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摘要：针对卓越工程师教育培养计划中提出的强化培养学生的工程能力和创新能力，应用型本科大学物理教学改革的重点是树立学以致用的教学理念，构建理论紧密联系工程实际的教学体系，建立敢于创新的教育观念，科学合理地选择教学内容，引进先进教学方法，适应培养高质量工程技术创新人才的需要。
关键词：卓越计划；大学物理；教学改革；能力培养
作者简介：张伟强（1968-），女，湖南湘潭人，南京工程学院基础部，讲师；刘扬正（1964-），男，安徽东至人，南京工程学院基础部，教授。（江苏 南京 211167）
基金项目：本文系2008年南京工程学院高等教育研究项目“应用型本科大学物理教学内容优化的综合改革与实践”（项目号：GY200801）、2010年南京工程学院教学改革项目“应用型本科大学物理理论与实验一体化教学体系建设与实践”的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）26-0096-02
卓越工程师教育培养计划是国家教育改革和发展的重大改革项目，是我国高等工程教育改革，促进高等工程教育质量全面提升的重要举措，是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大措施。[1]实施“卓越计划”就是要借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色的工程教育模式，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养出一大批创新型工程师，为我国走新型工业化道路和建设创新型国家提供坚实的人才支撑和智力保证，以提升我国的核心竞争力和综合国力。“卓越计划”的顺利实施对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引领作用。
“卓越计划”的重要特点之一是强化培养学生的工程能力和创新能力。[2]物理学是当代高新技术发展的基础与源泉。大学物理不仅是学生学习科技知识的基础课，也是培养学生科学素质和创新能力的重要渠道。本科的物理教育不仅注重学生对基础知识、理论和基本技能的掌握，同时物理理论在现代科技上的应用和物理教育对学生思维、创新能力培养等方面起到不可替代的重要作用。“卓越计划”的实施对应用型本科大学物理教学改革提出了新的更高的要求。大学物理教学如何才能使学生在不断学习和更新物理知识的同时，又能应用所学的物理知识解决工程实际中的问题，全面提高自身的科学素质，培养其实践与应用的综合能力，提升其创新意识和能力？这正是为适应卓越工程师教育培养计划的需要，构建应用型本科大学物理教学体系所要研究的中心课题。
一、树立学以致用的教学理念
“理为工之本，工为理所用。”物理学作为现代高新技术发展的基础和源泉，与工程技术有着密不可分的联系。而应用型本科大学物理教学就要加强大学物理课程与工程技术相关的专业课程的联系，在卓越工程师教育培养中起到应有的作用。在大学物理课程教学过程中要牢固树立学以致用的思想，使学生学习大学物理知识，真正做到学了能用、学了知用、学了会用、学了敢用。
应用型本科大学物理教学要注重应用性，要广泛采用开放型思维教育模式，[3]针对一个工程中的实际问题，[4]详细分析和讲解解决这一问题所需的物理定理和定律，淡化定理定律的理论推导过程，注重定理定律的工程应用，更多地剖析实际问题的解决过程，再举一反三，由一个问题展开到多个问题。这种教学更能让理论联系应用实际，更能锻炼学生解决实际问题的能力，对于培养学生的应用性思维极其有益。通过大学物理课程的学习，使学生建立物理理论知识和工程实际应用间的联系，在以后的工作中遇到类似的问题，会自然回溯与之对应的物理原理；通过大学物理课程的有效训练，学生分析问题和解决问题的能力得到了锻炼，遇到实际问题，知道从什么地方入手，有明确的解决问题的方法和思路，这样学生在实际工作中就会得心应手、游刃有余。
大学物理课是基础科学知识与科学实践结合得最普遍、最典型的一门课，在应用型本科教育中对学生科学思维方法的培养和理论与实践结合能力方面的锻炼都起着举足轻重的作用，所以在大学物理教学中一定要把对知识的应用放在重要位置，要在应用中传授知识，要在应用中掌握知识，提高教师和学生对知识应用的认识水平，重点培养学生应用知识的能力。这就需要改变传统的教学观念，让应用知识这条主线贯穿于整个应用型本科大学物理教学过程中，这就要求教师有充足的知识和能力储备，能够找到足够多的理论联系实际的教学案例，在教学过程中首先引入工程实际问题，老师对问题进行分析，提出解决问题的思路，对用到的物理定理定律作相应的讲解，让学生用相应理论去建立模型解决问题，在适当的问题上可以展开讨论，课堂时间不够还可以课外继续研究，或利用网络发表意见，这样既锻炼了知识应用能力，又提高了学习的积极性和兴趣，真正做到了师生间互动，有益于学生综合应用能力的培养，这恰恰是应用型本科院校对学生的培养目标的真实体现。
二、构建理论紧密联系工程实际的教学体系
对应用型本科院校的学生而言，掌握知识固然重要，能力培养更加重要。当代科学技术的发展日新月异，知识、信息呈爆炸式高速增长，伴随人类的新知识与信息的激增，人们为了适应实际工作的需要，都必须不断地学习、不断地掌握和更新科学知识。[5]由此看来，高等教育除了为学生提供必要的知识储备外，还必须为学生提供必要的能力储备。应用型本科院校主要是培养面向生产、建设和服务一线，德、智、体、美和谐发展与健康个性相统一，基础扎实、创新实践能力强、综合素质高、有良好岗位适应性的应用型高级专门人才。所培养的人才应该能够正确判断和解决工程实际问题；能够设计和开发复杂的技术系统；具备较强的交流能力，胜任跨学科的合作。因此，构建应用型本科大学物理教学体系，必须解决和研究的不仅是要让学生获取知识、运用知识，更要使学生具备如何不断获得和更新知识的能力；不仅要让学生掌握物理理论，更要引导学生懂得使用物理理论，将物理理论应用到工程实际和现代科技中去。因此，构建以培养能力为主线的应用型本科大学物理教学体系，理论紧密联系工程实际，加强工程应用能力培养。[6]
1.以专业需要为导向实施教学内容优化
实施“卓越计划”的应用型本科教育一般采取“3+1”模式，3年在校学习，累计1年在企业学习和做毕业设计。由此可见，学生在校学习的时间相应压缩，与之相对应的教学内容要进行优化。大学物理课程的讲授内容应从现代科学技术发展对工程技术人才培养的总体要求出发，来决定大学物理课程体系的框架；大学物理课程以服务于专业基础课和专业课的角色，要从学生的专业需要出发，进行教学内容的优化；要紧密联系工程实际，认真分析现场工程师的知识和能力需求，合理选择大学物理课的教学内容。大学物理课的教学内容的选择要以专业需要为导向进行模块化教学，讲授专业学习需要的内容，讲授从事相关工作要用到的内容，进行教学内容的专业细分，达到教学内容优化的目的。
2.以专业应用为目标进行教学内容整合
虽然大学物理是整个理工科各专业的自然科学基础课，但应用型本科的不同专业由于其自身特点和研究对象的差异，对大学物理课的教学内容的深度和广度有着不同的要求。因此，在为各个专业制订教学计划时，应充分考虑到各专业后续专业课程和学生就业后在实际工作和研究过程中对大学物理知识的需求，根据各专业特性，制定不同的教学内容体系，促进学生在后续专业课学习中对大学物理知识的应用和吸收，使大学物理的科学基础性和工程应用性充分展现在学生学习和工作的整个过程中。
3.以工程能力培养为宗旨构建教学模式[7]
从物理学与工程技术紧密联系的特点出发，构建以工程能力培养为宗旨的教学模式。从一个具体的工程应用问题入手，分析解决这一问题所需的物理定理定律，建立物理模型，探讨解决问题的思路和方法，进而推广到相似的一类工程实际问题。这种“具体—抽象—一般”的教学模式，从工程应用出发讲物理原理再回归到工程应用，可以极大地培养学生的工程应用能力。例如结合液晶在显像技术中的应用讲解热学中的临界点和相变问题；结合自动控制技术讲解光电效应，再推广到自动报警和监控等一类工程问题；从全息技术和激光技术出发讲光学，再讲光学在现代信息传播中的广泛应用。这些物理教学内容和现代高新技术密切相关，通过学习和训练有助于提高学生的工程意识和工程应用能力。
三、建立敢于创新的教育观念
创新能力主要指人们通过创造性思维和创造性实践，形成物质产品或非物质产品的能力。具体而言，是指发现或提出新问题、新概念、新见解、新方法，通过创新活动解决新问题，以及建立新理论、创造新技术、设计新产品的能力。创新能力包含创造性思维能力和创造性实践能力两个方面，主要由创新意识、创新思维、创新实践和创新素质等要素构成。[8]
“卓越计划”特别强调对应用型本科学生创新能力的培养。对于应用型本科学生而言，创新能力主要指利用学习的知识解决工程实际中的新问题，完成新的产品设计，提出新的技术革新，探索新的工艺流程，实践新的管理模式等。这些具有很强操作性的实际创新工作，首先要求学生有很强的创新意识和创新愿望，既要敢于创新，又要善于创新。同时要求学生有很强的创新实践能力，能够拿出实实在在的创新成果。应用型本科学校的大学物理课程要结合教学开展形式多样的创新实践活动，寓创新实践活动于教学过程中，让学生在创新实践活动中培养创新意识，不断提高创新实践能力。
1.开展形式多样的物理竞赛活动[9]
大学物理是融理论与实验为一体的学科，也是与工程技术紧密联系的学科。大学物理竞赛可以针对有一定工程背景的实际问题，提出理论的解决办法，以研究论文的形式提交，也可以是新的产品设计，新的发明，以实物制作的形式提交。例如一年一度的“江苏省高校大学生物理及实验科技作品创新竞赛”，就为广大学生提供了一个创新实践的平台。物理竞赛为实施创新人才培养工程，激发学生锐意进取、不断创新的精神，培养学生实践能力和创新能力，提高学生的综合素质探索出了一条切实可行的道路。
2.积极组织各种的科研活动
学生参加各种形式的科研活动，可以激发广大学生刻苦钻研、勇于创新的精神，也有利于深入开展创新人才的培养。现在一般高校都设立大学生课外科技创新计划项目，江苏省设立了高等学校大学生实践创新训练计划项目，教育部也设立了高等学校大学生实践创新训练计划项目，除此之外，广大教师也欢迎学生积极参加教师的科研项目，做一些力所能及的工作。目的是鼓励和支持学生参与科技创新，尽早熟悉科研的环境，了解科研的流程，培养科研的意识，训练科研的思维，锻炼科研的能力。
四、结语
“卓越计划”提出强化培养学生的工程能力和创新能力，是造就一大批掌握现代前沿科学技术、适应我国现代化建设需要的创新型工程技术人才的有效途径。但培养“卓越工程师”的工程能力和创新能力，是一个极其复杂的系统工程，应用型本科大学物理教学要在这个问题上作积极有益的探索和实践，将其作为一项新的重要课题来研究，为有效培养“卓越工程师”的工程能力和创新能力作出应有的贡献。
参考文献：
[1]汪泓.打造卓越工程师摇篮,培养应用型创新人才[J].中国大学教学,
2010,(8):9-10.
[2]宋佩维.卓越工程师创新能力培养的思路与途径[J].中国电力教育,
2011,(7):25-29.
[3]刘建强.德国应用科学大学模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究,2010,(6):50-52.
[4]胡海云,缪劲松,苟秉聪.引入工程实例改进理工科大学物理教学[J].中国大学教学,2010,(11):70-71.
[5]周军.应用型本科大学物理教学探讨[J].教育与教学研究,2010,(2):
104-108.
[6]孙厚谦,洪林,史友进,等.应用型工科“大学物理”课程教学改革的实践与思考[J].中国大学教学,2010,(12):49-51.
[7]卢荣德,程福臻,陶小平.大学物理教学模式的探究与实践[J].教育与现代化,2010,(2):35-39.
[8]施菊华.大学生创新能力培养机制的构建与实施[J].重庆工学院学报(社会科学版),2009,23(5):179-181.
[9]李祖樟.卓越工程师培养目标下的物理创新竞赛研究[J].现代阅读,
2011,(3):2-3.
（责任编辑：刘辉）
关键词：卓越计划；大学物理；教学改革；能力培养
作者简介：张伟强（1968-），女，湖南湘潭人，南京工程学院基础部，讲师；刘扬正（1964-），男，安徽东至人，南京工程学院基础部，教授。（江苏 南京 211167）
基金项目：本文系2008年南京工程学院高等教育研究项目“应用型本科大学物理教学内容优化的综合改革与实践”（项目号：GY200801）、2010年南京工程学院教学改革项目“应用型本科大学物理理论与实验一体化教学体系建设与实践”的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）26-0096-02
卓越工程师教育培养计划是国家教育改革和发展的重大改革项目，是我国高等工程教育改革，促进高等工程教育质量全面提升的重要举措，是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大措施。[1]实施“卓越计划”就是要借鉴世界先进国家高等工程教育的成功经验，创建具有中国特色的工程教育模式，通过教育和行业、高校和企业的密切合作，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养出一大批创新型工程师，为我国走新型工业化道路和建设创新型国家提供坚实的人才支撑和智力保证，以提升我国的核心竞争力和综合国力。“卓越计划”的顺利实施对促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量具有十分重要的示范和引领作用。
“卓越计划”的重要特点之一是强化培养学生的工程能力和创新能力。[2]物理学是当代高新技术发展的基础与源泉。大学物理不仅是学生学习科技知识的基础课，也是培养学生科学素质和创新能力的重要渠道。本科的物理教育不仅注重学生对基础知识、理论和基本技能的掌握，同时物理理论在现代科技上的应用和物理教育对学生思维、创新能力培养等方面起到不可替代的重要作用。“卓越计划”的实施对应用型本科大学物理教学改革提出了新的更高的要求。大学物理教学如何才能使学生在不断学习和更新物理知识的同时，又能应用所学的物理知识解决工程实际中的问题，全面提高自身的科学素质，培养其实践与应用的综合能力，提升其创新意识和能力？这正是为适应卓越工程师教育培养计划的需要，构建应用型本科大学物理教学体系所要研究的中心课题。
一、树立学以致用的教学理念
“理为工之本，工为理所用。”物理学作为现代高新技术发展的基础和源泉，与工程技术有着密不可分的联系。而应用型本科大学物理教学就要加强大学物理课程与工程技术相关的专业课程的联系，在卓越工程师教育培养中起到应有的作用。在大学物理课程教学过程中要牢固树立学以致用的思想，使学生学习大学物理知识，真正做到学了能用、学了知用、学了会用、学了敢用。
应用型本科大学物理教学要注重应用性，要广泛采用开放型思维教育模式，[3]针对一个工程中的实际问题，[4]详细分析和讲解解决这一问题所需的物理定理和定律，淡化定理定律的理论推导过程，注重定理定律的工程应用，更多地剖析实际问题的解决过程，再举一反三，由一个问题展开到多个问题。这种教学更能让理论联系应用实际，更能锻炼学生解决实际问题的能力，对于培养学生的应用性思维极其有益。通过大学物理课程的学习，使学生建立物理理论知识和工程实际应用间的联系，在以后的工作中遇到类似的问题，会自然回溯与之对应的物理原理；通过大学物理课程的有效训练，学生分析问题和解决问题的能力得到了锻炼，遇到实际问题，知道从什么地方入手，有明确的解决问题的方法和思路，这样学生在实际工作中就会得心应手、游刃有余。
大学物理课是基础科学知识与科学实践结合得最普遍、最典型的一门课，在应用型本科教育中对学生科学思维方法的培养和理论与实践结合能力方面的锻炼都起着举足轻重的作用，所以在大学物理教学中一定要把对知识的应用放在重要位置，要在应用中传授知识，要在应用中掌握知识，提高教师和学生对知识应用的认识水平，重点培养学生应用知识的能力。这就需要改变传统的教学观念，让应用知识这条主线贯穿于整个应用型本科大学物理教学过程中，这就要求教师有充足的知识和能力储备，能够找到足够多的理论联系实际的教学案例，在教学过程中首先引入工程实际问题，老师对问题进行分析，提出解决问题的思路，对用到的物理定理定律作相应的讲解，让学生用相应理论去建立模型解决问题，在适当的问题上可以展开讨论，课堂时间不够还可以课外继续研究，或利用网络发表意见，这样既锻炼了知识应用能力，又提高了学习的积极性和兴趣，真正做到了师生间互动，有益于学生综合应用能力的培养，这恰恰是应用型本科院校对学生的培养目标的真实体现。
二、构建理论紧密联系工程实际的教学体系
对应用型本科院校的学生而言，掌握知识固然重要，能力培养更加重要。当代科学技术的发展日新月异，知识、信息呈爆炸式高速增长，伴随人类的新知识与信息的激增，人们为了适应实际工作的需要，都必须不断地学习、不断地掌握和更新科学知识。[5]由此看来，高等教育除了为学生提供必要的知识储备外，还必须为学生提供必要的能力储备。应用型本科院校主要是培养面向生产、建设和服务一线，德、智、体、美和谐发展与健康个性相统一，基础扎实、创新实践能力强、综合素质高、有良好岗位适应性的应用型高级专门人才。所培养的人才应该能够正确判断和解决工程实际问题；能够设计和开发复杂的技术系统；具备较强的交流能力，胜任跨学科的合作。因此，构建应用型本科大学物理教学体系，必须解决和研究的不仅是要让学生获取知识、运用知识，更要使学生具备如何不断获得和更新知识的能力；不仅要让学生掌握物理理论，更要引导学生懂得使用物理理论，将物理理论应用到工程实际和现代科技中去。因此，构建以培养能力为主线的应用型本科大学物理教学体系，理论紧密联系工程实际，加强工程应用能力培养。[6]
1.以专业需要为导向实施教学内容优化
实施“卓越计划”的应用型本科教育一般采取“3+1”模式，3年在校学习，累计1年在企业学习和做毕业设计。由此可见，学生在校学习的时间相应压缩，与之相对应的教学内容要进行优化。大学物理课程的讲授内容应从现代科学技术发展对工程技术人才培养的总体要求出发，来决定大学物理课程体系的框架；大学物理课程以服务于专业基础课和专业课的角色，要从学生的专业需要出发，进行教学内容的优化；要紧密联系工程实际，认真分析现场工程师的知识和能力需求，合理选择大学物理课的教学内容。大学物理课的教学内容的选择要以专业需要为导向进行模块化教学，讲授专业学习需要的内容，讲授从事相关工作要用到的内容，进行教学内容的专业细分，达到教学内容优化的目的。
2.以专业应用为目标进行教学内容整合
虽然大学物理是整个理工科各专业的自然科学基础课，但应用型本科的不同专业由于其自身特点和研究对象的差异，对大学物理课的教学内容的深度和广度有着不同的要求。因此，在为各个专业制订教学计划时，应充分考虑到各专业后续专业课程和学生就业后在实际工作和研究过程中对大学物理知识的需求，根据各专业特性，制定不同的教学内容体系，促进学生在后续专业课学习中对大学物理知识的应用和吸收，使大学物理的科学基础性和工程应用性充分展现在学生学习和工作的整个过程中。
3.以工程能力培养为宗旨构建教学模式[7]
从物理学与工程技术紧密联系的特点出发，构建以工程能力培养为宗旨的教学模式。从一个具体的工程应用问题入手，分析解决这一问题所需的物理定理定律，建立物理模型，探讨解决问题的思路和方法，进而推广到相似的一类工程实际问题。这种“具体—抽象—一般”的教学模式，从工程应用出发讲物理原理再回归到工程应用，可以极大地培养学生的工程应用能力。例如结合液晶在显像技术中的应用讲解热学中的临界点和相变问题；结合自动控制技术讲解光电效应，再推广到自动报警和监控等一类工程问题；从全息技术和激光技术出发讲光学，再讲光学在现代信息传播中的广泛应用。这些物理教学内容和现代高新技术密切相关，通过学习和训练有助于提高学生的工程意识和工程应用能力。
三、建立敢于创新的教育观念
创新能力主要指人们通过创造性思维和创造性实践，形成物质产品或非物质产品的能力。具体而言，是指发现或提出新问题、新概念、新见解、新方法，通过创新活动解决新问题，以及建立新理论、创造新技术、设计新产品的能力。创新能力包含创造性思维能力和创造性实践能力两个方面，主要由创新意识、创新思维、创新实践和创新素质等要素构成。[8]
“卓越计划”特别强调对应用型本科学生创新能力的培养。对于应用型本科学生而言，创新能力主要指利用学习的知识解决工程实际中的新问题，完成新的产品设计，提出新的技术革新，探索新的工艺流程，实践新的管理模式等。这些具有很强操作性的实际创新工作，首先要求学生有很强的创新意识和创新愿望，既要敢于创新，又要善于创新。同时要求学生有很强的创新实践能力，能够拿出实实在在的创新成果。应用型本科学校的大学物理课程要结合教学开展形式多样的创新实践活动，寓创新实践活动于教学过程中，让学生在创新实践活动中培养创新意识，不断提高创新实践能力。
1.开展形式多样的物理竞赛活动[9]
大学物理是融理论与实验为一体的学科，也是与工程技术紧密联系的学科。大学物理竞赛可以针对有一定工程背景的实际问题，提出理论的解决办法，以研究论文的形式提交，也可以是新的产品设计，新的发明，以实物制作的形式提交。例如一年一度的“江苏省高校大学生物理及实验科技作品创新竞赛”，就为广大学生提供了一个创新实践的平台。物理竞赛为实施创新人才培养工程，激发学生锐意进取、不断创新的精神，培养学生实践能力和创新能力，提高学生的综合素质探索出了一条切实可行的道路。
2.积极组织各种的科研活动
学生参加各种形式的科研活动，可以激发广大学生刻苦钻研、勇于创新的精神，也有利于深入开展创新人才的培养。现在一般高校都设立大学生课外科技创新计划项目，江苏省设立了高等学校大学生实践创新训练计划项目，教育部也设立了高等学校大学生实践创新训练计划项目，除此之外，广大教师也欢迎学生积极参加教师的科研项目，做一些力所能及的工作。目的是鼓励和支持学生参与科技创新，尽早熟悉科研的环境，了解科研的流程，培养科研的意识，训练科研的思维，锻炼科研的能力。
四、结语
“卓越计划”提出强化培养学生的工程能力和创新能力，是造就一大批掌握现代前沿科学技术、适应我国现代化建设需要的创新型工程技术人才的有效途径。但培养“卓越工程师”的工程能力和创新能力，是一个极其复杂的系统工程，应用型本科大学物理教学要在这个问题上作积极有益的探索和实践，将其作为一项新的重要课题来研究，为有效培养“卓越工程师”的工程能力和创新能力作出应有的贡献。
参考文献：
[1]汪泓.打造卓越工程师摇篮,培养应用型创新人才[J].中国大学教学,
2010,(8):9-10.
[2]宋佩维.卓越工程师创新能力培养的思路与途径[J].中国电力教育,
2011,(7):25-29.
[3]刘建强.德国应用科学大学模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究,2010,(6):50-52.
[4]胡海云,缪劲松,苟秉聪.引入工程实例改进理工科大学物理教学[J].中国大学教学,2010,(11):70-71.
[5]周军.应用型本科大学物理教学探讨[J].教育与教学研究,2010,(2):
104-108.
[6]孙厚谦,洪林,史友进,等.应用型工科“大学物理”课程教学改革的实践与思考[J].中国大学教学,2010,(12):49-51.
[7]卢荣德,程福臻,陶小平.大学物理教学模式的探究与实践[J].教育与现代化,2010,(2):35-39.
[8]施菊华.大学生创新能力培养机制的构建与实施[J].重庆工学院学报(社会科学版),2009,23(5):179-181.
[9]李祖樟.卓越工程师培养目标下的物理创新竞赛研究[J].现代阅读,
2011,(3):2-3.
（责任编辑：刘辉）