地方高等院校應(yīng)用型專業(yè)的數(shù)學(xué)物理方法教學(xué)改革探索

摘要：數(shù)學(xué)物理方法是理工科專業(yè)的一門重要的基礎(chǔ)課程。文章以應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求為基礎(chǔ)，結(jié)合地方高等院校的教學(xué)現(xiàn)狀，根據(jù)自己教學(xué)實(shí)踐和該課程的特點(diǎn)，提出了一些改革措施和建議，以促進(jìn)應(yīng)用型專業(yè)人才能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)物理方法；課程改革；應(yīng)用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）08-0136-02

一、引言

高等教育是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要組成部分，更是推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要力量。中國作為一個發(fā)展中國家，其真正意義上的高等教育歷史短，但對社會、經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了巨大的促進(jìn)作用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，為了使高等教育滿足當(dāng)前社會、經(jīng)濟(jì)和政治建設(shè)需要，政府逐步擴(kuò)大招生規(guī)模，向高等教育大眾化的國際發(fā)展趨勢邁出了具有歷史性意義的一步。

高等教育向大眾化發(fā)展后，實(shí)現(xiàn)從單一的精英教育向多元化教育發(fā)展。應(yīng)用人才培養(yǎng)成為高等教育的主要目標(biāo)之一，這一特征在工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)的西方國家體現(xiàn)尤為明顯[1，2]。因此，加快中國眾多地方高等院校轉(zhuǎn)型，實(shí)施應(yīng)用型人才培養(yǎng)是高等教育當(dāng)前的首要任務(wù)。

二、應(yīng)用型人才特點(diǎn)與高校轉(zhuǎn)型

根據(jù)《國際教育標(biāo)準(zhǔn)分類》（ISCED）的標(biāo)準(zhǔn)，人才分為學(xué)術(shù)型和應(yīng)用型兩大類。其中應(yīng)用型人才又分為工程型人才、技術(shù)型人才和技能型人才三類[3]。三類不同層次的應(yīng)用型人才培養(yǎng)主要體現(xiàn)在理論水平和學(xué)校定位的差異。技術(shù)型人才主要從事技術(shù)應(yīng)用，以理論技術(shù)和智力技能為主，其理論水平和技術(shù)水平高于技能型人才，這符合地方性本科院校自身特點(diǎn)和辦學(xué)實(shí)力。

技術(shù)型人才培養(yǎng)必須滿足一定的理論水平和技能要求，教學(xué)需要實(shí)現(xiàn)理論、實(shí)踐“雙管齊下”。首先，交流由前輩人所積累的知識，使其理論知識和經(jīng)驗(yàn)達(dá)到技術(shù)型人才要求。其次，開展必要的工程素質(zhì)培訓(xùn)，為學(xué)生進(jìn)入職業(yè)工作做準(zhǔn)備。由于社會分工精細(xì)化，技能型人才需求也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展的趨勢，地方高等院校應(yīng)調(diào)整辦學(xué)視野，走培養(yǎng)應(yīng)用型人才的特色發(fā)展道路。在不偏離教育規(guī)律的前提下，探索更新、更優(yōu)化的教學(xué)模式代替現(xiàn)在的教學(xué)模式是教育教學(xué)改革探索的重點(diǎn)。在這個全新的探索中，重慶文理學(xué)院取得了一定成績。①轉(zhuǎn)變辦學(xué)思路，實(shí)施錯位發(fā)展。在學(xué)院轉(zhuǎn)型過程中，充分調(diào)研高等院校現(xiàn)有專業(yè)布局，在“無人區(qū)、少人區(qū)”拓辦應(yīng)用型特色專業(yè)。②轉(zhuǎn)變辦學(xué)觀念，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。學(xué)院將教育教學(xué)上升為一種服務(wù)的辦學(xué)理念，改變傳統(tǒng)教學(xué)觀念，辦學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量得到較大提高。

三、數(shù)學(xué)物理方法課程特點(diǎn)及存在問題

應(yīng)用型人才培養(yǎng)首要任務(wù)是實(shí)施課程改革，下面以“數(shù)學(xué)物理方法”為例進(jìn)行探討應(yīng)用型人才培養(yǎng)課程改革要求和措施。“數(shù)學(xué)物理方法”是高等院校理工科的重要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課，該課程描述的是數(shù)學(xué)與物理交叉領(lǐng)域的內(nèi)容，它既有一定的數(shù)學(xué)理論深度，同時又具有一定的實(shí)用性。數(shù)學(xué)物理方法課程包含復(fù)變函數(shù)和數(shù)理方程兩部分內(nèi)容，“數(shù)理方程”是教學(xué)重點(diǎn)，其基礎(chǔ)理論屬于分析數(shù)學(xué)，應(yīng)用部分涉及物理及工程技術(shù)等其他學(xué)科[4，5]。根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，“數(shù)學(xué)物理方法”需要讓學(xué)生學(xué)會采用數(shù)學(xué)手段分析與理工科專業(yè)相關(guān)的實(shí)際問題。

物理是以數(shù)學(xué)為語言的自然學(xué)科，“數(shù)學(xué)物理方法”是聯(lián)系高等數(shù)學(xué)和物理專業(yè)課程的重要橋梁。本課程對培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用能力以及對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)都起到了重要的作用[6，7]。因此，較好的高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和對物理規(guī)律的掌握是學(xué)好該課程的必備條件。

數(shù)學(xué)物理方法教學(xué)過程包含以下三個具體步驟：①通過建模將具體問題結(jié)合物理規(guī)律建立相應(yīng)的泛定方程和定解條件。②根據(jù)方程特征采用特殊方法求解該數(shù)學(xué)問題。③將所得的數(shù)學(xué)結(jié)果翻譯成物理，即討論所得結(jié)果的物理意義。根據(jù)對“數(shù)學(xué)物理方法”課程的教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為該課程的傳統(tǒng)教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過程中存在以下幾個方面的問題：

1.教學(xué)方法不適應(yīng)新要求。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師為主體，以傳授已有知識為中心，使學(xué)生被動接受灌輸?shù)闹R。這種教學(xué)模式手段單一，學(xué)生對課程的重要性認(rèn)識不足，缺乏學(xué)習(xí)動力，不能充分發(fā)揮學(xué)生自身的主觀能動性。

2.教學(xué)內(nèi)容不適應(yīng)新要求。部分內(nèi)容陳舊，缺乏對現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用需要的針對性。隨著時代與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該課程的某些內(nèi)容已顯陳舊，如何將現(xiàn)代知識融入其中已成為該課程發(fā)展過程中必須解決的問題。

3.課時數(shù)不能適應(yīng)新要求。課時縮減太大，現(xiàn)有學(xué)時不能完成傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)要求。大部分地方本科院校實(shí)施辦學(xué)轉(zhuǎn)型后加強(qiáng)了應(yīng)用型實(shí)踐能力培養(yǎng)，在總培養(yǎng)學(xué)時不變的情況下，減少理論課教學(xué)課時成為所有學(xué)校的共同手段。如何在現(xiàn)有學(xué)時數(shù)中高質(zhì)量完成課程教學(xué)成為課程改革的首要問題。

4.高校擴(kuò)招，學(xué)生理論水平下降。實(shí)現(xiàn)高等教育大眾化發(fā)展后，毛入學(xué)率得到較大提高，由于教育體系不夠完善，擴(kuò)招后的學(xué)生理論水平成下降趨勢，這一現(xiàn)象在地方本科院校中尤為明顯。原有教學(xué)模式不能適應(yīng)新的教學(xué)對象，急需完成各課程改革適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求。

四、課程教學(xué)改革的思考與實(shí)踐

根據(jù)當(dāng)前高等教育現(xiàn)狀和對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合近幾年對“數(shù)學(xué)物理方法”的教學(xué)實(shí)踐，提出了幾點(diǎn)改革措施，使其更加適合應(yīng)用型人才培養(yǎng)。

1.改革教學(xué)內(nèi)容。“數(shù)學(xué)物理方法”是一門理論與實(shí)踐結(jié)合非常高的課程，數(shù)學(xué)理論要求較高，教材中的一些證明非常冗長又難理解。因此，我們根據(jù)具體的情況，刪去繁雜冗長的數(shù)學(xué)證明，采用簡潔明了的方式直接給出結(jié)論，重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生如何應(yīng)用這些基本結(jié)論分析問題，培訓(xùn)學(xué)生處理實(shí)際問題的方法與思路。結(jié)合各專業(yè)要求和學(xué)時數(shù)安排，去掉一些理論較深，理解較難，與后續(xù)專業(yè)課程應(yīng)用不相關(guān)的內(nèi)容。參考教材遴選出滿足專業(yè)需要的內(nèi)容體系。將一些基礎(chǔ)的、簡單的純數(shù)學(xué)內(nèi)容安排到課外自學(xué)，為學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻輔助相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

2.教學(xué)手段方面。改革傳統(tǒng)灌輸式教學(xué)。以簡單、有趣的物理問題為主線，采用任務(wù)式、啟發(fā)式等手段完成模型建立部分的教學(xué)。數(shù)學(xué)物理方法具有很強(qiáng)的物理背景，教學(xué)中可先給出最終結(jié)果，再挑選大家生活中熟悉的自然現(xiàn)象為模型，采用簡潔的物理分析導(dǎo)出數(shù)學(xué)物理方程。首先詳細(xì)描述所討論問題的物理現(xiàn)象，再根據(jù)物理現(xiàn)象寫出制約條件，然后分析各個物理量之間的關(guān)系以及對應(yīng)的物理規(guī)律，最后根據(jù)這些規(guī)律推導(dǎo)出數(shù)學(xué)表達(dá)式，最終得到相應(yīng)的方程。通常以波動和熱傳導(dǎo)現(xiàn)象為主，主要在于這兩類方程在生活中具有很多大家熟悉的模型，其應(yīng)用的物理規(guī)律比較熟悉，有助于同學(xué)們對數(shù)學(xué)物理方法課程的理解和認(rèn)可。

多媒體教學(xué)輔助板書教學(xué)。在現(xiàn)代教育技術(shù)高度發(fā)達(dá)的情況下，很多課程都改革傳統(tǒng)板書教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)。但“數(shù)學(xué)物理方法”課程主要講解數(shù)學(xué)在物理及其他自然科學(xué)中的應(yīng)用，所以它兼有數(shù)學(xué)課與物理課的特點(diǎn)。在教學(xué)過程中需要緊密結(jié)合實(shí)際的物理背景，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行抽象，通過嚴(yán)密的公式推導(dǎo)，得出最終結(jié)果。在推導(dǎo)過程較長和理論分析較深的地方，需要留一定時間給學(xué)生思考、消化，所以該課程教學(xué)中不宜完全采用多媒體教學(xué)。為了增加課題教學(xué)效率和傳授的知識量，可以在板書教學(xué)基礎(chǔ)上輔以多媒體教學(xué)。形成以板書教學(xué)為主，多媒體教學(xué)為輔的模式來講授該課程，進(jìn)而提高課堂的教學(xué)效率。

3.開展課外輔助培訓(xùn)。充分利用課外自學(xué)時間撰寫課程論文。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容將重點(diǎn)內(nèi)容分為定解問題、分離變量法和積分變化法三個主要部分，按不同專業(yè)需要選取其中一個或多個部分為課程論文命題范圍。每個課程小論文題目可以參考課外資料和前幾年的數(shù)學(xué)建模題目擬定進(jìn)行擬訂，然后指導(dǎo)學(xué)生按每小組3人選題，每小組成員合作完成建模、求解和結(jié)果分析。

實(shí)施“以賽促學(xué)”活動。積極組織學(xué)生參加學(xué)校組織的數(shù)學(xué)建模培訓(xùn)班學(xué)習(xí)，通過數(shù)學(xué)建模實(shí)戰(zhàn)培訓(xùn)達(dá)到深入掌握數(shù)學(xué)物理方法應(yīng)用到解決實(shí)際問題中，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

加強(qiáng)校園網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)課外學(xué)習(xí)輔導(dǎo)。成立教學(xué)指導(dǎo)小組不斷補(bǔ)充校園網(wǎng)絡(luò)課程資源，完善校園網(wǎng)絡(luò)課程功能，通過網(wǎng)絡(luò)互動平臺和答疑模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育。

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作者簡介：肖緒洋（1976-），男，重慶文理學(xué)院，副教授。