王瑞珍

(西安汽車職業(yè)大學理學院 陜西 西安 710600)

有別于普通本科對于“通識性”“學術(shù)性”的追捧，職業(yè)本科的定位在于“應用型”“高技術(shù)”[1].大學物理，作為一切理工科專業(yè)的“母學科”，在培養(yǎng)工科本科生的科學思維、觀察動手和數(shù)據(jù)處理方面發(fā)揮著原始的打基礎(chǔ)作用，也為學生的后續(xù)專業(yè)課學習乃至工作提供了理論基礎(chǔ)和科學思維，基于這種價值，筆者擬從以下幾點耙梳出當前國內(nèi)職業(yè)大學物理教學存在的問題，并提出對策，僅供參考.

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

以牛頓力學、經(jīng)典電磁場論和經(jīng)典統(tǒng)計力學為主線的經(jīng)典物理，曾在19世紀末被認為構(gòu)成了整個物理學大廈，直到紫外災難對其提出了挑戰(zhàn)，100多年來，現(xiàn)代物理學取得的成績(半導體物理、太赫茲、光學選通、光電子學)正在改變世界；然而，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，當前市面上的大學物理教材內(nèi)容大多停滯于20世紀80年代，將力學、電磁學這些100多年前就已成熟的經(jīng)典物理原封不動地堆砌在課本上，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就寥寥無幾，這在客觀上導致了學生僅僅掌握了一些100多年前的物理知識，更碰觸不到近代物理技術(shù).文獻[2]對海內(nèi)外大學物理課的比較研究發(fā)現(xiàn)，在澳大利亞和美國的大學物理教學大綱中，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、量子物理及對現(xiàn)代生產(chǎn)的實用.而在國內(nèi)，經(jīng)典物理課時比重一般不低于70%，這一現(xiàn)狀應該引起廣大物理工作者的重視.

為落實國家《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計劃(2020—2023年)》[3]對于職業(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，我校計劃編寫出版一部適用于職業(yè)本科的專用化大學物理教材，力圖將三分之一的篇幅預留給新的物理技術(shù)在工程上的應用.

2 側(cè)重數(shù)學推演解習題 淡化了物理科學史本身的教育價值

以高等數(shù)學為方法論的物理學以其嚴謹性、邏輯性和精準性等特征奠定了其在自然科學中的“必修課”地位，但一些教師在處理課堂教學時展示過多的公式推導、習題演算，不知不覺中將大學物理課上成了高等數(shù)學課，這讓大學生們“既愛又恨”.大學物理公共課教學的落腳點應該是將純粹的物理學史、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生，而有別于上高等數(shù)學課，我們必須清醒認識到，一個個繁雜的公式會模糊學生的物理情景.清華大學大學物理實驗教學中心主任張留碗曾談到，“當前我們的物理教學對學生的興趣不太尊重，應該創(chuàng)造條件，發(fā)揮物理學發(fā)展史的教育價值.”

針對這一問題，這里提出兩點對策：

(1)強化實驗教學的物理情境構(gòu)建作用.沒有實驗就談不上物理學的發(fā)展，當今物理科研工作者中80%以上從事實驗研究，這是主流.為此，我們將實驗課時提高到大學物理總課時的50%，充分發(fā)揮實驗的形象性、務實性、趣味性和原始啟發(fā)性.譬如，我們發(fā)現(xiàn)，學生學了一學期的“轉(zhuǎn)動慣量”，理論課考試分數(shù)也挺高，但實際上他們中相當比例的人還根本不了解什么是“轉(zhuǎn)動慣量”，一直到了實驗課堂上，才發(fā)現(xiàn)“轉(zhuǎn)動慣量”原來是“一種慣性”，是“剛體即將轉(zhuǎn)動或者已經(jīng)轉(zhuǎn)動時的慣性大小”.

(2)從物理問題出發(fā)，講述數(shù)學規(guī)則，而非“憑空”講數(shù)學.數(shù)學上我們經(jīng)常講到“叉乘”和“點乘”，然而大學物理教師在課堂上通過對“力矩”定義的形象化演示，才能讓學生清楚地意識到“叉乘”的結(jié)果是個矢量，因此叫“矢量積”，而通過對“功”的定義的形象講述，學生才會意識到“點乘”的結(jié)果是個“數(shù)”，因此叫“數(shù)量積”或“標積”.

3 教師中心地位鞏固 弱化了學生的主體意識和同伴教學潛能

大學課堂的大信息量、快進度決定教師適時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，北京師大物理學系張萍教授(第一作者)與美國俄亥俄州立大學的DingLin教授和哈佛大學的EricMazur教授合作在物理教育研究領(lǐng)域頂級雜志《PHYSICALREVIEWPHYSICSEDUCATIONRESEARCH》上發(fā)表論文，題目為《PeerInstructioninintroductoryphysics:Amethodtobringaboutpositivechangesinstudents’attitudesandbeliefs》，這是一項長達7年的教學跟蹤實驗，研究采用國際最先進的ADDIE模型，探索適合我國大班額的教改模式，區(qū)分對照教學組和實驗教學組，最后對考試成績進行參數(shù)檢驗，結(jié)果證實，在a=0.05的顯著性水平下，師生翻轉(zhuǎn)課堂和同伴教學法對提高成績有顯著影響，使用傳統(tǒng)的“一言堂”教學方法，學生學習物理時間越長，雖然掌握了更多物理知識，但是學生對物理的認知水平卻負向移動，即學生的觀點更加遠離物理專家的觀點，更向新手方向移動[4].由此可見，教師有理由打破傳統(tǒng)，讓學生做教與學的主體，讓逼真的圖文、形象的語言和邏輯的妙趣親近學生，而不是談到大學物理就色變.

4 大學物理與中學物理教學銜接不夠 存在認知上的斷層

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

5 傳統(tǒng)老舊的驗證性實驗占比過大 探究性和改造性實驗匱乏

作為第一批職業(yè)本科大學，大學物理實驗的開設(shè)是沒有前車之鑒的.課程定位和職業(yè)價值屢經(jīng)論證.物理實驗對于培養(yǎng)工科職業(yè)本科生的必要性在哪里？如何更好發(fā)揮物理實驗對于提高職業(yè)本科生的科學素養(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“基于辦學特色，加大獨創(chuàng)實驗”的策略，即每所職業(yè)本科應立足于自己的特色專業(yè)和主打行業(yè)，制定和優(yōu)化物理實驗教學內(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.針對新能源汽車工程、物聯(lián)網(wǎng)工程、軌道交通信號與控制等主要專業(yè)的聽課群體，我們力圖優(yōu)化實驗選課，把與汽車、交通類專業(yè)內(nèi)容相關(guān)度大的實驗，如汽車穩(wěn)壓管的伏安特性曲線測試、車軸的轉(zhuǎn)動慣量測定、RLC振蕩電路實驗安排進汽車專業(yè)的物理實驗中，助力學生提高職業(yè)技能.

同時，職業(yè)本科大學致力于培養(yǎng)創(chuàng)新型技術(shù)技能人才，但目前物理實驗室中驗證性實驗的比重過高，探究性實驗比重不足.然而，在技術(shù)車間里，隨時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.針對以上問題，物理實驗室每學期開辟兩個探究性的物理實驗課時，并派實驗教師深入陜西汽車控股集團、西安比亞迪汽車公司，自制設(shè)計交通行業(yè)的大學物理實驗內(nèi)容.

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

圖1 大學物理四維指標

以教育部紅頭文件《非物理類理工科大學物理課程教學要求》為基底，以物理科學在汽車技術(shù)中的應用為特色，一邊順應交通類企事業(yè)單位對于我校人才培養(yǎng)模式、科學素養(yǎng)模塊的需求，同時緊密跟蹤27所職業(yè)本科大學物理教改的最新動向，架構(gòu)起首批職業(yè)本科的大學物理教研立體式動向指標，教師可據(jù)此指標取舍教學內(nèi)容，優(yōu)化育人目的，開展物理思政教學.此四維指標也為進一步壓實教學責任，評價教學過程提供參考思路.這一點，我們改期再談.