中美高校物理本科教育模式的比较与分析

姜寒玉 何 军 黄虹霞 平加伦 郭立波

(南京师范大学物理科学与技术学院,江苏 南京 210046)

当前,我国经济已由高速增长转向高质量发展阶段,高等教育在这一转变过程中责任在肩。多层次的立体式、融合性创新是高等教育发展的必然趋势。“大学之道,在明明德,在亲民,在止于至善。”古往今来,我国都有着自己特有的人才培养标准。习近平总书记强调,“人才培养体系必须立足于培养什么人、怎样培养人这个根本问题来建设,可以借鉴国外有益做法,但必须扎根中国大地办大学”。“凿井者,起于三寸之坎,以就万仞之深”,建设高水平的人才培养体系,是提高人才培养能力的具体化,涉及学科体系、教学体系、管理体系等多方面的内容。

因此,在建设中国特色世界一流大学的道路上,我国高水平大学应在充分借鉴西方著名大学先进发展经验的基础上,与中国实际相结合,创新发展模式,探索高等教育发展和人才培养规律,构建我国大学独特的办学理念和教育思想体系[1]。物理学是诸多学科与技术发展不可或缺的基础,是全球技术和经济发展的主要驱动力[2],是绝大多数专业人才培养计划中的必修课。物理学研究的深度和广度反映了各高校的科研实力和潜力。基于此,本文选取了6 所大学——麻省理工学院(MIT)、清华大学、加州大学伯克利分校(UC Berkeley)、北京大学、复旦大学和耶鲁大学(Yale),分别从物理专业本科教学理念、体制特点、专业设置、课程设置、教师职称结构和师生比等多方面进行比较分析[3-11],以期引发我国高校物理本科教育模式的思考,也为构建我国大学独特的办学理念和教育思想体系,建设中国特色的世界一流大学提供有价值的参考信息。

1 教学理念与体制特点的比较与分析

历史积淀影响着国内外各大学的教学理念和体制。本文通过Yale、MIT 和UC Berkeley物理系网页,收集整理相关数据及资料列入图1[3,6,8]。3所美国大学均具备优秀的师资,先进的教学设备,最重要的是具有启发学生创造力、竞争力的学术氛围以及上百年沉淀的教育理念。如Yale始终坚守独特的教育理念,忠于教育,唯真理至上。在MIT 物理教育开始之初,就确立了理论与实践相结合的理念。学院创始人William Barton Rogers说道:“理想的物理学院应该努力通过数学和实验证明,对物理学的几个分支的基本原理进行全面的了解;然后更严格地进行在这些主要真理的指导下,尽可能地进行实际指导。”这一理念也体现在MIT 的校训“学会动脑,又学会动手”。

教学理念指导了体制的制定和运转,教学体制反映了核心的教学理念。如图1 所示,Yale、MIT 和UC Berkeley不同的教学理念使得物理专业教学体制各具特色。Yale教师具有不同的学术背景和宽广的知识面,并且与所授课程之间高度交叉,不仅为学生创造了活跃的学术氛围,也成为教师物理教育及学术研究的动力之源,Yale本科生经常以同事的身份与教师互动。MIT 物理系的体制以“平等尊重”作为基本规范,这一基本的道德规范使得其成为启发学生创造力、竞争力,培养高、精、尖人才的摇篮。MIT 非常注重导师在本科生学习科研中贯穿全程的个性化指导,并设置了本科生科研活动组织机构——UROP(Undergraduate Research Opportunities Program)办公室。UC Berkeley设置的“本科生科研及奖助办公室(Office of Undergraduate Research and Scholarships,OURS)”等[8,12],主要负责本科生科研项目信息的收集与发布、组织申报、经费管理等工作,体现了其全方位发展的精细管理,也是物理专业在未来10年保持与私立大学竞争力的保证。

图1 中美大学物理专业核心教学理念和体制特点

作为我国高等教育队伍的领头羊,3 所国内大学教学理念以学生对物理学科的兴趣作为培养基础,始终重视物理基础知识的宽厚(图1)。北京大学与UC Berkeley都采用了科学完整的精细管理,多层次的人才培养体系。复旦大学与Yale的体制特点较为一致,强调学生突出的理论基础和良好的综合素养,鼓励本科生与教师及研究生进行深入交流和互动,这一特点也体现在全面的课程设置上[9-11]。清华大学的教学体制与MIT 颇为相似,都体现了对学生学业发展意愿的充分尊重,着力提升基础教学质量,因材施教的方式培养了更多具有优秀科研能力的学生。按照学界对高等教育发展历史的主要研究观点,1898年京师大学堂(北京大学)的成立是我国近代高等教育的开端,我们要用历史唯物主义和辩证唯物主义的方法论来正确分析、认识中国高等教育发展历史相对较短的特性,取长补短,才能更好的思考我国高等教育发展应采取的方略[1]。在保持我们优良传统的基础上,合理借鉴世界一流高校的教育优势,才能探索出符合我国现阶段科技文化发展国情的教学理念,并进一步提升我国研究型大学所注重的探索精神和创新能力培养,为国家发展做出更大贡献。

2 课程设置的比较与分析

因各高校课程学时对应的学分设置方式不统一,我们在进行数据分析时采用统一的学分分类方式,同时本文侧重对各种课程类别所占总学分的比例进行比较分析。由表1、表2 可知,Yale物理课程的真正优势在于整个大学丰富的学术和课外课程,占总学分的55.5%。MIT 注重“通才”培养,人文科学等通识课程占总学分的47.5%,UC Berkeley的学校必修课程和初级课程共75 单元(学分),约占62.5%。国内的3所高校也同样重视学生扎实的基础和人文素养,其公共基础、人文科学等课程清华大学占总学分的37.6%,北京大学占31.1%,复旦大学占40.6%。在MIT、清华大学和UC Berkeley中,MIT 的通识课程所占比例最高,为42.5%,Yale、北京大学和复旦大学均在30%以上。可见中美高校对培养物理专业人才的人文素质与科学素养的统一性。此外,学生科研能力的培养也体现在课程设置中,如UC Berkeley的本科课程目录中设置了5 门特别研究课程,学生完成这些课程总共可取得16 学分,以满足毕业要求,占总学分约13.3%[13]。清华大学本科生科研训练活动占总学分约11.8%。

表1 Yale、MIT和UC Berkeley物理系本科生课程设置分析表

表2 清华大学、北京大学和复旦大学物理系本科生课程设置分析表

3 教师职称结构与师生比的比较与分析

对中美6所大学的教师职称结构数据进行整理如图2、图3所示,美国3所高校的教师人数少于国内高校,其中教授职称占比约60%,副教授及讲师(Assistant Professor和Lecturer均归为讲师人数)比例较低,UC Berkeley教授49人,占比最高达71%,Yale和MIT 分别为40人和58人,占比为57.1%和64.4%。Yale高级职称比例最高达95.3%。Yale、MIT、UC Berkeley的职称比例(教授:副教授:讲师)分别约4∶2∶1、4∶1∶1、5∶1∶1。我国3所高校教师人数较多,其中教授职称占比约为55%左右。清华、北大和复旦大学教授人数分别为47、114人和68人,占比分别为52.2%、55.3%和57.6%,职称比例分别为6∶4∶1、19∶14∶1、11∶3∶1。国外大学物理系学生人数显著少于国内大学,其中Yale最少仅133 人,北京大学物理系学生人数最多为800人,但同时也具有最多的教师人数,从师生比来看,Yale师生比最高约为1∶2,MIT 为1∶3,UC Berkeley与清华大学接近为1∶5,北京大学和复旦大学都为1∶4。以上数据根据各校网站教师队伍统计得出。

图2 6所高校的职称比例分布

4 结语

中美两国的高等教育因其历史沿革、社会体制及发展轨迹的不同,形成了各自的鲜明特征。我国高等教育更侧重学生知识的积累继承和知识体系的构建,教师在课堂上较少提供学生创新思维空间。美国高校在教学中更加关注学生对知识的拓展和创造。因此基于创造性人才的培养目标,在教学过程中我们应开放融通心态,保留传统教学的长处,借鉴欧美现代教育理念,发展我国高等学校的物理教育。

图3 6所高校各级职称人数及学生人数比较

现代大学生“核心学习成果”框架是美国学院与大学联合会(Association of American Colleges &Universities,AAC&U)构建的重要框架,为本科生核心能力发展提供了思路,并将其所含能力作为卓越人才的必备素质。该框架涉及科学、实验操作、人文、艺术和社会科学等一系列知识和技能领域,包括发现和分析问题能力、批判性和创造性思维、写作与表达能力、终生学习能力等[14]。Yale、MIT、UC Berkeley物理系的本科生课程设置体现了这一培养目标,如在MIT,“越少是越多”指导着本科生课程的设置,给予学生基础知识以帮助他们进行终身的自我教育[15]。3所国内高校物理系“核心学习成果”领域课程设置占比约在30%～40%,其课程计划注重学生知识结构的合理性,设置了层次分明的模块化课程体系,北京大学采取的课程滚动开设,为学生提供了自主选择、灵活安排的空间。

过去我国高校在教学管理体制中还存在管理模式行政化、制定主体单一化、管理程序欠规范等问题,降低了高校专业课程设置的科学性[16]。在物理学科专业课程设置中借鉴国外高校本科生的管理经验和管理体制,进一步完善我国教学计划的管理主体、管理程序和评价手段。如加州大学伯克利分校专门创立《伯克利本科生期刊》、《伯克利科学》等十余种期刊用于发表本科生科研成果,且每年为学生论文发表提供15000美元的版面费支持[17]。

《国家中长期教育发展与规划纲要(2010—2020)》明确指出建设高素质教师队伍。高校师资队伍结构合理与否是衡量师资队伍建设的重要标志。合理的职称结构能够有效促进院校改革,提高教学和科研质量。高校教师职称结构与经济环境、教育环境和自身情况相关。由于我国高等教育的快速发展,使得高校教师的职称结构发生重大变化,其中高级职称比例不断扩大,这也是各类高校为寻求自身发展,提高自身竞争力,适应高等教育发展的需求。我国一流高校物理专业的职称结构普遍呈倒金字塔形,即教授人数高于副教授和讲师人数,究其原因,一流高校在我国物理学发展中既是教育中心,也是科研中心,既需要培养大量具有综合科研素养的优秀人才,同时也承担了重大课题的科学研究。研究发现,近年来我国高校高级职称保持了一定比例的持续增加,这也是高等教育强国的发展趋势[18]。美国高校物理专业规模普遍较小,学生人数较少,强调学生在课堂中的主体地位,尽可能地开展个性化教学,采用“小而精”的培养特点,强调“以精求质”。我国部分高校受限于学生人数较多,仍以“一对多”传统模式开展教学。然而目前我国一流大学也积极开展小班教学,随着教学投入的增加,这一模式将会逐步推广。高校师生比从一个方面反映了高校的经济投资和效益,合理的师生比决定教师有更多的精力照顾学生,增加教师与学生的交流时间,进而影响教学质量。达到合理的师生比有待于教育的投入和积累,更需要高校教师把更多的精力投入到“立德树人”中来。

综上所述,中美高校物理本科教育在教学理念、体制、课程设置及教师职称结构等方面均存在一定差异,这与两国不同的文化背景密切相关,不能片面地认同某一种教育形式,而应扬长避短、循序渐进,在物理学高等教育的道路上不断摸索适合我国国情和科技背景的教育方式,最终建设具有中国特色世界一流大学。