張春華范仰才譚誠臣

（1廣東工業(yè)大學物理與光電工程學院，廣東 廣州 510006）（2華南農業(yè)大學理學院，廣東 廣州 510642）

應用型人才培養(yǎng)模式下的工科大學物理教學改革探索

張春華1范仰才1譚誠臣2

（1廣東工業(yè)大學物理與光電工程學院，廣東 廣州 510006）（2華南農業(yè)大學理學院，廣東 廣州 510642）

教育理念的更新是教學成功的關鍵.本文以新的工科大學物理教學基本要求為依據，結合本校實際，改革傳統(tǒng)教學模式、教學內容和方法，嘗試將PBL教學模式應用到大學物理教學中，提高了學生的學習興趣和積極性，取得了較好的效果.

大學物理；模塊；PBL教學

物理學是整個自然科學的基礎，更是現代工程技術創(chuàng)立的源泉.大學物理是理工科各專業(yè)的一門重要必修基礎課，其內容和思想對后繼課程的學習和科學素質的培養(yǎng)都具有深遠而持久的影響.

隨著科技發(fā)展和社會進步，為社會輸送應用型人才成了高等院校的重要任務，培養(yǎng)學生的科學素質和創(chuàng)新能力成為大學物理課程的主要教學目標［1］.目前國內高等教育已經在由精英化向大眾化轉型，高校的辦學層次、招生規(guī)模、生源質量等都發(fā)生了很大的變化.為適應時代經濟和科技發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求，推動大學物理課程的教學改革，保障教學質量.教育部非物理類專業(yè)物理基礎課程教學指導分委會于2008年正式重新頒布了《非物理類理工科大學物理課程教學基本要求》［2］.廣東工業(yè)大學大學物理部以大學物理省級精品課程為依托，配合《2010版本科人才培養(yǎng)方案》，緊密結合《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要（2008—2020年）》對人才的需求，按照“夯實基礎，拓寬口徑，注重素質，強化能力，突出特色”的思路，在貫徹實施新基本要求上進行了積極的探索與實踐，取得了初步成果.

1 大學物理課程的傳統(tǒng)教學模式及存在的問題

（1）學生不重視大學物理.學生學習大學物理課程的興趣不濃，積極性不高.這是受社會大環(huán)境及嚴峻就業(yè)形勢的影響，現在的大學生往往對英語、計算機以及與未來他們可能從事的專業(yè)有關聯(lián)的科目給予高度的關注或愿意投入相當的時間學習，而大學物理被認為是沒用的學科，不愿多花時間學習，加上大學物理又與高等數學有一定的關聯(lián)，當用到微積分或矢量運算時，就會產生畏難思想.

（2）教學內容陳舊，教學模式比較單一.即教師用多媒體課件教學，幾乎整堂課都是老師在講，學生沒有思考的時間或思考時間很少，我們稱之為填鴨式的教學.為了完成教學內容，老師無暇顧及學生的反應，老師講得很辛苦，可效果往往并不理想.另外，由于大學物理課程受制于總學時，而考試涉及的近代物理內容又比較少，因此近代物理與高新科技物理基礎相關的內容就習慣性地被壓縮.這也同樣影響學生學習大學物理的積極性.

（3）過分強調學生成績的可比性.“同一所學校，同一門課程，教學內容和要求相同，期末實行統(tǒng)一考試”的做法在一般地方性工科院校仍普遍存在.但多年來的教學實踐發(fā)現，這種不論專業(yè)，不管學生基礎如何，實行統(tǒng)一的教學內容和要求的做法，使學生很難認識到物理課程對專業(yè)學科的基礎和幫助作用，不利于激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生在本專業(yè)學科中的創(chuàng)新能力，也很難體現物理知識的應用價值.這顯然不利于因需施教.

影響教學效果的因素很多，限于篇幅不一一列舉.毋庸置疑，大學物理教學與生活和工程實踐聯(lián)系不夠緊密，以及教學方法的單一是扼殺學生學習積極性的根本原因.因此，大學物理教學必須順應時代經濟和科學技術的發(fā)展，改革教學模式，更新教學內容、教學手段和教學方法.

2 大學物理課程教學改革的探索

按照學?！昂粚嵒A，拓寬口徑，注重素質，強化能力，突出特色”的整體改革思路，針對本校專業(yè)設置和學生特點，打破傳統(tǒng)教育觀念，我們從教學組織、課程體系、教學內容、教學手段、考核評價體系等多方面對本校2010級的電子技術、機電和自動化專業(yè)的大學物理課程教學進行了改革探索.把經典物理教學和現代物理教學相結合，把基礎知識教學和專業(yè)特征相結合，將素質教育、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)教育貫穿于教學全過程，構建和完善適用工科各專業(yè)需求，保證應用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的大學物理教學體系.給學生提供一個與專業(yè)緊密結合的研究型學習環(huán)境，充分調動學生積極性，激勵學生創(chuàng)新思維，使學生充分認識物理學科的重要性.

2.1 大學物理課程體系模塊化的構建

根據因需施教的原則，緊密結合各專業(yè)需求，根據工科各專業(yè)對物理學中力學、熱學、電磁學、波動光學和近代物理各部分知識的依賴程度和《工程教育專業(yè)認證標準（試行）》（2009年），大學物理課程體系總體上分成三大模塊：

（1）《大學物理A》電類模塊.適用于對物理知識要求高的電類專業(yè)，包括物理學、電子與微電子、自動化、機電工程、信息通信等專業(yè).對電類專業(yè)學生，力學部分內容相對減弱，而加強了電磁學方面的內容，并有意識加強了量子物理、固體方面的基礎內容，這對電子與微電子、自動化、機電工程、信息通信等專業(yè)的學生來說，起到了知識銜接性的作用.對某些特殊專業(yè)所需的內容可做部分調整，如自動化專業(yè)需求熱力學及熱力機械的基礎知識，這部分內容可酌情增加和調整.

（2）《大學物理A》非電類模塊.適用于對物理知識要求高的非電類專業(yè)，包括土木與交通、計算機、材料與能源、數學、輕工化工、環(huán)境工程等專業(yè).對非電類學生，強調力學部分內容，特別是剛體部分的內容，振動、波動光學部分也應是加強的地方，這對土木與交通、材料與能源、環(huán)境工程等專業(yè)有著重要的實際意義.

（3）《大學物理B》模塊.適用于對物理知識要求不高的其他專業(yè)，包括藝術設計、數字媒體、包裝工程等專業(yè).對其他專業(yè)的學生，主要安排力學、波動和電磁學部分的內容，同時可增加物理美學知識的介紹，不安排熱學和近代物理部分的內容，這也結合了藝術設計、數字媒體、包裝工程等專業(yè)的特點.（學時分配詳見表1）

表1 教改前后各模塊的教學內容、學時安排以及與新基本要求的比較

在上述課程體系分類的基礎上，針對不同專業(yè)的特色和各專業(yè)的需求，任課教師在完成基本教學要求的基礎上仍然可以對教學內容進行微調——即因需施教.例如可以安排物理與新材料、物理與新能源、物理與機械自動化、物理與現代建筑、物理與信息技術、物理與海洋技術、物理與生物環(huán)境技術、物理與電子技術、激光技術、超導技術等方面的內容，作為不同專業(yè)的選擇內容.

2.2 基于PBL教學模式的大學物理教學方法探索

為了激發(fā)學生的學習興趣，提高教學效果，活躍課堂氣氛、優(yōu)化教學過程，們在教改實踐中針對一部分內容嘗試了PBL（基于問題的學習）模式的教學方法，得到學生的認可與支持.以兩個教學案例說明：

前面提到掌握微積分的運算對于學好大學物理至關重要，那么怎樣才能使大學物理的學習不被數學困擾呢？關鍵是要讓學生從物理的角度去理解微分和積分［3］.為此在大學物理的第一篇力學部分就要過微積分這一關，否則往后的學習就會有更多的問題.為此我在第一堂課給同學們的問題就是：如何理解微積分在物理問題中的意義——比如瞬時速度、瞬時加速度、功、沖量等等.要求學生分組討論，每人都要闡述自己的理解，當學到這部分內容時，我隨機在課堂上提問幾個同學，最后加以總結.這樣同學們對物理概念就有了透徹的理解，知道了為什么要在物理中引入微積分解題，在后續(xù)的電磁學等章節(jié)中利用微積分的問題也就迎刃而解.

再比如針對機電學院的學生，在講授熱機之前，我就結合學生專業(yè)提出了一系列的問題：汽油機和柴油機的循環(huán)過程是什么？第一類永動機和第二類永動機分別違反了什么定律？在現今社會為什么節(jié)能環(huán)保如此重要并且已經上升為一個政治問題等等.帶著這些問題，學生開始查閱資料、進行小組討論由小組長整理出答案，在隨后的課堂上，針對這些問題，我就把課堂一部分時間交給學生，讓學生上講臺，變被動接受知識為主動思考學習，使聽課學生的注意力空前的集中，同學們說當物理知識和專業(yè)結合起來時他們就有了學習的積極性，當物理與現今社會問題和經濟問題結合起來時，他們就有了學習興趣.這不正是我們每一個老師所希望看到的嗎？

學生走上講臺，也讓他們體會到了教師為備好、講好每一節(jié)課付出的辛勤勞動，增進了師生之間的了解，課堂上教師和學生之間的互動也增進了師生的感情.同樣的教學方法我還應用到相對論和量子力學中，由于篇幅有限不再贅述.

2.3 考核評價體系的改革探索

課程考試和成績評定是整個教學過程中的一個重要環(huán)節(jié).為了更科學、公正、客觀、全面地評價學生的學習效果和課程質量，國內許多學者對此問題進行了探討［4］.我們在教改實踐中對機電、自動化、電子三個專業(yè)嘗試建立了以下新型的課程考核評價體系.

（1）基礎知識考試.從試題庫命題，主要考查學生是否掌握必要的物理基礎知識并具備相應的計算能力，以集中閉卷考試形式進行.

（2）準學術探究考查.任課教師結合相關專業(yè)，設計一些與工程或生活有關的題目和內容，考查學生對物理方法的掌握、綜合概括能力和創(chuàng)造性地運用知識解決實際問題的能力.以隨堂提問或小組討論形式進行.

學生課程總成績由以上兩部分成績構成，其中基礎知識考試占70%，準學術探究考察和以及平時考勤和作業(yè)占30%，這部分成績由任課老師靈活掌握，老師根據小組討論情況、課堂提問情況以及課后答疑情況綜合評判學生的學習能力.事實證明這樣的考核方法能有效地反映學生的學習成績和學習能力.

3 結論

《非物理類理工科大學物理課程教學基本要求》順應了時代經濟和科技發(fā)展對高素質人才的需要，對大學物理課程的教學內容、教學過程、學生能力和素質培養(yǎng)提出了新的要求.通過一年的教學探索，我們認識到教學改革的必要性和艱難.大學物理的教學內容改革［5，6］固然重要，但更重要的是我們要轉變我們的教育理念，在今后的教學中我們要以學生為本，因需施教，充分發(fā)揮學生的積極性，改變填鴨式的教學模式，吸收國際先進的教學方法，為社會培養(yǎng)應用型、創(chuàng)新型人才，我們的高等教育才能走得更遠，中國才能走得更遠.

［1］ 顧牡.對于重新制定的《非物理類理工科大學物理課程教學基本要求》的認識和體會［J］.物理與工程，2007，17（1）

［2］ 教育部高等學校物理基礎課程教學指導分委會.理工科類大學物理課程教學基本要求［M］.北京：高等教育出版社，2008

［3］ 丁亞明，曹彥鵬，陳延德.對大學物理中微積分應用的認識［J］.甘肅聯(lián)合大學學報（自然科學版），2011，（5）

［4］ 胡南，李銳鋒，劉琴.關于大學物理考試改革的探索［J］.重慶工學院學報，2005，（5）

［5］ 毛駿健，陶錚.大學物理教材建設應當與“基本要求”相適應［J］.中國大學教學，2009，（6）

［6］ 何麗娟，盧鑫.大學物理教學改革的探索與實踐［J］.教育探索，2007，（2）

2012-02-29）