法國工程師培養體系中預科物理教學的特點與啟示

胡雪蘭　羅陽　馬霽　胡艷敏　張艷峰

[摘 要]教學大綱、授課方式、考評方法和師資建設方面是工程師培養體系預科物理教學的重要方面。我國高校工科物理教學存在一些問題。法國工程師教育體系的預科物理具有廣而深的知識體系，采用固定的小班教學和以板書為主的授課形式，具有靈活多變與課堂教學相輔相成的實驗教學和課堂輔助教學等特點。這些特點為法國工程師精英教育打下了堅實的物理基礎，為我國卓越工程師培養的工科物理教學提供了可以參考的改革方向。

[關鍵詞]卓越工程師培養計劃；工科物理教學；法國預科物理教學

[中圖分類號] G633.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0151-02

一、引言

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》（以下簡稱“綱要”）提出要在高等教育中側重卓越工程師和創新拔尖人才的培養。[1]“卓越工程師教育培養計劃”是落實“綱要”的重大改革項目，旨在培養能夠解決21世紀工程科學與技術中新問題的優秀工程師。物理是許多工程技術學科的基礎。卓越工程師培養中一個重要的環節就是對物理知識體系和物理綜合能力的培養，這無疑對工科基礎物理的教學提出了更高的要求。

法國的工程師教育具有鮮明的特點，在人才培養模式、教育理念和教育方法、學科專業設置、培養質量保障等多個方面都有很多獨到之處，可為我國卓越工程師教育提供諸多借鑒。

近年來，隨著國內對于法國工程師教育體系的研究日趨深入，法國工程師培養模式也逐漸為大家所了解和接受。但這些研究主要體現在宏觀層面上，探討的也主要是如何建立適合我國國情的工程技術人才培養體系；而針對培養模式、課程體系、培養方法和手段等方面的研究，則主要停留在理論分析層面上。[2] [3] [4] [5]因為國內許多高校尚未有真正規模化的實踐機會，因此也無法提供能適合我國國情的具體經驗。[6]為了借鑒法國工程師培養的成功經驗，并實際應用到我國工程技術人才的培養中，近年來國內多個高校開始了與法國的緊密合作。我校與法國航空航天大學校集團合作成立了中歐航空工程師學院，目前已經順利完成兩屆學生三年預科三年半工程師階段的教學實踐，其中預科階段的教學已經完成六輪，在合作辦學過程中積累了豐富的經驗。筆者作為該學院預科物理團隊中的一員，經過赴法學習及具體實踐教學，將法國工程師教學體系中預科物理教學特點作如下總結。

二、預科物理教學的特點

（一）廣且深的大綱體系

我國建國初的高等教育辦學理念受到前蘇聯辦學模式和教育思想的影響，很多高校辦成了單科性的學校，造成重專業輕基礎的局面。因此，我國大部分高校的工科基礎物理授課時間短且內容廣而淺。以我校為例，普通工科專業的基礎物理教學為200學時。教材選用的是力、熱、光、電合在一起的大學物理教材，其內容注重的是定理內容及定理在具體問題中的應用，不同的專業對不同的內容進行深入的學習。

法國工程師體系中預科物理的教學內容相當于國內理科物理專業所學深度，課時安排量大，內容精而深，且重在培養學生的理論推導和具體應用。所學內容涵蓋了幾何光學、波動光學、電磁學、力學、理論力學、熱擴散與熱傳導、流體力學、固體力學，機械波、電磁場等，而每一部分的內容都很注重模型建立、定理的得出和推導方法。也就是說經過預科物理的學習，學生會具有完整的、扎實的物理知識背景。

（二）授課形式固定且靈活

在教學方式方法上，國內普通工科專業受師資及校內資源的限制，多采用大班上課，實驗課程多為兩人一組。同樣以我校為例，大學物理的教學多為100人的課堂，教師授課以PPT為主。物理實驗由基礎物理實驗中心統一安排，由于要安排全校學生的物理實驗，因此開學初每位學生的物理實驗內容和實驗已經固定。這樣不免會產生一個問題，就是物理實驗與課堂內容無法做到時間上的匹配。也就是說，有可能產生課堂正在學習力學而實驗課卻在做光學的相關內容。

法國預科班多為50人的小班授課，習題課則為25人的小班。小班授課可以使得授課教師更好地掌握學生的學習狀態。在預科物理的教學課堂上，除了一些必要的演示實驗應用多媒體輔助教學外，幾乎所有的內容都是通過板書的形式完成的。教學沒有因為科技的發展，多媒體的普遍使用而受到任何的影響。這是法國預科物理教學著重培養學生基礎知識、基本定理的理解掌握及推導的教學手段之一。應用板書一是能夠讓教師更好地掌握課堂進展，跟學生更好地互動；二是能讓學生精力集中，更好地理解定理。值得指出的是，法國預科的兩年時間，學生是沒有物理教材的，學生集中精力聽講，認真做筆記是獲取知識的唯一方法。總的來說，課堂中教師板書講授，學生聽講做筆記這一固定的授課形式是預科物理教學課堂效率的保障。

授課形式的靈活性則體現在實驗教學環節。實驗是法國預科物理中一個重要內容，每周4個學時。物理實驗的內容與教學進度保持一致，相輔相成。實驗內容一部分是為了更好地理解課堂教學內容開設的實驗，比如在課堂中講授力學中的相圖一部分，對應這周的實驗內容為單擺和振子相圖測定實驗。學生通過這個實驗可以對力學中描述質點位置和運動速度的相圖有一個直觀的理解。實驗課的另外一部分是對課堂內容的補充。比如對電學中暫態過程這一章節。學生在課堂中的學習總是將重點放在微分方程的求解上，而忽略其物理意義。而將這部分內容放在實驗課中進行，讓學生通過自己的操作觀察（RC）（RL）（RLC）電路不同情況下電路中電流變化的情況，可以更好地理解暫態過程這一物理現象。

法國的預科物理課堂固定的板書教授方式和靈活的實驗課授課形式，相對于現在國內高校工科物理教學有明顯的教學優勢，其教學效率更高。

（三）課堂輔助及學生考核

預科物理的教學除了課堂教學實驗之外還有每周兩個學時的習題課和1個小時的物理口試。習題課的題目為授課教師根據課堂的重點難點設置的題目，目的是讓學生更好地理解課堂內容及定理的應用。所選題目盡量與實際應用有關。習題課的上課方式為一名學生在黑板上做題，教師會對整個題目中出現的問題進行矯正。物理口試為3人一組，每位學生不僅要獨立完成教師交給的題目，還要清楚地講解出來。這不僅僅是對學生本周學習內容掌握情況的一個測試，更是對學生獨立思考和表達能力的培養。

另外一個對課堂內容的輔助模塊是家庭作業。其家庭作業的選擇較國內大多數題目有很大的不同。一般為前后關聯較大的綜合性題目。如第一部分為書上基礎知識點的考察，第二部分會將實際問題建立簡單模型讓學生通過基礎知識進行解答，第三部分會依據所學知識將模型復雜化，讓學生進步一思考解答。一般每次家庭作業學生會利用10天左右的課下時間去完成。這樣一道題目可能會包含書上幾個章節的內容，它能讓學生在鞏固基礎知識的同時，也增強了對所學知識的整體把控。同時，通過循序漸進地解題，學生增強了應用所學物理知識分析問題、解決問題的能力。

每次考試的題目類型跟家庭作業題目類型相近，既有對基礎知識理解掌握情況的考察，又有對學生自己獨立思考推導計算能力的考查。法國工程師預科物理教學課堂輔助的多樣化使得學生能更好地鞏固課堂內容，保證了教學效果。

（四）教師知識體系完備

傳統的大學物理教師往往是一位教師負責其中一塊內容，比如光學教師負責光學相關內容的授課，力學教師負責力學內容的授課。而各學科之間是有相互聯系的，這就要求我們預科物理教師必須要精通預科物理全部的教學內容。教師知識的完備性能保證學生學習知識的完備性和連續性。

三、啟示

法國工程師教育體系的預科物理廣而深的知識體系，使得學生具備了深厚的物理理論基礎；固定的小班教學和以板書為主的授課形式，為學生的學習效果提供了有效的保障；靈活多變的實驗教學和課堂輔助教學，使得課堂內容得到了很好的鞏固及擴展；每周的物理口試使得學生在具備良好基礎知識的同時具備了很好的表達溝通能力；兩人一組的家庭作業使學生在鞏固、擴展知識的同時鍛煉了團隊合作能力；完備的教師知識體系為學生學習效果提供了良好的保障。以上預科物理教學的各個環節使得進入工程師階段的每個學生都具有扎實的物理知識和良好的學習習慣，為工程師的精英教育打下了堅實的基礎。這種教學體系和教學方式為我國高校工科物理教學提供了參考，值得我國高校卓越工程師教育學習借鑒。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667

143.htm.

[2] 陳輝. 我國發展工程師學歷教育的必要性與可行性[J]. 中國教育技術裝備， 2011（12）.

[3] 李茂國.中國工程教育全球戰略研究[J].高等工程教育研究，2008（6）.

[4] 王崢，等. 法國工程師培養模式物理實驗教學的特點與啟示[J]. 實驗室研究與探索，2009（28）.

[5] 顧秉林.中國高等工程教育的改革與發展[J].高等工程教育研究，2004（5）.

[6] 熊華軍.法國高等工程教育改革的特點及其啟示[J].現代教育科學，2004（6）.

[責任編輯：陳 明]