應用型人才培養(yǎng)模式下的工科大學物理教學改革探索

張春華范仰才譚誠臣

（1廣東工業(yè)大學物理與光電工程學院，廣東 廣州 510006）（2華南農(nóng)業(yè)大學理學院，廣東 廣州 510642）

應用型人才培養(yǎng)模式下的工科大學物理教學改革探索

張春華1范仰才1譚誠臣2

（1廣東工業(yè)大學物理與光電工程學院，廣東 廣州 510006）（2華南農(nóng)業(yè)大學理學院，廣東 廣州 510642）

教育理念的更新是教學成功的關鍵.本文以新的工科大學物理教學基本要求為依據(jù)，結合本校實際，改革傳統(tǒng)教學模式、教學內(nèi)容和方法，嘗試將PBL教學模式應用到大學物理教學中，提高了學生的學習興趣和積極性，取得了較好的效果.

大學物理；模塊；PBL教學

物理學是整個自然科學的基礎，更是現(xiàn)代工程技術創(chuàng)立的源泉.大學物理是理工科各專業(yè)的一門重要必修基礎課，其內(nèi)容和思想對后繼課程的學習和科學素質的培養(yǎng)都具有深遠而持久的影響.

隨著科技發(fā)展和社會進步，為社會輸送應用型人才成了高等院校的重要任務，培養(yǎng)學生的科學素質和創(chuàng)新能力成為大學物理課程的主要教學目標［1］.目前國內(nèi)高等教育已經(jīng)在由精英化向大眾化轉型，高校的辦學層次、招生規(guī)模、生源質量等都發(fā)生了很大的變化.為適應時代經(jīng)濟和科技發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求，推動大學物理課程的教學改革，保障教學質量.教育部非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導分委會于2008年正式重新頒布了《非物理類理工科大學物理課程教學基本要求》［2］.廣東工業(yè)大學大學物理部以大學物理省級精品課程為依托，配合《2010版本科人才培養(yǎng)方案》，緊密結合《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要（2008—2020年）》對人才的需求，按照“夯實基礎，拓寬口徑，注重素質，強化能力，突出特色”的思路，在貫徹實施新基本要求上進行了積極的探索與實踐，取得了初步成果.

1 大學物理課程的傳統(tǒng)教學模式及存在的問題

（1）學生不重視大學物理.學生學習大學物理課程的興趣不濃，積極性不高.這是受社會大環(huán)境及嚴峻就業(yè)形勢的影響，現(xiàn)在的大學生往往對英語、計算機以及與未來他們可能從事的專業(yè)有關聯(lián)的科目給予高度的關注或愿意投入相當?shù)臅r間學習，而大學物理被認為是沒用的學科，不愿多花時間學習，加上大學物理又與高等數(shù)學有一定的關聯(lián)，當用到微積分或矢量運算時，就會產(chǎn)生畏難思想.

（2）教學內(nèi)容陳舊，教學模式比較單一.即教師用多媒體課件教學，幾乎整堂課都是老師在講，學生沒有思考的時間或思考時間很少，我們稱之為填鴨式的教學.為了完成教學內(nèi)容，老師無暇顧及學生的反應，老師講得很辛苦，可效果往往并不理想.另外，由于大學物理課程受制于總學時，而考試涉及的近代物理內(nèi)容又比較少，因此近代物理與高新科技物理基礎相關的內(nèi)容就習慣性地被壓縮.這也同樣影響學生學習大學物理的積極性.

（3）過分強調學生成績的可比性.“同一所學校，同一門課程，教學內(nèi)容和要求相同，期末實行統(tǒng)一考試”的做法在一般地方性工科院校仍普遍存在.但多年來的教學實踐發(fā)現(xiàn)，這種不論專業(yè)，不管學生基礎如何，實行統(tǒng)一的教學內(nèi)容和要求的做法，使學生很難認識到物理課程對專業(yè)學科的基礎和幫助作用，不利于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生在本專業(yè)學科中的創(chuàng)新能力，也很難體現(xiàn)物理知識的應用價值.這顯然不利于因需施教.

影響教學效果的因素很多，限于篇幅不一一列舉.毋庸置疑，大學物理教學與生活和工程實踐聯(lián)系不夠緊密，以及教學方法的單一是扼殺學生學習積極性的根本原因.因此，大學物理教學必須順應時代經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展，改革教學模式，更新教學內(nèi)容、教學手段和教學方法.

2 大學物理課程教學改革的探索

按照學校“夯實基礎，拓寬口徑，注重素質，強化能力，突出特色”的整體改革思路，針對本校專業(yè)設置和學生特點，打破傳統(tǒng)教育觀念，我們從教學組織、課程體系、教學內(nèi)容、教學手段、考核評價體系等多方面對本校2010級的電子技術、機電和自動化專業(yè)的大學物理課程教學進行了改革探索.把經(jīng)典物理教學和現(xiàn)代物理教學相結合，把基礎知識教學和專業(yè)特征相結合，將素質教育、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育貫穿于教學全過程，構建和完善適用工科各專業(yè)需求，保證應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的大學物理教學體系.給學生提供一個與專業(yè)緊密結合的研究型學習環(huán)境，充分調動學生積極性，激勵學生創(chuàng)新思維，使學生充分認識物理學科的重要性.

2.1 大學物理課程體系模塊化的構建

根據(jù)因需施教的原則，緊密結合各專業(yè)需求，根據(jù)工科各專業(yè)對物理學中力學、熱學、電磁學、波動光學和近代物理各部分知識的依賴程度和《工程教育專業(yè)認證標準（試行）》（2009年），大學物理課程體系總體上分成三大模塊：

（1）《大學物理A》電類模塊.適用于對物理知識要求高的電類專業(yè)，包括物理學、電子與微電子、自動化、機電工程、信息通信等專業(yè).對電類專業(yè)學生，力學部分內(nèi)容相對減弱，而加強了電磁學方面的內(nèi)容，并有意識加強了量子物理、固體方面的基礎內(nèi)容，這對電子與微電子、自動化、機電工程、信息通信等專業(yè)的學生來說，起到了知識銜接性的作用.對某些特殊專業(yè)所需的內(nèi)容可做部分調整，如自動化專業(yè)需求熱力學及熱力機械的基礎知識，這部分內(nèi)容可酌情增加和調整.

（2）《大學物理A》非電類模塊.適用于對物理知識要求高的非電類專業(yè)，包括土木與交通、計算機、材料與能源、數(shù)學、輕工化工、環(huán)境工程等專業(yè).對非電類學生，強調力學部分內(nèi)容，特別是剛體部分的內(nèi)容，振動、波動光學部分也應是加強的地方，這對土木與交通、材料與能源、環(huán)境工程等專業(yè)有著重要的實際意義.

（3）《大學物理B》模塊.適用于對物理知識要求不高的其他專業(yè)，包括藝術設計、數(shù)字媒體、包裝工程等專業(yè).對其他專業(yè)的學生，主要安排力學、波動和電磁學部分的內(nèi)容，同時可增加物理美學知識的介紹，不安排熱學和近代物理部分的內(nèi)容，這也結合了藝術設計、數(shù)字媒體、包裝工程等專業(yè)的特點.（學時分配詳見表1）

表1 教改前后各模塊的教學內(nèi)容、學時安排以及與新基本要求的比較

在上述課程體系分類的基礎上，針對不同專業(yè)的特色和各專業(yè)的需求，任課教師在完成基本教學要求的基礎上仍然可以對教學內(nèi)容進行微調——即因需施教.例如可以安排物理與新材料、物理與新能源、物理與機械自動化、物理與現(xiàn)代建筑、物理與信息技術、物理與海洋技術、物理與生物環(huán)境技術、物理與電子技術、激光技術、超導技術等方面的內(nèi)容，作為不同專業(yè)的選擇內(nèi)容.

2.2 基于PBL教學模式的大學物理教學方法探索

為了激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果，活躍課堂氣氛、優(yōu)化教學過程，們在教改實踐中針對一部分內(nèi)容嘗試了PBL（基于問題的學習）模式的教學方法，得到學生的認可與支持.以兩個教學案例說明：

前面提到掌握微積分的運算對于學好大學物理至關重要，那么怎樣才能使大學物理的學習不被數(shù)學困擾呢？關鍵是要讓學生從物理的角度去理解微分和積分［3］.為此在大學物理的第一篇力學部分就要過微積分這一關，否則往后的學習就會有更多的問題.為此我在第一堂課給同學們的問題就是：如何理解微積分在物理問題中的意義——比如瞬時速度、瞬時加速度、功、沖量等等.要求學生分組討論，每人都要闡述自己的理解，當學到這部分內(nèi)容時，我隨機在課堂上提問幾個同學，最后加以總結.這樣同學們對物理概念就有了透徹的理解，知道了為什么要在物理中引入微積分解題，在后續(xù)的電磁學等章節(jié)中利用微積分的問題也就迎刃而解.

再比如針對機電學院的學生，在講授熱機之前，我就結合學生專業(yè)提出了一系列的問題：汽油機和柴油機的循環(huán)過程是什么？第一類永動機和第二類永動機分別違反了什么定律？在現(xiàn)今社會為什么節(jié)能環(huán)保如此重要并且已經(jīng)上升為一個政治問題等等.帶著這些問題，學生開始查閱資料、進行小組討論由小組長整理出答案，在隨后的課堂上，針對這些問題，我就把課堂一部分時間交給學生，讓學生上講臺，變被動接受知識為主動思考學習，使聽課學生的注意力空前的集中，同學們說當物理知識和專業(yè)結合起來時他們就有了學習的積極性，當物理與現(xiàn)今社會問題和經(jīng)濟問題結合起來時，他們就有了學習興趣.這不正是我們每一個老師所希望看到的嗎？

學生走上講臺，也讓他們體會到了教師為備好、講好每一節(jié)課付出的辛勤勞動，增進了師生之間的了解，課堂上教師和學生之間的互動也增進了師生的感情.同樣的教學方法我還應用到相對論和量子力學中，由于篇幅有限不再贅述.

2.3 考核評價體系的改革探索

課程考試和成績評定是整個教學過程中的一個重要環(huán)節(jié).為了更科學、公正、客觀、全面地評價學生的學習效果和課程質量，國內(nèi)許多學者對此問題進行了探討［4］.我們在教改實踐中對機電、自動化、電子三個專業(yè)嘗試建立了以下新型的課程考核評價體系.

（1）基礎知識考試.從試題庫命題，主要考查學生是否掌握必要的物理基礎知識并具備相應的計算能力，以集中閉卷考試形式進行.

（2）準學術探究考查.任課教師結合相關專業(yè)，設計一些與工程或生活有關的題目和內(nèi)容，考查學生對物理方法的掌握、綜合概括能力和創(chuàng)造性地運用知識解決實際問題的能力.以隨堂提問或小組討論形式進行.

學生課程總成績由以上兩部分成績構成，其中基礎知識考試占70%，準學術探究考察和以及平時考勤和作業(yè)占30%，這部分成績由任課老師靈活掌握，老師根據(jù)小組討論情況、課堂提問情況以及課后答疑情況綜合評判學生的學習能力.事實證明這樣的考核方法能有效地反映學生的學習成績和學習能力.

3 結論

《非物理類理工科大學物理課程教學基本要求》順應了時代經(jīng)濟和科技發(fā)展對高素質人才的需要，對大學物理課程的教學內(nèi)容、教學過程、學生能力和素質培養(yǎng)提出了新的要求.通過一年的教學探索，我們認識到教學改革的必要性和艱難.大學物理的教學內(nèi)容改革［5，6］固然重要，但更重要的是我們要轉變我們的教育理念，在今后的教學中我們要以學生為本，因需施教，充分發(fā)揮學生的積極性，改變填鴨式的教學模式，吸收國際先進的教學方法，為社會培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才，我們的高等教育才能走得更遠，中國才能走得更遠.

［1］ 顧牡.對于重新制定的《非物理類理工科大學物理課程教學基本要求》的認識和體會［J］.物理與工程，2007，17（1）

［2］ 教育部高等學校物理基礎課程教學指導分委會.理工科類大學物理課程教學基本要求［M］.北京：高等教育出版社，2008

［3］ 丁亞明，曹彥鵬，陳延德.對大學物理中微積分應用的認識［J］.甘肅聯(lián)合大學學報（自然科學版），2011，（5）

［4］ 胡南，李銳鋒，劉琴.關于大學物理考試改革的探索［J］.重慶工學院學報，2005，（5）

［5］ 毛駿健，陶錚.大學物理教材建設應當與“基本要求”相適應［J］.中國大學教學，2009，（6）

［6］ 何麗娟，盧鑫.大學物理教學改革的探索與實踐［J］.教育探索，2007，（2）

2012-02-29）