中美高等教育物理课程教学的对比和启迪

钱彦+吴海平

摘要：物理學对科技和经济发展有重要意义。本文通过对中美大学物理教学在教学目标、课程设置、教材、教学方法以及考核方式五个方面的比较研究，希望能为国内大学物理教学方面提供一定的参考，提高大学生的培养质量。

关键词：大学物理；教学改革；中美

中图分类号：G40-059.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）30-0052-02

大学物理教学多年来在教学模式上都是一成不变的，而本文认为有必要对大学物理课程进行必要的改革，包括教学目标、课程设置、教材、教学方法以及考核方式等，使其课程在形式、内容上做到与时俱进。

教育相对发达的美国，其成功之道我们是可以取其精华的。近期，笔者以访问学者身份到美国加州州立大学北岭校区物理系进行了为期五个月的大学物理教育交流访问。通过观摩学习、亲身体验和调查研究，对中美的理工科大学物理教学进行研究和对比，吸取两者之间的教学经验，并对我国大学物理教学改革提出了一定的建议。

一、中美大学物理课程教学现状对比

1.教学目标。中美两国大学物理教学目标的不同，直接决定大学物理教学的方法、内容和手段不同，也决定了大学物理教学效果和质量的不同[1]。目前，我国大学物理的教学目标还局限于按照教学大纲的要求，把物理知识按部就班地介绍给学生。而美国大学物理教学的目标，更多地则是关注过程化教学的综合成果，课堂作业更需要学生自己查阅资料，自行设计方案来解决。

2.课程设置。我国大学物理的教学通常是独立设置两门课程——大学物理课和大学物理实验课，并由不同教师来授课。这样的课程设置最大的弊病在于不能很好地进行知识之间的衔接，常常造成学生理论知识尚不具备的时候，就先完成相应的物理实验；或者是理论知识学习完较长时间之后才开始进行实验的尴尬局面。这样很可能导致学生不能很好地理解物理实验和物理理论之间的内在逻辑关系，最终导致我国理工科大学生普遍存在动手能力差的缺憾[2]。在美国，也开设大学物理理论课和实验课，但很注重加强其理论课和实验课的联系，从而培养学生对物理知识客观的认识和理解。在其理论课堂的教学过程中，实验的思想贯穿始终，同时实验课的教学计划也紧密配合其理论课的教学进度和教学内容。

3.教材内容与结构。我国大学的物理教材注重整个物理学的知识体系。它强调了内容的完整性、系统性，在引入物理概念和规律时，常采用演绎的逻辑思路，教材的学术性、逻辑性较强，形成了一个相对比较固定又严格的知识框架。从教材的内容上来看，基本上由力、热、电磁、光和近代物理五大板块组成，经典物理部分和近代物理部分所占的比重大约为8∶2。这明显不易体现物理与当今前沿科技以及交叉学科之间的联系，以至于有部分同学坦言，不知道学物理有何用。同时，中国教材多半采用经典观点和方法介绍经典部分的内容，用近代观点和方法介绍近代部分的内容[2]。从文字表述上看，这两种观点和方法有很大的不同，学生很难理解这两种观点和方法的内在联系，从而造成部分学生无法理解既然有了近代物理的观点和方法，为何还要花费大量的时间来学习落后的经典物理学观点。笔者在美国调研期间，详细阅读了美国加州州立大学采用的大学物理教材《College Physics》[3]。教材信息量很大，涉及的内容跟中国的教材相比更加丰富，如流体力学、声学、几何光学、核物理、宇宙学等在教材中都有所涉及。教材简化数学推导逻辑演绎过程，多从备受关注的前沿科技或者深有体会的日常生活出发，以归纳的逻辑方式引入物理概念和规律，并且注重科学精神和人文精神的融合，注重物理学和其他交叉学科之间的关联。教材在经典物理中穿插近代物理的内容，使学生不但了解近代物理学的观点和经典物理学之间的截然不同，更能正确理解近代物理学的发展和经典物理学之间的关系，从而让学生认识到经典内容的历史贡献，而且更能体会到经典内容在现代科技中的地位和作用[2]。

4.教学方法。中美两国大学物理教育主要都以课堂为主，但教学目标不同，造成了教学方法的不同，最明显的差异在于我国的课堂教学主要以教师为中心，而美国的课堂教学形式更加多样化。我国大学物理教学延续了中学阶段的教学模式，关注学生期末考试的优秀率、不及格率等，学生被动地听、记笔记，师生之间的互动比较少，也就是所谓的“填鸭式”教育。学生以书本学习为主，理论联系实践少，课堂演示实验少[4]。美国大学物理教学强调学生能力的培养，因此，美国主要采用开放式的教学方法，教师在课堂教学过程中只是起到一个引导者的作用。除了在讲台上讲授，美国高校教师还经常组织学生对事先拟定的物理问题进行讨论，学生还需要在课后按照要求合作完成小组作业。这种模式可以培养学生的团队合作精神、自学能力以及实际解决问题的能力。还有一种教学模式叫做Workshop。加州州立大学是把大学物理的教学安排在开放的环境中，教师先做简要的学习介绍，学生可以提问，可以分组自由讨论，随后利用计算机进行模拟和实验活动，鼓励学生去主动学习。同时，教师也可以提供机会让学生展示自己的成果，这样就极大地增强了学生的主观能动性和激发了学生的创造性。

5.考核方式。我国的大学物理考试还是延续应试教育的做法，主要是看学生记住了多少公式，得了多少分数[5]。学生最终的考试成绩，主要由期末考试的卷面成绩来决定。这种方式导致了考试之后，学过的知识很快就变得模糊，学生既无法真正掌握大学物理的精髓，也很难将所学过的知识灵活应用在一些与所学专业有关的课题中。美国大学的考核方式为过程化考核，即一般分为小组讨论、小组作业、学习阶段总结、平时测验、论文作业和期末考试，每项所占的比重都相差不大。由于学生成绩的评估涉及因素较多，学生的成绩在很大程度上并不取决于期末考试的卷面成绩，最终取得的成绩实质上是对学生整个课程学习的综合评价。对学生来说，这种考核方式相对也比较公平。

二、对我国大学物理教学改革的启迪

1.我们必须改变过去根深蒂固的“应试教育”观念，真正地逐步落实“素质教育”。在教学过程中，着重培养学生的学习能力、动手能力和创新能力，并且引导学生树立正确的人生观、价值观，让学生在大学阶段的学习中，除了学习课本知识之外，还能全面提高自己各方面的能力，完成从一名学生到社会工作者的角色转变。

2.加強理论与实践教学的有机结合，做到理论课与实验课的配套与统一。同时针对不同层次、不同专业的学生，对理论课和实验的内容进行适当地调整。在实验教学中，充实一些与现代生产联系密切的实用性和综合性实验，还可以增加一些仿真实验和演示实验，这样既能开阔学生的眼界，又能将物理理论与现代技术和生活融合起来。

3.采用开放的教学方式，多鼓励学生积极参与，主动学习。打破以教师为中心的教学模式，教师在进行传道授业解惑的同时，也应引导学生大胆发表自己的观点，积极开展课堂讨论，鼓励学生主动发现问题，独立思考，自行查阅资料和文献，努力寻找问题的答案。只有让学生成为学习的主人，才能真正培养起学生的自学能力、创新能力以及科研素养，真正提高学生的物理修养和创新能力。此外，还可以增加课余时段师生之间的互动，例如，开设网络课程、建立开放的互动交流平台等。

4.对学生学习的评价方式，应采用过程化评价的方式，提倡考核的多样化。除了期末考试成绩之外，还应该综合考虑学生在作业、测验、课堂讨论、课后研究、实验课程、小论文、课外制作、总结报告等方面的表现，实现多角度、全方位、公正、公平的评价模式，促进学生在整个学习过程都不断努力和积累。

需要指出的是，中美两国完全不同的教育体系是有着不同的文化背景的，我们不能片面地去否定任何一种教育体系，而应扬长避短。美国采用的启发模式，是出于对学生个性的尊重，学生可以海阔天空，发展出别人所没有的事业，但也会让一部分学生随波逐流，找不到前进的方向。因此，我们的教学改革不能盲目地去学习美国，而是应该在顺应科学发展潮流的同时，还需要循序渐进，不断调整更新，逐步找到适合中国学生的教育方式。

参考文献：

[1]曾上游，张争珍.中美大学物理教学比较及对我国大学物理教学的建议[J].中国科教创新导刊，2010，（10）.

[2]冯灏.中美大学物理教材的对比分析及启示[J].高等教育研究（成都），2009，（3）.

[3]Hugh D.Young.College Physics[J]. Addison-Wesley，2011，（1）.

[4]王伟国.中美大学物理教学的比较研究与启示[J].价格工程，2012，（31）.

[5]熊伦.中美非物理专业大学物理教育的比较与对策[J].物理与工程，2011，（21）.