李景娟

(國家開放大學(xué)教務(wù)部 北京 100039)

鄒 斌

(中央民族大學(xué)理學(xué)院 北京 100081)

王 霞

(中國人民解放軍陸軍防化學(xué)院 北京 102205)

張洪波

(臨沂科技職業(yè)學(xué)院公共教學(xué)部 山東 臨沂 276000)

物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本、最普遍規(guī)律的學(xué)科，也是科技發(fā)展的理論源泉，是其他自然科學(xué)和應(yīng)用型學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ).各全日制高校都認(rèn)識(shí)到了物理學(xué)科的重要性，將大學(xué)物理作為大學(xué)教育中的基礎(chǔ)課程，尤其是理工科專業(yè)，大學(xué)物理是必修的專業(yè)基礎(chǔ)課.大學(xué)物理主要包括力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、近代物理等內(nèi)容，可以說是中學(xué)物理的延伸擴(kuò)展，在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上加入了更深刻、更本質(zhì)的知識(shí)，有效地增加了物理的應(yīng)用范圍，為后續(xù)其他專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)，能夠幫助加深對(duì)專業(yè)課程的理解.同時(shí)，物理類課程的開設(shè)在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、創(chuàng)新能力及應(yīng)用意識(shí)等方面有著不可替代的作用[1].

與全日制高校對(duì)物理教育的重視形成鮮明對(duì)比的是，開放教育各專業(yè)中基本沒有大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí).本文以國家開放大學(xué)開放教育本、?？评砉た葡嚓P(guān)專業(yè)為研究對(duì)象，梳理目前大學(xué)物理相關(guān)課程開設(shè)情況，以及后續(xù)專業(yè)課程與大學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)的相關(guān)性，分析課程設(shè)置存在的問題.

1 開放教育大學(xué)物理課程開設(shè)情況

根據(jù)國家開放大學(xué)招生簡章[2]，2020年秋季學(xué)期招生專業(yè)(含方向)172個(gè)，其中，高中起點(diǎn)本科專業(yè)11個(gè)、專科起點(diǎn)本科專業(yè)(含方向)51個(gè)、專科專業(yè)(含方向)110個(gè).

在170多個(gè)專業(yè)(含方向)中，僅有6個(gè)專業(yè)開設(shè)了大學(xué)物理相關(guān)課程，分別是園藝[本科(?？破瘘c(diǎn))]專業(yè)和電廠熱能動(dòng)力裝置(專科 )專業(yè)在公共基礎(chǔ)課模塊開設(shè)了《大學(xué)物理》(本)，風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)(專科 )在專業(yè)基礎(chǔ)課模塊開設(shè)了《大學(xué)物理導(dǎo)論》，光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用(光伏材料與器件方向)(專科 )和光伏發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用(光伏電池與系統(tǒng)方向)(?？?)專業(yè)在公共基礎(chǔ)課模塊開設(shè)了《大學(xué)物理導(dǎo)論》.另外，小學(xué)教育(?？?和小學(xué)教育(新疆試點(diǎn))(?？?專業(yè)在專業(yè)拓展課模塊開設(shè)了物理課程.

在這幾個(gè)專業(yè)中，園藝[本科(?？破瘘c(diǎn))]和小學(xué)教育(?？?專業(yè)的后續(xù)課程設(shè)置和所需的知識(shí)儲(chǔ)備其實(shí)與物理差距較大，專業(yè)課的學(xué)習(xí)不以大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)為前提，無需開設(shè)該課程.其他4個(gè)專業(yè)在后續(xù)的多門專業(yè)課的學(xué)習(xí)中都涉及到力學(xué)、電磁學(xué)等基本物理知識(shí)，而力學(xué)和電磁學(xué)是大學(xué)物理課程的主干內(nèi)容，因此，《大學(xué)物理》作為先修課開設(shè)是十分必要的.但與全日制高校的大學(xué)物理課程不同，這幾個(gè)專業(yè)開設(shè)的大學(xué)物理相關(guān)課程的課程性質(zhì)均為選修，重視程度明顯不足.除此之外，其他160多個(gè)專業(yè)(含方向)均未開設(shè)大學(xué)物理或普通物理等由中學(xué)物理向大學(xué)物理知識(shí)或其他專業(yè)知識(shí)過渡的銜接課程.

2 大學(xué)物理課程與開放教育部分專業(yè)課程關(guān)聯(lián)度分析

通過深入調(diào)研開放教育專業(yè)課程與大學(xué)物理課程的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)工學(xué)、資源開發(fā)與測(cè)繪大類、材料與能源、土建大類、制造大類、環(huán)保氣象與安全大類等學(xué)科的相關(guān)專業(yè)中有多門課程和物理課程存在密切的聯(lián)系.如機(jī)械類、礦山機(jī)電類、水利水電、建筑類等專業(yè)開設(shè)的專業(yè)課程工程力學(xué)、巖土力學(xué)、建筑力學(xué)、流體力學(xué)與流體機(jī)械、液壓與氣壓傳動(dòng)、電工電子技術(shù)等，這些專業(yè)課程的很多內(nèi)容都是物理知識(shí)的遞進(jìn)與發(fā)展，必須在掌握相關(guān)物理知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí).

具體分析課程內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，大學(xué)物理力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)、剛體力學(xué)，電磁學(xué)中的穩(wěn)恒電流、電磁場(chǎng)，熱學(xué)中的熱力學(xué)等內(nèi)容在機(jī)械、水利、土建等應(yīng)用型專業(yè)中都有需求.下面對(duì)開放教育中涉及的相關(guān)課程進(jìn)行具體分析.

2.1 力學(xué)相關(guān)課程

在開放教育工科相關(guān)專業(yè)中，力學(xué)相關(guān)課程相對(duì)較多，工程力學(xué)、建筑力學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)、巖土力學(xué)、機(jī)械原理等都是相關(guān)專業(yè)的必修課.這些課程內(nèi)容都涉及力學(xué)分析，大學(xué)物理中的力學(xué)部分是直接或間接的先修課程.

以工程力學(xué)為例，該課程是礦山機(jī)電技術(shù)(礦山機(jī)電設(shè)備運(yùn)行與管理方向)(?？?、機(jī)械電子工程與管理(專科)、 水利水電工程[本科(?？破瘘c(diǎn))]以及土木工程[本科(專科起點(diǎn))]等專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，包括理論力學(xué)和材料力學(xué)兩大板塊.該課程是后續(xù)流體力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、流體力學(xué)與流體機(jī)械、建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、高層建筑施工等專業(yè)核心課程的基礎(chǔ)，在多個(gè)專業(yè)課程體系中起到重要的支撐作用.本課程內(nèi)容豐富，理論力學(xué)研究質(zhì)點(diǎn)系和剛體系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)(包括平衡)的基本規(guī)律，包括物體的受力分析、力系簡化和物體及物體系統(tǒng)的平衡，質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)力學(xué)分析的研究方法等.材料力學(xué)的主要任務(wù)是在滿足強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求下，為構(gòu)件工程設(shè)計(jì)提供必要的理論基礎(chǔ)和計(jì)算方法.課程特點(diǎn)是既有豐富的理論，又具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，而且基本概念多、知識(shí)點(diǎn)多、公式多、原理多，學(xué)生有時(shí)會(huì)感到抓不住重點(diǎn)，甚至理解困難.另外，課程理論性和邏輯性較強(qiáng)，知識(shí)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，前后聯(lián)系密切，如果沒有大學(xué)物理力學(xué)部分的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，該課程學(xué)習(xí)起來具有一定的難度.

2.2 電學(xué)相關(guān)課程

在開放教育電類相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，都提到電路分析基礎(chǔ)、模擬電子電路和數(shù)字電子電路等課程.這幾門課程涵蓋了從電路基本理論和電路分析方法、集成運(yùn)算放大電路和反饋電路、組合邏輯電路和時(shí)序電路的組成及分析方法等理論知識(shí)，到信號(hào)處理、觸發(fā)器以及數(shù)字電路和集成電路的典型應(yīng)用等應(yīng)用型知識(shí).各部分內(nèi)容聯(lián)系緊密，知識(shí)體系前后銜接，對(duì)物理概念、數(shù)學(xué)知識(shí)要求較高.比如要想理解模擬電子電路中的反饋，就要求電路理論分析的基礎(chǔ)要好，而電路分析基礎(chǔ)，也是建立在高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理的基礎(chǔ)上.

另外，模擬電子電路和數(shù)字電子電路這兩門工科課程也是對(duì)邏輯思維能力和物理抽象能力有較高要求的科目，這也是需要在大學(xué)物理課上潛移默化培養(yǎng)出來.

2.3 熱學(xué)相關(guān)課程

熱工基礎(chǔ)是開放教育電廠熱能動(dòng)力裝置(專科)專業(yè)的必修課，是講授熱能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換基本理論和熱量傳遞規(guī)律，以提高熱能利用完善程度的一門技術(shù)基礎(chǔ)課.其課程內(nèi)容包括工程熱力學(xué)和傳熱學(xué)兩部分，涉及熱能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換、熱力學(xué)過程和熱力循環(huán)分析、傳熱過程的基本規(guī)律、控制熱量傳遞過程的技術(shù)措施等.要想分析解決實(shí)際傳熱問題，就需要從本質(zhì)上理解熱能轉(zhuǎn)換，而對(duì)熱能轉(zhuǎn)換的理解離不開熱力學(xué)過程和熱力學(xué)基本定律等基本概念和規(guī)律，這些是大學(xué)物理課程熱學(xué)部分的基本內(nèi)容.

綜合上述分析可以看出，開放教育雖然主要涉及面向生產(chǎn)實(shí)踐的應(yīng)用型專業(yè)，但有些專業(yè)的課程設(shè)置中，部分課程內(nèi)容與大學(xué)物理基礎(chǔ)知識(shí)存在著較為密切的聯(lián)系.在實(shí)際教學(xué)中，如果能找出這些課程用到的物理知識(shí)，找出各專業(yè)課程在這些物理知識(shí)上的遞進(jìn)與發(fā)展關(guān)系，進(jìn)而研究、建立相應(yīng)的大學(xué)物理課程體系，在開放教育相關(guān)專業(yè)中開設(shè)大學(xué)物理課程，必將提升專業(yè)課程的學(xué)習(xí)效果，推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量的提升.

3 開放教育中大學(xué)物理課程缺失帶來的問題

開放教育是我國終身教育體系的一個(gè)重要組成部分，實(shí)施的是本?？聘叩葘W(xué)歷教育，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，實(shí)行的是“寬進(jìn)嚴(yán)出”和“完全學(xué)分制”的學(xué)習(xí)制度，在課程設(shè)置和教學(xué)安排上必須以學(xué)生為中心.開放教育理工科專業(yè)不開設(shè)大學(xué)物理課程，嚴(yán)重影響學(xué)生能力的培養(yǎng)和其他課程的學(xué)習(xí)效果.主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.

(1)缺乏知識(shí)體系的漸進(jìn)性，學(xué)習(xí)效果難以保證

不經(jīng)過大學(xué)物理的學(xué)習(xí)直接進(jìn)入專業(yè)課，讓學(xué)生在中學(xué)物理的基礎(chǔ)上對(duì)接相關(guān)專業(yè)知識(shí)，會(huì)存在知識(shí)上的斷層，使學(xué)習(xí)難度增大，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)效果.比如，對(duì)于中學(xué)物理基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，對(duì)工程力學(xué)課程中直接用到的力學(xué)概念會(huì)感到困惑，如“力偶”這一概念就相對(duì)難以理解，很多同學(xué)無法建立直觀生動(dòng)的認(rèn)識(shí).又比如“力矩”這一概念，雖然在高中物理課程中講到力矩，其定義為“力與力臂的乘積稱為力矩”.但并不涉及力矩矢量這一重要屬性.如果學(xué)生沒有學(xué)過《大學(xué)物理》，就不知道力矩是矢量，更不知道力矩的定義式M=r×F是什么.因此，在工程力學(xué)課程中遇到這樣的表達(dá)式就會(huì)感到茫然和困惑，這無疑會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的講授造成極大的困難.

(2)不符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，教學(xué)過程難以開展

2014年國務(wù)院印發(fā)了《關(guān)于深化考試招生制度改革的實(shí)施意見》[3]，對(duì)高考考試招生制度改革作出了全面部署，高中物理課程由必考科目變?yōu)檫x考科目，選考物理的學(xué)生人數(shù)急劇減少，未選考物理的學(xué)生不僅物理知識(shí)結(jié)構(gòu)斷檔，而且物理的思維方式也被弱化，導(dǎo)致大學(xué)階段的課程學(xué)習(xí)難度增加.為此，針對(duì)新高考制度的實(shí)施大學(xué)中學(xué)的物理教師積極探尋解決問題之路，提出物理教學(xué)的應(yīng)對(duì)策略[4,5].相比較而言，開放教育在讀生一般是在職工作人員，中學(xué)基礎(chǔ)較弱，沒有通過高考這座橋，物理知識(shí)更是嚴(yán)重碎片化，知識(shí)結(jié)構(gòu)不完善，生源水平參差不齊，這給以物理知識(shí)為基礎(chǔ)的專業(yè)課程教學(xué)帶來極大挑戰(zhàn).另外，沒有力學(xué)基礎(chǔ)，基本的受力分析方法掌握不牢固，對(duì)理論模型或?qū)嶋H復(fù)雜體系的分析無從下手，不僅教學(xué)進(jìn)度難以推進(jìn)，而且會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性降低，學(xué)習(xí)效果更加難以保證.

(3)不符合當(dāng)前重視基礎(chǔ)學(xué)科的方針政策

2018年，教育部印發(fā)了《高等學(xué)?；A(chǔ)研究珠峰計(jì)劃》[6]，提出要夯實(shí)基礎(chǔ)，充分認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)學(xué)科的基石作用，全面加強(qiáng)基礎(chǔ)學(xué)科建設(shè)，推動(dòng)基礎(chǔ)學(xué)科與應(yīng)用學(xué)科均衡協(xié)調(diào)發(fā)展.重視基礎(chǔ)理論和學(xué)科建設(shè)，對(duì)數(shù)學(xué)、物理等重點(diǎn)或薄弱基礎(chǔ)學(xué)科給予更多傾斜.并于2020年提出了“強(qiáng)基計(jì)劃”[7]，重點(diǎn)突出基礎(chǔ)學(xué)科的支撐引領(lǐng)作用，培養(yǎng)基礎(chǔ)學(xué)科拔尖的學(xué)生.在大力加強(qiáng)和發(fā)展基礎(chǔ)教育的背景下，開放教育中物理教學(xué)的缺失明顯與高等教育方向不符，與當(dāng)前教育政策不符.

4 結(jié)束語

在建設(shè)應(yīng)用型高校，培養(yǎng)優(yōu)秀應(yīng)用型人才的背景下，大學(xué)物理是理工科相關(guān)專業(yè)應(yīng)該開設(shè)的基礎(chǔ)課程，開放教育也不能例外.從能力培養(yǎng)的角度來說，大學(xué)物理類課程的開設(shè)在培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、創(chuàng)新能力及應(yīng)用意識(shí)方面有著不可替代的作用，物理學(xué)習(xí)有助于科學(xué)思維能力和科學(xué)精神的培養(yǎng).從知識(shí)完整性和漸進(jìn)性角度來說，通過物理課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以有序地將物理知識(shí)與專業(yè)課程中的內(nèi)容對(duì)接，從而掌握完整的專業(yè)知識(shí)鏈.

另一方面，目前我國科技發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出多學(xué)科融合發(fā)展相互促進(jìn)的態(tài)勢(shì).在某些領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中遇到的瓶頸涉及物理學(xué)相關(guān)的理論和技術(shù).因此，為理工科學(xué)生開設(shè)大學(xué)物理這樣的基礎(chǔ)課程，其重要性和必要性也是顯而易見的.