法国工程师培养体系中预科物理教学的特点与启示
胡雪兰 罗阳 马霁 胡艳敏 张艳峰
[摘 要]教学大纲、授课方式、考评方法和师资建设方面是工程师培养体系预科物理教学的重要方面。我国高校工科物理教学存在一些问题。法国工程师教育体系的预科物理具有广而深的知识体系，采用固定的小班教学和以板书为主的授课形式，具有灵活多变与课堂教学相辅相成的实验教学和课堂辅助教学等特点。这些特点为法国工程师精英教育打下了坚实的物理基础，为我国卓越工程师培养的工科物理教学提供了可以参考的改革方向。
[关键词]卓越工程师培养计划；工科物理教学；法国预科物理教学
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0151-02
一、引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》（以下简称“纲要”）提出要在高等教育中侧重卓越工程师和创新拔尖人才的培养。[1]“卓越工程师教育培养计划”是落实“纲要”的重大改革项目，旨在培养能够解决21世纪工程科学与技术中新问题的优秀工程师。物理是许多工程技术学科的基础。卓越工程师培养中一个重要的环节就是对物理知识体系和物理综合能力的培养，这无疑对工科基础物理的教学提出了更高的要求。
法国的工程师教育具有鲜明的特点，在人才培养模式、教育理念和教育方法、学科专业设置、培养质量保障等多个方面都有很多独到之处，可为我国卓越工程师教育提供诸多借鉴。
近年来，随着国内对于法国工程师教育体系的研究日趋深入，法国工程师培养模式也逐渐为大家所了解和接受。但这些研究主要体现在宏观层面上，探讨的也主要是如何建立适合我国国情的工程技术人才培养体系；而针对培养模式、课程体系、培养方法和手段等方面的研究，则主要停留在理论分析层面上。[2] [3] [4] [5]因为国内许多高校尚未有真正规模化的实践机会，因此也无法提供能适合我国国情的具体经验。[6]为了借鉴法国工程师培养的成功经验，并实际应用到我国工程技术人才的培养中，近年来国内多个高校开始了与法国的紧密合作。我校与法国航空航天大学校集团合作成立了中欧航空工程师学院，目前已经顺利完成两届学生三年预科三年半工程师阶段的教学实践，其中预科阶段的教学已经完成六轮，在合作办学过程中积累了丰富的经验。笔者作为该学院预科物理团队中的一员，经过赴法学习及具体实践教学，将法国工程师教学体系中预科物理教学特点作如下总结。
二、预科物理教学的特点
（一）广且深的大纲体系
我国建国初的高等教育办学理念受到前苏联办学模式和教育思想的影响，很多高校办成了单科性的学校，造成重专业轻基础的局面。因此，我国大部分高校的工科基础物理授课时间短且内容广而浅。以我校为例，普通工科专业的基础物理教学为200学时。教材选用的是力、热、光、电合在一起的大学物理教材，其内容注重的是定理内容及定理在具体问题中的应用，不同的专业对不同的内容进行深入的学习。
法国工程师体系中预科物理的教学内容相当于国内理科物理专业所学深度，课时安排量大，内容精而深，且重在培养学生的理论推导和具体应用。所学内容涵盖了几何光学、波动光学、电磁学、力学、理论力学、热扩散与热传导、流体力学、固体力学，机械波、电磁场等，而每一部分的内容都很注重模型建立、定理的得出和推导方法。也就是说经过预科物理的学习，学生会具有完整的、扎实的物理知识背景。
（二）授课形式固定且灵活
在教学方式方法上，国内普通工科专业受师资及校内资源的限制，多采用大班上课，实验课程多为两人一组。同样以我校为例，大学物理的教学多为100人的课堂，教师授课以PPT为主。物理实验由基础物理实验中心统一安排，由于要安排全校学生的物理实验，因此开学初每位学生的物理实验内容和实验已经固定。这样不免会产生一个问题，就是物理实验与课堂内容无法做到时间上的匹配。也就是说，有可能产生课堂正在学习力学而实验课却在做光学的相关内容。
法国预科班多为50人的小班授课，习题课则为25人的小班。小班授课可以使得授课教师更好地掌握学生的学习状态。在预科物理的教学课堂上，除了一些必要的演示实验应用多媒体辅助教学外，几乎所有的内容都是通过板书的形式完成的。教学没有因为科技的发展，多媒体的普遍使用而受到任何的影响。这是法国预科物理教学着重培养学生基础知识、基本定理的理解掌握及推导的教学手段之一。应用板书一是能够让教师更好地掌握课堂进展，跟学生更好地互动；二是能让学生精力集中，更好地理解定理。值得指出的是，法国预科的两年时间，学生是没有物理教材的，学生集中精力听讲，认真做笔记是获取知识的唯一方法。总的来说，课堂中教师板书讲授，学生听讲做笔记这一固定的授课形式是预科物理教学课堂效率的保障。
授课形式的灵活性则体现在实验教学环节。实验是法国预科物理中一个重要内容，每周4个学时。物理实验的内容与教学进度保持一致，相辅相成。实验内容一部分是为了更好地理解课堂教学内容开设的实验，比如在课堂中讲授力学中的相图一部分，对应这周的实验内容为单摆和振子相图测定实验。学生通过这个实验可以对力学中描述质点位置和运动速度的相图有一个直观的理解。实验课的另外一部分是对课堂内容的补充。比如对电学中暂态过程这一章节。学生在课堂中的学习总是将重点放在微分方程的求解上，而忽略其物理意义。而将这部分内容放在实验课中进行，让学生通过自己的操作观察（RC）（RL）（RLC）电路不同情况下电路中电流变化的情况，可以更好地理解暂态过程这一物理现象。
法国的预科物理课堂固定的板书教授方式和灵活的实验课授课形式，相对于现在国内高校工科物理教学有明显的教学优势，其教学效率更高。
（三）课堂辅助及学生考核
预科物理的教学除了课堂教学实验之外还有每周两个学时的习题课和1个小时的物理口试。习题课的题目为授课教师根据课堂的重点难点设置的题目，目的是让学生更好地理解课堂内容及定理的应用。所选题目尽量与实际应用有关。习题课的上课方式为一名学生在黑板上做题，教师会对整个题目中出现的问题进行矫正。物理口试为3人一组，每位学生不仅要独立完成教师交给的题目，还要清楚地讲解出来。这不仅仅是对学生本周学习内容掌握情况的一个测试，更是对学生独立思考和表达能力的培养。
另外一个对课堂内容的辅助模块是家庭作业。其家庭作业的选择较国内大多数题目有很大的不同。一般为前后关联较大的综合性题目。如第一部分为书上基础知识点的考察，第二部分会将实际问题建立简单模型让学生通过基础知识进行解答，第三部分会依据所学知识将模型复杂化，让学生进步一思考解答。一般每次家庭作业学生会利用10天左右的课下时间去完成。这样一道题目可能会包含书上几个章节的内容，它能让学生在巩固基础知识的同时，也增强了对所学知识的整体把控。同时，通过循序渐进地解题，学生增强了应用所学物理知识分析问题、解决问题的能力。
每次考试的题目类型跟家庭作业题目类型相近，既有对基础知识理解掌握情况的考察，又有对学生自己独立思考推导计算能力的考查。法国工程师预科物理教学课堂辅助的多样化使得学生能更好地巩固课堂内容，保证了教学效果。
（四）教师知识体系完备
传统的大学物理教师往往是一位教师负责其中一块内容，比如光学教师负责光学相关内容的授课，力学教师负责力学内容的授课。而各学科之间是有相互联系的，这就要求我们预科物理教师必须要精通预科物理全部的教学内容。教师知识的完备性能保证学生学习知识的完备性和连续性。
三、启示
法国工程师教育体系的预科物理广而深的知识体系，使得学生具备了深厚的物理理论基础；固定的小班教学和以板书为主的授课形式，为学生的学习效果提供了有效的保障；灵活多变的实验教学和课堂辅助教学，使得课堂内容得到了很好的巩固及扩展；每周的物理口试使得学生在具备良好基础知识的同时具备了很好的表达沟通能力；两人一组的家庭作业使学生在巩固、扩展知识的同时锻炼了团队合作能力；完备的教师知识体系为学生学习效果提供了良好的保障。以上预科物理教学的各个环节使得进入工程师阶段的每个学生都具有扎实的物理知识和良好的学习习惯，为工程师的精英教育打下了坚实的基础。这种教学体系和教学方式为我国高校工科物理教学提供了参考，值得我国高校卓越工程师教育学习借鉴。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667
143.htm.
[2] 陈辉. 我国发展工程师学历教育的必要性与可行性[J]. 中国教育技术装备， 2011（12）.
[3] 李茂国.中国工程教育全球战略研究[J].高等工程教育研究，2008（6）.
[4] 王峥，等. 法国工程师培养模式物理实验教学的特点与启示[J]. 实验室研究与探索，2009（28）.
[5] 顾秉林.中国高等工程教育的改革与发展[J].高等工程教育研究，2004（5）.
[6] 熊华军.法国高等工程教育改革的特点及其启示[J].现代教育科学，2004（6）.
[责任编辑：陈 明]
[摘 要]教学大纲、授课方式、考评方法和师资建设方面是工程师培养体系预科物理教学的重要方面。我国高校工科物理教学存在一些问题。法国工程师教育体系的预科物理具有广而深的知识体系，采用固定的小班教学和以板书为主的授课形式，具有灵活多变与课堂教学相辅相成的实验教学和课堂辅助教学等特点。这些特点为法国工程师精英教育打下了坚实的物理基础，为我国卓越工程师培养的工科物理教学提供了可以参考的改革方向。
[关键词]卓越工程师培养计划；工科物理教学；法国预科物理教学
[中图分类号] G633.7 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）06-0151-02
一、引言
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》（以下简称“纲要”）提出要在高等教育中侧重卓越工程师和创新拔尖人才的培养。[1]“卓越工程师教育培养计划”是落实“纲要”的重大改革项目，旨在培养能够解决21世纪工程科学与技术中新问题的优秀工程师。物理是许多工程技术学科的基础。卓越工程师培养中一个重要的环节就是对物理知识体系和物理综合能力的培养，这无疑对工科基础物理的教学提出了更高的要求。
法国的工程师教育具有鲜明的特点，在人才培养模式、教育理念和教育方法、学科专业设置、培养质量保障等多个方面都有很多独到之处，可为我国卓越工程师教育提供诸多借鉴。
近年来，随着国内对于法国工程师教育体系的研究日趋深入，法国工程师培养模式也逐渐为大家所了解和接受。但这些研究主要体现在宏观层面上，探讨的也主要是如何建立适合我国国情的工程技术人才培养体系；而针对培养模式、课程体系、培养方法和手段等方面的研究，则主要停留在理论分析层面上。[2] [3] [4] [5]因为国内许多高校尚未有真正规模化的实践机会，因此也无法提供能适合我国国情的具体经验。[6]为了借鉴法国工程师培养的成功经验，并实际应用到我国工程技术人才的培养中，近年来国内多个高校开始了与法国的紧密合作。我校与法国航空航天大学校集团合作成立了中欧航空工程师学院，目前已经顺利完成两届学生三年预科三年半工程师阶段的教学实践，其中预科阶段的教学已经完成六轮，在合作办学过程中积累了丰富的经验。笔者作为该学院预科物理团队中的一员，经过赴法学习及具体实践教学，将法国工程师教学体系中预科物理教学特点作如下总结。
二、预科物理教学的特点
（一）广且深的大纲体系
我国建国初的高等教育办学理念受到前苏联办学模式和教育思想的影响，很多高校办成了单科性的学校，造成重专业轻基础的局面。因此，我国大部分高校的工科基础物理授课时间短且内容广而浅。以我校为例，普通工科专业的基础物理教学为200学时。教材选用的是力、热、光、电合在一起的大学物理教材，其内容注重的是定理内容及定理在具体问题中的应用，不同的专业对不同的内容进行深入的学习。
法国工程师体系中预科物理的教学内容相当于国内理科物理专业所学深度，课时安排量大，内容精而深，且重在培养学生的理论推导和具体应用。所学内容涵盖了几何光学、波动光学、电磁学、力学、理论力学、热扩散与热传导、流体力学、固体力学，机械波、电磁场等，而每一部分的内容都很注重模型建立、定理的得出和推导方法。也就是说经过预科物理的学习，学生会具有完整的、扎实的物理知识背景。
（二）授课形式固定且灵活
在教学方式方法上，国内普通工科专业受师资及校内资源的限制，多采用大班上课，实验课程多为两人一组。同样以我校为例，大学物理的教学多为100人的课堂，教师授课以PPT为主。物理实验由基础物理实验中心统一安排，由于要安排全校学生的物理实验，因此开学初每位学生的物理实验内容和实验已经固定。这样不免会产生一个问题，就是物理实验与课堂内容无法做到时间上的匹配。也就是说，有可能产生课堂正在学习力学而实验课却在做光学的相关内容。
法国预科班多为50人的小班授课，习题课则为25人的小班。小班授课可以使得授课教师更好地掌握学生的学习状态。在预科物理的教学课堂上，除了一些必要的演示实验应用多媒体辅助教学外，几乎所有的内容都是通过板书的形式完成的。教学没有因为科技的发展，多媒体的普遍使用而受到任何的影响。这是法国预科物理教学着重培养学生基础知识、基本定理的理解掌握及推导的教学手段之一。应用板书一是能够让教师更好地掌握课堂进展，跟学生更好地互动；二是能让学生精力集中，更好地理解定理。值得指出的是，法国预科的两年时间，学生是没有物理教材的，学生集中精力听讲，认真做笔记是获取知识的唯一方法。总的来说，课堂中教师板书讲授，学生听讲做笔记这一固定的授课形式是预科物理教学课堂效率的保障。
授课形式的灵活性则体现在实验教学环节。实验是法国预科物理中一个重要内容，每周4个学时。物理实验的内容与教学进度保持一致，相辅相成。实验内容一部分是为了更好地理解课堂教学内容开设的实验，比如在课堂中讲授力学中的相图一部分，对应这周的实验内容为单摆和振子相图测定实验。学生通过这个实验可以对力学中描述质点位置和运动速度的相图有一个直观的理解。实验课的另外一部分是对课堂内容的补充。比如对电学中暂态过程这一章节。学生在课堂中的学习总是将重点放在微分方程的求解上，而忽略其物理意义。而将这部分内容放在实验课中进行，让学生通过自己的操作观察（RC）（RL）（RLC）电路不同情况下电路中电流变化的情况，可以更好地理解暂态过程这一物理现象。
法国的预科物理课堂固定的板书教授方式和灵活的实验课授课形式，相对于现在国内高校工科物理教学有明显的教学优势，其教学效率更高。
（三）课堂辅助及学生考核
预科物理的教学除了课堂教学实验之外还有每周两个学时的习题课和1个小时的物理口试。习题课的题目为授课教师根据课堂的重点难点设置的题目，目的是让学生更好地理解课堂内容及定理的应用。所选题目尽量与实际应用有关。习题课的上课方式为一名学生在黑板上做题，教师会对整个题目中出现的问题进行矫正。物理口试为3人一组，每位学生不仅要独立完成教师交给的题目，还要清楚地讲解出来。这不仅仅是对学生本周学习内容掌握情况的一个测试，更是对学生独立思考和表达能力的培养。
另外一个对课堂内容的辅助模块是家庭作业。其家庭作业的选择较国内大多数题目有很大的不同。一般为前后关联较大的综合性题目。如第一部分为书上基础知识点的考察，第二部分会将实际问题建立简单模型让学生通过基础知识进行解答，第三部分会依据所学知识将模型复杂化，让学生进步一思考解答。一般每次家庭作业学生会利用10天左右的课下时间去完成。这样一道题目可能会包含书上几个章节的内容，它能让学生在巩固基础知识的同时，也增强了对所学知识的整体把控。同时，通过循序渐进地解题，学生增强了应用所学物理知识分析问题、解决问题的能力。
每次考试的题目类型跟家庭作业题目类型相近，既有对基础知识理解掌握情况的考察，又有对学生自己独立思考推导计算能力的考查。法国工程师预科物理教学课堂辅助的多样化使得学生能更好地巩固课堂内容，保证了教学效果。
（四）教师知识体系完备
传统的大学物理教师往往是一位教师负责其中一块内容，比如光学教师负责光学相关内容的授课，力学教师负责力学内容的授课。而各学科之间是有相互联系的，这就要求我们预科物理教师必须要精通预科物理全部的教学内容。教师知识的完备性能保证学生学习知识的完备性和连续性。
三、启示
法国工程师教育体系的预科物理广而深的知识体系，使得学生具备了深厚的物理理论基础；固定的小班教学和以板书为主的授课形式，为学生的学习效果提供了有效的保障；灵活多变的实验教学和课堂辅助教学，使得课堂内容得到了很好的巩固及扩展；每周的物理口试使得学生在具备良好基础知识的同时具备了很好的表达沟通能力；两人一组的家庭作业使学生在巩固、扩展知识的同时锻炼了团队合作能力；完备的教师知识体系为学生学习效果提供了良好的保障。以上预科物理教学的各个环节使得进入工程师阶段的每个学生都具有扎实的物理知识和良好的学习习惯，为工程师的精英教育打下了坚实的基础。这种教学体系和教学方式为我国高校工科物理教学提供了参考，值得我国高校卓越工程师教育学习借鉴。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].http：//www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667
143.htm.
[2] 陈辉. 我国发展工程师学历教育的必要性与可行性[J]. 中国教育技术装备， 2011（12）.
[3] 李茂国.中国工程教育全球战略研究[J].高等工程教育研究，2008（6）.
[4] 王峥，等. 法国工程师培养模式物理实验教学的特点与启示[J]. 实验室研究与探索，2009（28）.
[5] 顾秉林.中国高等工程教育的改革与发展[J].高等工程教育研究，2004（5）.
[6] 熊华军.法国高等工程教育改革的特点及其启示[J].现代教育科学，2004（6）.
[责任编辑：陈 明]
