国际视野下工程应用型本科教育大学物理教学改革

杨晓红

(沈阳工程学院基础教学部，辽宁沈阳110136)

第一次世界大战后，伴随着机、电、光等各种技术进入生产领域，对各种专门技术人才的需求量激增，美国高等教育开始出现以培养应用型技术人才的不同专业[1]。20世纪60年代至今，随着经济和科技的飞速发展，以及市场对各种技术人才需求的增加和细化，使美国高等教育打破了单一培养精英人才的格局，一大批应用型本科院校纷纷涌现，其中工程教育是应用型高校的主要组成部分。

目前，我国高等教育也面临着同样的局面。随着经济的迅猛发展，社会不仅需要研究型精英人才，更需要能够把成熟的技术和理论应用到实践中，具有开拓和创新精神的卓越工程师。为此，培养学生的工程实践能力和创新能力是工程应用型本科教育的重要目标。为实现这一教育目标，大学物理教学应当承担起更为繁重的任务，因为物理学是当代高新技术发展的基础和源泉，是培养学生科学素质、工程实践能力和创新能力的重要渠道。在国际视野下，借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建有中国特色的工程应用型本科教育大学物理教学模式，是值得我们探讨和研究重要课题。

一、工程应用型本科教育大学物理教学现状分析

调研数据表明，国内多所工程应用型本科院校大学物理课程学时普遍不多，理论课平均64学时左右，实验课平均32多学时左右。所采用的大都是研究性大学编写的教材(如东南大学马文蔚主编的《物理学》上、下册)，其理论性强、难度大，不适宜应用型本科院校。图1是部分工程应用型本科院校大学物理教学内容分配图。

图1 部分工程应用型本科院校大学物理教学内容分配

经典物理学约占总学时90%，包括:力学、热学、电磁学、光学，近现代物理仅占总学时约10%，是量子力学简介。作为高中物理教学重点的力和电仍是大学物理的教学重点，占总学时51%。显然大学物理教学是对高中物理相关问题的进一步深化，改革力度不大，教学缺乏创新，其中存在的主要问题包括:

(1)沿用传统的教学模式。工程应用型本科院校大学物理课堂教学基本沿用了理论培养的教学模式。教师恪守物理学体系不变的原则，只注重对理论的阐述、定理定律的推导及定理定律在理想化的典型应用，对实际问题以及如何应用涉猎很少，更没有给学生自己动脑动手解决实际问题的机会。这种模式使学生在学习时片面追求分数，把精力主要集中在解题的策略和技巧上，而不习惯于理解和消化物理概念、扩展知识面、了解正在发展而未完全解决的问题，这就忽略了大学物理“面向工程实践直接应用性”的重要作用。

(2)基础课教师缺乏对专业的了解，教学内容缺少专业针对性。我国高校从事公共基础课教学的物理教师，大多从学校到学校，基本没有在企业的实践经历。在教学活动中，他们既不了解也不参与各专业人才培养目标和培养方案的制定，因此缺乏对专业和工程实践的了解。在教学中，首先各专业执行的教学大纲、教学计划完全一致，造成了各专业学生在学习大学物理课程时千篇一律，对后续专业课程的铺垫不利。其次，只重视物理理论的讲解，忽视物理在各专业工程实践的应用。传授的知识不能与专业知识有效地衔接，学生普遍认为大学物理对他们专业课的学习帮助不大，考研又不考物理，学习积极性不高。第三，教学中全然不知有些内容与专业课某些内容重复，造成资源与时间浪费。例如很多工科专业课，如:“工程力学”“电磁学”“工程热力学”“流体力学”和“电磁场与电磁波”等等，其内容与大学物理内容有重复交叉之处。特别是“电磁学”的教学内容、例题和习题近90%与大学物理的电、磁部分重复。

(3)教学方法、教学手段和考核方式缺乏创新。由于课时少、任务重，在课堂教学中教师基本采用传统的讲授法。知识的讲解注重完整性和系统性，教学重点放在解题技巧和考试内容上，留给学生探索和拓展思维的空间很小。虽已进入了信息时代，一部分教师仍抱着传统的“粉笔加黑板”教学方式不放，只唱独角戏，课堂死气沉沉，缺乏感染力。有一部分教师虽然采用了多媒体教学，但只充当课件内容的朗读者和放映者，对教学重点、难点讲解很少，教学效果更差。对学生的考核基本采用以期末考试来评价学生的传统考核方式，这种方式只能考查学生对书本理论知识的掌握情况，不能考查学生应用物理知识分析问题、解决实际问题和创造性思维的能力。

二、世界先进国家工程应用型本科教育的启示

西方(美、加、德)工程应用型教育非常注重与工业、经济的结合。其人才培养就是面向市场或企业的[2，3]。学校是企业的人才库，企业是学校生存的依赖和发展的源泉，它们相互依存。学校的人才培养目标、课程设置、课程内容和授课方式等等均由以企业界人士为主的专业指导委员会进行规划、制定和调整[4]。无论是专业课还是基础课，体系上注重学科的交叉融合;内容上注重传授新技术、新材料和新工艺;方法上让教师掌握教学自主权，常常结合科技发展、工业现场应用技术和个人科技成果进行微量调整[5]。

学校的专业教师及承担数理教学的教师大都来自于企业，他们具有工业实践的成功经验，并定期到相关企业工作一段时间或接受培训。数理等基础课教师完全来自于专业系部，由专业教师直接承担。他们特别了解学生在学习专业课时需要的基础知识，从而进行有选择地讲授，使传授的知识与专业知识紧密结合起来。不过分强调知识体系的完整性，不搞系统教学[4]。

在国际视野下，应学习西方工程应用型高校人才培养成功经验，转变观念，明确我国工程应用型高校大学物理教学必须服务于专业人才培养目标，教学中应加强与工程技术相关的专业课程的联系，注重培养学生工程实践能力和创新能力，探索新的工程应用型高校大学物理教学模式。

三、大学物理课程改革思路

(1)任课教师应固定在不同专业系部，使之了解以至于掌握各专业课程的内容。基础课教师必须了解专业课程教学内容，才能使教学更具针对性，从而达到为专业课教学服务的目的。让物理教师了解、掌握全校各专业课程教学内容是不现实的，为此可将任课教师固定在不同专业系部常年授课，一方面，让他们积极主动地参与到各专业人才培养方案制定中，从局外无关者变成参与者;另一方面，让他们了解并有限地掌握各专业课程教学内容，使之承担的教学工作不跨类别，做到大纲、计划、人员三统一。通过与专业系部的教师和学生在一起学习、探讨，教师就会找到物理与各专业课程知识结合点，并在物理知识体系中选择有关知识点进行有针对性地教学，经过一段时间的教学实践，定会摸索出一套适合所在专业人才培养目标的物理教学模式。

(2)课程内容改革。教学内容是教学活动的中心环节和关键因素，内容改革应该以专业需要为导向实施教学内容优化，以专业应用为目标进行教学内容整合[6]。在了解各专业人才培养所需要的物理知识范围的基础上，大胆革新，制定出真正服务于专业人才培养目标、独具特色的教学方案。可以把具有相近培养目标的专业放在一起，划分不同的教学模块，每个模块内容不同、侧重点不同、针对性强、突出专业人才培养目标，真正实现物理教学与专业人才培养之间“点到点”的服务，这样能够激发学生学习物理的兴趣，开阔学生在专业学习上的视野，促进学生在后续专业课学习中对大学物理知识的应用和吸收，使大学物理的科学基础性和工程应用性充分体现在学生学习和工作的整个过程中。

(3)教学模式改革。从物理学与工程技术紧密联系的特点出发，构建以工程实践能力培养为宗旨的教学模式[6]。在教学中应采用“设置问题情境的开放型思维”教学模式，首先设置一个实际问题，在讲解这一问题的解决方法中引入定理定律，淡化定理定律的推导，注重定理定律的应用，特别是注重实际问题的解决过程。这种教学模式突出理论联系实际，更能锻炼学生解决实际问题的能力，对培养学生工程意识、创新能力能起到较好的作用。例如:从人造卫星、宇宙飞船、黑洞引导出万有引力和宇宙速度;从照相机镜头上的薄膜讲解光的干涉;从温室效应讲熵;从回旋加速器的发现讲解带电粒子在磁场中的运动;从发电厂的静电除尘讲解静电应用;从电子显微镜的发现讲解德布罗意波;结合自动控制技术讲解光电效应等等。

(4)教学方法、手段和教学评价的改革。在教学中要积极探索新的教学方法，将启发式、发现式、研究式、辐射式等教学法综合应用于教学中。要改变传统“黑板+粉笔”的教学手段，将多媒体与传统教学手段有机结合起来，以增强教学的感染力。要充分利用网络教学资源，进行网上答疑、电子论坛、电子公告、与学生视频交流互动等。改革惯用的以期末考试来评价学生的考核法。采用“综合性全程跟踪考核法”，将平时学习、期末笔试、课程论文、小发明、小制作等融入考核体系中，把对学生学习成绩的考核量化到学生学习全过程，实现考核方式全程化，使学生思维能力、工程实践能力、创新能力等从量变的积累达到质变的飞跃。在国际视野下，将西方工程应用型高校成功的人才培养模式及大学物理教学模式与我国工程应用型高校具体教学实践相结合，从而探索出适应我国工程应用型高校大学物理的教学模式，这是一项长期复杂的系统工程，需要在教学中不断地探索与实践。

[1] 陈 于.美国工程教育的新趋势[J].科技导报，1980(1):23－25.

[2] 王秀云.对中加高校应用型应用型教学模式的分析[J].中国成人教育，2008(1):114－116.

[3] 董大奎.德国应用型科技大学办学模式及启示[J].教育发展研究，2007(Z1):67－69.

[4] 曾贵平.应用型院校开展大学物理教学的思考[M].教育发展研究大学物理课程报告论坛文集，2008:115－117.

[5] 袁兴国.美国应用型本科教育的实践探析[J].江苏高教，2009(3):147－1.

[6] 张伟强.卓越工程师教育培养计划下的应用型本科大学物理教学改革[J].中国电力教育，2011(26):96－97.