基于“卓越計劃”的大學物理研究性教學的探索

張 琴 李文勝 黃海銘

（湖北汽車工業學院理學系，湖北 十堰 442002）

1 研究背景

為培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才，促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國，教育部于2010年6月啟動了“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）［1］.

現在，全國已有194所高校啟動了該計劃，目前對該計劃的人才培養方案、培養理念與課程體系的研究已成為國內各校實施“卓越計劃”的重點與熱點，其中，汕頭大學“機械設計制造及其自動化”專業的“卓越計劃”培養方案被教育部選定為典型案例在全國推廣，然而，國內各校對促進該計劃的實施與之相適應的課程改革卻鮮有報道.

湖北汽車工業學院是全國惟一以汽車命名的本科院校，其專業設置緊緊圍繞汽車產業，具有鮮明的辦學特色.2010年9月，學校首先在機械工程系2010級機械設計制造及其自動化專業開始了“卓越計劃”試點，并為之確定了人才培養目標和與之適應的人才培養方案.

大學物理作為高等院校理工科各專業必修的一門重要基礎課，在培養學生的邏輯思維能力、創新能力等方面具有不可替代的作用.目前，國內高校啟動了一批大學物理教學改革與實踐的項目.其中具有重要影響的大學物理教學改革與實踐的成果主要有：華中科技大學李元杰教授提出并建立的數字物理教學新模式；東南大學葉善專教授構建的具有時代特色的“1＋選1”的大學物理教學新體系；南京大學盧德馨教授為了探索基礎型人才培養的新路子，創建了大理科模式，提出大學物理研究型教學新思路等［2］.通過不斷的教學改革與實踐，這三位教授在培養創新型人才方面逐步形成了自己的特色，均取得了顯著成績.總體而言，其改革的共同點在于：積極倡導以學生為中心、教師為主導的大學物理研究性教學模式，主張學生在教師的啟發、引導下進行探索式、研究性學習，并及時給予評價.

由于我校與上述幾所大學關于學校定位和人才培養目標有所不同，及學校軟、硬件條件等其他方面的限制，不能直接將上述教學成果在我校進行推廣.因此，如果我們在借鑒其教學改革經驗與方法的基礎上，結合我?！芭囵B綜合素質高、工程創新意識和實踐能力強、面向生產和管理一線的應用型高級專門人才”的本科人才培養目標，進行探索與實踐，定能很好地實現創新型人才培養目標，在高校競爭中提高核心競爭力.

2 基于“卓越計劃”的大學物理研究性教學的探索與實踐

為探索出一條適用于“卓越計劃”的大學物理教學改革的新思路，根據對我院2009級工科各專業學生進行“學生大學物理學習情況調查問卷”的分析結果［3］，2010—2011學年第二學期，以我院“卓越計劃”2010級試點班43名學生為對象，在大學物理教學中進行研究性教學的探索.

首先，依據大學物理教學大綱、教材、學生專業與其人才培養特點以及學生實際水平和認知規律，對教學內容進行了適當的調整，該學期大學物理的內容以經典為主，學生對此部分物理理論及規律較為熟悉，由于試點班學生的專業為機械設計制造及其自動化，因此，對力學部分（尤其是剛體這一章節）作了詳細而深入的講解，學習的側重點則放在以建立物理模型為主，在實際上課過程中，主要采用了啟發式教學方法.

物理模型建立起來后，指導學生對模型進行研究，引導其找出模型的特點、需要用哪些物理量來進行描述，然后從各方面討論其性質與物理規律，該階段主要采用了引導式教學方法，以達到讓學生了解物理科學研究的基本步驟之目的.

為了進一步培養學生的學習能力，在教學過程中，我們鼓勵學生要能夠找出每一次課的重點內容，新的一章結束后，要求學生能夠對全章的知識結構做出書面總結，并且要求其具備一定的表達能力，鼓勵學生走上講臺為大家講解及展示.

經過一個學期的教學實踐，該班級學生各方面能力均有所提高，課堂教學氣氛活躍，師生互動良好，期末考試通過率為100%，平均分比其他普通班級高出10分以上.

2011—2012學年第一學期，仍以我院“卓越計劃”2010級試點班學生為對象，在大學物理教學中進一步開展了研究性教學的探索與實踐.

經過上一個學期的學習，學生已了解一定的科學研究步驟，具備一定的能力與素質，該學期我們將學習的側重點放在將物理理論知識聯系實際生活、提高學生的科學研究能力、語言表達能力方面.在實際上課過程中，主要采用了討論式、探究式教學方法.

在課堂上，向學生發放一些玩具小車，讓其課后進行拆裝、研究與設計；以教師申請的教科研項目為例，向學生展示了科學研究的一般步驟與方法，鼓勵大家積極了解并參與研究.為了更好地鍛煉學生，我們以一個月為期限，要求大家以個人或小組合作的形式，提出物理創新研究課題，并且拿出特定的時間在課堂上進行了展示，展示時間控制在10分鐘以內，該活動我們稱為物理創新展示.從2011年10月11日開始一直到課程結束，共有28組學生在課堂上進行了展示（請見附表：物理創新展示一覽表）.

在物理創新展示活動中，學生參與率達到75%以上，展示完畢要求學生與教師對每一個小組進行評價，其中不乏有優秀的作品產生，尤其以《基于有限元分析解決力學問題》、《突發奇想——可伸縮式掛衣桿》最為出色，前者通過自學有限元分析軟件Pro／M，建立力學模型及簡化模型，對自己所設計的零件進行分析，獲取云圖及運動圖像動畫，從而分析出所設計的零件在拐角處最容易斷裂的結論；后者通過觀察生活實際，結合可伸縮天線與可折疊小凳的優點設計出可伸縮式掛衣桿，獲得學生和教師的一致好評.

通過教學實踐，學生的綜合素質能力如理論聯系生活實際、分析問題和解決問題的能力、語言表達能力、積極與教師交流、勇于向教師質疑等能力普遍得到了提高.學期結束后，教師課堂測評結果顯示為99.53%，學生對本門課程教師的教學質量滿意程度為100%，這樣的研究性教學嘗試既拓寬了學生視野，激發了學習興趣，還提高了教學效果，同時也對教師起到了激勵作用.

3 基于“卓越計劃”的大學物理研究性教學的反思

雖然對試點班進行大學物理研究性教學取得了一定的成績，但是也出現了許多困惑，需要在今后的教學中不斷探索與解決：

（1）試點班的學生可以說是我院機械系的精英，其本身的素質、學習熱情、學習習慣與方法均比其他班級要強，采用小班教學，研究性教學實施起來比較容易，如果能夠在全校大范圍內進行推廣，將使得更多的學生受益.

（2）學生已具備一定的計算機水平，教師如何指導學生利用相關編程軟件如C、C＋＋、Matlab等繪制出相關物理模型，來增強學生創新意識是一個值得深究的問題，對教師的能力也提出了挑戰.

（3）進一步拓寬應用實例，結合學校特色、學生自身專業與生活實際，建立相關物理模型，指導學生撰寫高質量的研究報告也是今后有待努力的方向.

（4）開展研究性教學，對課程、學生如何實施有效的評價是值得研究的.

4 結語

大學是培養人才的地方，在實際教學過程中，教師要更新教學理念，始終將培養學生創新能力與邏輯思維能力放在首位，結合學校辦學特色、人才培養特點與生活實際，以提高學生學習興趣為目的，開展形式多樣的教學方式，培養學生多方面能力，與學生共同學習，才能有效地提高課堂教學質量，與所有高校教師共勉之.

附表 物理創新展示一覽表

續表

［1］http：／／baike.baidu.com／view／3863873.htm

［2］張琴，李文勝.應用型工科院校大學物理教學改革的幾點思考［J］.科教文匯，2010，（129）：91～92

［3］張琴，李文勝，黃海銘.地方工科院校學生大學物理學習情況調查研究［J］.物理與工程，2011，21（3）：49～51