卓越人才培養(yǎng)視閾下大學(xué)物理課程的作用與改革

摘要：在以卓越人才培養(yǎng)為目標(biāo)的高等教育改革中，應(yīng)深入發(fā)掘大學(xué)物理課程本身具有的知識(shí)、思維、方法、精神等多層面價(jià)值內(nèi)涵，持續(xù)推進(jìn)大學(xué)物理課程教學(xué)改革實(shí)踐，因材施教、因?qū)I(yè)施教、因材施考，營(yíng)造積極的數(shù)理文化氛圍，充分發(fā)揮其在知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、創(chuàng)新能力養(yǎng)成、價(jià)值觀導(dǎo)向方面的作用。

關(guān)鍵詞：卓越人才培養(yǎng)；大學(xué)物理；課程改革

作者簡(jiǎn)介：于肇賢（1965-），男，山東萊州人，北京信息科技大學(xué)理學(xué)院，教授；于巖（1983-），女，山東煙臺(tái)人，北京信息科技大學(xué)組織部，講師。（北京 100192）

基金項(xiàng)目：本文系北京信息科技大學(xué)2011年度高教研究立項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目“數(shù)理文化的生態(tài)構(gòu)建與我校應(yīng)用型人才培養(yǎng)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2011GJZD02）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）34-0124-02

人才培養(yǎng)、科學(xué)研究、服務(wù)社會(huì)、文化引領(lǐng)是高等學(xué)校辦學(xué)的四大使命。其中，人才培養(yǎng)是大學(xué)的核心功能。在以學(xué)生為本的大學(xué)教育中，各類教育資源功用不一，它們從多個(gè)角度協(xié)同作用于學(xué)生的成長(zhǎng)成才。大學(xué)物理課程是我國(guó)高等院校中理、工、醫(yī)、農(nóng)、林等各類非物理專業(yè)的必修基礎(chǔ)課，是高等院校中科學(xué)類課程的典型代表。

經(jīng)歷了大學(xué)合并、教育產(chǎn)業(yè)化、本科高速擴(kuò)招、研究生數(shù)量增長(zhǎng)、學(xué)院改名等一系列事件的中國(guó)高等教育，越來(lái)越明確地感受到“培養(yǎng)卓越人才，進(jìn)而提高對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)力”是衡量一所學(xué)校辦學(xué)水平高低的重要指標(biāo)。本文將走出工具邏輯的思維，探討大學(xué)物理課程在高等教育中對(duì)卓越人才培養(yǎng)所能夠起到的積極作用，從人的邏輯和社會(huì)視角重新定位大學(xué)物理課程的價(jià)值和貢獻(xiàn)，以啟發(fā)大家的思考，希望起到拋磚引玉的作用。

一、大學(xué)物理課程在培養(yǎng)卓越人才方面的重要作用

促進(jìn)學(xué)生發(fā)展，需要各種教育資源的協(xié)同作用。因此，卓越人才培養(yǎng)方案的架構(gòu)需要能夠準(zhǔn)確把握各種教育資源的功能所在。大學(xué)物理課程的模式是建立以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的基于探索和研究的教學(xué)模式，形成由學(xué)生、教師和管理者構(gòu)成的有利于培養(yǎng)研究型人才的“生態(tài)環(huán)境”。

200年以前，英國(guó)作家威廉·布來(lái)克曾經(jīng)說(shuō)：“一粒沙里有一個(gè)世界，一朵花里有一個(gè)天堂，把無(wú)窮無(wú)盡握于手掌，永恒寧非是剎那時(shí)光？”從物理學(xué)的角度來(lái)看，也可以說(shuō)：“物理學(xué)里有一個(gè)世界，物理學(xué)里有一個(gè)天堂，把思想方法握于手掌，終身受益且澤被后世。”

1.“知識(shí)基礎(chǔ)”——大學(xué)物理課程的不可替代性

以物理學(xué)基礎(chǔ)為內(nèi)容的大學(xué)物理課程，是理工科各專業(yè)學(xué)生一門(mén)重要的通識(shí)性的必修基礎(chǔ)課，該課程既為學(xué)生打好必要的物理基礎(chǔ)，又在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀、增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)等方面具有其它課程不能替代的重要作用。

1999年3月，亞特蘭大召開(kāi)的第23屆國(guó)際純粹物理和應(yīng)用物理聯(lián)合會(huì)代表大會(huì)決議中指出：“物理學(xué)是研究物質(zhì)、能量和它們相互作用的學(xué)科，是一項(xiàng)國(guó)際事業(yè)，它對(duì)人類未來(lái)的進(jìn)步起著關(guān)鍵的作用。對(duì)物理教育的支持和研究，在所有的國(guó)家都是重要的。”這是因?yàn)槲锢韺W(xué)發(fā)展著未來(lái)技術(shù)進(jìn)步所需的基本知識(shí)，而技術(shù)進(jìn)步將持續(xù)驅(qū)動(dòng)著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；物理學(xué)在培養(yǎng)化學(xué)家、工程師、計(jì)算機(jī)科學(xué)家以及其他物理科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)工作者的教育中，是一個(gè)重要的組成部分；物理學(xué)擴(kuò)展和提高了對(duì)其他學(xué)科的理解，諸如地球科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)以及天文學(xué)和宇宙學(xué)，而這些學(xué)科對(duì)世界上所有的民族都是至關(guān)重要；物理學(xué)提供了發(fā)展應(yīng)用于醫(yī)學(xué)的新設(shè)備和新技術(shù)所需的基本知識(shí)，如計(jì)算機(jī)層析術(shù)（CT）、磁共振成像、正電子發(fā)射層技術(shù)、超聲波成像和激光手術(shù)等改善了人們的生活質(zhì)量。

2.物理課在學(xué)生職業(yè)生涯中的作用

經(jīng)濟(jì)全球化時(shí)代，世界性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及交叉學(xué)科和高新技術(shù)的大量涌現(xiàn)，要求工科畢業(yè)生不僅能夠理解和應(yīng)用高新技術(shù)，而且更應(yīng)具有發(fā)展和創(chuàng)造高新技術(shù)的能力。

大學(xué)物理課程兼有物理基礎(chǔ)知識(shí)教育和科學(xué)素質(zhì)教育兩種基本作用。物理學(xué)原理是技術(shù)的源泉，是多學(xué)科交叉、轉(zhuǎn)移和滲透的支撐點(diǎn)，因此，在工科人才的培養(yǎng)中，物理課擔(dān)負(fù)著重要的任務(wù)，適應(yīng)人才市場(chǎng)“淡化專業(yè)、注重基礎(chǔ)”的趨勢(shì)。

3.“授人以漁”——培養(yǎng)創(chuàng)新能力，助推知識(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

由于物理學(xué)具有知識(shí)、思維、方法、精神等多層面的價(jià)值內(nèi)涵，它對(duì)人才培養(yǎng)的作用也不僅僅局限于公式和數(shù)理邏輯。物理學(xué)中一系列獲取知識(shí)、組織知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的有效步驟和方法，對(duì)學(xué)生而言的最重要意義是“授人以漁”。

卓越人才培養(yǎng)培養(yǎng)的是知識(shí)基礎(chǔ)和思維方式、解決問(wèn)題能力。獲取物理學(xué)知識(shí)可概括為五點(diǎn)：提出命題、推測(cè)答案、理論預(yù)言、實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、修改理論。這些方法有助于提升學(xué)生對(duì)外界事物的洞察力，為創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供直覺(jué)方式感知信息的必要訓(xùn)練。此外，大學(xué)物理課程還可以通過(guò)結(jié)合具體問(wèn)題展示哲學(xué)上的啟示，進(jìn)而給學(xué)生以哲學(xué)方面的熏陶。例如：矛盾的普遍性寓于矛盾的特殊性之中，并通過(guò)特殊性表現(xiàn)出來(lái)，沒(méi)有特殊性就沒(méi)有普遍性。

筆者的體會(huì)是，未來(lái)研究或者工作中遇到難點(diǎn)問(wèn)題，大多出在思維方式、工作方法和知識(shí)基礎(chǔ)上。大學(xué)物理課程在教學(xué)過(guò)程中，要讓學(xué)生有興趣不斷獲取新知識(shí)，有能力不斷改善知識(shí)結(jié)構(gòu)；要讓學(xué)生學(xué)會(huì)質(zhì)疑，把學(xué)習(xí)能力轉(zhuǎn)化為知識(shí)能力。這有助于改變大學(xué)松散的課程組合現(xiàn)狀，讓各種教育資源協(xié)同作用，從而激發(fā)學(xué)生探索問(wèn)題、解決問(wèn)題、優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)的欲望，彌補(bǔ)應(yīng)試教育的負(fù)面影響，使學(xué)生獲得終身學(xué)習(xí)能力。

4.“精神引領(lǐng)”——正面價(jià)值觀導(dǎo)向、愛(ài)國(guó)精神教育

藝術(shù)尚美，科學(xué)求真，道德向善，卓越人才是真善美的統(tǒng)一。一個(gè)人的成長(zhǎng)，用價(jià)值觀和道德上的“正能量”引導(dǎo)行為取向至關(guān)重要，精神的成長(zhǎng)既要通過(guò)思想道德教育課程來(lái)培養(yǎng)，也要用科學(xué)的陣地來(lái)支撐，給學(xué)生實(shí)實(shí)在在的感受。

從古今中外物理學(xué)家的生平中，不乏關(guān)于做人做事方面的富有啟示的故事。大學(xué)物理課程中，通過(guò)對(duì)阿基米德、牛頓、愛(ài)因斯坦以及中國(guó)錢(qián)學(xué)森、竺可楨、周培源、吳有訓(xùn)、錢(qián)三強(qiáng)、錢(qián)偉長(zhǎng)、鄧稼先等科學(xué)家故事的講述，無(wú)形中引導(dǎo)了大學(xué)生的價(jià)值觀和理想信念。

二、對(duì)推進(jìn)大學(xué)物理課程改革的幾點(diǎn)想法

論語(yǔ)中有言：“知之者不如好之者，好之者不如樂(lè)之者。”興趣是最好的老師，物理教師的首要任務(wù)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的主動(dòng)性。教學(xué)改革、考試改革的理念和實(shí)踐，不能背離這個(gè)學(xué)習(xí)的基本規(guī)律。在推進(jìn)大學(xué)物理課程改革中，推動(dòng)了以下幾個(gè)做法，并取得了良好的效果。

1.積極推進(jìn)大學(xué)物理教學(xué)改革實(shí)踐，因材施教，因?qū)I(yè)施教

在教學(xué)內(nèi)容上采取模塊化的教學(xué)模式，即整合經(jīng)典，加強(qiáng)近代，滲透前沿；聯(lián)系應(yīng)用，融合學(xué)史，培養(yǎng)創(chuàng)新。特別注重物理文化的傳授，結(jié)合有關(guān)教學(xué)內(nèi)容介紹演繹法的三個(gè)特點(diǎn)（傳承性、釋義性、新的理論預(yù)言），介紹歸納法的應(yīng)用、建立理想化模型的思想方法，介紹科學(xué)史上處理問(wèn)題的兩種途徑（一是在原有理論的基礎(chǔ)上，通過(guò)提出合理的假設(shè)，去修正舊的理論；二是提出新概念，建立新理論），及時(shí)將與本課程有關(guān)的最新物理學(xué)進(jìn)展引入課堂教學(xué)，注意介紹中國(guó)物理學(xué)家的工作，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感。

因材施教方面：在教學(xué)過(guò)程中，注重講解獲取知識(shí)、組織知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)的思想、方法和手段，努力做到讓學(xué)生有興趣不斷獲取新知識(shí)，有能力不斷改善知識(shí)結(jié)構(gòu)。讓學(xué)生學(xué)會(huì)質(zhì)疑，把學(xué)習(xí)能力轉(zhuǎn)化為知識(shí)能力，為最終提高職業(yè)能力儲(chǔ)備力量。積極探索能使學(xué)生獲得終身學(xué)習(xí)能力的途徑和方法。

因?qū)I(yè)施教方面：2010年就大學(xué)物理特殊需求問(wèn)題，筆者曾在全校范圍進(jìn)行過(guò)問(wèn)卷調(diào)查。結(jié)果顯示，在教學(xué)上注重結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，因?qū)I(yè)施教，處理好共性與個(gè)性、基礎(chǔ)與應(yīng)用的關(guān)系，收到了很好的效果。

2.積極推進(jìn)大學(xué)物理考試改革，因材施考

在命題考試方面，通過(guò)試題風(fēng)格的變化，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變。注重運(yùn)用問(wèn)題式、探究式、啟發(fā)式、討論式等手段；注重運(yùn)用比較、分類、類比、歸納和演繹、分析和綜合、證明和反證、假設(shè)等方法，一方面減少了客觀題，增加了主觀題；另一方面增加了有相當(dāng)難度的附加題，為基礎(chǔ)好的學(xué)生提供了展示能力的舞臺(tái)；同時(shí)，注重知識(shí)的靈活運(yùn)用。

2012年，北京信息科技大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我校”）通過(guò)教改立項(xiàng)完成了大學(xué)物理試題庫(kù)的建設(shè)。筆者認(rèn)為，因材施考的前提是不能降低教學(xué)要求，而應(yīng)該重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基本概念、基本原理的理解以及靈活運(yùn)用的程度。例如：2011年日本發(fā)生9級(jí)地震，地球當(dāng)天的自轉(zhuǎn)周期減小了1.6微秒，在6月份的考試中，便結(jié)合這一時(shí)政讓學(xué)生運(yùn)用物理模型定性地解釋這種現(xiàn)象。

從實(shí)施因材施教、因?qū)I(yè)施教和因材施考的效果來(lái)看，近年來(lái)大學(xué)物理課程的整體教學(xué)質(zhì)量穩(wěn)步提高。近六年在全國(guó)部分地區(qū)大學(xué)生物理競(jìng)賽中我校共有209名學(xué)生獲獎(jiǎng)（見(jiàn)表1），其中特等獎(jiǎng)1人，一等獎(jiǎng)36人，二等獎(jiǎng)56人，三等獎(jiǎng)116人。我校總體競(jìng)賽成績(jī)?cè)诰﹥?nèi)外同類高校中位于前列。近年來(lái)大學(xué)物理課程的整體及格率有較大提高，2011年全年平均及格率達(dá)到88.25%。

表1 全國(guó)部分地區(qū)物理競(jìng)賽成績(jī)

屆次（時(shí)間）獲獎(jiǎng)等級(jí)及人數(shù)

第23屆

（2006年）21人獲獎(jiǎng)（特等獎(jiǎng)1人，一等獎(jiǎng)8人，二等獎(jiǎng)6人，三等獎(jiǎng)6人）

第24屆

（2007年）41人獲獎(jiǎng)（一等獎(jiǎng)7人，二等獎(jiǎng)11人，三等獎(jiǎng)23人）

第25屆

（2008年）31人獲獎(jiǎng)：二等獎(jiǎng)5人，三等獎(jiǎng)26人

第26屆

（2009年）39人獲獎(jiǎng)：一等獎(jiǎng)2人，二等獎(jiǎng)18人，三等獎(jiǎng)19人

第27屆

（2010年）38人獲獎(jiǎng)：一等獎(jiǎng)8人，二等獎(jiǎng)8人，三等獎(jiǎng)22人

第29屆

（2012年）31人獲獎(jiǎng)：一等獎(jiǎng)7人，二等獎(jiǎng)9人，三等獎(jiǎng)15人

3.積極營(yíng)造數(shù)理文化氛圍，努力提高教學(xué)質(zhì)量

眾多數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家的科學(xué)成就是豐富寶貴的經(jīng)驗(yàn)，要通過(guò)在教學(xué)過(guò)程中構(gòu)建起數(shù)理生態(tài)文化，使學(xué)生得到數(shù)學(xué)文化和物理文化的熏陶，達(dá)到教學(xué)過(guò)程中互促共進(jìn)的雙贏目的。

第一，合理引導(dǎo)，注意宣講物理背景。每個(gè)物理學(xué)家都有求索和成功的歷史，這些經(jīng)歷本身就是一本教材，引導(dǎo)學(xué)生體悟科學(xué)家的成長(zhǎng)空間，有助于學(xué)生本身的成長(zhǎng)成才。

第二，活學(xué)活用，將數(shù)理科學(xué)與生活結(jié)合。在引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，把已有物理原理在處理新問(wèn)題時(shí)所碰到的困難進(jìn)行清晰講解，幫助學(xué)生分析是在原有理論的基礎(chǔ)上，通過(guò)提出合理的假設(shè)，去修正舊的理論去解決問(wèn)題，還是要提出新概念，建立新理論去解決問(wèn)題。

第三，營(yíng)造氛圍，通過(guò)舉辦學(xué)生活動(dòng)，讓科學(xué)走進(jìn)校園每個(gè)角落。通過(guò)舉行數(shù)學(xué)家展、物理大師展、數(shù)理講座等系列活動(dòng)，活躍學(xué)生的數(shù)理文化氛圍，培養(yǎng)學(xué)生們對(duì)科學(xué)的興趣與愛(ài)好，用心感悟自然界的規(guī)律。

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（責(zé)任編輯：王意琴）