李立

摘要：大學(xué)物理是工科必修基礎(chǔ)課之一，扎實的物理基礎(chǔ)是高級工程技術(shù)人員專業(yè)發(fā)展不可缺少的素質(zhì)之一。文章主要介紹了在中國民航大學(xué)這一行業(yè)特色突出的院校中，大學(xué)物理教學(xué)遇到的困難，針對性地探索如何將大學(xué)物理基礎(chǔ)課與民航特色專業(yè)課進(jìn)行有效銜接，把物理思想以及對學(xué)生專業(yè)發(fā)展特別重要的物理知識，以學(xué)科之間相互滲透的方式傳遞出去，為其后續(xù)的專業(yè)發(fā)展奠定寬厚的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；專業(yè)學(xué)科；銜接；學(xué)科融合

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）09-0138-04

大學(xué)物理作為一門工科必修的基礎(chǔ)課，包括了力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和近代物理五部分內(nèi)容。一直以來，國內(nèi)外各高校對物理基礎(chǔ)課的教學(xué)都非常重視[1]。因其授課對象是工科院校的本科生，未來的高級工程技術(shù)人員，他們的物理基礎(chǔ)是否扎實，直接影響到相關(guān)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。中國民航大學(xué)是中國民航事業(yè)重要的人才輸出基地[2]，學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識儲備會直接影響到其對民航專業(yè)知識的掌握，影響到他們今后工作的發(fā)展?jié)摿?，進(jìn)而影響到我國民航業(yè)的技術(shù)發(fā)展。學(xué)校對物理基礎(chǔ)課的教學(xué)不可謂不重視，《普通物理》自2005年至今一直是學(xué)校的精品課程之一。但隨著學(xué)校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，隨著高中物理的課程改革，近年來，大學(xué)物理基礎(chǔ)課教學(xué)也遇到了前所未有的挑戰(zhàn)[3]。在我國民航業(yè)高速發(fā)展的背景下，我校民航特色專業(yè)的畢業(yè)生供不應(yīng)求。但據(jù)不完全統(tǒng)計，每年約有10%的學(xué)生不能如期畢業(yè)，甚至一部分學(xué)生因為沒有畢業(yè)證而放棄已經(jīng)簽約的工作單位。這其中因為物理基礎(chǔ)課沒通過而需要繼續(xù)讀大五、大六的學(xué)生不占少數(shù)。我們的大學(xué)物理教學(xué)因此而飽受非議，這背后的原因值得我們深思，而找到突破困境的出口更是當(dāng)務(wù)之急。

一、現(xiàn)狀調(diào)查及分析

為了更清晰更準(zhǔn)確地了解現(xiàn)狀，我們設(shè)計了《中航大關(guān)于普通物理課程基本情況的調(diào)查問卷》，后面簡稱《問卷1》，并通過學(xué)生熟悉的網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)放，共計收到有效問卷449份。參與問卷調(diào)查的男女學(xué)生比例接近3∶1。

（一）目的、重要性、興趣調(diào)查

在《問卷1》中，針對進(jìn)入大學(xué)的學(xué)習(xí)目的的多項選擇題的結(jié)果顯示，學(xué)生選擇“為了將來就業(yè)”的占74.39%；選擇“為了實現(xiàn)自己的理想”的占65.7%；選擇“為了實現(xiàn)家長的愿望”的占27.84%，選擇“為了祖國、家鄉(xiāng)的建設(shè)”的占18.93%。這一結(jié)果有著顯著的時代特征，其中與思想政治相關(guān)的分析不是我們本文的研究范疇。但這一數(shù)據(jù)也真實地反映了學(xué)生選擇有行業(yè)特色的院校更多考慮的是就業(yè)。這與我校學(xué)生中普遍存在的“重專業(yè)輕基礎(chǔ)”的思想是相吻合的。

《問卷1》調(diào)查結(jié)果顯示，36.3%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)物理對自己很重要，47.66%的學(xué)生認(rèn)為比較重要，其余13.14%和2.9%分別認(rèn)為不太重要和不重要。這一結(jié)果說明有15%的學(xué)生沒有充分認(rèn)識到物理學(xué)習(xí)對其專業(yè)學(xué)習(xí)和個人發(fā)展的重要性。

對于所開設(shè)物理課的興趣度調(diào)查中，25.17%的學(xué)生很感興趣，58.8%的學(xué)生感受一般，更有12.25%的學(xué)生表示對開設(shè)的物理課不感興趣，還有3.79%的學(xué)生表示興趣不穩(wěn)定。我們說“興趣是最好的老師”，求知欲的滿足是學(xué)習(xí)的原動力。物理課本應(yīng)該是一門非常有趣的學(xué)科，只有四分之一的學(xué)生表示很感興趣，說明我們還有很大的提升空間。

對于學(xué)習(xí)物理的主要目的的調(diào)查結(jié)果顯示，排第一位的是“物理學(xué)的概念、思想和研究方法具有普遍性，可以培育科學(xué)素質(zhì)”，占52.56%；排第二位的是“為學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)打基礎(chǔ)”，占51.67%；排第三位的是“對培養(yǎng)動手能力和邏輯思維能力有幫助”，占45.21%；“覺得物理學(xué)有趣，可擴(kuò)大知識面”和“對今后工作和生活很有幫助”所選比例也都超過30%?？梢姡瑢W(xué)生學(xué)習(xí)物理的目的是多樣化的。值得一提的是，“為學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)打基礎(chǔ)”這一選項被半數(shù)的學(xué)生作為學(xué)習(xí)物理的主要目的之一。這也提示我們?nèi)握n教師如果能夠有意識地做好物理基礎(chǔ)課與專業(yè)課的銜接，可以從另一個角度來激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在需求，從而事半功倍。

（二）物理課與專業(yè)課銜接的現(xiàn)狀和需求調(diào)查

1.一般性調(diào)查。

你認(rèn)為物理課的學(xué)習(xí)對你進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課的幫助是怎樣的？結(jié)果是23.39%的學(xué)生選擇幫助非常大，51.89%的學(xué)生選擇比較大，22.27%選擇不太大，2.45%選擇沒有幫助。

你認(rèn)為物理課程有必要聯(lián)系后續(xù)專業(yè)課程的知識嗎？66.59%的學(xué)生選擇是，14.03%選擇否，19.38%選擇不清楚。

你在物理學(xué)習(xí)時希望了解物理學(xué)與你所學(xué)專業(yè)的關(guān)系嗎？81.07%的學(xué)生選擇希望，10.02%選擇不太希望，8.91%選擇沒想過。

你在專業(yè)課的學(xué)習(xí)中感到物理知識夠用嗎？結(jié)果顯示，17.59%的學(xué)生認(rèn)為物理知識綽綽有余，60.58%的學(xué)生認(rèn)為基本能滿足，19.38%的學(xué)生認(rèn)為不能完全滿足，2.45%的學(xué)生認(rèn)為完全不能滿足。

在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課時，是否發(fā)現(xiàn)內(nèi)容與物理課有脫節(jié)的現(xiàn)象？31.4%選擇有，36.75%選擇沒發(fā)現(xiàn)，31.85%選擇不清楚。

綜合上述結(jié)果，75%的學(xué)生對我校物理課對專業(yè)課的幫助呈正面評價，78%的學(xué)生認(rèn)為所學(xué)物理知識可以支撐專業(yè)課的學(xué)習(xí)，81.07%的學(xué)生希望了解物理學(xué)與所學(xué)專業(yè)的關(guān)系，66.59%的學(xué)生認(rèn)為物理課程有必要聯(lián)系后續(xù)專業(yè)課程的知識，31.4%的學(xué)生明確表示物理課與專業(yè)基礎(chǔ)課有脫節(jié)的現(xiàn)象。

2.學(xué)生需求調(diào)查。

你認(rèn)為對與你所學(xué)專業(yè)課有關(guān)的物理知識應(yīng)該怎樣？61.92%的學(xué)生認(rèn)為與所學(xué)專業(yè)課有關(guān)的物理知識應(yīng)該深入學(xué)習(xí)；23.39%的學(xué)生認(rèn)為不用加深，用到時再學(xué)；14.7%的學(xué)生認(rèn)為可以保持不變。

你認(rèn)為對與你所學(xué)專業(yè)課無關(guān)的物理知識應(yīng)該怎樣？67.93%的學(xué)生認(rèn)為與所學(xué)專業(yè)課無關(guān)的物理知識可以降低難度學(xué)些基礎(chǔ)知識；22.27%的學(xué)生認(rèn)為多學(xué)一些也好；9.8%的學(xué)生認(rèn)為可以刪掉。

上述兩題是互補題，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生希望的物理學(xué)習(xí)是更加有針對性和有層次的，且是以自己未來的專業(yè)學(xué)習(xí)為導(dǎo)向的。

你們在專業(yè)課學(xué)習(xí)時，最需要以下哪部分物理知識？可多選，并依據(jù)重要性排序，重要的在前，次要的在后。計算方法為：選項平均綜合得分=（Σ頻數(shù)×權(quán)值）/本題填寫人次。權(quán)值由選項被排列的位置決定。結(jié)果顯示，力學(xué)3.99分，電磁學(xué)3.15分，熱學(xué)2分，光學(xué)1.76分，近代物理1.62分。對我校學(xué)生而言，力學(xué)、電磁學(xué)和熱學(xué)是三部分與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)系更為緊密的知識模塊。

二、從物理知識點入手，尋找基礎(chǔ)課與專業(yè)課銜接的入口

我們設(shè)計了“關(guān)于物理知識點與專業(yè)知識銜接的調(diào)查問卷”，并發(fā)放給相關(guān)專業(yè)課的任課教師，后面簡稱為《問卷2》?！秵柧?》旨在調(diào)研學(xué)生在專業(yè)課學(xué)習(xí)前需要儲備的物理知識點及其相應(yīng)的教學(xué)層次，以及在專業(yè)課中是否重復(fù)教學(xué)及相應(yīng)的教學(xué)層次?！秵柧?》將大學(xué)物理的知識點列表，在每個知識點后面列出這樣幾項調(diào)查內(nèi)容：專業(yè)課期望的教學(xué)層次要求（掌握、理解、了解）、專業(yè)課中是否需要再次講授、專業(yè)課中的教學(xué)要求（掌握、理解、了解）。被調(diào)研的課程包括《理論力學(xué)》、《工程熱力學(xué)》、《氣體動力學(xué)》、《空氣動力學(xué)》、《飛機(jī)性能力學(xué)基礎(chǔ)》等。以我校的3個特色專業(yè)為例，做了物理知識點在后續(xù)專業(yè)課中的需求分析，數(shù)據(jù)分析見表格1。這三個專業(yè)分別是航空工程學(xué)院的飛行器動力工程專業(yè)、空中交通管理學(xué)院的交通運輸專業(yè)、電子信息與自動化學(xué)院的通信工程專業(yè)。

整體上看，飛行器動力工程、交通運輸兩個專業(yè)的物理需求主要在力學(xué)、熱學(xué)，而通信工程專業(yè)集中在力學(xué)和電磁學(xué)。從對物理知識需求總數(shù)上看，通信工程要求的物理知識點最多，其次是飛行器動力工程，而交通運輸相對較少。這與我們在《問卷1》中的一組調(diào)查數(shù)據(jù)相吻合，我們把學(xué)生認(rèn)為物理課程是否有必要聯(lián)系后續(xù)專業(yè)課程的知識的結(jié)論按照學(xué)院進(jìn)行分析時，飛行器動力工程專業(yè)所屬的航空工程學(xué)院和通信工程專業(yè)所屬的電子信息與自動化學(xué)院分別有78.67%和74.42%的學(xué)生選擇“是”，排在所有學(xué)院的前兩位，而空中交通管理學(xué)院的相應(yīng)數(shù)據(jù)是61.95%。

從專業(yè)課期待的教學(xué)層次上看，《理論力學(xué)》課程期待學(xué)生的力學(xué)知識背景要略高于《普通物理》的教學(xué)要求，表現(xiàn)在掌握和理解層次的知識點總數(shù)上有超越；而《工程熱力學(xué)》和《氣體動力學(xué)》期待學(xué)生的熱學(xué)知識背景要高于《普通物理》的教學(xué)要求，表現(xiàn)在掌握層次的知識點數(shù)目分別以22和14高于《普通物理》的9?！峨姶艌龊碗姶挪ā氛n程在波動光學(xué)、電磁學(xué)方面的期待也較《普通物理》的教學(xué)要求高，表現(xiàn)在波動光學(xué)的27個知識點全部是掌握和理解層次，而電磁學(xué)的72個知識點全部是掌握層次?？梢钥闯鲲w行器動力工程和通信工程的學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課時會面臨一些困難。但還有一個數(shù)據(jù)不容忽視，即重要知識點在專業(yè)課中的重復(fù)授課率。例如《電磁場和電磁波》雖然期望電磁學(xué)的72個知識點全部是掌握層次，但其相應(yīng)知識點的重復(fù)授課率高達(dá)96%。當(dāng)重復(fù)授課率高的時候，會降低學(xué)生基礎(chǔ)知識欠缺的感受，但同時也會造成專業(yè)課課時的浪費。另一方面，掌握層次的知識點在后續(xù)專業(yè)課中的重復(fù)授課率全部高于理解和了解層次，說明專業(yè)課教師會在課程講授中強化重點知識。而掌握層次知識點的重復(fù)授課率也因課程而異，最高達(dá)到100%，最低僅有10%。所以，針對不同的情況應(yīng)有不同的處理方式。

三、在教學(xué)設(shè)計中，分層次做好物理基礎(chǔ)課與專業(yè)課的銜接

通過對數(shù)據(jù)的深入挖掘，我們發(fā)現(xiàn)有幾個類型的知識點在做好物理基礎(chǔ)課與特色專業(yè)課銜接中需要注意。

1.很多專業(yè)課期待學(xué)生掌握，但幾乎沒有專業(yè)課重復(fù)講授的知識點。例如，力學(xué)中的“切向加速度和法向加速度”，在《氣體動力學(xué)》、《空氣動力學(xué)》、《飛機(jī)性能力學(xué)基礎(chǔ)》等課程中都希望學(xué)生掌握，但只有《理論力學(xué)》中會重復(fù)，其他課程都是直接調(diào)用。這類知識點應(yīng)該在物理課的學(xué)習(xí)中打牢基礎(chǔ)，并適當(dāng)結(jié)合專業(yè)課知識來簡單應(yīng)用。

2.物理課教學(xué)要求層次低，但專業(yè)課要求高的知識點。例如，力學(xué)部分的“單位制和量綱”在我?！镀胀ㄎ锢?》教學(xué)大綱中的教學(xué)要求是了解，而62.5%的后續(xù)專業(yè)課希望學(xué)生能夠掌握，且不再重復(fù)講授?？梢哉f，這種情況就是基礎(chǔ)課與專業(yè)課在知識銜接上的明顯脫節(jié)。針對這種情況，物理教師要加強課堂講授和補充練習(xí)，并適時提醒學(xué)生此類知識的重要性，不要只為了物理考試而學(xué)。

3.專業(yè)需求差異較大的知識點。例如，熱力學(xué)第二定律、熵的概念對飛行器動力工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)《工程熱力學(xué)》和《氣體動力學(xué)》就特別的重要，而在我?！镀胀ㄎ锢?》的熱學(xué)教學(xué)中就沒有考慮學(xué)生專業(yè)背景的差異，大家是同一個標(biāo)準(zhǔn)，這也是造成學(xué)生感受到物理課與專業(yè)課脫節(jié)的重要原因之一。在《問卷2》中，有一道題目是“你認(rèn)為與你所學(xué)專業(yè)課有關(guān)的物理知識應(yīng)該（）？（A深入學(xué)習(xí) B不用加深，用時再學(xué) C保持不變）”，我們很意外地發(fā)現(xiàn)飛行器動力工程所屬的航空工程學(xué)院80%的學(xué)生選擇A深入學(xué)習(xí)，遠(yuǎn)高于其他學(xué)院排在第一位，而排在最后一位的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院此項數(shù)據(jù)僅為22%。前面我們已經(jīng)從《問卷1》中看到，半數(shù)的學(xué)生將“為學(xué)習(xí)后續(xù)的專業(yè)打基礎(chǔ)”作為物理課主要的學(xué)習(xí)目的之一，我們完全可以從不同專業(yè)對物理的需求入手，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性。

在調(diào)研的基礎(chǔ)上，本文發(fā)現(xiàn)建立《知識點銜接數(shù)據(jù)庫》的必要性。在這個數(shù)據(jù)庫中，教師可以查閱每一個物理知識點在后續(xù)哪些專業(yè)課中有應(yīng)用、哪些專業(yè)的學(xué)生有應(yīng)用、專業(yè)課期待學(xué)生所具備的教學(xué)層次以及專業(yè)課是否再講授等信息。并從促進(jìn)學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)的角度，提示物理教師知識點的應(yīng)用次數(shù)、重要程度以及教學(xué)層次的差異等信息，方便教師在備課環(huán)節(jié)中更充分地“備學(xué)生”，更方便地從學(xué)科融合的角度設(shè)計教案，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

例如，在《普通物理1》講解質(zhì)點系受到合外力矩的知識點時可以聯(lián)系《空氣動力學(xué)》中的關(guān)于飛機(jī)尾翼的作用。一，拋出問題，“飛機(jī)的機(jī)身平衡力矩是由誰提供的（給出示意圖）”，引發(fā)學(xué)生思考；二，聯(lián)系后續(xù)專業(yè)，“同學(xué)們，大家有所不知，這是一道《空氣動力學(xué)》的練習(xí)題，而《空氣動力學(xué)》是我們交通運輸專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課?！比?，展開討論，先復(fù)習(xí)物理中關(guān)于力矩的定義，特別練習(xí)力矩方向的判定，如：“水平尾翼的升力向下，它對飛機(jī)重心產(chǎn)生的力矩應(yīng)該是由重心指向尾翼的位置矢量叉乘向下的力，叉乘后力矩的方向由右手定則判定”，接著分析力矩的平衡，得出結(jié)論；四，歸納總結(jié)，“在題目的分析過程中，大家可以體會出扎實的物理基礎(chǔ)對專業(yè)學(xué)習(xí)的重要性，物理無處不在，是非常有趣又很有用的學(xué)科?！?/p>

四、總結(jié)

物理在工程技術(shù)中的廣泛應(yīng)用是物理基礎(chǔ)課教師取之不盡用之不竭的寶藏。在建立《知識點銜接數(shù)據(jù)庫》的基礎(chǔ)上，教師有條件在教學(xué)設(shè)計中巧妙地引入后續(xù)專業(yè)課的需求，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，貼近學(xué)生以專業(yè)為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)學(xué)科融合，逐漸打破在特色院校中存在的“輕基礎(chǔ)重專業(yè)”的思想，逐漸改變物理基礎(chǔ)課教學(xué)的被動局面，從而實現(xiàn)為專業(yè)人才的培養(yǎng)奠定更扎實更牢固的物理基礎(chǔ)。

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