大學(xué)物理課程分專業(yè)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容的探索與實踐

吉曉瑞,楊曉紅,李雙美,孟廣伊,張 嬌,江 翠,王為民

(沈陽工程學(xué)院 基礎(chǔ)教學(xué)部，遼寧 沈陽 110136)

2014年3月22日，教育部副部長魯昕在中國發(fā)展高峰論壇上發(fā)表講話，提出要引導(dǎo)部分地方本科院校向應(yīng)用技術(shù)類型高校轉(zhuǎn)型[1]。2014年6月，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》，標(biāo)志著地方本科高校轉(zhuǎn)型發(fā)展正式成為國家戰(zhàn)略決策[2]。高校轉(zhuǎn)型發(fā)展勢必涉及到課程調(diào)整，應(yīng)用技術(shù)型高校更應(yīng)注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。原有的部分專業(yè)課程或是被要求增加實踐環(huán)節(jié)，或者被取消，代之以一些新興的專業(yè)課程。原有的部分基礎(chǔ)課則面臨減少學(xué)時的境況，大學(xué)物理課首當(dāng)其沖。大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理工科各專業(yè)必修的一門重要的基礎(chǔ)課，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維能力和探索精神都是非常重要的。那么，在學(xué)校轉(zhuǎn)型的大環(huán)境下，在學(xué)時被削減的情況下，大學(xué)物理作為一門獨立的基礎(chǔ)必修課，如何設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，以更為合理地為專業(yè)課服務(wù)，就成為必須探索的課題。

一、分層次教學(xué)與分專業(yè)教學(xué)的特點與選擇

1.分層次教學(xué)的特點

教育部高校非物理類專業(yè)物理基礎(chǔ)課教學(xué)指導(dǎo)分委會頒布的《非物理類理工科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中確定了《大學(xué)物理》課程教學(xué)設(shè)置建議，對大學(xué)物理課程核心內(nèi)容，建議不少于126學(xué)時[3]。大學(xué)物理作為公共基礎(chǔ)必修課，應(yīng)對各理科和工科專業(yè)進行開設(shè)。目前國內(nèi)許多綜合性大學(xué)的大學(xué)物理都是分2個學(xué)期進行授課，總學(xué)時在96學(xué)時以上，國內(nèi)一些高校效仿國外一些知名大學(xué)的做法，根據(jù)學(xué)生的不同層次，采取分層次教學(xué)[4-6]。分層次教學(xué)就是根據(jù)學(xué)生專業(yè)的不同或者入學(xué)成績的差異，為學(xué)生提供不同難易程度和學(xué)時的物理課。如對一本B，二本A、二本B、二本C的學(xué)生，就不可能設(shè)置相同的物理教學(xué)內(nèi)容和要求相同的難易程度[7]，按教學(xué)學(xué)時的多少，將物理課分成如大學(xué)物理A、大學(xué)物理B、大學(xué)物理C等[8]。

分層次教學(xué)得以開展的首要前提就是有較多的教學(xué)學(xué)時作為保障。因為較多的教學(xué)學(xué)時能夠講解更多的內(nèi)容，能夠做更多的練習(xí)，對于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，可以在保障基礎(chǔ)知識消化理解之后，能夠有一定的時間來學(xué)習(xí)更多的知識；基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生也能夠有更多的時間學(xué)會基礎(chǔ)知識，同時較多的學(xué)時也保障了大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的完整性。

分層次教學(xué)體現(xiàn)出了孔子所提出的“因材施教”的教育理念[9]。美國心理學(xué)家布魯姆很早就指出，“許多學(xué)生在學(xué)習(xí)中未能取得優(yōu)異成績，主要問題不是學(xué)生智能能力欠缺，而是由于未得到適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)條件和合理的幫助造成的”[10]。分層次教學(xué)，主要是按學(xué)生的入學(xué)成績、知識儲備情況，將水平相近的學(xué)生放在一起進行學(xué)習(xí)，大家對于新知識的接受速度和理解消化程度大體相同。教師在教學(xué)當(dāng)中，能夠控制好講解速度，使學(xué)生消化當(dāng)堂的知識，學(xué)生們齊頭并進，會的知識基本上大家全會，不會的知識大家也都有困難，這樣，學(xué)生在心理上能夠感覺到一種滿足感，能夠感到學(xué)習(xí)的樂趣，而不是有的學(xué)生學(xué)習(xí)成績總是遙遙領(lǐng)先而有些學(xué)生成績始終落后。分層次教學(xué)極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生課上睡覺、玩手機甚至缺課的現(xiàn)象也會明顯減少。同時，分層次教學(xué)也很好地解決了有的學(xué)生“吃不飽”而有的學(xué)生“吃不了”的現(xiàn)象。

2.分專業(yè)教學(xué)的特點

隨著高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，物理課教學(xué)所面臨的情況是學(xué)時大量減少，物理課只上一個學(xué)期。在這種情況下，許多章節(jié)無奈被刪減不講，但有些專業(yè)課仍然需要和以往一樣的物理基礎(chǔ)知識。這就出現(xiàn)了矛盾，物理教學(xué)中刪減的章節(jié)，與所有專業(yè)的專業(yè)課都沒有銜接嗎？針對這種情況，在學(xué)時減少的情況下，根據(jù)專業(yè)課的需求，我們分專業(yè)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。

分專業(yè)教學(xué)就是根據(jù)不同專業(yè)課的需求，量身打造教學(xué)內(nèi)容，雖然學(xué)時少，但是知識講得精。分專業(yè)教學(xué)也適應(yīng)了當(dāng)下學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展的趨勢。學(xué)校轉(zhuǎn)型發(fā)展要求在物理教學(xué)中不應(yīng)過分強調(diào)那些深奧的公式推導(dǎo)過程，而應(yīng)注重物理知識與專業(yè)課的銜接。這樣，教學(xué)案例更具體，很好地體現(xiàn)出物理知識在專業(yè)課當(dāng)中的廣泛應(yīng)用，讓學(xué)生感到基礎(chǔ)課為專業(yè)課服務(wù)的功能。但是，分專業(yè)教學(xué)弊端也顯而易見，就是學(xué)生成績分化明顯。完全按照教學(xué)進程進行授課，一部分學(xué)生會“掉隊”，失去了學(xué)習(xí)的興趣。

3.分層次教學(xué)和分專業(yè)教學(xué)的權(quán)宜選擇

分層次教學(xué)是近年來許多高校采取的教學(xué)方式，分層次教學(xué)大都適用于開課人數(shù)多(2 000人以上)、學(xué)生層次差距大(一本、二本都有)、總學(xué)時在64至100余學(xué)時之間可以靈活安排的，多的學(xué)時可兼顧物理知識模塊的數(shù)量和知識面的廣度。同一層次的學(xué)生，學(xué)習(xí)狀況大體相同，互相之間沒有差距感，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性高，考試通過率也高。隨著國家提出高校轉(zhuǎn)型發(fā)展，物理學(xué)時大幅度減少到64學(xué)時以下，各個專業(yè)課對于物理基礎(chǔ)知識的需求依然不變，這就給物理教師提出了新要求。過少的學(xué)時，已經(jīng)無法保證物理知識模塊的全面和廣度，同時還要保證專業(yè)課的需要，所以只能根據(jù)專業(yè)課的需要取舍教材內(nèi)容，進行分專業(yè)教學(xué)[11]。解決辦法是將同一層次的學(xué)生進行合班教學(xué)，雖然同屬一個專業(yè)，也要堅決杜絕不同層次的學(xué)生合班教學(xué)，最大限度地兼顧在分專業(yè)教學(xué)的基礎(chǔ)上分層次教學(xué)。

二、明確定位大學(xué)物理課程

按專業(yè)設(shè)置教學(xué)內(nèi)容符合減少學(xué)時后大學(xué)物理課程的教學(xué)要求，這種做法靈活機動。為此，制訂出不同的教學(xué)大綱，也就是分出不同的教學(xué)內(nèi)容，但是這樣做并不僅僅是為專業(yè)課量身打造大學(xué)物理的授課內(nèi)容。大學(xué)物理是一門通識性的公共基礎(chǔ)必修課，并非專業(yè)基礎(chǔ)課?；A(chǔ)課的任務(wù)，是培養(yǎng)學(xué)生具有高等和中等專門人才應(yīng)具備的文化水平，為學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課打下基本理論和基本技能的基礎(chǔ)。專業(yè)基礎(chǔ)課是同專業(yè)知識、技能直接聯(lián)系的基礎(chǔ)課程，專業(yè)基礎(chǔ)課是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的先修課程。大學(xué)物理課注重的是給學(xué)生展現(xiàn)一個物理學(xué)的知識面，注重知識的廣度，如包括力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、相對論、量子力學(xué)。大學(xué)物理課在學(xué)時減少的情況下，簡化教學(xué)內(nèi)容，并不是專業(yè)課用什么我們就僅僅講什么，專業(yè)課不涉及的，我們就完全不講，那就真的失去了大學(xué)物理作為公共基礎(chǔ)課的意義。

三、分專業(yè)制訂教學(xué)大綱

通過查看學(xué)校的培養(yǎng)方案，就可以了解每個專業(yè)一共開設(shè)多少門專業(yè)課。再通過翻閱所有的專業(yè)課書籍，并調(diào)研相關(guān)專業(yè)課的老師以及學(xué)生，了解不同專業(yè)課與大學(xué)物理知識的銜接程度，制訂出幾種教學(xué)大綱。也就是說，學(xué)時相同，教學(xué)內(nèi)容不同。

表1列舉出已制訂的三種教學(xué)大綱，以及授課內(nèi)容和相應(yīng)的學(xué)時數(shù)。我校電力學(xué)院開設(shè)的許多門專業(yè)課都需要大量大學(xué)物理課當(dāng)中電學(xué)和磁學(xué)章節(jié)的知識，以馬文蔚《物理學(xué)教程》第三版為參考，制訂出電氣類教學(xué)大綱授課內(nèi)容。電力學(xué)院刪減部分電學(xué)和磁學(xué)的章節(jié)內(nèi)容，此部分學(xué)時占用總學(xué)時的2/3，其余部分為質(zhì)點運動學(xué)、剛體和流體的運動、機械振動和機械波。機械學(xué)院多門專業(yè)課涉及到剛體力學(xué)和流體力學(xué)，以及熱學(xué)和光學(xué)知識，而新能源學(xué)院的許多課程也涉及流體力學(xué)的知識，我們制訂出能源&機械類教學(xué)大綱授課內(nèi)容。能動學(xué)院的專業(yè)課對于熱學(xué)模塊的知識涉及稍多，而自動化學(xué)院專業(yè)課大都是電路方面的知識，相對比，自動化學(xué)院的專業(yè)課與大學(xué)物理課銜接的最少。我們考慮到知識模塊的完整性，制訂出動力&控制類教學(xué)大綱授課內(nèi)容。各個院系內(nèi)部也可根據(jù)不同專業(yè)的特點，自由選擇上哪種物理課程。

表1 三種教學(xué)大綱中各章節(jié)學(xué)時分布(總學(xué)時為T)

四、與專業(yè)課的聯(lián)系與實踐

大學(xué)物理作為基礎(chǔ)課，要加強與專業(yè)課的聯(lián)系。實施分專業(yè)教學(xué)的目的就是要體現(xiàn)出物理課是為專業(yè)課服務(wù)的，因此，教學(xué)案例的引入就十分必要，應(yīng)多與專業(yè)課教材相聯(lián)系。如我們講到電介質(zhì)的極化一節(jié)時，向?qū)W生介紹，在《高壓電技術(shù)》課程中，在液體和固體介質(zhì)的極化、電導(dǎo)和損耗一節(jié)中就涉及到電介質(zhì)的極化知識。而且指出，在物理課上學(xué)到的無極分子位移極化和有極分子取向極化就是專業(yè)課當(dāng)中的電子式極化和偶極子極化，而且專業(yè)課中還有離子式極化現(xiàn)象、夾層極化現(xiàn)象，并簡單舉例。再如，我們講到熱力學(xué)基礎(chǔ)一章時，開篇的準(zhǔn)靜態(tài)過程、功、熱量、內(nèi)能、比熱、熱力學(xué)第一定律等知識，在《工程熱力學(xué)》第一章的基本概念以及第二章氣體的熱力性質(zhì)、第三章熱力學(xué)第一定律等章節(jié)中多次涉及到，指出兩書中的哪些圖例有相像之處，并將物理教材中的概念、名詞適當(dāng)?shù)嘏c專業(yè)課教材中的相對比，如內(nèi)能熱力學(xué)能等。這樣做會讓學(xué)生感覺到，物理課的確與專業(yè)課有著密切的聯(lián)系，學(xué)好物理課對學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課有很大的幫助。我們實施了兩輪分專業(yè)授課，從學(xué)生和專業(yè)課教師的反饋中我們得知，我們講授的物理知識基本能滿足專業(yè)課的需求，說明我們前期調(diào)研比較準(zhǔn)確，教學(xué)內(nèi)容的安排也比較合理。雖然刪減章節(jié)，失去了大學(xué)物理知識模塊的完整性，但也最大程度地保證了作為基礎(chǔ)課的重要作用。目前，我們正在著力制訂少學(xué)時大學(xué)物理的課程標(biāo)準(zhǔn)，以期更好地指導(dǎo)實踐[12]。

在少學(xué)時的情況下，分專業(yè)設(shè)置教學(xué)大綱是大學(xué)物理教學(xué)改革的大趨勢。此種做法可以根據(jù)不同專業(yè)課的需求，靈活地設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。在設(shè)置教學(xué)內(nèi)容的時候，既要注重為專業(yè)課服務(wù)，與專業(yè)課緊密銜接，又要明確大學(xué)物理課是一門公共基礎(chǔ)課而非專業(yè)基礎(chǔ)課。大學(xué)物理課應(yīng)注重知識的廣度，讓學(xué)生掌握物理學(xué)基本的公式、定理等，而非在某一個知識模塊上深入地探究。從專業(yè)課書籍中選擇與物理學(xué)聯(lián)系緊密的知識點作為物理課上的部分講解內(nèi)容，讓學(xué)生感受到學(xué)好物理課對后續(xù)學(xué)好專業(yè)課是非常必要的。

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