应用型人才培养模式下的工科大学物理教学改革探索

张春华范仰才谭诚臣

（1广东工业大学物理与光电工程学院，广东 广州 510006）（2华南农业大学理学院，广东 广州 510642）

应用型人才培养模式下的工科大学物理教学改革探索

张春华1范仰才1谭诚臣2

（1广东工业大学物理与光电工程学院，广东 广州 510006）（2华南农业大学理学院，广东 广州 510642）

教育理念的更新是教学成功的关键.本文以新的工科大学物理教学基本要求为依据，结合本校实际，改革传统教学模式、教学内容和方法，尝试将PBL教学模式应用到大学物理教学中，提高了学生的学习兴趣和积极性，取得了较好的效果.

大学物理；模块；PBL教学

物理学是整个自然科学的基础，更是现代工程技术创立的源泉.大学物理是理工科各专业的一门重要必修基础课，其内容和思想对后继课程的学习和科学素质的培养都具有深远而持久的影响.

随着科技发展和社会进步，为社会输送应用型人才成了高等院校的重要任务，培养学生的科学素质和创新能力成为大学物理课程的主要教学目标［1］.目前国内高等教育已经在由精英化向大众化转型，高校的办学层次、招生规模、生源质量等都发生了很大的变化.为适应时代经济和科技发展对人才培养的要求，推动大学物理课程的教学改革，保障教学质量.教育部非物理类专业物理基础课程教学指导分委会于2008年正式重新颁布了《非物理类理工科大学物理课程教学基本要求》［2］.广东工业大学大学物理部以大学物理省级精品课程为依托，配合《2010版本科人才培养方案》，紧密结合《珠江三角洲地区改革发展规划纲要（2008—2020年）》对人才的需求，按照“夯实基础，拓宽口径，注重素质，强化能力，突出特色”的思路，在贯彻实施新基本要求上进行了积极的探索与实践，取得了初步成果.

1 大学物理课程的传统教学模式及存在的问题

（1）学生不重视大学物理.学生学习大学物理课程的兴趣不浓，积极性不高.这是受社会大环境及严峻就业形势的影响，现在的大学生往往对英语、计算机以及与未来他们可能从事的专业有关联的科目给予高度的关注或愿意投入相当的时间学习，而大学物理被认为是没用的学科，不愿多花时间学习，加上大学物理又与高等数学有一定的关联，当用到微积分或矢量运算时，就会产生畏难思想.

（2）教学内容陈旧，教学模式比较单一.即教师用多媒体课件教学，几乎整堂课都是老师在讲，学生没有思考的时间或思考时间很少，我们称之为填鸭式的教学.为了完成教学内容，老师无暇顾及学生的反应，老师讲得很辛苦，可效果往往并不理想.另外，由于大学物理课程受制于总学时，而考试涉及的近代物理内容又比较少，因此近代物理与高新科技物理基础相关的内容就习惯性地被压缩.这也同样影响学生学习大学物理的积极性.

（3）过分强调学生成绩的可比性.“同一所学校，同一门课程，教学内容和要求相同，期末实行统一考试”的做法在一般地方性工科院校仍普遍存在.但多年来的教学实践发现，这种不论专业，不管学生基础如何，实行统一的教学内容和要求的做法，使学生很难认识到物理课程对专业学科的基础和帮助作用，不利于激发学生的学习兴趣，培养学生在本专业学科中的创新能力，也很难体现物理知识的应用价值.这显然不利于因需施教.

影响教学效果的因素很多，限于篇幅不一一列举.毋庸置疑，大学物理教学与生活和工程实践联系不够紧密，以及教学方法的单一是扼杀学生学习积极性的根本原因.因此，大学物理教学必须顺应时代经济和科学技术的发展，改革教学模式，更新教学内容、教学手段和教学方法.

2 大学物理课程教学改革的探索

按照学校“夯实基础，拓宽口径，注重素质，强化能力，突出特色”的整体改革思路，针对本校专业设置和学生特点，打破传统教育观念，我们从教学组织、课程体系、教学内容、教学手段、考核评价体系等多方面对本校2010级的电子技术、机电和自动化专业的大学物理课程教学进行了改革探索.把经典物理教学和现代物理教学相结合，把基础知识教学和专业特征相结合，将素质教育、创新、创业教育贯穿于教学全过程，构建和完善适用工科各专业需求，保证应用创新型人才培养的大学物理教学体系.给学生提供一个与专业紧密结合的研究型学习环境，充分调动学生积极性，激励学生创新思维，使学生充分认识物理学科的重要性.

2.1 大学物理课程体系模块化的构建

根据因需施教的原则，紧密结合各专业需求，根据工科各专业对物理学中力学、热学、电磁学、波动光学和近代物理各部分知识的依赖程度和《工程教育专业认证标准（试行）》（2009年），大学物理课程体系总体上分成三大模块：

（1）《大学物理A》电类模块.适用于对物理知识要求高的电类专业，包括物理学、电子与微电子、自动化、机电工程、信息通信等专业.对电类专业学生，力学部分内容相对减弱，而加强了电磁学方面的内容，并有意识加强了量子物理、固体方面的基础内容，这对电子与微电子、自动化、机电工程、信息通信等专业的学生来说，起到了知识衔接性的作用.对某些特殊专业所需的内容可做部分调整，如自动化专业需求热力学及热力机械的基础知识，这部分内容可酌情增加和调整.

（2）《大学物理A》非电类模块.适用于对物理知识要求高的非电类专业，包括土木与交通、计算机、材料与能源、数学、轻工化工、环境工程等专业.对非电类学生，强调力学部分内容，特别是刚体部分的内容，振动、波动光学部分也应是加强的地方，这对土木与交通、材料与能源、环境工程等专业有着重要的实际意义.

（3）《大学物理B》模块.适用于对物理知识要求不高的其他专业，包括艺术设计、数字媒体、包装工程等专业.对其他专业的学生，主要安排力学、波动和电磁学部分的内容，同时可增加物理美学知识的介绍，不安排热学和近代物理部分的内容，这也结合了艺术设计、数字媒体、包装工程等专业的特点.（学时分配详见表1）

表1 教改前后各模块的教学内容、学时安排以及与新基本要求的比较

在上述课程体系分类的基础上，针对不同专业的特色和各专业的需求，任课教师在完成基本教学要求的基础上仍然可以对教学内容进行微调——即因需施教.例如可以安排物理与新材料、物理与新能源、物理与机械自动化、物理与现代建筑、物理与信息技术、物理与海洋技术、物理与生物环境技术、物理与电子技术、激光技术、超导技术等方面的内容，作为不同专业的选择内容.

2.2 基于PBL教学模式的大学物理教学方法探索

为了激发学生的学习兴趣，提高教学效果，活跃课堂气氛、优化教学过程，们在教改实践中针对一部分内容尝试了PBL（基于问题的学习）模式的教学方法，得到学生的认可与支持.以两个教学案例说明：

前面提到掌握微积分的运算对于学好大学物理至关重要，那么怎样才能使大学物理的学习不被数学困扰呢？关键是要让学生从物理的角度去理解微分和积分［3］.为此在大学物理的第一篇力学部分就要过微积分这一关，否则往后的学习就会有更多的问题.为此我在第一堂课给同学们的问题就是：如何理解微积分在物理问题中的意义——比如瞬时速度、瞬时加速度、功、冲量等等.要求学生分组讨论，每人都要阐述自己的理解，当学到这部分内容时，我随机在课堂上提问几个同学，最后加以总结.这样同学们对物理概念就有了透彻的理解，知道了为什么要在物理中引入微积分解题，在后续的电磁学等章节中利用微积分的问题也就迎刃而解.

再比如针对机电学院的学生，在讲授热机之前，我就结合学生专业提出了一系列的问题：汽油机和柴油机的循环过程是什么？第一类永动机和第二类永动机分别违反了什么定律？在现今社会为什么节能环保如此重要并且已经上升为一个政治问题等等.带着这些问题，学生开始查阅资料、进行小组讨论由小组长整理出答案，在随后的课堂上，针对这些问题，我就把课堂一部分时间交给学生，让学生上讲台，变被动接受知识为主动思考学习，使听课学生的注意力空前的集中，同学们说当物理知识和专业结合起来时他们就有了学习的积极性，当物理与现今社会问题和经济问题结合起来时，他们就有了学习兴趣.这不正是我们每一个老师所希望看到的吗？

学生走上讲台，也让他们体会到了教师为备好、讲好每一节课付出的辛勤劳动，增进了师生之间的了解，课堂上教师和学生之间的互动也增进了师生的感情.同样的教学方法我还应用到相对论和量子力学中，由于篇幅有限不再赘述.

2.3 考核评价体系的改革探索

课程考试和成绩评定是整个教学过程中的一个重要环节.为了更科学、公正、客观、全面地评价学生的学习效果和课程质量，国内许多学者对此问题进行了探讨［4］.我们在教改实践中对机电、自动化、电子三个专业尝试建立了以下新型的课程考核评价体系.

（1）基础知识考试.从试题库命题，主要考查学生是否掌握必要的物理基础知识并具备相应的计算能力，以集中闭卷考试形式进行.

（2）准学术探究考查.任课教师结合相关专业，设计一些与工程或生活有关的题目和内容，考查学生对物理方法的掌握、综合概括能力和创造性地运用知识解决实际问题的能力.以随堂提问或小组讨论形式进行.

学生课程总成绩由以上两部分成绩构成，其中基础知识考试占70%，准学术探究考察和以及平时考勤和作业占30%，这部分成绩由任课老师灵活掌握，老师根据小组讨论情况、课堂提问情况以及课后答疑情况综合评判学生的学习能力.事实证明这样的考核方法能有效地反映学生的学习成绩和学习能力.

3 结论

《非物理类理工科大学物理课程教学基本要求》顺应了时代经济和科技发展对高素质人才的需要，对大学物理课程的教学内容、教学过程、学生能力和素质培养提出了新的要求.通过一年的教学探索，我们认识到教学改革的必要性和艰难.大学物理的教学内容改革［5，6］固然重要，但更重要的是我们要转变我们的教育理念，在今后的教学中我们要以学生为本，因需施教，充分发挥学生的积极性，改变填鸭式的教学模式，吸收国际先进的教学方法，为社会培养应用型、创新型人才，我们的高等教育才能走得更远，中国才能走得更远.

［1］ 顾牡.对于重新制定的《非物理类理工科大学物理课程教学基本要求》的认识和体会［J］.物理与工程，2007，17（1）

［2］ 教育部高等学校物理基础课程教学指导分委会.理工科类大学物理课程教学基本要求［M］.北京：高等教育出版社，2008

［3］ 丁亚明，曹彦鹏，陈延德.对大学物理中微积分应用的认识［J］.甘肃联合大学学报（自然科学版），2011，（5）

［4］ 胡南，李锐锋，刘琴.关于大学物理考试改革的探索［J］.重庆工学院学报，2005，（5）

［5］ 毛骏健，陶铮.大学物理教材建设应当与“基本要求”相适应［J］.中国大学教学，2009，（6）

［6］ 何丽娟，卢鑫.大学物理教学改革的探索与实践［J］.教育探索，2007，（2）

2012-02-29）