職業(yè)本科大學(xué)物理教學(xué)問題探究

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摘要：自2019年6月教育部正式批準首批15所本科職業(yè)教育試點高校開始，截止2021年2月3日，共計27所職業(yè)本科大學(xué)在中國大陸誕生．作為踐行《國家職業(yè)教育改革實施方案》（即“職教20條”）的排頭兵，這27所職業(yè)本科大學(xué)從零開始，篳路藍縷．大學(xué)物理課（含實驗）是教育部規(guī)定的所有工學(xué)類本科生的必修課，職業(yè)大學(xué)首開大學(xué)物理課程，面臨沒有任何前例借鑒，被動照搬普通本科大學(xué)物理教學(xué)標準的尷尬局面．針對這一棘手問題，筆者結(jié)合職業(yè)本科的大學(xué)物理課程的定位和教研實際，梳理出當前職業(yè)本科大學(xué)物理教學(xué)存在的主要矛盾，并給予針對性的解決策略．

關(guān)鍵詞：職業(yè)本科；大學(xué)物理；應(yīng)用型；人才

有別于普通本科對于“通識性”“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，基于這種價值，筆者擬從以下幾點耙梳出當前國內(nèi)職業(yè)大學(xué)物理教學(xué)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(xué)、經(jīng)典電磁場論和經(jīng)典統(tǒng)計力學(xué)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(xué)大廈，直到紫外災(zāi)難對其提出了挑戰(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)計發(fā)現(xiàn)，當前市面上的大學(xué)物理教材內(nèi)容大多停滯于20世紀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(dǎo)致了學(xué)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(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(yīng)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(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)重數(shù)學(xué)推演解習(xí)題淡化了物理科學(xué)史本身的教育價值

以高等數(shù)學(xué)為方法論的物理學(xué)以其嚴謹性、邏輯性和精準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，我們必須清醒認識到，一個個繁雜的公式會模糊學(xué)生的物理情景．清華大學(xué)大學(xué)物理實驗教學(xué)中心主任張留碗曾談到，“當前我們的物理教學(xué)對學(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)展史的教育價值．”針對這一問題，這里提出兩點對策：（1）強化實驗教學(xué)的物理情境構(gòu)建作用．沒有實驗就談不上物理學(xué)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(xué)物理總課時的50％，充分發(fā)揮實驗的形象性、務(wù)實性、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(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“點乘”，然而大學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)生的主體意識和同伴教學(xué)潛能

大學(xué)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(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)域頂級雜志《PHYSICALREVIEWPHYSICSEDUCATIONRESEARCH》上，題目為《PeerInstructioninintroductoryphys－ics：Amethodtobringaboutpositivechangesinstudents＇attitudesandbeliefs》，這是一項長達7年的教學(xué)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(xué)組和實驗教學(xué)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(xué)法對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)物理時間越長，雖然掌握了更多物理知識，但是學(xué)生對物理的認知水平卻負向移動，即學(xué)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(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、微積分和級數(shù)等高等數(shù)學(xué)知識的大量使用導(dǎo)致學(xué)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(yīng)重組教學(xué)大綱，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容順序，惡補準大學(xué)物理的“前概念”內(nèi)容，針對高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好的學(xué)生，引導(dǎo)其理性意識到高等數(shù)學(xué)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(xué)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(xué)，大學(xué)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(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，加大獨創(chuàng)實驗”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)化物理實驗教學(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(xué)生提高職業(yè)技能．同時，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(xué)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(xué)物理實驗內(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．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)單位對于我校人才培養(yǎng)模式、科學(xué)素養(yǎng)模塊的需求，同時緊密跟蹤27所職業(yè)本科大學(xué)物理教改的最新動向，架構(gòu)起首批職業(yè)本科的大學(xué)物理教研立體式動向指標，教師可據(jù)此指標取舍教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化育人目的，開展物理思政教學(xué)．此四維指標也為進一步壓實教學(xué)責任，評價教學(xué)過程提供參考思路．這一點，我們改期再談．

作者:王瑞珍 單位:西安汽車職業(yè)大學(xué)理學(xué)院