面向航空類專業的《大學物理》課程教學改革探索

劉偉波 賈天俊

(濱州學院航空工程學院 山東 濱州 256603)

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面向航空類專業的《大學物理》課程教學改革探索

劉偉波 賈天俊

(濱州學院航空工程學院 山東 濱州 256603)

探討了面向航空類專業的《大學物理》課程教學改革的思路和方法.針對航空類專業自身特點，結合航空企事業單位對航空類人才的需求，從教學內容、教學方法以及考核方式3個方面闡述了教學改革的內容，并討論了該教學改革的有益啟示.

航空類專業 大學物理 教學改革

1 引言

航空航天代表了科技和工業發展的最前沿，是促進國家科技發展、滿足經濟建設、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.《國家中長期科技發展規劃綱要》(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展帶來了巨大的發展機遇. 因此，培養具有高素質創新能力的航空類專業人才是服務國家戰略的必然要求.但與國外相比，我國的航空類人才培養與實際需要存在一些差距，主要體現在：(1)工程教育意識薄弱，重知識、輕實踐；(2)教學組織方式、教學方法和手段改革步伐緩慢，與教學目標適應性差；(3)課程內容更新相對滯后，缺乏課程內容和體系的優化機制；(4)學制短、要求高，教學無法完成既定的培養任務；(5)與航空航天類研究所、企業聯系不夠緊密，教學與工程脫節[1,2].為此，有必要從教學內容、教學方法、培養模式等方面對航空類人才進行更有針對性的培養.

為順應經濟社會發展趨勢，適應高等教育發展規律，濱州學院緊緊圍繞建設以航空為主要特色應用型大學的辦學定位和目標，對院系及專業布局進行了大調整，目前有8個航空類專業方向，進一步凸顯航空特色.其中理工科類航空專業占有很大的比重，包括飛行技術、交通運輸、飛行器動力工程、飛行器制造工程等專業.

《大學物理》是理工科學生所必修的一門公共基礎課，其中所涉及到的內容和學習方法對后續專業課的學習有著重要的作用，為學生所必須掌握[3].本文根據筆者對航空類專業開設《大學物理》課程的經歷和經驗，結合航空類專業特點及培養定位，從教學內容、教學方法及考核方式3個方面闡述了面向航空類專業《大學物理》課程的教學改革.

2 面向航空類專業的《大學物理》課程教學改革內容

2.1 教學內容改革

相對于偏物理類的專業，航空類專業安排的《大學物理》學時一般較少，因此如何用較少的學時，讓學生獲得他們所需要的知識和能力，教學內容上的選擇便顯得尤為重要.仔細研究飛行技術、交通運輸、飛行器動力工程等專業的人才培養方案能夠看到，航空類專業的專業課涉及面廣，課程體系復雜，涉及機械工程、力學、動力工程與工程熱物理等諸多主干學科.根據該類專業的后續專業課需求及工作需要，應在《大學物理》課程中有針對性地選擇對應的基礎性內容進行講授，以為航空類專業學生的后續學習以及工作打下良好的知識儲備基礎.

我們在教學內容上的改革主要遵循兩個原則.一是教學內容要與本專業相關，以應用型人才培養目標為導向，同時順應航空各相關學科高速發展和多學科交叉的趨勢，選擇與航空類專業后續專業課關系較密切的《大學物理》內容(如流體力學、熱學、電磁學等)進行重點講授.比如航空航天事業的蓬勃發展同空氣動力學的發展緊密相連，而這些領域都屬于流體力學的分支學科，因此在《大學物理》中介紹流體力學的相關知識，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《空氣動力學》等專業課程的學習.二是教學內容要為學生所接受，鑒于該類專業學生的物理基礎(特別是理論水平)偏差，以及普遍對《大學物理》課程不夠重視，要選擇適合學生實際情況的內容進行講授.比如減少理論推導，突出具體的應用實例，特別是介紹一些最新的航空類物理科技成果應用.《大學物理》中的夫瑯禾費衍射知識點理論性強，學生學起來較為吃力，但如果學生知道當前風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具有異曲同工之妙時，無疑將會極大地提升他們學習該部分內容的興趣和動力[4].

2.2 教學方法改革

航空類專業因其專業特殊性，相應的教學改革必須以適應航空產業所需要的應用型人才培養目標為導向.根據航空類專業的專業特點及培養要求，擬從以下幾個方面進行針對航空類專業的《大學物理》教學方法改革.

首先，教學應重點面向工程實際，突出實踐教學的地位，因此在闡述《大學物理》基本理論和基本概念的基礎上，可以忽略一些理論性較強的細節內容，簡化繁雜的公式推導，而針對具體的工程問題進行重點講解和討論.比如，航空類專業的學生畢業后大都直接輸送到航空公司或者飛機維修改裝企業，需要系統地培養學生分析問題、解決問題的綜合能力，因此教學活動必須面向工程，突出實踐.可嘗試案例教學法、項目教學法、行為導向教學法、問題導向教學法等多種方法進行因材施教.以講授角動量守恒為例，首先向學生提出問題：(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時不會倒下？(3)貓從高處落下，為什么摔不死？通過問題引發學生的探究興趣.然后將學生分組(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.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.這種方式既讓學生真切領會到理論與實踐之間緊密的聯系，又鍛煉了學生的分工協作能力、自主學習能力、歸納總結能力，具有不錯的教學效果.

其次，作為理工科專業，航空類特色專業需要配備大量的專門實驗室和購置大量的實驗設備，成本很高，因此在真實的飛機上或者模擬機上進行培訓學習是不現實的.目前CBT,Labview等軟件在航空類課程的應用較為普遍，它直觀方便，且節約了大量的成本.為了提高學生對計算機軟件的認識和理解，可以嘗試在基礎課《大學物理》中引入一些簡單軟件的應用，如Matlab,C語言等，能方便地為大一學生所掌握.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，航空科技發展快速，為保證掌握專業知識的先進性，不斷與國際接軌，航空類專業的學生必須要具備一定的外語交流和專業外語應用能力.為使學生在學習專業基礎理論的同時還能掌握相應的英文詞匯，在《大學物理》這種公共基礎課中引入一定比重的雙語教學，使學生盡早地接觸專業外語.在課堂上，講授基本的物理概念及定義，同時給出相應的英文對照內容，并對一些常見的英文縮略語進行單獨解釋和說明，使學生在學習公共課基礎理論的同時還能掌握相關的英文詞匯.而在講授完某個知識點后，可將經典的英文原版教材(如《費曼物理學講義》、《現代大學物理》、《希爾斯當代大學物理》等)中相關的內容介紹給學生作為課外閱讀材料，提高學生的專業外語水平.

最后，要通過多種方式為學生創造多元化的教學環境.可采用多媒體技術、計算機網絡技術和虛擬現實技術等多種形式，建立多元化立體化的新型教學體系，大幅度提高教學過程中傳遞的信息量，從而充分地調動學生的學習熱情，有效增強教學效果，也為學生自主學習創造了良好的環境.比如我們建設了面向航空類專業的《大學物理》課程網站，包括了教學文檔、習題指導與解答、輔導答疑、問題討論、考試指南、物理前沿等多個欄目.教師和學生可以通過課程網站實現在線互動，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尺，是指導學生學什么及如何學的“指揮棒”，通過改革考核方式，可以更全面、客觀、公正地評價學生的學業成績[6].在課程考核中，我們結合航空類專業學生的職業發展需求、能力發展需求和知識延伸需求，重點考查學生發現問題、解決問題的興趣和能力.比如發展更為靈活的考核方式，加大過程性考核的比重；出題不僅考查學生掌握簡單物理知識的點，同時要考查相應物理知識所涉及航空理論及航空應用的面；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日常的教學活動，促進教學各項活動穩步發展.

在具體操作中，學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%增大到現在的40%，主要考核學生的學習態度(包括上課出勤及課堂表現，約占總成績的5%)、學習水平(包括課后作業完成情況及對所學知識的歸納總結能力，約占總成績的15%)、應用能力(包括學生的學習主動性、創造性，以及團隊協作性，約占總成績的20%).這里簡單介紹一下應用能力考核的幾種途徑，比如每節課后要求學生根據所學知識，結合自身專業實際，自命1～2道應用題(不得抄襲)；比如將學生分成若干小組，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.這些途徑培養了學生自主學習、創造性學習和研究性學習的能力，也更能夠公平公正地評價學生對《大學物理》課程的學習情況.

3 面向航空類專業的《大學物理》課程教學改革啟示

作為一門重要的公共基礎課，《大學物理》大都開設于大一或大二上學期，它對于學生盡快做好高中到大學的轉變、培養良好的學習習慣、為后續專業課的學習打好基礎等方面都起著重要的作用.面向航空類專業的《大學物理》教學改革， 將會給其他公共基礎課教學改革以及人才培養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課教學研究，能夠更好地發揮公共基礎課的作用，探索公共基礎課改革更多的可能性.公共基礎課面向的范圍廣、人數多，教學中普遍存在教學方法單一、教學內容單一的弊端.由于聽課學生專業不一，對公共基礎課的需求也不同，因此需要使公共基礎課教學更具有針對性，才能最大化地服務學生，從而最大化地發揮公共基礎課在人才培養中的教育、引導作用.

其次，通過對特定專業開設的公共基礎課進行教學改革研究，可以促進該類專業后續專業課的教學改革，加深對專業建設、專業特色形成的理解，及對人才培養目標的進一步優化.以公共課改革為契機，總結課程改革的經驗和教訓，相應成果可以應用于該類專業后續專業課的教學實踐，同時對專業建設和人才培養都具有一定的借鑒意義.

4 結束語

航空類專業因其專業特殊性，相應的教學改革必須以適應航空產業所需要的應用型人才培養目標為導向.在教學內容上精選優化，為學生后續專業課的學習打下良好基礎；教學方法上緊扣培養目標，多元化地培養該類學生所應具備的基本素質和能力；考核方式上統籌考慮，以考核引領教學，提升教學效果.相應結果對其他面向特定對象的公共基礎課程(如大學英語、高等數學等)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教學改革研究與探索．南京航空航天大學學報(社會科學版)，2005,7(1): 72～75

2 支希哲，田露.中美航空航天專業本科人才培養比較研究.西北工業大學學報(社會科學版)，2011，31(3)：81～85

3 教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會.理工科類大學物理課程教學基本要求(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.飛行特色大學物理(下冊).北京：機械工業出版社，2014.256～257

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

6 賈天俊，高光珍，李榮.大學物理課程考核模式改革的探索與實踐.教育教學論壇，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

*濱州學院教學研究項目，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)