中美高校物理本科教育模式的比較與分析

姜寒玉 何 軍 黃虹霞 平加倫 郭立波

(南京師范大學物理科學與技術學院,江蘇 南京 210046)

當前,我國經濟已由高速增長轉向高質量發展階段,高等教育在這一轉變過程中責任在肩。多層次的立體式、融合性創新是高等教育發展的必然趨勢。“大學之道,在明明德,在親民,在止于至善。”古往今來,我國都有著自己特有的人才培養標準。習近平總書記強調,“人才培養體系必須立足于培養什么人、怎樣培養人這個根本問題來建設,可以借鑒國外有益做法,但必須扎根中國大地辦大學”。“鑿井者,起于三寸之坎,以就萬仞之深”,建設高水平的人才培養體系,是提高人才培養能力的具體化,涉及學科體系、教學體系、管理體系等多方面的內容。

因此,在建設中國特色世界一流大學的道路上,我國高水平大學應在充分借鑒西方著名大學先進發展經驗的基礎上,與中國實際相結合,創新發展模式,探索高等教育發展和人才培養規律,構建我國大學獨特的辦學理念和教育思想體系[1]。物理學是諸多學科與技術發展不可或缺的基礎,是全球技術和經濟發展的主要驅動力[2],是絕大多數專業人才培養計劃中的必修課。物理學研究的深度和廣度反映了各高校的科研實力和潛力。基于此,本文選取了6 所大學——麻省理工學院(MIT)、清華大學、加州大學伯克利分校(UC Berkeley)、北京大學、復旦大學和耶魯大學(Yale),分別從物理專業本科教學理念、體制特點、專業設置、課程設置、教師職稱結構和師生比等多方面進行比較分析[3-11],以期引發我國高校物理本科教育模式的思考,也為構建我國大學獨特的辦學理念和教育思想體系,建設中國特色的世界一流大學提供有價值的參考信息。

1 教學理念與體制特點的比較與分析

歷史積淀影響著國內外各大學的教學理念和體制。本文通過Yale、MIT 和UC Berkeley物理系網頁,收集整理相關數據及資料列入圖1[3,6,8]。3所美國大學均具備優秀的師資,先進的教學設備,最重要的是具有啟發學生創造力、競爭力的學術氛圍以及上百年沉淀的教育理念。如Yale始終堅守獨特的教育理念,忠于教育,唯真理至上。在MIT 物理教育開始之初,就確立了理論與實踐相結合的理念。學院創始人William Barton Rogers說道:“理想的物理學院應該努力通過數學和實驗證明,對物理學的幾個分支的基本原理進行全面的了解;然后更嚴格地進行在這些主要真理的指導下,盡可能地進行實際指導。”這一理念也體現在MIT 的校訓“學會動腦,又學會動手”。

教學理念指導了體制的制定和運轉,教學體制反映了核心的教學理念。如圖1 所示,Yale、MIT 和UC Berkeley不同的教學理念使得物理專業教學體制各具特色。Yale教師具有不同的學術背景和寬廣的知識面,并且與所授課程之間高度交叉,不僅為學生創造了活躍的學術氛圍,也成為教師物理教育及學術研究的動力之源,Yale本科生經常以同事的身份與教師互動。MIT 物理系的體制以“平等尊重”作為基本規范,這一基本的道德規范使得其成為啟發學生創造力、競爭力,培養高、精、尖人才的搖籃。MIT 非常注重導師在本科生學習科研中貫穿全程的個性化指導,并設置了本科生科研活動組織機構——UROP(Undergraduate Research Opportunities Program)辦公室。UC Berkeley設置的“本科生科研及獎助辦公室(Office of Undergraduate Research and Scholarships,OURS)”等[8,12],主要負責本科生科研項目信息的收集與發布、組織申報、經費管理等工作,體現了其全方位發展的精細管理,也是物理專業在未來10年保持與私立大學競爭力的保證。

圖1 中美大學物理專業核心教學理念和體制特點

作為我國高等教育隊伍的領頭羊,3 所國內大學教學理念以學生對物理學科的興趣作為培養基礎,始終重視物理基礎知識的寬厚(圖1)。北京大學與UC Berkeley都采用了科學完整的精細管理,多層次的人才培養體系。復旦大學與Yale的體制特點較為一致,強調學生突出的理論基礎和良好的綜合素養,鼓勵本科生與教師及研究生進行深入交流和互動,這一特點也體現在全面的課程設置上[9-11]。清華大學的教學體制與MIT 頗為相似,都體現了對學生學業發展意愿的充分尊重,著力提升基礎教學質量,因材施教的方式培養了更多具有優秀科研能力的學生。按照學界對高等教育發展歷史的主要研究觀點,1898年京師大學堂(北京大學)的成立是我國近代高等教育的開端,我們要用歷史唯物主義和辯證唯物主義的方法論來正確分析、認識中國高等教育發展歷史相對較短的特性,取長補短,才能更好的思考我國高等教育發展應采取的方略[1]。在保持我們優良傳統的基礎上,合理借鑒世界一流高校的教育優勢,才能探索出符合我國現階段科技文化發展國情的教學理念,并進一步提升我國研究型大學所注重的探索精神和創新能力培養,為國家發展做出更大貢獻。

2 課程設置的比較與分析

因各高校課程學時對應的學分設置方式不統一,我們在進行數據分析時采用統一的學分分類方式,同時本文側重對各種課程類別所占總學分的比例進行比較分析。由表1、表2 可知,Yale物理課程的真正優勢在于整個大學豐富的學術和課外課程,占總學分的55.5%。MIT 注重“通才”培養,人文科學等通識課程占總學分的47.5%,UC Berkeley的學校必修課程和初級課程共75 單元(學分),約占62.5%。國內的3所高校也同樣重視學生扎實的基礎和人文素養,其公共基礎、人文科學等課程清華大學占總學分的37.6%,北京大學占31.1%,復旦大學占40.6%。在MIT、清華大學和UC Berkeley中,MIT 的通識課程所占比例最高,為42.5%,Yale、北京大學和復旦大學均在30%以上。可見中美高校對培養物理專業人才的人文素質與科學素養的統一性。此外,學生科研能力的培養也體現在課程設置中,如UC Berkeley的本科課程目錄中設置了5 門特別研究課程,學生完成這些課程總共可取得16 學分,以滿足畢業要求,占總學分約13.3%[13]。清華大學本科生科研訓練活動占總學分約11.8%。

表1 Yale、MIT和UC Berkeley物理系本科生課程設置分析表

表2 清華大學、北京大學和復旦大學物理系本科生課程設置分析表

3 教師職稱結構與師生比的比較與分析

對中美6所大學的教師職稱結構數據進行整理如圖2、圖3所示,美國3所高校的教師人數少于國內高校,其中教授職稱占比約60%,副教授及講師(Assistant Professor和Lecturer均歸為講師人數)比例較低,UC Berkeley教授49人,占比最高達71%,Yale和MIT 分別為40人和58人,占比為57.1%和64.4%。Yale高級職稱比例最高達95.3%。Yale、MIT、UC Berkeley的職稱比例(教授:副教授:講師)分別約4∶2∶1、4∶1∶1、5∶1∶1。我國3所高校教師人數較多,其中教授職稱占比約為55%左右。清華、北大和復旦大學教授人數分別為47、114人和68人,占比分別為52.2%、55.3%和57.6%,職稱比例分別為6∶4∶1、19∶14∶1、11∶3∶1。國外大學物理系學生人數顯著少于國內大學,其中Yale最少僅133 人,北京大學物理系學生人數最多為800人,但同時也具有最多的教師人數,從師生比來看,Yale師生比最高約為1∶2,MIT 為1∶3,UC Berkeley與清華大學接近為1∶5,北京大學和復旦大學都為1∶4。以上數據根據各校網站教師隊伍統計得出。

圖2 6所高校的職稱比例分布

4 結語

中美兩國的高等教育因其歷史沿革、社會體制及發展軌跡的不同,形成了各自的鮮明特征。我國高等教育更側重學生知識的積累繼承和知識體系的構建,教師在課堂上較少提供學生創新思維空間。美國高校在教學中更加關注學生對知識的拓展和創造。因此基于創造性人才的培養目標,在教學過程中我們應開放融通心態,保留傳統教學的長處,借鑒歐美現代教育理念,發展我國高等學校的物理教育。

圖3 6所高校各級職稱人數及學生人數比較

現代大學生“核心學習成果”框架是美國學院與大學聯合會(Association of American Colleges &Universities,AAC&U)構建的重要框架,為本科生核心能力發展提供了思路,并將其所含能力作為卓越人才的必備素質。該框架涉及科學、實驗操作、人文、藝術和社會科學等一系列知識和技能領域,包括發現和分析問題能力、批判性和創造性思維、寫作與表達能力、終生學習能力等[14]。Yale、MIT、UC Berkeley物理系的本科生課程設置體現了這一培養目標,如在MIT,“越少是越多”指導著本科生課程的設置,給予學生基礎知識以幫助他們進行終身的自我教育[15]。3所國內高校物理系“核心學習成果”領域課程設置占比約在30%～40%,其課程計劃注重學生知識結構的合理性,設置了層次分明的模塊化課程體系,北京大學采取的課程滾動開設,為學生提供了自主選擇、靈活安排的空間。

過去我國高校在教學管理體制中還存在管理模式行政化、制定主體單一化、管理程序欠規范等問題,降低了高校專業課程設置的科學性[16]。在物理學科專業課程設置中借鑒國外高校本科生的管理經驗和管理體制,進一步完善我國教學計劃的管理主體、管理程序和評價手段。如加州大學伯克利分校專門創立《伯克利本科生期刊》、《伯克利科學》等十余種期刊用于發表本科生科研成果,且每年為學生論文發表提供15000美元的版面費支持[17]。

《國家中長期教育發展與規劃綱要(2010—2020)》明確指出建設高素質教師隊伍。高校師資隊伍結構合理與否是衡量師資隊伍建設的重要標志。合理的職稱結構能夠有效促進院校改革,提高教學和科研質量。高校教師職稱結構與經濟環境、教育環境和自身情況相關。由于我國高等教育的快速發展,使得高校教師的職稱結構發生重大變化,其中高級職稱比例不斷擴大,這也是各類高校為尋求自身發展,提高自身競爭力,適應高等教育發展的需求。我國一流高校物理專業的職稱結構普遍呈倒金字塔形,即教授人數高于副教授和講師人數,究其原因,一流高校在我國物理學發展中既是教育中心,也是科研中心,既需要培養大量具有綜合科研素養的優秀人才,同時也承擔了重大課題的科學研究。研究發現,近年來我國高校高級職稱保持了一定比例的持續增加,這也是高等教育強國的發展趨勢[18]。美國高校物理專業規模普遍較小,學生人數較少,強調學生在課堂中的主體地位,盡可能地開展個性化教學,采用“小而精”的培養特點,強調“以精求質”。我國部分高校受限于學生人數較多,仍以“一對多”傳統模式開展教學。然而目前我國一流大學也積極開展小班教學,隨著教學投入的增加,這一模式將會逐步推廣。高校師生比從一個方面反映了高校的經濟投資和效益,合理的師生比決定教師有更多的精力照顧學生,增加教師與學生的交流時間,進而影響教學質量。達到合理的師生比有待于教育的投入和積累,更需要高校教師把更多的精力投入到“立德樹人”中來。

綜上所述,中美高校物理本科教育在教學理念、體制、課程設置及教師職稱結構等方面均存在一定差異,這與兩國不同的文化背景密切相關,不能片面地認同某一種教育形式,而應揚長避短、循序漸進,在物理學高等教育的道路上不斷摸索適合我國國情和科技背景的教育方式,最終建設具有中國特色世界一流大學。