中加大學物理教育模式比較與分析*
——以多倫多大學和合肥工業(yè)大學為例

景 佳 林 輝 劉彩霞 王春華

(合肥工業(yè)大學物理系 安徽 合肥 230009)

(收稿日期：2016-06-01)

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中加大學物理教育模式比較與分析*
——以多倫多大學和合肥工業(yè)大學為例

景 佳 林 輝 劉彩霞 王春華

(合肥工業(yè)大學物理系 安徽 合肥 230009)

(收稿日期：2016-06-01)

從教材、教學法、實驗教學、考核及物理學史等5個方面對加拿大和中國的大學物理教育模式進行了探討.呈現(xiàn)了兩國大學物理教育上的明顯差異.為國內(nèi)的大學物理教育提供了啟示和值得借鑒之處.

大學物理 教材 實驗 物理學史

1 引言

大學物理是國內(nèi)外大學的一門傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程，作用不僅僅是為學生打好必要的物理基礎(chǔ)，更是讓學生能夠領(lǐng)悟科學的思維及研究方法，激發(fā)探索與創(chuàng)新精神.2000年12月在德國柏林舉辦的第三屆世界物理學大會的決議[1]指出：“物理學是其他科學(如制藥、生物、化學、地球科學等)和絕大部分技術(shù)發(fā)展的直接的或不可缺少的基礎(chǔ)，物理學曾經(jīng)是、現(xiàn)在是、將來也是全球技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展的主要驅(qū)動力.”世界各國都十分重視大學物理教育，把物理學作為大學的重要基礎(chǔ)學科，是絕大多數(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中的必修課.鑒于大學物理教育對科技和經(jīng)濟、社會發(fā)展有重要意義，本文結(jié)合作者在加拿大多倫多大學訪學的實踐，通過觀摩學習、親身體驗和調(diào)查研究, 對多倫多大學與合肥工業(yè)大學的大學物理教學進行比較, 通過借鑒發(fā)現(xiàn)自身不足，以期為我國的大學物理教學改革提供有益的借鑒.

2 教材對比

多倫多大學面向本科生常用的普通物理教材有如下幾種：Sears and Zemansky′s University Physics，Principles & Practice of Physics，College Physics，Computers in Physics at the University of Toronto等,來源不拘一格[2]，并不局限于加拿大出版的教材，也有美國出版的教材，還有教師自編的講義.其中Hugh D．Young和Roger A．Freedman編著的《Sears and Zemansky′s University Physics》一書便強調(diào)物理學不是公式和數(shù)字，而是為我們提供了一種觀察世界的方法，讓我們了解各種事物運行的規(guī)律以及其間的相互關(guān)聯(lián)．教材努力幫助學生理解物理概念，培養(yǎng)學生對物理世界的洞察力.教材中物理內(nèi)容由大量與實際生活密切相關(guān)的圖片和彩色圖表引導(dǎo)、展示出來.從基本粒子到宇宙星際, 從日常生活到高科技應(yīng)用, 從自然現(xiàn)象到實驗技術(shù), 圖片內(nèi)容極為廣泛, 教材顯得更加生動活潑, 讓學生饒有興趣、愛不釋手, 從而有效地激發(fā)了學生們的學習熱情.而我們國家的物理教材從總體上看, 文字比較嚴謹, 風格比較樸素, 缺乏生動形象且與實際聯(lián)系密切、內(nèi)容豐富多彩的插圖，習題研究對象往往為“質(zhì)點”、“理想的彈簧”、“無限長直導(dǎo)線”等等，很難讓學生將研究對象與生活中的實際對象聯(lián)系起來，降低了學生對習題進行深入探究的興趣，因此不利于讓學生通過習題來深刻體會物理原理的含義與應(yīng)用范圍.

國外物理教材的價格因素也不容小覷，一本物理教材折合人民幣500元左右(100加元上下)，是一筆不小的開支.多倫多大學的學生購買了各類教材或參考書后，待課程結(jié)束，多倫多大學書店可以以折扣價格回購，來年再以舊書折扣價繼續(xù)出售給下一屆的學生，這是一種較為經(jīng)濟的解決方案[3].

而目前國內(nèi)包括合肥工業(yè)大學在內(nèi)許多高校教師對教材的選取沒有充分的自主權(quán)，整個教學過程處在計劃之中，甚至細化到某一天、某一節(jié)課講什么內(nèi)容.加拿大的大學教師可以決定教材，或自編講義或向不同專業(yè)學生介紹相關(guān)的參考書，很少看見教師用一本教材完成教學.教學中不斷加入新思想、新計劃、新方案，一切處在動態(tài)之中，對教學質(zhì)量和水平是很有益處的.

3 教學方法比較

我們的課堂教學基本是傳統(tǒng)的教學模式.粉筆加黑板及多媒體，以教師講述為主，學生被動地接受知識，沒有提問的空間，從而形成教師“一言堂”的局面.有時學生認真聽講，但對一些問題有自己的想法沒有機會說出，很少提問.長此以往，就會扼殺學生的探索精神.在多倫多大學的物理課堂上，常常以討論班的形式授課.討論班的主持教授在新課開始的一兩周，把學習計劃布置下去，由學生事先安排輪流主持每次討論課.學生在課下自己查閱資料，找器材，做大量準備工作.在課堂上師生用所學物理知識激烈討論日常生活中所遇到的物理問題.每個教師每周在固定辦公室都安排有物理答疑時段(Office Hour)，教師和學生交流頻繁.

而國內(nèi)物理教學比較注重系統(tǒng)推理和邏輯嚴密性的授課方式，教學上以教師為主體，采用“填鴨式”滿堂灌的授課方式，會按照教學日歷和教學任務(wù)按部就班地完成教學任務(wù).這種方式信息量大，邏輯縝密性和授課進度得到很好的保證，但學生學習比較被動，缺乏師生交互性和學生的積極主動參與，從而導(dǎo)致課堂氣氛比較單調(diào).甚至被學生評為“逃課率最高”的課程之一[4].教師上完課和學生也沒有什么聯(lián)系，甚至出現(xiàn)上完一學期課很多學生和教師沒說過一句話的情況.期末考試前一兩周安排集中答疑，學生也多是咨詢習題解法等，為了考試而提問.

4 實驗教學比較

實驗教學是大學物理教學中的重要環(huán)節(jié)和組成部分，實驗可以驗證理論，更可以鍛煉實驗動手操作能力.與多倫多大學相似，合肥工業(yè)大學的實驗也分為課堂演示實驗、普通物理實驗、近代物理實驗等幾類.多倫多大學在每堂物理課上一般都進行物理實驗的演示，而國內(nèi)高校相對演示實驗就少一些，一般能夠用語言描述清楚的現(xiàn)象就很少來做演示實驗.且多倫多大學實驗室可以通過在線預(yù)約系統(tǒng)和簡單培訓(xùn)，本科生可以去大型實驗室開展實驗和研究[2].相比之下國內(nèi)的實驗室開放程度就差得多，一般實驗室都被專人專用或共享性差很多.學生做實驗時，一般是教師把原理講清，給學生示范一遍.學生照葫蘆畫瓢.對一些原理象征性驗證，很少做探究性實驗.而在多倫多大學一般都是實驗教師自己編寫的內(nèi)部講義，鼓勵學生進行探索和實踐.在條件允許的情況下，提高實驗室開放程度及提升學生實驗動手能力都是我們今后實驗教學改革的內(nèi)容和方向.

5 成績評價體制的對比分析

大學物理的教學一般包括課堂教學和實驗教學，兩部分單獨設(shè)課進行考核，在多倫多大學物理實驗課也是單獨設(shè)課和考核評價的.對于成績考核一般根據(jù)小組討論和作業(yè)完成、學習總結(jié)和平時測試、論文寫作和期末考試等各個方面來均衡評價，實驗課一般根據(jù)實驗操作水平、小組討論貢獻和實驗報告書寫等各方面來給出評價.國內(nèi)高校的期末成績和平時成績(理論課)、實驗筆試和實驗報告(實驗課)就構(gòu)成了期末分數(shù)，學生期末突擊復(fù)習情況比較嚴重，分數(shù)至上更加關(guān)注結(jié)果而不是過程考核.筆者曾試圖將學生分為若干組，按小組討論完成實驗課題，但是效果不佳，往往最后成了小組內(nèi)平時成績最好的學生的獨角戲，其他人袖手旁觀.改革物理課程考核評價和過程考核的問題，也是我們今后大學物理教學改革的一項重要內(nèi)容.

6 物理學史

物理學史作為物理科學發(fā)展的歷史,包含著許多原創(chuàng)性的科學研究方法、科學理論產(chǎn)生的背景以及所體現(xiàn)的科學精神.因此，物理學史在物理教學中,對于培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)有著重要的作用.國內(nèi)物理教學較多側(cè)重介紹與物理學史相關(guān)的科學事件的時間、地點、人物本身，或者介紹幾個科學家的軼事，對物理學家他們當時是如何思考的，遇到的困難等敘述往往略去.而作者旁聽多倫多大學物理課和實驗課，物理學史往往是根據(jù)概念敘述的需要加入，以物理學史為素材，揭示物理概念、物理規(guī)律和物理思想的內(nèi)在發(fā)展規(guī)律.激發(fā)學生的學習興趣和探索欲望，不但能促進學生較好地掌握物理學的學科體系、探究過程和研究方法,有助于學生養(yǎng)成良好的科學情感、態(tài)度及價值觀.

7 結(jié)束語

物理是一門實驗科學，講究手腦結(jié)合，學生學習的特點也極大地影響著他們學習物理的方法和思路.多倫多大學的物理教育更注重學生解決問題的能力，在與國外學生一起學習時，來自中國大陸的學生的優(yōu)點是理論基礎(chǔ)牢固，解題能力強，但是動手能力、解決實際問題的能力相對較差.

今后國內(nèi)物理教材中例題和習題的選擇應(yīng)盡量貼近現(xiàn)實，題型多樣化，讓學生在解題的過程中, 多樣能力都得到訓(xùn)練.教材中要突出物理的實驗性, 盡量做到理論和實驗的有機結(jié)合.將提高學生對物理的興趣和學習熱情作為教材編寫的宗旨, 激發(fā)學生的求知欲才是人才培養(yǎng)的源動力.

大學物理作為一門傳統(tǒng)基礎(chǔ)課程, 它代表著人類探索自然規(guī)律、一步步走向進步的光輝歷程.大學物理一方面是為學生打好必要的物理基礎(chǔ)，另外一方面是讓學生能夠?qū)W習科學的思維方法和研究方法，激發(fā)探索與創(chuàng)新精神，提高科學素質(zhì)并對學生畢業(yè)后在工作中進一步的知識更新，都將產(chǎn)生深遠的影響.

1 古麗亞，錢俊.第三次世界物理學會大會決議.物理，2001,30(8):59

2 https://www.physics.utoronto.ca

3 http://uoftbookstore.com/textbooks/

4 張擁軍，林輝，呂道文，等.將翻轉(zhuǎn)課堂教學模式應(yīng)用于大學物理教學的實踐研究.物理通報，2015(4):5

*安徽省教育廳質(zhì)量工程研究項目,項目編號：2014JYXM027，2015JYXM031;安徽省高校人文社科研究重點項目,項目編號：SK2015A457

景佳(1977- )，男，博士，研究方向為大學物理教育和醫(yī)學物理計算.