摘要：文章盡力挖掘大學(xué)物理質(zhì)點(diǎn)力學(xué)部分各知識(shí)點(diǎn)的能力成分，詳細(xì)分析了實(shí)現(xiàn)這些能力應(yīng)采用的授課方法。在此基礎(chǔ)之上，以國(guó)際工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求和創(chuàng)新能力的內(nèi)涵為標(biāo)準(zhǔn)，列出其支撐矩陣。

關(guān)鍵詞：質(zhì)點(diǎn)力學(xué);創(chuàng)新能力;工程教育認(rèn)證;能力成分;支撐強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）16-0098-03

一種食物的營(yíng)養(yǎng)成分決定了它所能增長(zhǎng)的身體機(jī)能，而食物的烹調(diào)方式又決定了這些營(yíng)養(yǎng)成分能否被人體吸收從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)身體機(jī)能的增長(zhǎng)。類似地，一門(mén)課程對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的支撐強(qiáng)度決定于它的能力成分，即它的各知識(shí)點(diǎn)包含的潛在的能培養(yǎng)學(xué)生某種能力的種類。這些能力成分有的是直接的，有的是間接的，有的是明顯的，有的是隱藏在現(xiàn)象背后的。不同的教師講解同一知識(shí)點(diǎn)時(shí)，他傳授給學(xué)生的能力成分可能不一樣。因此，我們的目的之一是盡力挖掘各知識(shí)點(diǎn)的能力成分。這些能力成分能否被學(xué)生接受從而轉(zhuǎn)化為他們的實(shí)際能力決定于兩個(gè)因素。首先，我們講解知識(shí)點(diǎn)時(shí)，是否將這些能力成分傳授給學(xué)生從而實(shí)現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)支撐強(qiáng)度的最大化。其次，我們采用什么樣的方式將這種能力成分傳授給學(xué)生以實(shí)現(xiàn)支撐強(qiáng)度的最優(yōu)化。例如，講授“質(zhì)點(diǎn)”時(shí)，如果只給學(xué)生講概念，學(xué)生只能學(xué)到“質(zhì)點(diǎn)”這一基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)際上，這一知識(shí)點(diǎn)還蘊(yùn)含一種思維方法，即分析問(wèn)題時(shí)，我們可以先忽略次要因素，考慮主要因素，這是另外一種能力。如果我們講這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，將這兩種能力都講授給學(xué)生，“質(zhì)點(diǎn)”知識(shí)點(diǎn)對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)的支撐強(qiáng)度就最大化了。同時(shí)，我們可以用不同的方式講授這兩種能力，可以只是幾句抽象的描述，也可以結(jié)合具體事例講解。顯然，后一種更容易被學(xué)生理解并掌握，知識(shí)點(diǎn)對(duì)能力培養(yǎng)的支撐強(qiáng)度也就進(jìn)一步優(yōu)化。

我們盡力挖掘大學(xué)物理質(zhì)點(diǎn)力學(xué)部分的各知識(shí)點(diǎn)的能力成分，并詳細(xì)分析了這些能力成分最容易被學(xué)生吸收的講授方式。在此基礎(chǔ)之上，我們以國(guó)際工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求[1]（以下簡(jiǎn)稱“畢業(yè)要求”）以及創(chuàng)新能力[2]的內(nèi)涵為標(biāo)準(zhǔn)，列出了各知識(shí)點(diǎn)對(duì)它們的支撐矩陣。為了方便，我們對(duì)創(chuàng)新能力的各要素及國(guó)際工程教育認(rèn)證的畢業(yè)要求做了簡(jiǎn)寫(xiě)，見(jiàn)附錄。

一、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的能力成分

質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)很多，每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)所包含的能力成分不盡相同。

1.在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)描述中，知識(shí)點(diǎn)“質(zhì)點(diǎn)”包含的能力成分有考慮主要因素而忽略次要因素及質(zhì)點(diǎn)知識(shí)。

2.參考系包含的能力成分有研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)先確立標(biāo)準(zhǔn)和參考系的量化。

3.位置矢量、運(yùn)動(dòng)方程、位移、速度及加速度的能力成分則包含物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)知識(shí)、由淺入深多層次研究問(wèn)題的方法以及用分量式研究矢量的方法。

4.加速度為恒矢量的運(yùn)動(dòng)的能力成分有類拋體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)和分量式。

5.圓周運(yùn)動(dòng)的能力成分有圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)和坐標(biāo)系的選取。

6.相對(duì)運(yùn)動(dòng)的能力成分有相對(duì)運(yùn)動(dòng)知識(shí)及對(duì)于時(shí)間和空間的思考。

這些知識(shí)點(diǎn)的能力成分及其講授方法總結(jié)如表1。

由各知識(shí)點(diǎn)的能力成分，我們得到質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)畢業(yè)要求及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的支撐矩陣如表2。

根據(jù)課程對(duì)各項(xiàng)畢業(yè)要求的支撐強(qiáng)度分別用“H（高）、M（中）、L（弱）”表示，支撐強(qiáng)度表示課程對(duì)該畢業(yè)要求與創(chuàng)新能力培養(yǎng)達(dá)成的貢獻(xiàn)度之大小，以下同。

二、牛頓定律的能力成分

牛頓定律的各知識(shí)點(diǎn)的能力成分如下：

1.牛頓第一定律：力與運(yùn)動(dòng)之間的定性關(guān)系;物理學(xué)史;物體的慣性及人的慣性思維。牛頓第二定律：力與運(yùn)動(dòng)之間的定量關(guān)系;分量式。牛頓第三定律：物體之間的相互作用;作用力和反作用力是矛盾的兩方面。

2.物理量的單位和量綱：量綱知識(shí);判別一個(gè)等式的正確。

3.幾種常見(jiàn)的力：各種力的性質(zhì);在生活和科技中的應(yīng)用。

4.慣性參考系及力學(xué)相對(duì)性原理：慣性參考系的知識(shí)。

5.牛頓定律的應(yīng)用：牛頓定律的應(yīng)用;分析問(wèn)題步驟。

這些知識(shí)點(diǎn)的能力成分及其講授方法總結(jié)如表3。

根據(jù)上述能力成分分析，牛頓定律對(duì)畢業(yè)要求及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的支撐矩陣如表4。

三、動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律的能力成分

1.質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量定理及動(dòng)量守恒：沖量對(duì)動(dòng)量的影響;分量式處理;力的效果時(shí)間積累。

2.動(dòng)能定理、功能原理及機(jī)械能守恒定律：功對(duì)動(dòng)能的影響;力的效果空間積累。

3.保守力、非保守力及勢(shì)能：基礎(chǔ)知識(shí);不同的力做功具有相同的特點(diǎn)。

這些知識(shí)點(diǎn)的能力成分及其講授方法總結(jié)如表5。

根據(jù)上述能力成分分析，動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律對(duì)畢業(yè)要求及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的支撐矩陣如表6。

為了進(jìn)一步使大學(xué)物理對(duì)畢業(yè)要求和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的支撐強(qiáng)度最大化和最優(yōu)化，我們還在質(zhì)點(diǎn)力學(xué)結(jié)束時(shí)要求學(xué)生寫(xiě)一篇質(zhì)點(diǎn)力學(xué)在所學(xué)專業(yè)中的應(yīng)用的課程論文。同時(shí)，在期末考試要求做一個(gè)創(chuàng)新報(bào)告：大學(xué)物理+…，報(bào)告成績(jī)直接計(jì)入考試成績(jī)。它們對(duì)畢業(yè)要求及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的支撐矩陣如表7。

參考文獻(xiàn)：

[1]樂(lè)清華.構(gòu)建產(chǎn)出導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系-本科專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（第三級(jí)）解讀[R].暨南大學(xué)專業(yè)認(rèn)證報(bào)告，2017，10.

[2]翟雪松，束永紅.創(chuàng)新能力的內(nèi)涵、測(cè)量與培養(yǎng)——訪美國(guó)教育傳播與技術(shù)協(xié)會(huì)前主席布拉德·霍坎森教授[J].開(kāi)放教育研究，2018，24（05）：4-10.

附錄1：（見(jiàn)表8）

附錄2：

國(guó)際工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生的畢業(yè)要求：

GR1：具有人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神、職業(yè)素養(yǎng)和社會(huì)責(zé)任感，了解國(guó)情社情民情，踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀;

GR2：具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，掌握必備的研究方法，了解本專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域最新動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì);

GR3：具有批判性思維和創(chuàng)新能力。能夠發(fā)現(xiàn)、辨析、質(zhì)疑、評(píng)價(jià)本專業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域現(xiàn)象和問(wèn)題，表達(dá)個(gè)人見(jiàn)解;

GR4：具有解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。能夠?qū)Ρ緦I(yè)領(lǐng)域復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行綜合分析和研究，并提出相應(yīng)對(duì)策或解決方案;

GR5：具有信息技術(shù)應(yīng)用能力。能夠恰當(dāng)應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段和工具解決實(shí)際問(wèn)題;

GR6：具有較強(qiáng)的溝通表達(dá)能力。能夠通過(guò)口頭和書(shū)面表達(dá)方式與同行、社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通;

GR7：具有良好的團(tuán)隊(duì)合作能力。能夠與團(tuán)隊(duì)成員和諧相處，協(xié)作共事，并作為成員或領(lǐng)導(dǎo)者在團(tuán)隊(duì)活動(dòng)中發(fā)揮積極作用;

GR8：具有國(guó)際視野和國(guó)際理解能力。了解國(guó)際動(dòng)態(tài)，關(guān)注全球性問(wèn)題，理解和尊重世界不同文化的差異性和多樣性;

GR9：具有終身學(xué)習(xí)意識(shí)和自我管理、自主學(xué)習(xí)能力，能夠通過(guò)不斷學(xué)習(xí)，適應(yīng)社會(huì)和個(gè)人可持續(xù)發(fā)展。

Analysis of the Ability Components and Supporting Strength of the Knowledge Points of Particle Mechanics in University Physics

CHEN Wei

（Department of Physics，College of Science & Engineering，Jinan University，Guangzhou，Guangdong 510632，China）

Abstract：This paper tries to excavate the ability components of each knowledge point of particle mechanics in University Physics，and analyses in detail the teaching methods that should be adopted for these abilities.On this basis，the supporting matrix is listed according to the graduation requirements of international engineering education certification and the connotation of innovation ability.

Key words：particle mechanics;innovation ability;engineering education certification;ability components;support strength

收稿日期：2019-06-25

基金項(xiàng)目：廣東省質(zhì)量工程教學(xué)改革項(xiàng)目“基于創(chuàng)新思維培養(yǎng)的大學(xué)物理課程改革與實(shí)踐”（55610306）;暨南大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目《“大學(xué)物理”課程中港澳臺(tái)僑學(xué)生學(xué)與教耦合機(jī)制的探索與實(shí)踐》（55611301）

作者簡(jiǎn)介：陳偉（1968-），男，四川平昌人，暨南大學(xué)理工學(xué)院物理系副教授，研究方向：核天體物理。