中美高等教育物理課程教學(xué)的對比和啟迪

錢彥+吳海平

摘要：物理學(xué)對科技和經(jīng)濟發(fā)展有重要意義。本文通過對中美大學(xué)物理教學(xué)在教學(xué)目標(biāo)、課程設(shè)置、教材、教學(xué)方法以及考核方式五個方面的比較研究，希望能為國內(nèi)大學(xué)物理教學(xué)方面提供一定的參考，提高大學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；教學(xué)改革；中美

中圖分類號：G40-059.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）30-0052-02

大學(xué)物理教學(xué)多年來在教學(xué)模式上都是一成不變的，而本文認(rèn)為有必要對大學(xué)物理課程進行必要的改革，包括教學(xué)目標(biāo)、課程設(shè)置、教材、教學(xué)方法以及考核方式等，使其課程在形式、內(nèi)容上做到與時俱進。

教育相對發(fā)達(dá)的美國，其成功之道我們是可以取其精華的。近期，筆者以訪問學(xué)者身份到美國加州州立大學(xué)北嶺校區(qū)物理系進行了為期五個月的大學(xué)物理教育交流訪問。通過觀摩學(xué)習(xí)、親身體驗和調(diào)查研究，對中美的理工科大學(xué)物理教學(xué)進行研究和對比，吸取兩者之間的教學(xué)經(jīng)驗，并對我國大學(xué)物理教學(xué)改革提出了一定的建議。

一、中美大學(xué)物理課程教學(xué)現(xiàn)狀對比

1.教學(xué)目標(biāo)。中美兩國大學(xué)物理教學(xué)目標(biāo)的不同，直接決定大學(xué)物理教學(xué)的方法、內(nèi)容和手段不同，也決定了大學(xué)物理教學(xué)效果和質(zhì)量的不同[1]。目前，我國大學(xué)物理的教學(xué)目標(biāo)還局限于按照教學(xué)大綱的要求，把物理知識按部就班地介紹給學(xué)生。而美國大學(xué)物理教學(xué)的目標(biāo)，更多地則是關(guān)注過程化教學(xué)的綜合成果，課堂作業(yè)更需要學(xué)生自己查閱資料，自行設(shè)計方案來解決。

2.課程設(shè)置。我國大學(xué)物理的教學(xué)通常是獨立設(shè)置兩門課程——大學(xué)物理課和大學(xué)物理實驗課，并由不同教師來授課。這樣的課程設(shè)置最大的弊病在于不能很好地進行知識之間的銜接，常常造成學(xué)生理論知識尚不具備的時候，就先完成相應(yīng)的物理實驗；或者是理論知識學(xué)習(xí)完較長時間之后才開始進行實驗的尷尬局面。這樣很可能導(dǎo)致學(xué)生不能很好地理解物理實驗和物理理論之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，最終導(dǎo)致我國理工科大學(xué)生普遍存在動手能力差的缺憾[2]。在美國，也開設(shè)大學(xué)物理理論課和實驗課，但很注重加強其理論課和實驗課的聯(lián)系，從而培養(yǎng)學(xué)生對物理知識客觀的認(rèn)識和理解。在其理論課堂的教學(xué)過程中，實驗的思想貫穿始終，同時實驗課的教學(xué)計劃也緊密配合其理論課的教學(xué)進度和教學(xué)內(nèi)容。

3.教材內(nèi)容與結(jié)構(gòu)。我國大學(xué)的物理教材注重整個物理學(xué)的知識體系。它強調(diào)了內(nèi)容的完整性、系統(tǒng)性，在引入物理概念和規(guī)律時，常采用演繹的邏輯思路，教材的學(xué)術(shù)性、邏輯性較強，形成了一個相對比較固定又嚴(yán)格的知識框架。從教材的內(nèi)容上來看，基本上由力、熱、電磁、光和近代物理五大板塊組成，經(jīng)典物理部分和近代物理部分所占的比重大約為8∶2。這明顯不易體現(xiàn)物理與當(dāng)今前沿科技以及交叉學(xué)科之間的聯(lián)系，以至于有部分同學(xué)坦言，不知道學(xué)物理有何用。同時，中國教材多半采用經(jīng)典觀點和方法介紹經(jīng)典部分的內(nèi)容，用近代觀點和方法介紹近代部分的內(nèi)容[2]。從文字表述上看，這兩種觀點和方法有很大的不同，學(xué)生很難理解這兩種觀點和方法的內(nèi)在聯(lián)系，從而造成部分學(xué)生無法理解既然有了近代物理的觀點和方法，為何還要花費大量的時間來學(xué)習(xí)落后的經(jīng)典物理學(xué)觀點。筆者在美國調(diào)研期間，詳細(xì)閱讀了美國加州州立大學(xué)采用的大學(xué)物理教材《College Physics》[3]。教材信息量很大，涉及的內(nèi)容跟中國的教材相比更加豐富，如流體力學(xué)、聲學(xué)、幾何光學(xué)、核物理、宇宙學(xué)等在教材中都有所涉及。教材簡化數(shù)學(xué)推導(dǎo)邏輯演繹過程，多從備受關(guān)注的前沿科技或者深有體會的日常生活出發(fā)，以歸納的邏輯方式引入物理概念和規(guī)律，并且注重科學(xué)精神和人文精神的融合，注重物理學(xué)和其他交叉學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)。教材在經(jīng)典物理中穿插近代物理的內(nèi)容，使學(xué)生不但了解近代物理學(xué)的觀點和經(jīng)典物理學(xué)之間的截然不同，更能正確理解近代物理學(xué)的發(fā)展和經(jīng)典物理學(xué)之間的關(guān)系，從而讓學(xué)生認(rèn)識到經(jīng)典內(nèi)容的歷史貢獻(xiàn)，而且更能體會到經(jīng)典內(nèi)容在現(xiàn)代科技中的地位和作用[2]。

4.教學(xué)方法。中美兩國大學(xué)物理教育主要都以課堂為主，但教學(xué)目標(biāo)不同，造成了教學(xué)方法的不同，最明顯的差異在于我國的課堂教學(xué)主要以教師為中心，而美國的課堂教學(xué)形式更加多樣化。我國大學(xué)物理教學(xué)延續(xù)了中學(xué)階段的教學(xué)模式，關(guān)注學(xué)生期末考試的優(yōu)秀率、不及格率等，學(xué)生被動地聽、記筆記，師生之間的互動比較少，也就是所謂的“填鴨式”教育。學(xué)生以書本學(xué)習(xí)為主，理論聯(lián)系實踐少，課堂演示實驗少[4]。美國大學(xué)物理教學(xué)強調(diào)學(xué)生能力的培養(yǎng)，因此，美國主要采用開放式的教學(xué)方法，教師在課堂教學(xué)過程中只是起到一個引導(dǎo)者的作用。除了在講臺上講授，美國高校教師還經(jīng)常組織學(xué)生對事先擬定的物理問題進行討論，學(xué)生還需要在課后按照要求合作完成小組作業(yè)。這種模式可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神、自學(xué)能力以及實際解決問題的能力。還有一種教學(xué)模式叫做Workshop。加州州立大學(xué)是把大學(xué)物理的教學(xué)安排在開放的環(huán)境中，教師先做簡要的學(xué)習(xí)介紹，學(xué)生可以提問，可以分組自由討論，隨后利用計算機進行模擬和實驗活動，鼓勵學(xué)生去主動學(xué)習(xí)。同時，教師也可以提供機會讓學(xué)生展示自己的成果，這樣就極大地增強了學(xué)生的主觀能動性和激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造性。

5.考核方式。我國的大學(xué)物理考試還是延續(xù)應(yīng)試教育的做法，主要是看學(xué)生記住了多少公式，得了多少分?jǐn)?shù)[5]。學(xué)生最終的考試成績，主要由期末考試的卷面成績來決定。這種方式導(dǎo)致了考試之后，學(xué)過的知識很快就變得模糊，學(xué)生既無法真正掌握大學(xué)物理的精髓，也很難將所學(xué)過的知識靈活應(yīng)用在一些與所學(xué)專業(yè)有關(guān)的課題中。美國大學(xué)的考核方式為過程化考核，即一般分為小組討論、小組作業(yè)、學(xué)習(xí)階段總結(jié)、平時測驗、論文作業(yè)和期末考試，每項所占的比重都相差不大。由于學(xué)生成績的評估涉及因素較多，學(xué)生的成績在很大程度上并不取決于期末考試的卷面成績，最終取得的成績實質(zhì)上是對學(xué)生整個課程學(xué)習(xí)的綜合評價。對學(xué)生來說，這種考核方式相對也比較公平。

二、對我國大學(xué)物理教學(xué)改革的啟迪

1.我們必須改變過去根深蒂固的“應(yīng)試教育”觀念，真正地逐步落實“素質(zhì)教育”。在教學(xué)過程中，著重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、動手能力和創(chuàng)新能力，并且引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀，讓學(xué)生在大學(xué)階段的學(xué)習(xí)中，除了學(xué)習(xí)課本知識之外，還能全面提高自己各方面的能力，完成從一名學(xué)生到社會工作者的角色轉(zhuǎn)變。

2.加強理論與實踐教學(xué)的有機結(jié)合，做到理論課與實驗課的配套與統(tǒng)一。同時針對不同層次、不同專業(yè)的學(xué)生，對理論課和實驗的內(nèi)容進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。在實驗教學(xué)中，充實一些與現(xiàn)代生產(chǎn)聯(lián)系密切的實用性和綜合性實驗，還可以增加一些仿真實驗和演示實驗，這樣既能開闊學(xué)生的眼界，又能將物理理論與現(xiàn)代技術(shù)和生活融合起來。

3.采用開放的教學(xué)方式，多鼓勵學(xué)生積極參與，主動學(xué)習(xí)。打破以教師為中心的教學(xué)模式，教師在進行傳道授業(yè)解惑的同時，也應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生大膽發(fā)表自己的觀點，積極開展課堂討論，鼓勵學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，獨立思考，自行查閱資料和文獻(xiàn)，努力尋找問題的答案。只有讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，才能真正培養(yǎng)起學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)新能力以及科研素養(yǎng)，真正提高學(xué)生的物理修養(yǎng)和創(chuàng)新能力。此外，還可以增加課余時段師生之間的互動，例如，開設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程、建立開放的互動交流平臺等。

4.對學(xué)生學(xué)習(xí)的評價方式，應(yīng)采用過程化評價的方式，提倡考核的多樣化。除了期末考試成績之外，還應(yīng)該綜合考慮學(xué)生在作業(yè)、測驗、課堂討論、課后研究、實驗課程、小論文、課外制作、總結(jié)報告等方面的表現(xiàn)，實現(xiàn)多角度、全方位、公正、公平的評價模式，促進學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程都不斷努力和積累。

需要指出的是，中美兩國完全不同的教育體系是有著不同的文化背景的，我們不能片面地去否定任何一種教育體系，而應(yīng)揚長避短。美國采用的啟發(fā)模式，是出于對學(xué)生個性的尊重，學(xué)生可以海闊天空，發(fā)展出別人所沒有的事業(yè)，但也會讓一部分學(xué)生隨波逐流，找不到前進的方向。因此，我們的教學(xué)改革不能盲目地去學(xué)習(xí)美國，而是應(yīng)該在順應(yīng)科學(xué)發(fā)展潮流的同時，還需要循序漸進，不斷調(diào)整更新，逐步找到適合中國學(xué)生的教育方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾上游，張爭珍.中美大學(xué)物理教學(xué)比較及對我國大學(xué)物理教學(xué)的建議[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2010，（10）.

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[5]熊倫.中美非物理專業(yè)大學(xué)物理教育的比較與對策[J].物理與工程，2011，（21）.