛行大學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查分析

為清晰地了解飛行學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀，我們以大一飛行學(xué)生為調(diào)查對象，進(jìn)行了200余份的問卷調(diào)查。在調(diào)查問卷中，我們主要從三個(gè)維度（知識儲備與結(jié)構(gòu)、認(rèn)知策略與方法、學(xué)習(xí)目的與意愿）調(diào)查學(xué)生對科學(xué)素養(yǎng)的理解和現(xiàn)狀（表1、表2 是按文理科分別對影響學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的因素進(jìn)行相關(guān)分析）。

（一）知識儲備與結(jié)構(gòu)

在飛行學(xué)生里，文理科學(xué)生都有，文科生所占比例大約是25%。統(tǒng)計(jì)表明，文理科學(xué)生在這方面差異很大（理科0.69，文科0.34）。文科學(xué)生物理基礎(chǔ)弱，物理知識結(jié)構(gòu)及水平僅停留在初中階段學(xué)習(xí)的一些簡單的物理概念上；而理科學(xué)生通過高中的物理學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了必備的物理概念和原理。

（二）認(rèn)知策略與方法

在認(rèn)知策略方面，調(diào)查問卷主要從語言閱讀、數(shù)理邏輯和觀察分析等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。統(tǒng)計(jì)表明，文理科學(xué)生在這方面差異也比較大（理科0.50，文科0.33）。文科學(xué)生文史知識豐富，語言和閱讀理解能力強(qiáng)，思維活躍；而理科學(xué)生已具備較好的數(shù)理邏輯思維能力，對物理概念和原理有較好的領(lǐng)悟，比較善于用數(shù)學(xué)語言和工具處理問題。這就造成了教師很難運(yùn)用統(tǒng)一化的教學(xué)策略和方法去指導(dǎo)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

（三）學(xué)習(xí)目的與意愿

對于學(xué)習(xí)物理學(xué)的目的，65%的學(xué)生認(rèn)為是為了掌握物理方面的基本概念和原理；70%的學(xué)生希望能從中獲得對自己專業(yè)有幫助的知識；20%的學(xué)生對物理不感興趣，這其中大部分都是文科學(xué)生。統(tǒng)計(jì)表明，文理科學(xué)生在這方面差異并不大（理科0.28，文科0.26）。大多數(shù)學(xué)生還是希望培養(yǎng)和提升自己的科學(xué)素養(yǎng)的。

三、教學(xué)理念及策略分析

基于調(diào)查所體現(xiàn)問題，筆者認(rèn)為大學(xué)物理的教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生具備良好的科學(xué)素養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)必須從三個(gè)方面入手：教學(xué)目標(biāo)具體化，教學(xué)內(nèi)容層次化、教學(xué)方法多元化。

（一）實(shí)施具體化的教學(xué)目標(biāo)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)

良好的科學(xué)素養(yǎng)是飛行大學(xué)生掌握先進(jìn)飛行技術(shù)的基礎(chǔ)。而物理學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面具有不可替代的重要作用。國務(wù)院頒發(fā)的《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案（2016—2020年）的通知》中明確指出，要推進(jìn)高等教育階段科技教育和科普工作，組織開展大學(xué)數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等課程改革，推進(jìn)高?？茖W(xué)基礎(chǔ)課建設(shè)，加強(qiáng)科學(xué)史等科學(xué)素質(zhì)類視頻公開課建設(shè)。[1]飛行專業(yè)學(xué)生的物理課程建設(shè)要以此為目標(biāo)，結(jié)合學(xué)科和專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和方法的研究，重點(diǎn)從科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法、科學(xué)知識、科學(xué)精神四個(gè)方面著力，共同推進(jìn)文理科學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)。

（二）設(shè)計(jì)層次化的教學(xué)內(nèi)容，滿足文理學(xué)生的學(xué)習(xí)需求

目前，我校飛行專業(yè)的大學(xué)物理課程實(shí)施的是小課時(shí)教學(xué)，加上學(xué)生中文科比例大，知識結(jié)構(gòu)參差不齊，加大了物理教學(xué)的難度。目前我們針對飛行專業(yè)自編了教材，在內(nèi)容上按照民航特色和專業(yè)要求，注重概念、原理、思想、方法的講授，增加了剛體、熱力學(xué)、電路基礎(chǔ)、狹義相對論等部分的內(nèi)容，去掉了課時(shí)量較多、難度較大、后繼課程知識運(yùn)用較少的電磁學(xué)部分內(nèi)容。在這些教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)結(jié)合教學(xué)實(shí)際，從科學(xué)素養(yǎng)的四個(gè)維度出發(fā)進(jìn)一步建立多層次的教學(xué)體系。

1.科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度是青少年科學(xué)技術(shù)普及活動(dòng)目標(biāo)體系的核心內(nèi)容，它表現(xiàn)為追求真理的勇氣、尊重規(guī)律、習(xí)慣于理性思考等特征[2]，是對新知識的一種復(fù)雜的渴望，對信息的懷疑，對數(shù)據(jù)和其意義的探查，對證據(jù)的需求，對邏輯的尊重，對前因后果的考慮。[3]由于這方面的素養(yǎng)難以用數(shù)據(jù)和表格去量化，所以筆者考慮以物理學(xué)中能體現(xiàn)科學(xué)家對真理的探索和對自然規(guī)律的尊重的例子為出發(fā)點(diǎn)，并將其與飛行專業(yè)對安全的態(tài)度結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)。安全是飛行專業(yè)最大的命題，在物理學(xué)中有很多例子可以把對科學(xué)態(tài)度和安全態(tài)度結(jié)合起來。比如在介紹相對論愛因斯坦質(zhì)能公式時(shí)，我們會(huì)安排一次“核能開發(fā)與利用”講座。以歷次核安全事故為例子來分析其中的技術(shù)因素、人為因素和自然因素。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)人為因素，其中就包含對科學(xué)管理和安全操作的態(tài)度問題。這是核安全、飛行安全等所有安全工程時(shí)刻都在面臨的挑戰(zhàn)。比如我們借切爾諾貝利事故向?qū)W生介紹核裂變、控制棒吸收中子的原理以及操作員產(chǎn)生錯(cuò)誤操作的不科學(xué)態(tài)度，并且同時(shí)列舉發(fā)生在我們身邊的由于學(xué)生對規(guī)章和安全的漠視而造成的事故。一方面介紹了核能開發(fā)利用背后的物理知識，又通過慘痛事例教學(xué)引起學(xué)生的思考，提高學(xué)生對科學(xué)態(tài)度和安全態(tài)度的重視。我們也在思考和總結(jié)類似的教學(xué)點(diǎn)，將物理教學(xué)、科學(xué)態(tài)度、安全態(tài)度三者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。

2.科學(xué)方法

科學(xué)方法是人們?yōu)閷?shí)現(xiàn)達(dá)到認(rèn)識客觀世界這一基本目的而采用的手段和途徑，包括基本邏輯方法和一般技術(shù)方法[4]，比如觀察法、實(shí)踐法、抽象法、類比法、比較法、歸納法、演繹法等。為有效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法，我們設(shè)計(jì)了《物理學(xué)中的科學(xué)方法》分析表，在每學(xué)期第一堂課時(shí)就讓學(xué)生在筆記本上記錄下這個(gè)分析表。目的是讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自行提煉出所學(xué)物理知識所包含的科學(xué)方法。比如在講述萬有引力的內(nèi)容時(shí)，向?qū)W生講述平方反比力的特點(diǎn)，將萬有引力和庫侖力進(jìn)行比較教學(xué)，并介紹其歷史背景和研究過程。然后讓學(xué)生總結(jié)出科學(xué)家發(fā)現(xiàn)和建立這兩種力時(shí)運(yùn)用了哪些科學(xué)方法，可以通過什么方法來掌握這兩種力。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐，筆者發(fā)現(xiàn)，在課程結(jié)束時(shí)，每個(gè)學(xué)生都通過自己的思考完成了科學(xué)方法分析表，對各種科學(xué)方法有了更加深刻的體會(huì)，這樣的啟發(fā)式教學(xué)比教師簡單的總結(jié)更有效果。

3.科學(xué)知識

教師要盡量做到講述物理學(xué)知識的同時(shí)增加知識點(diǎn)與專業(yè)的相關(guān)性。加強(qiáng)與專業(yè)教師的溝通，及時(shí)更新物理知識，設(shè)計(jì)表格《飛行中的物理學(xué)》和利用“相關(guān)系數(shù)”明確指出知識點(diǎn)與專業(yè)的結(jié)合程度。比如飛行速度、壓強(qiáng)、溫度等概念，飛行器與跑道的摩擦系數(shù)與滑行時(shí)間的關(guān)系，陀螺儀的原理及在飛行器中的應(yīng)用，熱機(jī)的原理和效率與發(fā)動(dòng)機(jī)，用五星相關(guān)系數(shù)表明這些知識點(diǎn)與專業(yè)的相關(guān)性，引起學(xué)生的重視。同時(shí)，在相關(guān)課程結(jié)束時(shí)，完成表格《飛行中的物理學(xué)》，為學(xué)生總結(jié)提煉出相關(guān)知識點(diǎn)。教學(xué)實(shí)踐證明，有了量化的指針，學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性提高了，有部分學(xué)生還能更加主動(dòng)地去思考除了教師講的內(nèi)容，還有哪些物理知識是作為飛行專業(yè)學(xué)生必須掌握的，并向教師提出意見，共同更新完善教學(xué)內(nèi)容。

4.科學(xué)精神

科學(xué)精神是一種希臘文明的思維方式，它關(guān)注知識本身的確定性，不考慮知識的實(shí)用和功利，關(guān)注真理的內(nèi)在推演。[5]求真、質(zhì)疑和創(chuàng)新是科學(xué)精神的核心。物理學(xué)史是培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)精神的巨大寶庫。向?qū)W生介紹科學(xué)家探索真理的曲折過程可以培養(yǎng)學(xué)生不畏挫折，求實(shí)創(chuàng)新的精神，同時(shí)將“忠誠團(tuán)結(jié)、勤奮嚴(yán)謹(jǐn)、安全精飛，求實(shí)創(chuàng)新”的中飛院精神貫穿其中。我們嘗試將“Frus？鄄trating Education” 引入物理教學(xué)，更好地磨礪學(xué)生的科學(xué)精神。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大一的飛行學(xué)生嘗試有挑戰(zhàn)性事物的意愿不強(qiáng)，他們的學(xué)習(xí)習(xí)慣受制于中學(xué)階段的培養(yǎng)。這就需要教師有效地加以引導(dǎo)，讓學(xué)生明白體驗(yàn)挫折、克服困難也是學(xué)習(xí)物理學(xué)的一個(gè)目的，更是他們必備的職業(yè)素養(yǎng)。教師可采用發(fā)現(xiàn)與實(shí)踐法，即在每一章的內(nèi)容中選擇一個(gè)課題，讓學(xué)生去獨(dú)立完成。比如生活中的角動(dòng)量守恒、溫度計(jì)的原理與制作、電動(dòng)機(jī)的原理與制作等課題，可以讓學(xué)生獨(dú)自以小論文的形式完成，也可以組成學(xué)習(xí)小組完成設(shè)計(jì)制作。我們發(fā)現(xiàn)，面對這些課題時(shí)，學(xué)生善于搜尋各種資源，但由于理論知識的缺乏，他們往往會(huì)遇到各種各樣的困難，而在完成課題的過程中體驗(yàn)困難和成功比課堂上教師講述物理學(xué)史知識更為有效。

（三）采用多元化的教學(xué)方法，激發(fā)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能

目前，對教學(xué)策略的研究有很多，比如探究—體驗(yàn)式教學(xué)策略、情景教學(xué)策略、競爭與合作教學(xué)策略等，但是限于教學(xué)條件、學(xué)生學(xué)情等多方面因素，要系統(tǒng)地實(shí)施，并取得好的效果有一定的困難。選擇合理的教學(xué)方法可以在一定程度上彌補(bǔ)教學(xué)策略的不足。教學(xué)方法是指在教學(xué)過程中，教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)以達(dá)到教學(xué)目的而采取的教與學(xué)相互作用的活動(dòng)方式的總稱。[6]以實(shí)驗(yàn)教學(xué)法為例，物理學(xué)本來就是一門實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該與實(shí)驗(yàn)緊密得結(jié)合才能讓學(xué)生融入情景，領(lǐng)會(huì)原理?？梢詮难菔緦?shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)視頻、實(shí)驗(yàn)介紹等幾方面開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。比如光學(xué)部分，教師手中的激光筆就是很好的演示圓孔衍射的實(shí)驗(yàn)器材；剛體部分，小小的陀螺儀可以展示神奇的反重力現(xiàn)象。這些小實(shí)驗(yàn)學(xué)生都可以參與，可讓其通過觀察體驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其中的物理奧秘。另外，我們建立了一個(gè)視頻實(shí)驗(yàn)資料庫，通過自行設(shè)計(jì)開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)公開課等途徑整理了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)視頻資料，在教學(xué)過程中適時(shí)地為學(xué)生播放相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻，能極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和理解物理原理的能力。

四、測評與總結(jié)

物理學(xué)在培養(yǎng)飛行學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)方面具有很好的教學(xué)意義。在第一節(jié)物理課上，我們會(huì)對每一位學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)與學(xué)情調(diào)查，針對不同知識結(jié)構(gòu)的學(xué)生，從科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法、科學(xué)內(nèi)容、科學(xué)精神四個(gè)維度出發(fā)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法三個(gè)層面入手進(jìn)行物理學(xué)教學(xué)研究。學(xué)期結(jié)束時(shí)，學(xué)生都會(huì)在教師的指導(dǎo)下完成物理學(xué)中的科學(xué)態(tài)度、物理學(xué)中的科學(xué)方法、飛行中的物理學(xué)和發(fā)現(xiàn)與實(shí)踐四個(gè)項(xiàng)目，并且除了期末的考試測評以外，教師會(huì)對每一位學(xué)生進(jìn)行科學(xué)素養(yǎng)與學(xué)情測評，對學(xué)習(xí)效果和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)結(jié)果進(jìn)行分析。學(xué)生學(xué)有所得，教師也可以通過測評結(jié)果改進(jìn)教學(xué)策略，提升教學(xué)效果。

我們期望以科學(xué)素養(yǎng)為培養(yǎng)目標(biāo)，從四個(gè)維度進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)策略，完善民航飛行學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)體系，將高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理課程等基礎(chǔ)課結(jié)合起來，并適時(shí)為飛行學(xué)生開設(shè)科學(xué)素養(yǎng)相關(guān)的選修課，利用多門課程的優(yōu)勢共同發(fā)力，建立起一套完備的科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)機(jī)制，為培養(yǎng)出合格的民航飛行員打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要實(shí)施方案（2016—2020年）的通知》[Z].國辦發(fā)〔2016〕10號.

[2] 中華人民共和國教育部關(guān)于印發(fā)《2001-2005年中國青少年科學(xué)技術(shù)普及活動(dòng)指導(dǎo)綱要的通知》[DB/OL].http：//www.moe.edu.cn/edoas/website18/27/info5327.htm.

[3] Rd SIMPSON，OLIVERJS.A summary of major influences on attitude toward and achievement in science among ado？鄄lescent students[J].Science Education，1990（1）：1-18.

[4] 楊玉輝.現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)哲學(xué)[M].北京：人民出版社，2010.

[5] 吳國盛.科學(xué)精神的起源[J].科學(xué)與社會(huì)，2011（1）.

[6] 河南省教師資格管理辦公室組織編寫.教學(xué)方法概論[M].河南：河南大學(xué)出版社，2003.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]