王瑞珍

(西安汽車職業(yè)大學(xué)理學(xué)院 陜西 西安 710600)

有別于普通本科對(duì)于“通識(shí)性”“學(xué)術(shù)性”的追捧，職業(yè)本科的定位在于“應(yīng)用型”“高技術(shù)”[1].大學(xué)物理，作為一切理工科專業(yè)的“母學(xué)科”，在培養(yǎng)工科本科生的科學(xué)思維、觀察動(dòng)手和數(shù)據(jù)處理方面發(fā)揮著原始的打基礎(chǔ)作用，也為學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)乃至工作提供了理論基礎(chǔ)和科學(xué)思維，基于這種價(jià)值，筆者擬從以下幾點(diǎn)耙梳出當(dāng)前國內(nèi)職業(yè)大學(xué)物理教學(xué)存在的問題，并提出對(duì)策，僅供參考.

1 過于重視經(jīng)典物理的老舊內(nèi)容 缺乏對(duì)近代物理技術(shù)的滲透

以牛頓力學(xué)、經(jīng)典電磁場論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)為主線的經(jīng)典物理，曾在19世紀(jì)末被認(rèn)為構(gòu)成了整個(gè)物理學(xué)大廈，直到紫外災(zāi)難對(duì)其提出了挑戰(zhàn)，100多年來，現(xiàn)代物理學(xué)取得的成績(半導(dǎo)體物理、太赫茲、光學(xué)選通、光電子學(xué))正在改變世界；然而，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前市面上的大學(xué)物理教材內(nèi)容大多停滯于20世紀(jì)80年代，將力學(xué)、電磁學(xué)這些100多年前就已成熟的經(jīng)典物理原封不動(dòng)地堆砌在課本上，由于這兩大板塊內(nèi)容龐大，幾乎占去了80%的篇幅，留給近代物理的課時(shí)就寥寥無幾，這在客觀上導(dǎo)致了學(xué)生僅僅掌握了一些100多年前的物理知識(shí)，更碰觸不到近代物理技術(shù).文獻(xiàn)[2]對(duì)海內(nèi)外大學(xué)物理課的比較研究發(fā)現(xiàn)，在澳大利亞和美國的大學(xué)物理教學(xué)大綱中，經(jīng)典物理比重一般在50%左右，剩下的半壁篇幅介紹近代光學(xué)、量子物理及對(duì)現(xiàn)代生產(chǎn)的實(shí)用.而在國內(nèi)，經(jīng)典物理課時(shí)比重一般不低于70%，這一現(xiàn)狀應(yīng)該引起廣大物理工作者的重視.

為落實(shí)國家《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃(2020—2023年)》[3]對(duì)于職業(yè)本科生的“高素質(zhì)創(chuàng)新型技術(shù)技能人才”的培養(yǎng)定位，下一階段，我校計(jì)劃編寫出版一部適用于職業(yè)本科的專用化大學(xué)物理教材，力圖將三分之一的篇幅預(yù)留給新的物理技術(shù)在工程上的應(yīng)用.

2 側(cè)重?cái)?shù)學(xué)推演解習(xí)題 淡化了物理科學(xué)史本身的教育價(jià)值

以高等數(shù)學(xué)為方法論的物理學(xué)以其嚴(yán)謹(jǐn)性、邏輯性和精準(zhǔn)性等特征奠定了其在自然科學(xué)中的“必修課”地位，但一些教師在處理課堂教學(xué)時(shí)展示過多的公式推導(dǎo)、習(xí)題演算，不知不覺中將大學(xué)物理課上成了高等數(shù)學(xué)課，這讓大學(xué)生們“既愛又恨”.大學(xué)物理公共課教學(xué)的落腳點(diǎn)應(yīng)該是將純粹的物理學(xué)史、原始的物理問題、形象的物理模型和辯證的物理思想滲透給學(xué)生，而有別于上高等數(shù)學(xué)課，我們必須清醒認(rèn)識(shí)到，一個(gè)個(gè)繁雜的公式會(huì)模糊學(xué)生的物理情景.清華大學(xué)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任張留碗曾談到，“當(dāng)前我們的物理教學(xué)對(duì)學(xué)生的興趣不太尊重，應(yīng)該創(chuàng)造條件，發(fā)揮物理學(xué)發(fā)展史的教育價(jià)值.”

針對(duì)這一問題，這里提出兩點(diǎn)對(duì)策：

(1)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的物理情境構(gòu)建作用.沒有實(shí)驗(yàn)就談不上物理學(xué)的發(fā)展，當(dāng)今物理科研工作者中80%以上從事實(shí)驗(yàn)研究，這是主流.為此，我們將實(shí)驗(yàn)課時(shí)提高到大學(xué)物理總課時(shí)的50%，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的形象性、務(wù)實(shí)性、趣味性和原始啟發(fā)性.譬如，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)了一學(xué)期的“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”，理論課考試分?jǐn)?shù)也挺高，但實(shí)際上他們中相當(dāng)比例的人還根本不了解什么是“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”，一直到了實(shí)驗(yàn)課堂上，才發(fā)現(xiàn)“轉(zhuǎn)動(dòng)慣量”原來是“一種慣性”，是“剛體即將轉(zhuǎn)動(dòng)或者已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的慣性大小”.

(2)從物理問題出發(fā)，講述數(shù)學(xué)規(guī)則，而非“憑空”講數(shù)學(xué).數(shù)學(xué)上我們經(jīng)常講到“叉乘”和“點(diǎn)乘”，然而大學(xué)物理教師在課堂上通過對(duì)“力矩”定義的形象化演示，才能讓學(xué)生清楚地意識(shí)到“叉乘”的結(jié)果是個(gè)矢量，因此叫“矢量積”，而通過對(duì)“功”的定義的形象講述，學(xué)生才會(huì)意識(shí)到“點(diǎn)乘”的結(jié)果是個(gè)“數(shù)”，因此叫“數(shù)量積”或“標(biāo)積”.

3 教師中心地位鞏固 弱化了學(xué)生的主體意識(shí)和同伴教學(xué)潛能

大學(xué)課堂的大信息量、快進(jìn)度決定教師適時(shí)采取單向講授法以保障信息傳輸效率最大；然而，這樣做的效果如何呢？近日，北京師大物理學(xué)系張萍教授(第一作者)與美國俄亥俄州立大學(xué)的DingLin教授和哈佛大學(xué)的EricMazur教授合作在物理教育研究領(lǐng)域頂級(jí)雜志《PHYSICALREVIEWPHYSICSEDUCATIONRESEARCH》上發(fā)表論文，題目為《PeerInstructioninintroductoryphysics:Amethodtobringaboutpositivechangesinstudents’attitudesandbeliefs》，這是一項(xiàng)長達(dá)7年的教學(xué)跟蹤實(shí)驗(yàn)，研究采用國際最先進(jìn)的ADDIE模型，探索適合我國大班額的教改模式，區(qū)分對(duì)照教學(xué)組和實(shí)驗(yàn)教學(xué)組，最后對(duì)考試成績進(jìn)行參數(shù)檢驗(yàn)，結(jié)果證實(shí)，在a=0.05的顯著性水平下，師生翻轉(zhuǎn)課堂和同伴教學(xué)法對(duì)提高成績有顯著影響，使用傳統(tǒng)的“一言堂”教學(xué)方法，學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)間越長，雖然掌握了更多物理知識(shí)，但是學(xué)生對(duì)物理的認(rèn)知水平卻負(fù)向移動(dòng)，即學(xué)生的觀點(diǎn)更加遠(yuǎn)離物理專家的觀點(diǎn)，更向新手方向移動(dòng)[4].由此可見，教師有理由打破傳統(tǒng)，讓學(xué)生做教與學(xué)的主體，讓逼真的圖文、形象的語言和邏輯的妙趣親近學(xué)生，而不是談到大學(xué)物理就色變.

4 大學(xué)物理與中學(xué)物理教學(xué)銜接不夠 存在認(rèn)知上的斷層

隨著高校毛入學(xué)率的年年攀升，不少高校物理教師紛紛反映學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊，而且水平逐年下降.進(jìn)入大學(xué)后，大學(xué)物理難度陡增，有人就出現(xiàn)跟不上的情況，甚至出現(xiàn)大學(xué)物理大面積掛科現(xiàn)象.我們靜析原因，或許是我們的大學(xué)物理教學(xué)與中學(xué)物理沒有能做到無縫的銜接，極限、微積分和級(jí)數(shù)等高等數(shù)學(xué)知識(shí)的大量使用導(dǎo)致學(xué)生無法跨越認(rèn)知上的斷層.這里提供一解決途徑：針對(duì)高中課本涉及的近代物理內(nèi)容(如狹義和廣義相對(duì)論、量子物理)匱乏的問題，提倡教師應(yīng)重組教學(xué)大綱，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容順序，惡補(bǔ)準(zhǔn)大學(xué)物理的“前概念”內(nèi)容，針對(duì)高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好的學(xué)生，引導(dǎo)其理性意識(shí)到高等數(shù)學(xué)對(duì)工科人才培養(yǎng)的工具價(jià)值(譬如告訴他們工科生要考研，數(shù)學(xué)是必考科目).

5 傳統(tǒng)老舊的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占比過大 探究性和改造性實(shí)驗(yàn)匱乏

作為第一批職業(yè)本科大學(xué)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的開設(shè)是沒有前車之鑒的.課程定位和職業(yè)價(jià)值屢經(jīng)論證.物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于培養(yǎng)工科職業(yè)本科生的必要性在哪里？如何更好發(fā)揮物理實(shí)驗(yàn)對(duì)于提高職業(yè)本科生的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新技能的敦促作用？經(jīng)過高校調(diào)研和論證，我們提出“基于辦學(xué)特色，加大獨(dú)創(chuàng)實(shí)驗(yàn)”的策略，即每所職業(yè)本科應(yīng)立足于自己的特色專業(yè)和主打行業(yè)，制定和優(yōu)化物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容.譬如，作為“一校一品”入選高校，我校的特色在于汽車高新技術(shù)和汽車文化.針對(duì)新能源汽車工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、軌道交通信號(hào)與控制等主要專業(yè)的聽課群體，我們力圖優(yōu)化實(shí)驗(yàn)選課，把與汽車、交通類專業(yè)內(nèi)容相關(guān)度大的實(shí)驗(yàn)，如汽車穩(wěn)壓管的伏安特性曲線測試、車軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測定、RLC振蕩電路實(shí)驗(yàn)安排進(jìn)汽車專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)中，助力學(xué)生提高職業(yè)技能.

同時(shí)，職業(yè)本科大學(xué)致力于培養(yǎng)創(chuàng)新型技術(shù)技能人才，但目前物理實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的比重過高，探究性實(shí)驗(yàn)比重不足.然而，在技術(shù)車間里，隨時(shí)可能碰到未知的待解問題，這就需要工程師們創(chuàng)新工藝，探究新技能、新方法.針對(duì)以上問題，物理實(shí)驗(yàn)室每學(xué)期開辟兩個(gè)探究性的物理實(shí)驗(yàn)課時(shí)，并派實(shí)驗(yàn)教師深入陜西汽車控股集團(tuán)、西安比亞迪汽車公司，自制設(shè)計(jì)交通行業(yè)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.

特別值得梳理的是，首開職業(yè)本科大學(xué)的物理類課程，面對(duì)中國第一批職業(yè)大學(xué)的工學(xué)類本科生，為此提出了如圖1所示的四位一體的大學(xué)物理課改風(fēng)向標(biāo).

圖1 大學(xué)物理四維指標(biāo)

以教育部紅頭文件《非物理類理工科大學(xué)物理課程教學(xué)要求》為基底，以物理科學(xué)在汽車技術(shù)中的應(yīng)用為特色，一邊順應(yīng)交通類企事業(yè)單位對(duì)于我校人才培養(yǎng)模式、科學(xué)素養(yǎng)模塊的需求，同時(shí)緊密跟蹤27所職業(yè)本科大學(xué)物理教改的最新動(dòng)向，架構(gòu)起首批職業(yè)本科的大學(xué)物理教研立體式動(dòng)向指標(biāo)，教師可據(jù)此指標(biāo)取舍教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化育人目的，開展物理思政教學(xué).此四維指標(biāo)也為進(jìn)一步壓實(shí)教學(xué)責(zé)任，評(píng)價(jià)教學(xué)過程提供參考思路.這一點(diǎn)，我們改期再談.