如何在本科教學(xué)實(shí)踐中提升學(xué)生對基礎(chǔ)自然科學(xué)的興趣

[摘 要]基礎(chǔ)科學(xué)教育，特別是理工科目的基礎(chǔ)教育，是本科階段學(xué)生教學(xué)實(shí)踐工作的重中之重。從國家對未來人才的政策和學(xué)生個(gè)人的職業(yè)規(guī)劃兩方面的長期發(fā)展來看，必須進(jìn)一步加強(qiáng)對基礎(chǔ)探究的投入。針對目前高校學(xué)生中普遍存在的此類科目的厭學(xué)和難學(xué)問題進(jìn)行研究，分析了基礎(chǔ)科學(xué)教育中問題形成的原因，提出了相應(yīng)的初步解決方案。

[關(guān)鍵詞]本科教育;教學(xué)實(shí)踐;基礎(chǔ)研究

[基金項(xiàng)目]2020-2024年度國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“小通道流動(dòng)沸騰中微液膜蒸發(fā)機(jī)理研究”（51976127）;上海高校特聘教授（東方學(xué)者）崗位計(jì)劃資助

[作者簡介]趙玉剛（1983—），男，河南焦作人，博士，上海理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院特聘副教授，主要從事液滴動(dòng)力學(xué)研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）28-0320-02[收稿日期] 2019-11-15

一、引言

本科教育作為連接校園與社會(huì)工作崗位的橋梁，是學(xué)生在完成初級(jí)和中級(jí)教育后，進(jìn)一步提升整體知識(shí)素養(yǎng)和專業(yè)技能的重要階段。在不考慮具體專業(yè)的情況下，四年的本科教育主要囊括基礎(chǔ)自然科學(xué)類（如大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)和傳熱學(xué)等）、人文社科素質(zhì)培養(yǎng)類（如心理學(xué)、思想政治和第二外語等）、專業(yè)知識(shí)類（如空氣調(diào)節(jié)工程、發(fā)動(dòng)機(jī)原理和鍋爐設(shè)計(jì)等），以及一系列的興趣培養(yǎng)類（如珠寶玉石賞析和插花茶藝等）。其中，基礎(chǔ)自然科學(xué)類是本科教育階段的重中之重，此類科目對于鍛煉學(xué)生的邏輯思維、提高學(xué)生的創(chuàng)新能力來說具有不可忽視的積極意義。

然而，無論是自身作為高校教師的親身經(jīng)歷，還是近期我們對多個(gè)理工類大專院校的調(diào)查，都了解或暴露出了以下問題：學(xué)生對基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目普遍重視程度不夠、學(xué)習(xí)積極性不高、學(xué)期成績不好等。這些問題的長期存在，不僅限制了學(xué)生個(gè)人的職業(yè)長期發(fā)展，而且由于本科畢業(yè)生是科研的基礎(chǔ)力量，因此也制約了我國的科技進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展。

二、現(xiàn)狀和原因分析

這里我們主要討論目前本科教育基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目中存在的三個(gè)問題。

第一，對基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目的忽視是目前各大高校的普遍現(xiàn)象。一方面，學(xué)生群體普遍認(rèn)為該類科目的知識(shí)儲(chǔ)備過于基礎(chǔ)，和具體的應(yīng)用技術(shù)差異較大，無法對以后工作崗位上的實(shí)踐給予明確的指導(dǎo)，由此在觀念上沒有給予此類科目以足夠的重視。另一方面，從教學(xué)規(guī)劃的層面也可以看到，存在部分教師為了盲目追求論文發(fā)表、專利發(fā)明和就業(yè)率等數(shù)字化指標(biāo)，而忽視了基礎(chǔ)自然科學(xué)科目這類長期和潛在的收益。

第二，部分學(xué)生對基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目有強(qiáng)烈的厭學(xué)情緒，學(xué)習(xí)積極性不高?；A(chǔ)自然科學(xué)科目大多需要較好的數(shù)學(xué)功底，以該類學(xué)科中的流體力學(xué)和傳熱學(xué)為例，如何提煉和求解偏微分方程是這兩門科目的重要組成部分。而相當(dāng)比例的學(xué)生對于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)缺乏興趣，特別是在經(jīng)歷過嚴(yán)酷高考，進(jìn)入大學(xué)這個(gè)相對寬松和多選擇的環(huán)境以后，部分學(xué)生更容易對繼續(xù)深入學(xué)習(xí)該類學(xué)科抱有抵觸心理。

第三，基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目往往有著較高的學(xué)習(xí)難度。基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目的學(xué)習(xí)難度較高，相當(dāng)多時(shí)候，學(xué)生分明已經(jīng)投入了大量的時(shí)間和精力，卻依然無法取得滿意的成績，更談不上對知識(shí)框架的掌握。特別是目前各大高校都推行GPA統(tǒng)計(jì)制度，學(xué)生的日常學(xué)術(shù)表現(xiàn)直接關(guān)系到其后期的個(gè)人就業(yè)和繼續(xù)深造（研究生階段），因此為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，選擇較易科目在學(xué)生中形成風(fēng)氣。

三、初步解決方案

依據(jù)上節(jié)所闡述的基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目教育的問題現(xiàn)狀和原因，我們提出了以下幾點(diǎn)初步解決方案。

第一，提高思想認(rèn)識(shí)，明確基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目在本科教育階段中所發(fā)揮的核心作用，這是為建設(shè)現(xiàn)代化中國培養(yǎng)高素質(zhì)人才提出的要求。近現(xiàn)代自然科學(xué)起源于西方文明，經(jīng)過十七至十九世紀(jì)的文藝復(fù)興和幾次工業(yè)革命，歐美國家在自然科學(xué)領(lǐng)域具有較大的先天優(yōu)勢。雖然，建國以后在黨中央幾代領(lǐng)導(dǎo)人和全國人民的共同努力下，我們已經(jīng)縮小了自身與歐美國家技術(shù)科學(xué)的差距，然而，我們國家底子薄弱和先天不足的現(xiàn)狀，并不能在短期內(nèi)得到解決。從2019年的中美貿(mào)易戰(zhàn)中即可以看出我國在很多關(guān)鍵科學(xué)項(xiàng)目上的缺失和落后，如高精度激光刻蝕技術(shù)、特種金屬加工和航空發(fā)動(dòng)機(jī)等“卡脖子問題”。李克強(qiáng)總理在2019年召開的國家杰出青年科學(xué)基金工作會(huì)上就一針見血地指出“卡脖子問題根子在基礎(chǔ)研究薄弱”。因此，加強(qiáng)對基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目重要性的認(rèn)知，是黨和國家對新一代高校教師在本科教育工作中的長期要求。

第二，改變認(rèn)識(shí)，重新梳理基礎(chǔ)自然科學(xué)類科目的教學(xué)內(nèi)容。基礎(chǔ)不等于簡單，基礎(chǔ)自然科學(xué)相較于其他專業(yè)有其獨(dú)有的特點(diǎn)。基礎(chǔ)自然科學(xué)經(jīng)歷二百年以上的歸納總結(jié)、去冗優(yōu)化，知識(shí)結(jié)構(gòu)更加體系化，表達(dá)模式也更加凝練。駕馭這類課程往往需要花費(fèi)大量的備課時(shí)間，同時(shí)也對任課教師本人的思維模式和業(yè)務(wù)能力提出了挑戰(zhàn)。部分教師在此過程中避重就輕，以大量范式習(xí)題來代替課程解析，造成了教學(xué)內(nèi)容的片面撕裂。因此，需要改變傳統(tǒng)教學(xué)中的課程內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注推導(dǎo)過程和概念理解，同時(shí)可以多介紹研究的背景環(huán)境和人物故事[1]，增加課程的趣味性。

第三，重新明確教學(xué)目標(biāo)。傳統(tǒng)的基礎(chǔ)自然科學(xué)教育目標(biāo)大多在于學(xué)生的考試成績，最終以能否完成幾類考題作為衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的標(biāo)準(zhǔn)，而學(xué)生的日常表現(xiàn)，以及其能否積極參與課堂討論等則沒有被納入考評系統(tǒng)。這就造成一個(gè)現(xiàn)狀，即學(xué)生選擇這門課程僅僅是為了完成考試和獲得學(xué)分，而并沒有從相應(yīng)的學(xué)習(xí)過程中受益。因此，教師必須重新明確這類課程的教學(xué)目標(biāo)。諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼說過：“教學(xué)的目標(biāo)是使90%的學(xué)生可以理解這門課，同時(shí)盡可能啟發(fā)5%的學(xué)生對這門課感興趣，從而希望從事相關(guān)的研究工作?！蹦壳暗慕虒W(xué)考核體系需要改革，即降低筆試在匯總考評中的占分比，提高課程參與度和日常表現(xiàn)的占分比。這樣一方面有利于提高課堂的活躍性和學(xué)生的積極性，另一方面也有利于提高教學(xué)成效。

第四，改進(jìn)教學(xué)模式?；A(chǔ)自然科學(xué)類教學(xué)給學(xué)生的印象就是教學(xué)模式單一、學(xué)生參與度低，這也是學(xué)生抵觸和學(xué)不好此類課程的原因。因此，需要改變教學(xué)模式，明確學(xué)生的主體地位，多讓學(xué)生參與到課堂教學(xué)中，活躍課堂氣氛。如近些年提出的Problem-based learning模式[2]，通過結(jié)合具體實(shí)踐案例，讓學(xué)生深刻體會(huì)到基礎(chǔ)研究不等于脫離應(yīng)用實(shí)踐，明白理論內(nèi)容會(huì)給他們帶去切身體會(huì)得到的好處。這一點(diǎn)是相對容易實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榻處焾F(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了常年的專業(yè)訓(xùn)練，接觸了科研和應(yīng)用的前沿，可以靈活選擇實(shí)踐案例。其他的多元化措施，如產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，帶領(lǐng)學(xué)生到工廠去直接接觸應(yīng)用技術(shù)，再如開展學(xué)術(shù)報(bào)告[3]，通過重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和優(yōu)秀科研人物，喚起學(xué)生對基礎(chǔ)研究的向往。

四、結(jié)論

本科階段的基礎(chǔ)自然科學(xué)類學(xué)科的教育工作會(huì)直接影響學(xué)生的邏輯思維能力和長期職業(yè)規(guī)劃。在我們的特殊國情下，重視這類學(xué)科的發(fā)展還關(guān)系到國家現(xiàn)代化的進(jìn)一步進(jìn)行，重新認(rèn)識(shí)和發(fā)展基礎(chǔ)學(xué)科可以從根子上縮小我們同發(fā)達(dá)國家之間的差距。文章分析了目前存在忽視基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)的現(xiàn)狀和原因，并針對這一問題結(jié)合作者自身教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了初步的解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]盧強(qiáng).翻轉(zhuǎn)課堂的冷思考：實(shí)證與反思[J].電化教育研究， 2013，34（08）：91-97.

[2]王默力，張冰爽，尹書會(huì)，等.PBL教學(xué)模式在我國醫(yī)學(xué)本科生中教學(xué)效果的Meta分析[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2015，（25）：4982- 4985.

[3]王虎.基于社交網(wǎng)絡(luò)的影視創(chuàng)作課程協(xié)作平臺(tái)研究[J].中國電化教育，2014，（10）：58-64.

How to Enhance Undergraduates' interest in Basic Natural Science in Teaching Practice

ZHAO Yu-gang

（School of Energy and Power Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093， China）

Abstract： Basic science education， especially the basic education of science and engineering subjects， is the top priority of undergraduate students' teaching practice. From both of the government policies on future human resources and young students' long-term career plan， it is necessary to further strengthen investment in basic research. In order to study the problems of weariness and difficulty in such subjects that are common among college students， the causes of problems in basic science education are analyzed， and corresponding preliminary solutions are proposed.

Key words： undergraduate education; teaching practice; basic research