基于工程教育專業(yè)認證的大學物理課程教學改革研究

張帥一 夏豐金 郭廣海

摘要：工程教育專業(yè)認證是我國工科專業(yè)與世界接軌的重大機遇，在此大背景下我國高等教育傳統(tǒng)的課程教學模式面臨新的挑戰(zhàn)，大學物理的課程體系改革勢在必行。本文分析了傳統(tǒng)的大學物理教學模式的主要問題，并提出了工程教育專業(yè)認證大背景下大學物理課程改革的思考和具體措施。

關鍵詞：工程教育認證，大學物理，課程改革

1.引言

2016年6月2日，國際工程聯(lián)盟會議全票通過了我國由工程教育本科專業(yè)認證國際互認的《華盛頓協(xié)議》預備會員轉正。這表明我國工程教育質(zhì)量得到了國際社會的正式認可，為我國工程技術人才全面走向世界舞臺提供了新的機遇，對于發(fā)展創(chuàng)新型國家和實現(xiàn)工業(yè)化強國的宏偉目標具有重要推動作用，對于我國的高等教育國際化進程具有重要里程碑意義。相比于傳統(tǒng)教育以課程為中心的教學設計，工程教育專業(yè)認證強調(diào)以學生為本，以學生成果產(chǎn)出為導向（Outcome-based education，OBE），強調(diào)合格評價與質(zhì)量的持續(xù)改進，旨在推動專業(yè)教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)改進和提高。

大學物理是理工科專業(yè)必修的重要公共基礎課程，主要內(nèi)容包括力、熱、電磁、光和近代物理五大模塊，它所涵蓋的科學思想和科學方法，對于學生專業(yè)和職業(yè)生涯的發(fā)展以及人文素質(zhì)的提高都會有潛移默化的影響。物理學科的發(fā)展對于高等院校，尤其是對一所學科協(xié)調(diào)發(fā)展的理工科院校，重要意義不言而喻。鑒于工程教育專業(yè)認證新的教育理念，以及國家對新工科專業(yè)人才的迫切需求，進行理工科高等院校大學物理課程教學內(nèi)容及設計的改革也迫在眉睫。本文將結合當前大學物理教學存在的主要問題淺談工程教育專業(yè)認證背景下工科專業(yè)大學物理課程教學改革的幾點思考與實踐。

2.當前大學物理教學的主要困境

（1）大學物理教學并未得到應有的重視。大學物理是培養(yǎng)理工科專業(yè)學生探索能力和創(chuàng)新能力的重要公共基礎課程，尤其近些年交叉學科的發(fā)展以及不同研究方向的互相融合大大促進了科技的進步，作為覆蓋力、熱、光、電等各大模塊的大學物理在理工科知識體系中的作用理應越來越受重視。但每次高等教育改革來臨，需要調(diào)整課程體系的時候，由于大量的實踐素質(zhì)教育課程的加入，使得原有基礎課程的課時不斷被壓縮，而大學物理作為理工科專業(yè)的基礎課首當其沖的受到?jīng)_擊。這導致大學物理課程過于簡化，知識體系碎片化，尤其對一些學習主動性不強的學生來說，更是很難形成系統(tǒng)的知識體系，在學習過程中更多的是感到學習大學物理非常困難，體會不到大學物理與自己專業(yè)的本質(zhì)關聯(lián)，長此以往對大學物理的學習興趣和重視程度大大降低。

（2）教學內(nèi)容和教學方法陳舊單一。與當今社會快速的知識更新速度相比，傳統(tǒng)的大學物理教學內(nèi)容相對陳舊，經(jīng)典物理內(nèi)容與當今物理前沿和高科技應用脫離比較嚴重，同時物理實驗部分也缺乏創(chuàng)新，很多物理實驗只需學生按照步驟熟悉操作，只拘泥于形式，不能引導學生對物理現(xiàn)象進行深入思考，同時近代物理實驗內(nèi)容過少。另一方面，針對不同的理工科專業(yè)缺少體現(xiàn)專業(yè)側重點的經(jīng)典教材，教學方法和教學內(nèi)容幾乎沒有專業(yè)特色，雖然進行了些許教學手段的改革，但實質(zhì)的教學理念沒有根本變化。缺少按照專業(yè)特點分層次構建的教學設計，很難讓學生在學習大學物理課程時引起專業(yè)方面的共鳴。同時，目前中學階段的物理改革，學生可以對力、熱、光、電幾大模塊進行有選擇地學習，這就會導致學生在進入大學以后物理基礎存在很大差異，同一個專業(yè)的同學物理基礎參差不齊，大學階段和中學階段的物理學習做不到無縫銜接，這也會大大影響大學物理的教學質(zhì)量。

（3）教學資源和師資力量嚴重缺乏。優(yōu)質(zhì)的教學資源和師資力量是辦好高等教育的基礎，近二十年中國高等教育的擴張?zhí)岣吡苏w的國民素質(zhì)，促進了經(jīng)濟的飛躍發(fā)展，為實現(xiàn)中國民族的偉大復興儲備了大量的人才，也必將為未來國家全面工業(yè)化的實現(xiàn)奠定重要的基礎。但我們也應該清楚地看到大學擴招給大學原本就不充裕的教學資源帶來了強有力的沖擊，降低了高等教育的培養(yǎng)質(zhì)量，尤其對理工科院校的大學物理課程的負面影響格外嚴重。首先師資力量的短缺使大學物理課程不得不實行大班上課，有的高校甚至出現(xiàn)超過150人的大學物理課堂，這很難保證課堂的教學效果。同時，過多的教學任務占用了教師很多的時間和精力，尤其對于剛入職的年輕教師，一方面的是沉重的教學壓力，另一方面還有學校高標準的科研考核壓力，這使得他們有時對于教學只能疲于應付，很難有充裕的時間琢磨教學設計和教學方法，長此以往必然會影響教師的教學熱情和課堂的教學效果。

3.OBE理念下的大學物理課程教學改革措施與思考

（1）按專業(yè)優(yōu)化教學大綱，教材應體現(xiàn)不同院校不同專業(yè)的個性化差異。由大學物理教師和各理工科專業(yè)教師協(xié)同分工，根據(jù)各個理工科專業(yè)的特點制定具有專業(yè)特色的大學物理教學大綱，將教學體系分層次構建，按照不同專業(yè)的具體要求將教學內(nèi)容進行模塊化設計，在各個模塊中突出相應的專業(yè)特點。偏重物理類的專業(yè)比如通信、機械等對物理基礎的要求要比化學類的專業(yè)要高一些，同時不同專業(yè)對大學物理知識要求的重點也各不相同，比如通信專業(yè)應該加強磁學、光學方面的講解，機械專業(yè)則應更注重力學知識的學習。同時按照本專業(yè)學生的基礎，調(diào)整重點教學內(nèi)容，編寫適應新時代特征和短課時教學的教材，經(jīng)典教材固然有其突出的優(yōu)點，但并不適應每個學校的每一個專業(yè)，尤其對一些大專院校的學生，經(jīng)典教材的難度有點偏高，編寫適合本專業(yè)學生基礎以及專業(yè)特點的教材至關重要。

（2）改進教學方法和教學手段，提高學生的課堂參與度。傳統(tǒng)的教學理念以課程為教學設計的中心，便于發(fā)揮教師的主導作用，尤其高等教育擴招以后，教師往往選擇采用在課堂上直接向學生灌輸大量知識的教學方法，學生的學習主動性則受到很大的抑制，教學效果難以保證。OBE理念強調(diào)以學生作為教學設計的中心，強調(diào)學生的個性發(fā)展和主體地位。所以，教師結合不同教學方法和手段，調(diào)動學生的學習積極性。比如使用現(xiàn)代教學媒體，如多媒體和網(wǎng)絡信息技術等先進教學手段，發(fā)揮它們直觀、生動、形象的特點，提高學生的課堂學習興趣和參與教學活動的積極性，使他們成為知識的主動探索者和發(fā)現(xiàn)者;針對某一物理原理或定律，將前沿的研究成果深入淺出地應用于教學實踐中，并自然引入與本節(jié)內(nèi)容相關的物理學史以及科學家軼事，甚至引申出這一物理原理的哲學意義，使每一個物理原理都能有源可尋，并讓學生感受到學以致用的魅力所在，增加課堂的生動性;另外，高度重視大學物理實驗環(huán)節(jié)，結合不同專業(yè)的特點，科學設計與教學內(nèi)容及專業(yè)特點相契合的物理實驗，加大教學硬件設備的投入，提高探究性和設計性實驗的比例，真正體現(xiàn)以學生為中心的教學理念。

（3）制定合理切實可行的考核方式，充分調(diào)動教師和學生的積極性。要保證一堂高質(zhì)量的課堂教學，從教師的角度來說，課前需要投入足夠多的精力來進行教學設計，但目前高校教師尤其是青年教師，面臨教學、科研和職稱晉升各種壓力，很難有足夠的精力和時間投入到課堂教學中。一方面，學校應該增加優(yōu)質(zhì)師資的引入，分擔教師沉重的教學工作量，使他們有時間去琢磨課程的精華和具體設計;另一方面，職稱晉升是調(diào)動教師積極性的重要指揮棒，學校應該改變目前這種職稱晉升唯科研論的評價體系，提高教學在職稱晉升中所占的比重，或者采取分系列晉升的方式，單獨增列教學型高級崗位，充分調(diào)動教師投入教學的工作熱情。再者，目前各大高校正在實行的督導制也需要真正起到“督導”的作用，盡量選擇本專業(yè)的專家進行督導，高校督導工作的重點不應在體態(tài)、語調(diào)等形體語言上，更應該深入到物理原理的講解以及課堂設計是否合理等方面，這樣才能切實提高青年教師的教學水平。在調(diào)動學生學習大積極性方面，為了使他們更愿意參與到大學物理的課堂學習中，加強過程性考核也是很必要。多設置一些學生可以參與的項目作為平時考核，并增加平時過程性考核在期末成績中所占的比例，避免臨時抱佛腳，死記硬背暫時過關的情況。同時，鼓勵學生參加大學生物理競賽，提高他們對大學物理知識點更深度理解的需求。

4.結束語

工程教育專業(yè)認證是對高等院校工科專業(yè)實施的專門性認證，其主要目的是為了提高我國工程專業(yè)人才的國際競爭力。大學物理作為工科專業(yè)重要的公共基礎課，理應順勢而為，以工程教育專業(yè)認證的OBE理念為指導，圍繞各理工科專業(yè)的不同特點進行大學物理課程改革。這將是一個長期的、不斷改進的過程，需要高校、教師和學生的共同努力。

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作者簡介：

張帥一（1982-），漢族，山東青島人，博士，青島科技大學副教授，研究方向：激光技術及非線性光學。

夏豐金（1985-），漢族，山東臨沂人，博士，青島科技大學講師，研究方向：新型半導體薄膜器件制備及應用研究。

郭廣海（1976-），漢族，遼寧大連人，博士，青島科技大學教授，研究方向：黑洞物理學、宇宙學。

基金項目：基于工程教育專業(yè)認證的大學物理課程體系與教學內(nèi)容改革的設計與探索（青島科技大學教改項目2018ZC19）。

（青島科技大學數(shù)理學院 山東青島 266061）