基于“卓越计划”的大学物理研究性教学的探索

2012-07-05李文胜黄海铭

物理与工程 2012年6期

张琴李文胜黄海铭

（湖北汽车工业学院理学系，湖北十堰 442002）

1 研究背景

为培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国，教育部于2010年6月启动了“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）［1］.

现在，全国已有194所高校启动了该计划，目前对该计划的人才培养方案、培养理念与课程体系的研究已成为国内各校实施“卓越计划”的重点与热点，其中，汕头大学“机械设计制造及其自动化”专业的“卓越计划”培养方案被教育部选定为典型案例在全国推广，然而，国内各校对促进该计划的实施与之相适应的课程改革却鲜有报道.

湖北汽车工业学院是全国惟一以汽车命名的本科院校，其专业设置紧紧围绕汽车产业，具有鲜明的办学特色.2010年9月，学校首先在机械工程系2010级机械设计制造及其自动化专业开始了“卓越计划”试点，并为之确定了人才培养目标和与之适应的人才培养方案.

大学物理作为高等院校理工科各专业必修的一门重要基础课，在培养学生的逻辑思维能力、创新能力等方面具有不可替代的作用.目前，国内高校启动了一批大学物理教学改革与实践的项目.其中具有重要影响的大学物理教学改革与实践的成果主要有：华中科技大学李元杰教授提出并建立的数字物理教学新模式；东南大学叶善专教授构建的具有时代特色的“1＋选1”的大学物理教学新体系；南京大学卢德馨教授为了探索基础型人才培养的新路子，创建了大理科模式，提出大学物理研究型教学新思路等［2］.通过不断的教学改革与实践，这三位教授在培养创新型人才方面逐步形成了自己的特色，均取得了显著成绩.总体而言，其改革的共同点在于：积极倡导以学生为中心、教师为主导的大学物理研究性教学模式，主张学生在教师的启发、引导下进行探索式、研究性学习，并及时给予评价.

由于我校与上述几所大学关于学校定位和人才培养目标有所不同，及学校软、硬件条件等其他方面的限制，不能直接将上述教学成果在我校进行推广.因此，如果我们在借鉴其教学改革经验与方法的基础上，结合我校“培养综合素质高、工程创新意识和实践能力强、面向生产和管理一线的应用型高级专门人才”的本科人才培养目标，进行探索与实践，定能很好地实现创新型人才培养目标，在高校竞争中提高核心竞争力.

2 基于“卓越计划”的大学物理研究性教学的探索与实践

为探索出一条适用于“卓越计划”的大学物理教学改革的新思路，根据对我院2009级工科各专业学生进行“学生大学物理学习情况调查问卷”的分析结果［3］，2010—2011学年第二学期，以我院“卓越计划”2010级试点班43名学生为对象，在大学物理教学中进行研究性教学的探索.

首先，依据大学物理教学大纲、教材、学生专业与其人才培养特点以及学生实际水平和认知规律，对教学内容进行了适当的调整，该学期大学物理的内容以经典为主，学生对此部分物理理论及规律较为熟悉，由于试点班学生的专业为机械设计制造及其自动化，因此，对力学部分（尤其是刚体这一章节）作了详细而深入的讲解，学习的侧重点则放在以建立物理模型为主，在实际上课过程中，主要采用了启发式教学方法.

物理模型建立起来后，指导学生对模型进行研究，引导其找出模型的特点、需要用哪些物理量来进行描述，然后从各方面讨论其性质与物理规律，该阶段主要采用了引导式教学方法，以达到让学生了解物理科学研究的基本步骤之目的.

为了进一步培养学生的学习能力，在教学过程中，我们鼓励学生要能够找出每一次课的重点内容，新的一章结束后，要求学生能够对全章的知识结构做出书面总结，并且要求其具备一定的表达能力，鼓励学生走上讲台为大家讲解及展示.

经过一个学期的教学实践，该班级学生各方面能力均有所提高，课堂教学气氛活跃，师生互动良好，期末考试通过率为100%，平均分比其他普通班级高出10分以上.

2011—2012学年第一学期，仍以我院“卓越计划”2010级试点班学生为对象，在大学物理教学中进一步开展了研究性教学的探索与实践.

经过上一个学期的学习，学生已了解一定的科学研究步骤，具备一定的能力与素质，该学期我们将学习的侧重点放在将物理理论知识联系实际生活、提高学生的科学研究能力、语言表达能力方面.在实际上课过程中，主要采用了讨论式、探究式教学方法.

在课堂上，向学生发放一些玩具小车，让其课后进行拆装、研究与设计；以教师申请的教科研项目为例，向学生展示了科学研究的一般步骤与方法，鼓励大家积极了解并参与研究.为了更好地锻炼学生，我们以一个月为期限，要求大家以个人或小组合作的形式，提出物理创新研究课题，并且拿出特定的时间在课堂上进行了展示，展示时间控制在10分钟以内，该活动我们称为物理创新展示.从2011年10月11日开始一直到课程结束，共有28组学生在课堂上进行了展示（请见附表：物理创新展示一览表）.

在物理创新展示活动中，学生参与率达到75%以上，展示完毕要求学生与教师对每一个小组进行评价，其中不乏有优秀的作品产生，尤其以《基于有限元分析解决力学问题》、《突发奇想——可伸缩式挂衣杆》最为出色，前者通过自学有限元分析软件Pro／M，建立力学模型及简化模型，对自己所设计的零件进行分析，获取云图及运动图像动画，从而分析出所设计的零件在拐角处最容易断裂的结论；后者通过观察生活实际，结合可伸缩天线与可折叠小凳的优点设计出可伸缩式挂衣杆，获得学生和教师的一致好评.

通过教学实践，学生的综合素质能力如理论联系生活实际、分析问题和解决问题的能力、语言表达能力、积极与教师交流、勇于向教师质疑等能力普遍得到了提高.学期结束后，教师课堂测评结果显示为99.53%，学生对本门课程教师的教学质量满意程度为100%，这样的研究性教学尝试既拓宽了学生视野，激发了学习兴趣，还提高了教学效果，同时也对教师起到了激励作用.