劉偉波 賈天俊

(濱州學(xué)院航空工程學(xué)院 山東 濱州 256603)

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面向航空類專業(yè)的《大學(xué)物理》課程教學(xué)改革探索

劉偉波 賈天俊

(濱州學(xué)院航空工程學(xué)院 山東 濱州 256603)

探討了面向航空類專業(yè)的《大學(xué)物理》課程教學(xué)改革的思路和方法.針對航空類專業(yè)自身特點，結(jié)合航空企事業(yè)單位對航空類人才的需求，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式3個方面闡述了教學(xué)改革的內(nèi)容，并討論了該教學(xué)改革的有益啟示.

航空類專業(yè) 大學(xué)物理 教學(xué)改革

1 引言

航空航天代表了科技和工業(yè)發(fā)展的最前沿，是促進國家科技發(fā)展、滿足經(jīng)濟建設(shè)、增強國防安全和加快社會進步的重要力量，是一個國家綜合國力的體現(xiàn).《國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006-2020年)將大型飛機、載人航天與探月工程列入重大科技專項計劃，為我國航空航天的發(fā)展帶來了巨大的發(fā)展機遇. 因此，培養(yǎng)具有高素質(zhì)創(chuàng)新能力的航空類專業(yè)人才是服務(wù)國家戰(zhàn)略的必然要求.但與國外相比，我國的航空類人才培養(yǎng)與實際需要存在一些差距，主要體現(xiàn)在：(1)工程教育意識薄弱，重知識、輕實踐；(2)教學(xué)組織方式、教學(xué)方法和手段改革步伐緩慢，與教學(xué)目標(biāo)適應(yīng)性差；(3)課程內(nèi)容更新相對滯后，缺乏課程內(nèi)容和體系的優(yōu)化機制；(4)學(xué)制短、要求高，教學(xué)無法完成既定的培養(yǎng)任務(wù)；(5)與航空航天類研究所、企業(yè)聯(lián)系不夠緊密，教學(xué)與工程脫節(jié)[1,2].為此，有必要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、培養(yǎng)模式等方面對航空類人才進行更有針對性的培養(yǎng).

為順應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢，適應(yīng)高等教育發(fā)展規(guī)律，濱州學(xué)院緊緊圍繞建設(shè)以航空為主要特色應(yīng)用型大學(xué)的辦學(xué)定位和目標(biāo)，對院系及專業(yè)布局進行了大調(diào)整，目前有8個航空類專業(yè)方向，進一步凸顯航空特色.其中理工科類航空專業(yè)占有很大的比重，包括飛行技術(shù)、交通運輸、飛行器動力工程、飛行器制造工程等專業(yè).

《大學(xué)物理》是理工科學(xué)生所必修的一門公共基礎(chǔ)課，其中所涉及到的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法對后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)有著重要的作用，為學(xué)生所必須掌握[3].本文根據(jù)筆者對航空類專業(yè)開設(shè)《大學(xué)物理》課程的經(jīng)歷和經(jīng)驗，結(jié)合航空類專業(yè)特點及培養(yǎng)定位，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核方式3個方面闡述了面向航空類專業(yè)《大學(xué)物理》課程的教學(xué)改革.

2 面向航空類專業(yè)的《大學(xué)物理》課程教學(xué)改革內(nèi)容

2.1 教學(xué)內(nèi)容改革

相對于偏物理類的專業(yè)，航空類專業(yè)安排的《大學(xué)物理》學(xué)時一般較少，因此如何用較少的學(xué)時，讓學(xué)生獲得他們所需要的知識和能力，教學(xué)內(nèi)容上的選擇便顯得尤為重要.仔細研究飛行技術(shù)、交通運輸、飛行器動力工程等專業(yè)的人才培養(yǎng)方案能夠看到，航空類專業(yè)的專業(yè)課涉及面廣，課程體系復(fù)雜，涉及機械工程、力學(xué)、動力工程與工程熱物理等諸多主干學(xué)科.根據(jù)該類專業(yè)的后續(xù)專業(yè)課需求及工作需要，應(yīng)在《大學(xué)物理》課程中有針對性地選擇對應(yīng)的基礎(chǔ)性內(nèi)容進行講授，以為航空類專業(yè)學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)以及工作打下良好的知識儲備基礎(chǔ).

我們在教學(xué)內(nèi)容上的改革主要遵循兩個原則.一是教學(xué)內(nèi)容要與本專業(yè)相關(guān)，以應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，同時順應(yīng)航空各相關(guān)學(xué)科高速發(fā)展和多學(xué)科交叉的趨勢，選擇與航空類專業(yè)后續(xù)專業(yè)課關(guān)系較密切的《大學(xué)物理》內(nèi)容(如流體力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等)進行重點講授.比如航空航天事業(yè)的蓬勃發(fā)展同空氣動力學(xué)的發(fā)展緊密相連，而這些領(lǐng)域都屬于流體力學(xué)的分支學(xué)科，因此在《大學(xué)物理》中介紹流體力學(xué)的相關(guān)知識，如流體的定常流動、伯努利方程、斯托克斯定律，將會大大促進后續(xù)《空氣動力學(xué)》等專業(yè)課程的學(xué)習(xí).二是教學(xué)內(nèi)容要為學(xué)生所接受，鑒于該類專業(yè)學(xué)生的物理基礎(chǔ)(特別是理論水平)偏差，以及普遍對《大學(xué)物理》課程不夠重視，要選擇適合學(xué)生實際情況的內(nèi)容進行講授.比如減少理論推導(dǎo)，突出具體的應(yīng)用實例，特別是介紹一些最新的航空類物理科技成果應(yīng)用.《大學(xué)物理》中的夫瑯禾費衍射知識點理論性強，學(xué)生學(xué)起來較為吃力，但如果學(xué)生知道當(dāng)前風(fēng)洞實驗中測量流場分布常用的紋影法實驗裝置，與夫瑯禾費衍射實驗系統(tǒng)具有異曲同工之妙時，無疑將會極大地提升他們學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容的興趣和動力[4].

2.2 教學(xué)方法改革

航空類專業(yè)因其專業(yè)特殊性，相應(yīng)的教學(xué)改革必須以適應(yīng)航空產(chǎn)業(yè)所需要的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向.根據(jù)航空類專業(yè)的專業(yè)特點及培養(yǎng)要求，擬從以下幾個方面進行針對航空類專業(yè)的《大學(xué)物理》教學(xué)方法改革.

首先，教學(xué)應(yīng)重點面向工程實際，突出實踐教學(xué)的地位，因此在闡述《大學(xué)物理》基本理論和基本概念的基礎(chǔ)上，可以忽略一些理論性較強的細節(jié)內(nèi)容，簡化繁雜的公式推導(dǎo)，而針對具體的工程問題進行重點講解和討論.比如，航空類專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后大都直接輸送到航空公司或者飛機維修改裝企業(yè)，需要系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力，因此教學(xué)活動必須面向工程，突出實踐.可嘗試案例教學(xué)法、項目教學(xué)法、行為導(dǎo)向教學(xué)法、問題導(dǎo)向教學(xué)法等多種方法進行因材施教.以講授角動量守恒為例，首先向?qū)W生提出問題：(1)飛機的螺旋槳有什么作用？為什么要安裝頂槳和尾槳？(2)陀螺為什么高速旋轉(zhuǎn)時不會倒下？(3)貓從高處落下，為什么摔不死？通過問題引發(fā)學(xué)生的探究興趣.然后將學(xué)生分組(可以以宿舍為單位)，每組指定一名組長，由組長確定每個小組成員的任務(wù).小組成員通過主動閱讀教材，查閱資料，相互討論，找到解決問題的方案，最終由組長以PPT等形式進行書面總結(jié).這種方式既讓學(xué)生真切領(lǐng)會到理論與實踐之間緊密的聯(lián)系，又鍛煉了學(xué)生的分工協(xié)作能力、自主學(xué)習(xí)能力、歸納總結(jié)能力，具有不錯的教學(xué)效果.

其次，作為理工科專業(yè)，航空類特色專業(yè)需要配備大量的專門實驗室和購置大量的實驗設(shè)備，成本很高，因此在真實的飛機上或者模擬機上進行培訓(xùn)學(xué)習(xí)是不現(xiàn)實的.目前CBT,Labview等軟件在航空類課程的應(yīng)用較為普遍，它直觀方便，且節(jié)約了大量的成本.為了提高學(xué)生對計算機軟件的認(rèn)識和理解，可以嘗試在基礎(chǔ)課《大學(xué)物理》中引入一些簡單軟件的應(yīng)用，如Matlab,C語言等，能方便地為大一學(xué)生所掌握.我們前期在這方面做了些初步的工作，取得了不錯的效果[5].

再次，航空科技發(fā)展快速，為保證掌握專業(yè)知識的先進性，不斷與國際接軌，航空類專業(yè)的學(xué)生必須要具備一定的外語交流和專業(yè)外語應(yīng)用能力.為使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)理論的同時還能掌握相應(yīng)的英文詞匯，在《大學(xué)物理》這種公共基礎(chǔ)課中引入一定比重的雙語教學(xué)，使學(xué)生盡早地接觸專業(yè)外語.在課堂上，講授基本的物理概念及定義，同時給出相應(yīng)的英文對照內(nèi)容，并對一些常見的英文縮略語進行單獨解釋和說明，使學(xué)生在學(xué)習(xí)公共課基礎(chǔ)理論的同時還能掌握相關(guān)的英文詞匯.而在講授完某個知識點后，可將經(jīng)典的英文原版教材(如《費曼物理學(xué)講義》、《現(xiàn)代大學(xué)物理》、《希爾斯當(dāng)代大學(xué)物理》等)中相關(guān)的內(nèi)容介紹給學(xué)生作為課外閱讀材料，提高學(xué)生的專業(yè)外語水平.

最后，要通過多種方式為學(xué)生創(chuàng)造多元化的教學(xué)環(huán)境.可采用多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等多種形式，建立多元化立體化的新型教學(xué)體系，大幅度提高教學(xué)過程中傳遞的信息量，從而充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有效增強教學(xué)效果，也為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的環(huán)境.比如我們建設(shè)了面向航空類專業(yè)的《大學(xué)物理》課程網(wǎng)站，包括了教學(xué)文檔、習(xí)題指導(dǎo)與解答、輔導(dǎo)答疑、問題討論、考試指南、物理前沿等多個欄目.教師和學(xué)生可以通過課程網(wǎng)站實現(xiàn)在線互動，自由地參與討論和解答.

2.3 考核方式改革

考核方式作為衡量一門課程成績的標(biāo)尺，是指導(dǎo)學(xué)生學(xué)什么及如何學(xué)的“指揮棒”，通過改革考核方式，可以更全面、客觀、公正地評價學(xué)生的學(xué)業(yè)成績[6].在課程考核中，我們結(jié)合航空類專業(yè)學(xué)生的職業(yè)發(fā)展需求、能力發(fā)展需求和知識延伸需求，重點考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的興趣和能力.比如發(fā)展更為靈活的考核方式，加大過程性考核的比重；出題不僅考查學(xué)生掌握簡單物理知識的點，同時要考查相應(yīng)物理知識所涉及航空理論及航空應(yīng)用的面；考查各類知識點的對比和總體評價.努力做到以考核方式改革引導(dǎo)日常的教學(xué)活動，促進教學(xué)各項活動穩(wěn)步發(fā)展.

在具體操作中，學(xué)生最終考核成績的評定由期末閉卷考試和平時考核兩部分構(gòu)成.我們將平時考核所占的比重從之前占總成績的20%或30%增大到現(xiàn)在的40%，主要考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度(包括上課出勤及課堂表現(xiàn)，約占總成績的5%)、學(xué)習(xí)水平(包括課后作業(yè)完成情況及對所學(xué)知識的歸納總結(jié)能力，約占總成績的15%)、應(yīng)用能力(包括學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、創(chuàng)造性，以及團隊協(xié)作性，約占總成績的20%).這里簡單介紹一下應(yīng)用能力考核的幾種途徑，比如每節(jié)課后要求學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，結(jié)合自身專業(yè)實際，自命1～2道應(yīng)用題(不得抄襲)；比如將學(xué)生分成若干小組，要求小組成員廣泛查閱資料、密切配合，期末時每小組須自命一套試題.這些途徑培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)造性學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)的能力，也更能夠公平公正地評價學(xué)生對《大學(xué)物理》課程的學(xué)習(xí)情況.

3 面向航空類專業(yè)的《大學(xué)物理》課程教學(xué)改革啟示

作為一門重要的公共基礎(chǔ)課，《大學(xué)物理》大都開設(shè)于大一或大二上學(xué)期，它對于學(xué)生盡快做好高中到大學(xué)的轉(zhuǎn)變、培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)等方面都起著重要的作用.面向航空類專業(yè)的《大學(xué)物理》教學(xué)改革， 將會給其他公共基礎(chǔ)課教學(xué)改革以及人才培養(yǎng)方式等方面帶來很多有益的啟示.

首先，通過對特定對象進行公共基礎(chǔ)課教學(xué)研究，能夠更好地發(fā)揮公共基礎(chǔ)課的作用，探索公共基礎(chǔ)課改革更多的可能性.公共基礎(chǔ)課面向的范圍廣、人數(shù)多，教學(xué)中普遍存在教學(xué)方法單一、教學(xué)內(nèi)容單一的弊端.由于聽課學(xué)生專業(yè)不一，對公共基礎(chǔ)課的需求也不同，因此需要使公共基礎(chǔ)課教學(xué)更具有針對性，才能最大化地服務(wù)學(xué)生，從而最大化地發(fā)揮公共基礎(chǔ)課在人才培養(yǎng)中的教育、引導(dǎo)作用.

其次，通過對特定專業(yè)開設(shè)的公共基礎(chǔ)課進行教學(xué)改革研究，可以促進該類專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的教學(xué)改革，加深對專業(yè)建設(shè)、專業(yè)特色形成的理解，及對人才培養(yǎng)目標(biāo)的進一步優(yōu)化.以公共課改革為契機，總結(jié)課程改革的經(jīng)驗和教訓(xùn)，相應(yīng)成果可以應(yīng)用于該類專業(yè)后續(xù)專業(yè)課的教學(xué)實踐，同時對專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)都具有一定的借鑒意義.

4 結(jié)束語

航空類專業(yè)因其專業(yè)特殊性，相應(yīng)的教學(xué)改革必須以適應(yīng)航空產(chǎn)業(yè)所需要的應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向.在教學(xué)內(nèi)容上精選優(yōu)化，為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)；教學(xué)方法上緊扣培養(yǎng)目標(biāo)，多元化地培養(yǎng)該類學(xué)生所應(yīng)具備的基本素質(zhì)和能力；考核方式上統(tǒng)籌考慮，以考核引領(lǐng)教學(xué)，提升教學(xué)效果.相應(yīng)結(jié)果對其他面向特定對象的公共基礎(chǔ)課程(如大學(xué)英語、高等數(shù)學(xué)等)改革也有一定的參考和借鑒價值.

1 陳旭．面向國際競爭的航空航天專業(yè)教學(xué)改革研究與探索．南京航空航天大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2005,7(1): 72～75

2 支希哲，田露.中美航空航天專業(yè)本科人才培養(yǎng)比較研究.西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版)，2011，31(3)：81～85

3 教育部高等學(xué)校物理學(xué)與天文學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會.理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求(2010年版).北京：高等教育出版社，2011.1～6

4 李春萍，白曉明，郭秀娟，等.飛行特色大學(xué)物理(下冊).北京：機械工業(yè)出版社，2014.256～257

5 劉偉波，賈天俊，李榮．基于MATLAB大學(xué)物理可視化教學(xué)模式的實踐與思考．物理通報，2015(8): 18～20

6 賈天俊，高光珍，李榮.大學(xué)物理課程考核模式改革的探索與實踐.教育教學(xué)論壇，2014(18)：25～26

Exploration on Teaching Reform of University Physics for Aviation Specialty

Liu Weibo Jia Tianjun

(Aviation Engineering Institute, Binzhou University, Binzhou, Shandong 256603)

The ideas and methods of university physics teaching reform for aviation specialty are discussed in this paper. Based on the characteristics of aviation specialty and the demand for aviation personnel, the contents of teaching reform are described from three aspects: teaching content, teaching method, and examine manner, and the beneficial enlightenment of the teaching reform is discussed.

aviation specialty; university physics; teaching reform

*濱州學(xué)院教學(xué)研究項目，項目編號：BYJYYB201520,BYJYZD201214

劉偉波(1980- )，男，博士，講師，主要研究方向為氣體放電等離子體物理.

2016-06-02)