奧爾堡大學物理學教育課程設置的實踐與思考

[摘 要]奧爾堡大學實施的PBL（基于問題的學習）教學模式在培養創新型人才方面取得了卓越的成就。文章詳細介紹奧爾堡大學物理學教育培養方案，分析其本科生教育和碩士研究生教育的培養目標、課程總體結構、課程設置和考核體系，為我國高校物理學一流學科建設及人才培養提供參考。

[關鍵詞]奧爾堡大學;PBL;物理學;課程設置

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）12-0082-04

培養一流人才是高校的重要使命，也是一流大學建設的立校之本、興校之源。物理學作為自然科學的基礎，對高校大學生的培養要求是掌握物理學的基本知識、基本理論及運用科學研究方法和工具的基本技能，為今后繼續從事理工科科研工作或進入其他學科應用領域獨立解決實際問題打下堅實的基礎。為應對知識新經濟的快速變革及社會的飛速發展，各大高校都在積極探索人才培養模式和教育方式變革[1-3]。

PBL（基于問題的學習）是國際高等教育領域內有影響力的教育理念，丹麥奧爾堡大學在建校之初（1974年）就引入PBL教育模式來培養創新型人才[4-5]。這座年輕的大學經過短短幾十年的發展就躋身于歐洲優秀高校前列，尤其是其工科學科在2020年USNEWS世界大學排名中位列第四。本研究將從分析奧爾堡大學物理學本科生教育和碩士研究生教育的培養目標著手，探析其課程總體結構、課程設置及考核體系，思考哪些經驗可以應用于我國物理學教育變革中，為尋求未來改革路徑提供參考。

一、奧爾堡大學物理學教育的培養目標

高校的培養目標是在高校人才培養理念指導下對人才培養方向的具體描述，奧爾堡大學物理學專業的人才培養目標分為本科生培養目標和碩士研究生培養目標[6-7]。

（一）本科生培養目標

本科生應在完整的學士學位課程中獲得本學科的基本知識和洞察力，了解物理學的基本理論、基本方法以及所需的數學知識與計算機編程技術，具有處理與物理相關理論和實踐問題的能力，能夠和他人合作交流物理專業及跨學科的問題并提供解決和評估方案，具有繼續深造碩士學位課程的基礎。

（二）碩士研究生培養目標

碩士研究生應具備一個或多個學科領域的知識，掌握物理學的科學方法和工具，能夠在科學的基礎上識別科學問題、評估科學理論、分析和求解模型，能夠和他人討論專業的科學問題，能夠獨立發起或開展專業和跨學科合作并承擔專業責任，具有從事研究工作的基礎條件。

奧爾堡大學物理學專業在要求學生掌握基本物理學知識的同時，注重學生科學思維習慣的培養，鼓勵學生開展跨學科學習，注重培養學生獨立的實踐能力和與他人合作的能力。

二、奧爾堡大學物理學教育的課程總體結構

奧爾堡大學物理學本科教育是為期3年（6個學期）的全日制課程，需要總學分不低于180個ECTS（歐盟通用學分，1學分相當于30學時）;其碩士研究生教育為2年（4個學期）的全日制課程，需要總學分不低于120個ECTS。

（一）不同選修專業的課程總體結構

奧爾堡大學的物理學學士學位課程由中心科目物理學和與物理相關或不相關的可選第二科目的課程構成，常見的可選組合有物理/數學、物理/生物學、物理/體育、數學/物理、生物學/物理和化學/物理。其總體結構如表1和表2所示，其中左列表示可選科目不包括體育時的課程結構，右列表示將體育作為選修科目時的課程結構。

物理學學士學位（不包括體育）課程前三個學期的課程都是中心科目（物理學），第四學期的課程除了中心科目還要修讀可選的第二科目，第五學期和第六學期的課程都是第二科目，第六學期還要加上學士學位項目。物理學碩士學位課程（不包括體育）前兩個學期（第七學期和第八學期）的課程都是中心科目，第三學期（第九學期）的課程是選修的第二科目，第四學期（第十學期）需要撰寫跟中心科目相關的畢業論文。

（二）不同類型課程模塊的總體結構

奧爾堡大學的課程分為兩個模塊即普通課程模塊和項目模塊。普通課程模塊的教學形式包括學生課前預習、教師講課為主的課堂教學及課后習題討論。項目模塊采用基于問題的項目模式，其問題來源可以是教師、學生、校外公司、非營利組織等，問題主題必須與普通課程模塊的學習內容相關。學生自行組成小組，選擇項目問題來開展研討。每個小組配有導師，負責協助和推動項目開展，但學生自己對整個項目負責，每個成員對項目的完成都有貢獻。項目考核方式為提交項目書面報告和參加項目答辯。圖1和圖2給出奧爾堡大學物理學學士學位課程模塊和碩士學位課程模塊的總結構，其中的白底方框代表中心科目，第一行最左邊的方框代表公共科目，第四行最右邊的方框代表主題可以來自中心科目或第二科目的項目模塊，第五、第六、第九行的色塊代表第二科目。1個小方框代表5學分，1個中方框代表10學分，1個長方框代表15學分。

學士學位課程的中心科目占總學分的比例約為2/3，可選的第二科目占總學分的比例約為1/3。碩士學位課程的中心科目占總學分的比例為75%，第二科目占總學分的比例約為25%。可以看出其物理學教育重視打好學生的物理學專業基礎。

三、奧爾堡大學物理學教育的課程設置

奧爾堡大學每學期有20周，學分為30（相當于900學時），普通課程模塊和項目模塊各占15學分。本科的具體課程設置如表3所示，課程和項目的學分比例基本是1∶1。每個課程模塊都是5學分（對應150學時），比如第三學期的課程模塊“電磁學”包含14次講座（56學時，每次2學時的教師課堂講課和2學時的課后學生習題討論、教師答疑），學生課前預習35學時（每次2.5學時，共14次），課下自行完成作業25學時，考前復習34學時。這和國內不同。以東北大學為例，學生每門課程的學分以教師講座時間來計算，1學分相當于1節50分鐘的課。比如東北大學物理系的電磁學課程為64學時，計4學分，教師上課32次，每次課2學時。

碩士研究生的具體課程設置如表4所示，碩士第一年為中心科目的課程和項目，第二年為選修項目及碩士論文項目。碩士階段的項目模塊總共要提交4份項目報告，更注重培養學生的實踐能力。國內碩士研究生的學制一般為3年，第一年通過上課修讀畢業需達到的學分，第二年和第三年跟著導師做某個方向的1個具體課題，提交1份碩士畢業論文。

四、奧爾堡大學的課程成績評定方式

奧爾堡大學對學生課程學習采用兩種評價方式：第一種是通過或不通過，第二種是七分制（見表5）。項目模塊的評定方式均為七分制，常邀請校外人員（其他高校教師、企業人員等）和校內教師一起對學生進行考核。答辯一般以項目小組為單位，對于15學分的項目，評估時間為45分鐘，也可以更長，但整個項目的考核時間總共不超過5個小時;對于少于15學分的項目，評估時間為35分鐘，整個項目的考核時間總共不超過4小時。學士學位論文項目及碩士學位論文項目的評估時間為60分鐘。答辯過程中小組學生先對報告做整體陳述（每個組員都要參與），接著評委針對具體內容進行提問，學生回答，然后評委根據學生達到課程目標內容的廣度和深度進行打分，現場告訴學生得分及評分理由。評委重點考查學生項目是否系統、連貫和結構合理，是否能夠清晰地解釋采用何種理論和方法去解決項目問題及其原因與結果。課程模塊的考核方式為口試（常用）和筆試（所占比例較小）。

五、奧爾堡大學物理學教育課程設置的特點分析與思考

通過以上對奧爾堡大學物理學學士學位和碩士學位課程設置的分析，可以看出奧爾堡大學在物理學人才培養方面具有以下三方面的特點。

（一）通過PBL模式來整合專業知識實踐

每學期用PBL項目導向式學習將專業課程知識串起來，整合了問題形成（包括問題的分析和建構）、問題解決和行動（將理論知識應用于實際情境）。一方面，學生學以致用，激發學生學習興趣，并在項目進行過程中促使學生通過應用具體專業知識及主動去探索未知知識來解決項目問題，提高學生專業知識學習成效;另一方面，在小組討論、商議方案、決策、任務分配、尋求外部幫助和處理團隊沖突等項目實施環節中鍛煉學生的合作及組織能力。

（二）重視抓好專業課程教學和學生自主學習

通過中心科目的課程來培養學生的專業素養，注重抓好學生基礎課程知識的學習和應用實踐。

學生自主學習花費的時間比較多，以奧爾堡大學物理學專業本科生第三學期為例，在規定的900學時中，學生自主學習的時間為816學時，占總學習時間的90.7%左右。對比國內，比如東北大學物理系第三學期，計劃總學分為25.25學分，換算為404學時，這些幾乎是教師上課時間;如果總學時也按900學時來計算，學生自主學習時間約占55.1%，遠少于奧爾堡大學學生的自主學習時間。

（三）重視評估考核學生的學習深度和廣度

奧爾堡大學物理學課程設置基于PBL模式，書面項目報告和答辯的考核重點不是學生完成項目與否，而是學生在陳述問題和回答問題中表現出來的對項目所使用的理論、方法和結果的整個思維過程，這樣更能真實反映學生在把課程知識應用到實際問題處理、融合各學科知識、發散思維等方面的綜合能力。通過這種考核方式督促學生全面了解掌握專業課程知識并發展自主學習能力。

六、結語

隨著我國高等教育的快速發展，對物理學專業興趣不足、未來發展目標模糊的學生數量也在不斷增長。面對這一變化，我們在如何激發學生的專業學習興趣和培養學生的創造力及綜合素質方面，也許可以借鑒奧爾堡大學物理學教育實踐的先進經驗。首先，根據專業教育目標，合理確定專業課程、通識課程及選修課程的比例，尤其是優化通識課的教學模式。引入PBL教育模式，看能否將專業課程的知識和方法融入通識課程的實踐，拓展學生知識的深度和廣度。其次，依托信息技術，有效利用慕課資源等賦予學生更多的自主學習時間與空間，鼓勵學生自由探索。最后，以成績評估方式為指揮棒，寬進嚴出，培養、提升學生解決復雜問題的綜合能力和高級思維，促進我國“雙一流”物理學科建設和高質量人才培養。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 潘黎，鄭鈞丹. 德國應用科技大學課程設置的特點及啟示[J]. 中國高等教育，2018（6）： 61-63.

[2] 劉海濤. 麻省理工學院本科課程及學分設置的實踐與思考[J]. 高教探索，2018（2）：70-77.

[3] 吳飛，楊洋，何欽銘. 人工智能本科專業課程設置思考：厘清內涵、促進交叉、賦能應用[J]. 中國大學教學，2019（2）：14-19.

[4] ANETTE K. PBL curriculum strategies： from course based PBL to a systemic PBL approach [M]. PBL in Engineering Education， Rotterdam/Boston/Taipei， Sense Publishers， 2017：1-12.

[5] HU X L， ZHANG H Y， SONG Y， et al.Implementation of flipped classroom combined with problem-based learning： an approach to promote learning about hyperthyroidism in the endocrinology internship [J]. Medical Education 2019（19）： 290.

[6] Bachelor’s Programs[EB/OL]. （2018-09-01）[2020-06-10].https：//www.aau.dk/ uddann elser/bachelor /fysik.

[7] Master’s Programs [EB/OL].（2019-09-01）[2020-06-10].https：//www.aau.dk/uddannelser/kandidat/fysik.

[8] Examination rules [EB/OL].（2019-11-13）[2020-06-10]. https：//www.studieservice.aau.dk/Studielegalitet/.

[責任編輯：龐丹丹]

[收稿時間]2020-06-28

[作者簡介]吳海娜（1981-），女，河南鎮平人，博士，副教授，研究方向：有機分子體系量子自旋輸運理論、物理學教育。