奧爾堡大學(xué)物理學(xué)教育課程設(shè)置的實(shí)踐與思考

[摘 要]奧爾堡大學(xué)實(shí)施的PBL（基于問題的學(xué)習(xí)）教學(xué)模式在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才方面取得了卓越的成就。文章詳細(xì)介紹奧爾堡大學(xué)物理學(xué)教育培養(yǎng)方案，分析其本科生教育和碩士研究生教育的培養(yǎng)目標(biāo)、課程總體結(jié)構(gòu)、課程設(shè)置和考核體系，為我國高校物理學(xué)一流學(xué)科建設(shè)及人才培養(yǎng)提供參考。

[關(guān)鍵詞]奧爾堡大學(xué);PBL;物理學(xué);課程設(shè)置

[中圖分類號(hào)] G640 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2021）12-0082-04

培養(yǎng)一流人才是高校的重要使命，也是一流大學(xué)建設(shè)的立校之本、興校之源。物理學(xué)作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)，對(duì)高校大學(xué)生的培養(yǎng)要求是掌握物理學(xué)的基本知識(shí)、基本理論及運(yùn)用科學(xué)研究方法和工具的基本技能，為今后繼續(xù)從事理工科科研工作或進(jìn)入其他學(xué)科應(yīng)用領(lǐng)域獨(dú)立解決實(shí)際問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為應(yīng)對(duì)知識(shí)新經(jīng)濟(jì)的快速變革及社會(huì)的飛速發(fā)展，各大高校都在積極探索人才培養(yǎng)模式和教育方式變革[1-3]。

PBL（基于問題的學(xué)習(xí)）是國際高等教育領(lǐng)域內(nèi)有影響力的教育理念，丹麥奧爾堡大學(xué)在建校之初（1974年）就引入PBL教育模式來培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[4-5]。這座年輕的大學(xué)經(jīng)過短短幾十年的發(fā)展就躋身于歐洲優(yōu)秀高校前列，尤其是其工科學(xué)科在2020年USNEWS世界大學(xué)排名中位列第四。本研究將從分析奧爾堡大學(xué)物理學(xué)本科生教育和碩士研究生教育的培養(yǎng)目標(biāo)著手，探析其課程總體結(jié)構(gòu)、課程設(shè)置及考核體系，思考哪些經(jīng)驗(yàn)可以應(yīng)用于我國物理學(xué)教育變革中，為尋求未來改革路徑提供參考。

一、奧爾堡大學(xué)物理學(xué)教育的培養(yǎng)目標(biāo)

高校的培養(yǎng)目標(biāo)是在高校人才培養(yǎng)理念指導(dǎo)下對(duì)人才培養(yǎng)方向的具體描述，奧爾堡大學(xué)物理學(xué)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)分為本科生培養(yǎng)目標(biāo)和碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)[6-7]。

（一）本科生培養(yǎng)目標(biāo)

本科生應(yīng)在完整的學(xué)士學(xué)位課程中獲得本學(xué)科的基本知識(shí)和洞察力，了解物理學(xué)的基本理論、基本方法以及所需的數(shù)學(xué)知識(shí)與計(jì)算機(jī)編程技術(shù)，具有處理與物理相關(guān)理論和實(shí)踐問題的能力，能夠和他人合作交流物理專業(yè)及跨學(xué)科的問題并提供解決和評(píng)估方案，具有繼續(xù)深造碩士學(xué)位課程的基礎(chǔ)。

（二）碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)

碩士研究生應(yīng)具備一個(gè)或多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)，掌握物理學(xué)的科學(xué)方法和工具，能夠在科學(xué)的基礎(chǔ)上識(shí)別科學(xué)問題、評(píng)估科學(xué)理論、分析和求解模型，能夠和他人討論專業(yè)的科學(xué)問題，能夠獨(dú)立發(fā)起或開展專業(yè)和跨學(xué)科合作并承擔(dān)專業(yè)責(zé)任，具有從事研究工作的基礎(chǔ)條件。

奧爾堡大學(xué)物理學(xué)專業(yè)在要求學(xué)生掌握基本物理學(xué)知識(shí)的同時(shí)，注重學(xué)生科學(xué)思維習(xí)慣的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)，注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的實(shí)踐能力和與他人合作的能力。

二、奧爾堡大學(xué)物理學(xué)教育的課程總體結(jié)構(gòu)

奧爾堡大學(xué)物理學(xué)本科教育是為期3年（6個(gè)學(xué)期）的全日制課程，需要總學(xué)分不低于180個(gè)ECTS（歐盟通用學(xué)分，1學(xué)分相當(dāng)于30學(xué)時(shí)）;其碩士研究生教育為2年（4個(gè)學(xué)期）的全日制課程，需要總學(xué)分不低于120個(gè)ECTS。

（一）不同選修專業(yè)的課程總體結(jié)構(gòu)

奧爾堡大學(xué)的物理學(xué)學(xué)士學(xué)位課程由中心科目物理學(xué)和與物理相關(guān)或不相關(guān)的可選第二科目的課程構(gòu)成，常見的可選組合有物理/數(shù)學(xué)、物理/生物學(xué)、物理/體育、數(shù)學(xué)/物理、生物學(xué)/物理和化學(xué)/物理。其總體結(jié)構(gòu)如表1和表2所示，其中左列表示可選科目不包括體育時(shí)的課程結(jié)構(gòu)，右列表示將體育作為選修科目時(shí)的課程結(jié)構(gòu)。

物理學(xué)學(xué)士學(xué)位（不包括體育）課程前三個(gè)學(xué)期的課程都是中心科目（物理學(xué)），第四學(xué)期的課程除了中心科目還要修讀可選的第二科目，第五學(xué)期和第六學(xué)期的課程都是第二科目，第六學(xué)期還要加上學(xué)士學(xué)位項(xiàng)目。物理學(xué)碩士學(xué)位課程（不包括體育）前兩個(gè)學(xué)期（第七學(xué)期和第八學(xué)期）的課程都是中心科目，第三學(xué)期（第九學(xué)期）的課程是選修的第二科目，第四學(xué)期（第十學(xué)期）需要撰寫跟中心科目相關(guān)的畢業(yè)論文。

（二）不同類型課程模塊的總體結(jié)構(gòu)

奧爾堡大學(xué)的課程分為兩個(gè)模塊即普通課程模塊和項(xiàng)目模塊。普通課程模塊的教學(xué)形式包括學(xué)生課前預(yù)習(xí)、教師講課為主的課堂教學(xué)及課后習(xí)題討論。項(xiàng)目模塊采用基于問題的項(xiàng)目模式，其問題來源可以是教師、學(xué)生、校外公司、非營利組織等，問題主題必須與普通課程模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)。學(xué)生自行組成小組，選擇項(xiàng)目問題來開展研討。每個(gè)小組配有導(dǎo)師，負(fù)責(zé)協(xié)助和推動(dòng)項(xiàng)目開展，但學(xué)生自己對(duì)整個(gè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)，每個(gè)成員對(duì)項(xiàng)目的完成都有貢獻(xiàn)。項(xiàng)目考核方式為提交項(xiàng)目書面報(bào)告和參加項(xiàng)目答辯。圖1和圖2給出奧爾堡大學(xué)物理學(xué)學(xué)士學(xué)位課程模塊和碩士學(xué)位課程模塊的總結(jié)構(gòu)，其中的白底方框代表中心科目，第一行最左邊的方框代表公共科目，第四行最右邊的方框代表主題可以來自中心科目或第二科目的項(xiàng)目模塊，第五、第六、第九行的色塊代表第二科目。1個(gè)小方框代表5學(xué)分，1個(gè)中方框代表10學(xué)分，1個(gè)長方框代表15學(xué)分。

學(xué)士學(xué)位課程的中心科目占總學(xué)分的比例約為2/3，可選的第二科目占總學(xué)分的比例約為1/3。碩士學(xué)位課程的中心科目占總學(xué)分的比例為75%，第二科目占總學(xué)分的比例約為25%?？梢钥闯銎湮锢韺W(xué)教育重視打好學(xué)生的物理學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)。

三、奧爾堡大學(xué)物理學(xué)教育的課程設(shè)置

奧爾堡大學(xué)每學(xué)期有20周，學(xué)分為30（相當(dāng)于900學(xué)時(shí)），普通課程模塊和項(xiàng)目模塊各占15學(xué)分。本科的具體課程設(shè)置如表3所示，課程和項(xiàng)目的學(xué)分比例基本是1∶1。每個(gè)課程模塊都是5學(xué)分（對(duì)應(yīng)150學(xué)時(shí)），比如第三學(xué)期的課程模塊“電磁學(xué)”包含14次講座（56學(xué)時(shí)，每次2學(xué)時(shí)的教師課堂講課和2學(xué)時(shí)的課后學(xué)生習(xí)題討論、教師答疑），學(xué)生課前預(yù)習(xí)35學(xué)時(shí)（每次2.5學(xué)時(shí)，共14次），課下自行完成作業(yè)25學(xué)時(shí)，考前復(fù)習(xí)34學(xué)時(shí)。這和國內(nèi)不同。以東北大學(xué)為例，學(xué)生每門課程的學(xué)分以教師講座時(shí)間來計(jì)算，1學(xué)分相當(dāng)于1節(jié)50分鐘的課。比如東北大學(xué)物理系的電磁學(xué)課程為64學(xué)時(shí)，計(jì)4學(xué)分，教師上課32次，每次課2學(xué)時(shí)。

碩士研究生的具體課程設(shè)置如表4所示，碩士第一年為中心科目的課程和項(xiàng)目，第二年為選修項(xiàng)目及碩士論文項(xiàng)目。碩士階段的項(xiàng)目模塊總共要提交4份項(xiàng)目報(bào)告，更注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。國內(nèi)碩士研究生的學(xué)制一般為3年，第一年通過上課修讀畢業(yè)需達(dá)到的學(xué)分，第二年和第三年跟著導(dǎo)師做某個(gè)方向的1個(gè)具體課題，提交1份碩士畢業(yè)論文。

四、奧爾堡大學(xué)的課程成績?cè)u(píng)定方式

奧爾堡大學(xué)對(duì)學(xué)生課程學(xué)習(xí)采用兩種評(píng)價(jià)方式：第一種是通過或不通過，第二種是七分制（見表5）。項(xiàng)目模塊的評(píng)定方式均為七分制，常邀請(qǐng)校外人員（其他高校教師、企業(yè)人員等）和校內(nèi)教師一起對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核。答辯一般以項(xiàng)目小組為單位，對(duì)于15學(xué)分的項(xiàng)目，評(píng)估時(shí)間為45分鐘，也可以更長，但整個(gè)項(xiàng)目的考核時(shí)間總共不超過5個(gè)小時(shí);對(duì)于少于15學(xué)分的項(xiàng)目，評(píng)估時(shí)間為35分鐘，整個(gè)項(xiàng)目的考核時(shí)間總共不超過4小時(shí)。學(xué)士學(xué)位論文項(xiàng)目及碩士學(xué)位論文項(xiàng)目的評(píng)估時(shí)間為60分鐘。答辯過程中小組學(xué)生先對(duì)報(bào)告做整體陳述（每個(gè)組員都要參與），接著評(píng)委針對(duì)具體內(nèi)容進(jìn)行提問，學(xué)生回答，然后評(píng)委根據(jù)學(xué)生達(dá)到課程目標(biāo)內(nèi)容的廣度和深度進(jìn)行打分，現(xiàn)場告訴學(xué)生得分及評(píng)分理由。評(píng)委重點(diǎn)考查學(xué)生項(xiàng)目是否系統(tǒng)、連貫和結(jié)構(gòu)合理，是否能夠清晰地解釋采用何種理論和方法去解決項(xiàng)目問題及其原因與結(jié)果。課程模塊的考核方式為口試（常用）和筆試（所占比例較?。?。

五、奧爾堡大學(xué)物理學(xué)教育課程設(shè)置的特點(diǎn)分析與思考

通過以上對(duì)奧爾堡大學(xué)物理學(xué)學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位課程設(shè)置的分析，可以看出奧爾堡大學(xué)在物理學(xué)人才培養(yǎng)方面具有以下三方面的特點(diǎn)。

（一）通過PBL模式來整合專業(yè)知識(shí)實(shí)踐

每學(xué)期用PBL項(xiàng)目導(dǎo)向式學(xué)習(xí)將專業(yè)課程知識(shí)串起來，整合了問題形成（包括問題的分析和建構(gòu)）、問題解決和行動(dòng)（將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境）。一方面，學(xué)生學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并在項(xiàng)目進(jìn)行過程中促使學(xué)生通過應(yīng)用具體專業(yè)知識(shí)及主動(dòng)去探索未知知識(shí)來解決項(xiàng)目問題，提高學(xué)生專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)成效;另一方面，在小組討論、商議方案、決策、任務(wù)分配、尋求外部幫助和處理團(tuán)隊(duì)沖突等項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)中鍛煉學(xué)生的合作及組織能力。

（二）重視抓好專業(yè)課程教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)

通過中心科目的課程來培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，注重抓好學(xué)生基礎(chǔ)課程知識(shí)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用實(shí)踐。

學(xué)生自主學(xué)習(xí)花費(fèi)的時(shí)間比較多，以奧爾堡大學(xué)物理學(xué)專業(yè)本科生第三學(xué)期為例，在規(guī)定的900學(xué)時(shí)中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間為816學(xué)時(shí)，占總學(xué)習(xí)時(shí)間的90.7%左右。對(duì)比國內(nèi)，比如東北大學(xué)物理系第三學(xué)期，計(jì)劃總學(xué)分為25.25學(xué)分，換算為404學(xué)時(shí)，這些幾乎是教師上課時(shí)間;如果總學(xué)時(shí)也按900學(xué)時(shí)來計(jì)算，學(xué)生自主學(xué)習(xí)時(shí)間約占55.1%，遠(yuǎn)少于奧爾堡大學(xué)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)時(shí)間。

（三）重視評(píng)估考核學(xué)生的學(xué)習(xí)深度和廣度

奧爾堡大學(xué)物理學(xué)課程設(shè)置基于PBL模式，書面項(xiàng)目報(bào)告和答辯的考核重點(diǎn)不是學(xué)生完成項(xiàng)目與否，而是學(xué)生在陳述問題和回答問題中表現(xiàn)出來的對(duì)項(xiàng)目所使用的理論、方法和結(jié)果的整個(gè)思維過程，這樣更能真實(shí)反映學(xué)生在把課程知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際問題處理、融合各學(xué)科知識(shí)、發(fā)散思維等方面的綜合能力。通過這種考核方式督促學(xué)生全面了解掌握專業(yè)課程知識(shí)并發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力。

六、結(jié)語

隨著我國高等教育的快速發(fā)展，對(duì)物理學(xué)專業(yè)興趣不足、未來發(fā)展目標(biāo)模糊的學(xué)生數(shù)量也在不斷增長。面對(duì)這一變化，我們?cè)谌绾渭ぐl(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力及綜合素質(zhì)方面，也許可以借鑒奧爾堡大學(xué)物理學(xué)教育實(shí)踐的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。首先，根據(jù)專業(yè)教育目標(biāo)，合理確定專業(yè)課程、通識(shí)課程及選修課程的比例，尤其是優(yōu)化通識(shí)課的教學(xué)模式。引入PBL教育模式，看能否將專業(yè)課程的知識(shí)和方法融入通識(shí)課程的實(shí)踐，拓展學(xué)生知識(shí)的深度和廣度。其次，依托信息技術(shù)，有效利用慕課資源等賦予學(xué)生更多的自主學(xué)習(xí)時(shí)間與空間，鼓勵(lì)學(xué)生自由探索。最后，以成績?cè)u(píng)估方式為指揮棒，寬進(jìn)嚴(yán)出，培養(yǎng)、提升學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維，促進(jìn)我國“雙一流”物理學(xué)科建設(shè)和高質(zhì)量人才培養(yǎng)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 潘黎，鄭鈞丹. 德國應(yīng)用科技大學(xué)課程設(shè)置的特點(diǎn)及啟示[J]. 中國高等教育，2018（6）： 61-63.

[2] 劉海濤. 麻省理工學(xué)院本科課程及學(xué)分設(shè)置的實(shí)踐與思考[J]. 高教探索，2018（2）：70-77.

[3] 吳飛，楊洋，何欽銘. 人工智能本科專業(yè)課程設(shè)置思考：厘清內(nèi)涵、促進(jìn)交叉、賦能應(yīng)用[J]. 中國大學(xué)教學(xué)，2019（2）：14-19.

[4] ANETTE K. PBL curriculum strategies： from course based PBL to a systemic PBL approach [M]. PBL in Engineering Education， Rotterdam/Boston/Taipei， Sense Publishers， 2017：1-12.

[5] HU X L， ZHANG H Y， SONG Y， et al.Implementation of flipped classroom combined with problem-based learning： an approach to promote learning about hyperthyroidism in the endocrinology internship [J]. Medical Education 2019（19）： 290.

[6] Bachelor’s Programs[EB/OL]. （2018-09-01）[2020-06-10].https：//www.aau.dk/ uddann elser/bachelor /fysik.

[7] Master’s Programs [EB/OL].（2019-09-01）[2020-06-10].https：//www.aau.dk/uddannelser/kandidat/fysik.

[8] Examination rules [EB/OL].（2019-11-13）[2020-06-10]. https：//www.studieservice.aau.dk/Studielegalitet/.

[責(zé)任編輯：龐丹丹]

[收稿時(shí)間]2020-06-28

[作者簡介]吳海娜（1981-），女，河南鎮(zhèn)平人，博士，副教授，研究方向：有機(jī)分子體系量子自旋輸運(yùn)理論、物理學(xué)教育。