“三位一體”育人模式下物理學專業創新人才培養課程體系構建研究

(懷化學院 物理與信息工程系，湖南 懷化 418008)

在我國高等教育大眾化的背景下，地方院校的生源質量和大學生培養面臨嚴峻的形勢，如何辦出自己的特色和活力，這一命題時刻縈繞在地方院校領導和全體教師的腦海中.懷化學院從2007年開始，就嘗試對人才育人模式進行探索與設計.在2010年提出了“三位一體”育人思想[1-2]，即:融“知識、能力、素質”為一體，融學生的“公共能力、專業基礎能力、專業拓展能力”為一體，融“課堂教學、實驗實訓、校園文化活動”三個培養平臺為一體.物理學作為我校一個傳統的師范專業，她具有辦學歷史悠久，師資力量雄厚，教學成果顯著深厚、培養體系完善和辦學思路嚴謹，但也存在一些問題，如師范教育與專業教育職能不定，方向不明，課程內容設置單一、陳舊，不適應當今科學技術和社會經濟的發展，也與現今新課程標準下中學物理教育教學改革不適應.學科、專業建設與師范教育失配.物理師范實踐、專業實驗技能、科研實踐安排不夠等.這些問題的存在導致了教師和學生方向迷失，教與學的動力不足，專業辦學特色不明顯，學生知識面窄，就業渠道堵塞，尤其學生的創新素養和專業實踐能力嚴重缺乏.因此，結合我校“三位一體”育人模式的基本內涵[1-2]，我們必須調整現有物理學專業人才培養方案，優化與整合課程教學內容，注入學生實踐能力、創新思維、創新品質和創新能力培養等元素，激活物理學專業辦學活力和適應社會的能力.

1 物理學專業人才培養目標定位和培養規格

大學教育應是做人教育、專業基礎教育和專業發展教育.無論何種專業，首先應教會學生做一個有道德、有知識、有能力和有責任心的社會人才.這是教育的基礎;其次，傳授專業知識與專業技能，這是學生走向社會后求職、賴以謀生的根本.知識傳授中應注重思維和創新素養的培養.正如物理學家勞爾所說，教育、學習不僅僅是獲取知識，更應該是發展思維能力和訓練創新能力.第三，專業前沿動態教育是學生適應未來并不斷發展的源泉.所以，高等學校人才的教育應包含知識、能力和素質三個方面.知識是基礎、載體、表形式，能力與素質的培養和教育必須通過具體知識的傳授來實施.能力是技能化的知識，是知識的綜合體現.它以知識運用的綜合性、靈活性和探索性作為自己重要的內容.在教與學的過程中，注意培養學生運用知識發現問題、分析問題和解決問題的能力.素質是知識和能力的升華，是教育深層次的內容，是科學世界觀和方法論的啟蒙教育和點燃學生想象力與創新意識之火.因此，我系物理學專業培養目標以三位一體育人模式為指導思想，培養學生德智體美全面發展，具有較高的思想道德素質、人文素質、業務素質和身心素質;掌握物理學專業的基本理論、基本知識和基本技能，具有較強的實踐能力、適應能力和創新意識，能勝任中學物理教學和從事一定科學研究工作的應用型人才.物理學專業的培養規格是(1)公共能力方面:具有正確的政治方向和科學的世界觀、人生觀和價值觀，具有正確的法制觀念，良好的道德品質和職業道德;具有英語的聽、說、讀、寫、譯的基本能力，通過大學英語四級考試;掌握計算機文化基礎知識和基本技能，通過非計算機專業學生計算機水平二級考試;具有健康的體魄、頑強的意志品質和良好的心理素質，養成良好的勞動習慣，掌握一定的勞動技能，獲得教師資格證書.(2)專業能力方面:掌握數學的基本理論和基本方法，具有較強的數學運算與分析能力;具有物理學科的基本理論、基本知識以及一定的實驗操作能力;掌握教育科學的基本理論和教學方法，懂得教學規律;掌握現代教育的基本手段和教學技術;具有良好的教師職業道德素養和從事物理學教學的基本能力.(3)發展能力方面:掌握近現代物理學的基本理論，了解物理學的發展動態和最新成果，具備分析和處理較復雜物理系統問題的能力;掌握電子電工的基本知識和基本技能，初步具有電子電工技術的應用能力;掌握文獻檢索、資料查詢、社會調查和論文寫作的基本方法，具有初步的科學研究和科學創新能力;具備從事初等教育教學研究及管理能力，能夠勝任中學物理的教學研究和管理工作.

2 物理學專業創新人才培養課程體系改革

在我國基礎和高等教育改革新的歷史形勢下，我們認為物理學(師范)專業創新人才培養課程體系改革應遵循的原則、任務和方向是:

2.1 遵循的基本原則

(1)以人為本，做好頂層設計的原則.教學是雙向的，它涉及到教師群體和學生群體.因此，人才培養模式的設置必須充分的體現教師和學生的意愿，調動他們參與的積極性與主動性.以學生為本，遵循學生的心理特征，從學生的實際需要出發，構建有利于學生成長、成才的育人模式.強化教師在人才培養模式上的主導作用，使教師擁有更多的人才培養模式制定的話語權，讓他們既是人才培養方案的設計者，更是新的人才培養方案忠實的執行者.

(2)師范技能與創新素質并重的原則.物理學專業是一門實驗性很強的基礎學科，是自然科學的基礎.原物理學(師范)專業人才方案過多注重學生師范技能的培養和知識體系的形成.隨著國際化的推進，我們需要一大批在經濟、政治、文化和科技等領域具有創新思想、意識和能力的人才.作為我國高等院校一部分的師范院校理應為培養具有國際競爭力的高素質人才貢獻自己的力量.在加強教育類課程，強化師范性的同時，還應培養師范學生的創新能力和創新人格，使他們持有嚴謹的科學態度，正確的科學方法、不畏艱險的科學精神和樂于奉獻的崇高理想.

(3)課程內容與時俱進，教學手段現代化的原則.當前我們的人才培養方案面臨著專業課程多而教學時數少的矛盾，面臨部分教學內容陳腐和學科前沿知識不斷涌現的矛盾.破除這一瓶頸就必須整合教學資源，優化教學內容，合理設置學生能力課程群.在不影響知識邏輯順序和教學質量的前提下，適當減少相鄰學科的課程門數，避免教學內容的交疊重復.教學內容拆分成課堂教學部分和課外學生探究學習部分.這樣教師有時間與精力講授重要的知識點，學生也得到自我獨立學習的空間和自我鍛煉的機會，更能促使學生養成良好的學習習慣和創新意識.師范專業應加強微格教學和現代化教學手段，提高學生的操作技能和把科技發展的最新成果運用到基礎物理的改革中來.

(4)研究性教學與科研訓練持續協調發展的原則.大學創新人才培養是一個系統工程，需要四年一貫制的堅持.通過課程論文、學年論文、研究報告、學習報告、科技活動論壇、學科競賽和畢業論文等形式的訓練載體將教育教學的理論、成果與方法轉化為具體的教學方案，培養學生理論聯系實際的能力，注重學生應用能力和創新能力的持續協同發展.改變傳統的教學模式，提倡研究性教學，讓學生成為課堂的主角，教師成為課堂的主導者，增強師生的互動關系，激活課堂活力.

(5)以市場為導向，具有專業特征的設計原則.就業是民生之本，大學的培養也不例外.物理學(師范)專業除培養基礎物理教師外，應積極拓寬學生的就業渠道.在人才培養方案中，提供科學、恰當的子能力培養選修模塊.在研究生深造、公務員選拔、出國留學和企事業單位就業等方面加強學生指導性培養，增強專業的適應性.

2.2 改革的任務和方向

物理學專業課程體系改革的任務是認真貫徹我校“三位一體”育人模式改革理念，將創新思維和創新能力等元素融合到理論課程教學、實驗課程教學和專業素質拓展項目中來，構建具有四年一貫制的學生實踐能力和創新素養培養的課程體系.目前，我校物理學專業課程體系構建主要以普通物理學和四大力學為主線、以物理教學技能傳授和師范綜合素質培養為重要組成部分，對培養學生專業理論知識、知識邏輯結構、教學技能等方面發揮重要的作用，但是，隨著我國大學教育改革的深入和學生就業渠道的變化，越來越多的物理學專業學生選擇攻讀碩士研究生.因此，我們物理學專業課程體系改革的方向是在原有的課程體系中加強學生創新意識、創新能力和實踐動手能力等方面的培養，強化綜合性和設計性實驗項目比例，增設必要的科學計算方法和軟件類課程，及時更新學科前沿知識，加大科學項目訓練力度，提升學生科學素養和研究能力.

3 物理學專業創新人才專業能力與發展能力課程平臺建構

為了構建以創新素質培養為目標的“四年一貫制”物理學專業人才培養方案，我們提出了從進大學開始，采取逐步強化專業基礎，分階段植入物理計算工具課程，使學生逐步熟練掌握科學研究和分析的方法;結合人才方案中專業素質拓展項目以及開展探索性實踐教學為契機，培養學生的科技論文寫作能力和科學創新能力.同時，加強理論課程體系的課堂執行模式，正確培養學生的思維習慣和主動探索的能力.改善實驗教學模式，提高學生分析問題與處理問題的能力等.多層次、多層面，循序漸進達到預設目標.因此，在原有的物理學人才培養方案的基礎上，重點增設或加強一些有利于培養學生創新意識和創新能力的訓練項目和核心課程體系，探索具有培養學生創新素質的設計性、綜合性專業實驗項目.我們構建的課程群模塊如下:

模塊1:設立數學運算與分析能力課程群.數學是物理學的工具，是物理問題解決的關鍵一環.開設數學課程將極大的提高物理學專業學生分析問題于解決問題的能力.物理學專業課程體系目標之一就是開設數學類課程，提高學生分析問題于解決問題的能力.于是課程體系的基本模塊就是開設《高等數學》(一、二)、《線性代數》，《概率論與數理統計》和《數學物理方法》等課程.目的是掌握數學運算與分析.為了拓展學生的數學思維空間和能力，將設立數學能力拓展項目:開展物理中的數學問題講座，“高等數學”課程競賽和參加湖南省非數學專業數學競賽等，激發學生學習數學的興趣與激情.此項工作安排在大學一、二年級進行.

模塊2:設立學生數學軟件和專業課程計算機仿真能力課程群.計算機仿真是研究復雜物理學的主要手段.在當前的物理學前沿研究中，沒有數學軟件運用能力是能難想象的.在很多重點高校，要求學生學會和掌握數學軟件.因此，本課程體系將Matlab，Map和Mathematica 等課程納入其中.主要讓學生掌握基本的數學表達式的書寫、作圖、符號運算和較為復雜的程序設計等.實施主要由有學術研究經驗的教師負責.后兩個數學軟件可安排在專業能力培養模塊中的素質拓展項目里，通過一或兩個講座來實現.具體課時為34，學分2 分.授課時理論課不超過10課時，主要以學生上機為主.課程后期，任課教師應注重培養學生小程序的設計為主，是學生打下較為厚實的計算機仿真能力，為后續專業課程服務.時間安排最好安排在大學一年二期進行.物理學是理論性很強的學科，包含著深邃的物理思想.可指定計算機使用能力強并掌握上述數學軟件的教師講授一些專業課程.但在整個課程體系中，可任選3-6 課程，每門抽取2-4個課時，針對相關課程的部分章節，以專題討論的形式，利用數學軟件再現一些有趣的物理現象和物理原理.每學期都可安排.

模塊3:設立科技論文寫作課程群.科技論文是大學生一項重要的實踐活動，是大學生未來發展必備的能力，是開展學術交流、傳播科技信息重要的載體，更是學生畢業論文的前期準備.課程體系中將開展科技論文寫作和編輯的訓練活動.主要訓練學生文獻查閱、編排科技論文和論文寫作的規范等內容.這些活動可安排具有科學研究經驗豐富的教師主講，每次講座安排1-2課時.每位帶學年論文的教師嚴格執行書寫標準，并開展規范學年論文評比.時間可安排大學二年二期和三年二期各舉辦一次.

模塊4:設立探究性的實驗課程體系.物理學是一門以實驗為基礎的學科，物理實驗是整個物理學課程體系的重要組成部分.將選擇2-3 門專業課程的實驗項目，開發基本實驗模塊和研究性實驗模塊，其中以探究、綜合型實驗為主，也自主開發實驗項目;實驗的表現形式應以實物實驗與虛擬實驗項目相結合;打破理論教學與實驗教學的界限，打破物理學各分支課程實驗之間的界限，培養學生物理觀察與實驗能力、提高綜合物理學素養.設立研究、綜合實驗項目的實驗課程，可適當延長教學學時.

模塊5:設立物理學前沿知識講座課程群.學科前沿知識是大學生了解本學科發展動態和科技信息的重要窗口.物理學前沿知識講座可采取報告當年物理學熱點、物理學經典名篇以及當年物理學諾貝爾獎相關知識等.其目的使學生熱愛物理學和積極投身于物理學的事業中來.每年安排一次，最好在12月底舉行.

結合以上課程群模塊，我們將物理學專業的課程設置為三個模塊，即公共能力培養課程模塊，專業能力培養課程模塊和發展能力課程培養模塊，其中，公共能力培養課程模塊由系部提出具體要求，學校教務處統一負責制定，而專業和發展能力兩個培養模塊體系由我們制定，如表1和2所示.

表1 專業能力培養課程模塊

表2 發展能力培養課程模塊

縱觀構建的物理學專業課程體系，我們強調學生創新素質的培養主要通過多條途徑實現.如數學仿真軟件《Matlab》實踐將使學生把所學的知識應用到編程中去，加深理解與掌握物理的基本原與定律，初步具備程序設計能力與解決實際問題的能力.《物理實驗操作技能競賽》實踐項目將加強學生物理實驗素養、習慣等方面的養成，并培養正確的科學態度和獨立開展研究的能力.學年論文、畢業論文等探索性實踐環節旨在培養學生調查研究、查閱文獻和寫作表達等綜合技能，掌握科技論文撰寫規范，也是培養學生創新精神和科研能力的重要手段.

4 結語

促進學生人文素質和科學素質的提高，注重學生創新精神和實踐能力的培養是一個長期而艱巨的教育工程，需要廣大教育工作者在落實的過程中不斷地總結與完善，并與自身的實際相結合探索一條持續協調發展的創新人才培養之路.我們立足基礎物理教師的教育，注重師范技能和科學素養并重發展，構建了融知識、能力、素質相互協調和統一的創新型物理學專業課程體系.

[1]譚偉平，宋克慧，彭慶文.懷化學院“三位一體”通適性應用型人才培養模式改革的探索與實踐[J].當代教育論壇，2010 (1):67-69.

[2]胡建，宋克慧，彭慶文.地方教學型本科院校人才培養模式的突出問題與改革思考[J].大學教育科學，2010(3):34-38.