奥尔堡大学物理学教育课程设置的实践与思考

［收稿时间］2020-06-28
［作者简介］吴海娜（1981-），女，河南镇平人，博士，副教授，研究方向：有机分子体系量子自旋输运理论、物理学教育。

［摘
要］奥尔堡大学实施的PBL （基于问题的学习）教学模式在培养创新型人才方面取得了卓越的成就。

文章详细介绍奥尔
堡大学物理学教育培养方案，分析其本科生教育和硕士研究生教育的培养目标、课程总体结构、课程设置和考核体系，为我国高校物理学一流学科建设及人才培养提供参考。

［关键词］奥尔堡大学；PBL ；物理学；课程设置
［中图分类号］G640［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2021）12-0082-04
2021年12University Education
培养一流人才是高校的重要使命，也是一流大学建设的立校之本、兴校之源。

物理学作为自然科学的基础，对高校大学生的培养要求是掌握物理学的基本知识、基本理论及运用科学研究方法和工具的基本技能，为今后继续从事理工科科研工作或进入其他学科应用领域独立解决实际问题打下坚实的基础。

为应对知识新经济的快速变革及社会的飞速发展，各大高校都在积极探索人才培养模式和教育方式变革[1-3]。

PBL （基于问题的学习）是国际高等教育领域内有影
响力的教育理念，丹麦奥尔堡大学在建校之初（1974年）就引入PBL 教育模式来培养创新型人才
[4-5]。

这座年轻
的大学经过短短几十年的发展就跻身于欧洲优秀高校前列，尤其是其工科学科在2020年USNEWS 世界大学排名中位列第四。

本研究将从分析奥尔堡大学物理学本科生教育和硕士研究生教育的培养目标着手，探析其课程总体结构、课程设置及考核体系，思考哪些经验可以应用于我国物理学教育变革中，为寻求未来改革路径提供参考。

一、奥尔堡大学物理学教育的培养目标
高校的培养目标是在高校人才培养理念指导下对人才培养方向的具体描述，奥尔堡大学物理学专业的人才培养目标分为本科生培养目标和硕士研究生培养目标[6-7]。

（一）本科生培养目标
本科生应在完整的学士学位课程中获得本学科的基本知识和洞察力，了解物理学的基本理论、基本方法以及所需的数学知识与计算机编程技术，具有处理与物
理相关理论和实践问题的能力，能够和他人合作交流物理专业及跨学科的问题并提供解决和评估方案，具有继续深造硕士学位课程的基础。

（二）硕士研究生培养目标
硕士研究生应具备一个或多个学科领域的知识，掌握物理学的科学方法和工具，能够在科学的基础上识别科学问题、评估科学理论、分析和求解模型，能够和他人讨论专业的科学问题，能够独立发起或开展专业和跨学科合作并承担专业责任，具有从事研究工作的基础条件。

奥尔堡大学物理学专业在要求学生掌握基本物理学知识的同时，注重学生科学思维习惯的培养，鼓励学生开展跨学科学习，注重培养学生独立的实践能力和与他人合作的能力。

二、奥尔堡大学物理学教育的课程总体结构奥尔堡大学物理学本科教育是为期3年（6个学期）的全日制课程，需要总学分不低于180个ECTS （欧盟通用学分，1学分相当于30学时）；其硕士研究生教育为2年（4个学期）的全日制课程，需要总学分不低于120个ECTS 。

（一）不同选修专业的课程总体结构
奥尔堡大学的物理学学士学位课程由中心科目物理学和与物理相关或不相关的可选第二科目的课程构成，常见的可选组合有物理/数学、物理/生物学、物理/体育、数学/物理、生物学/物理和化学/物理。

其总体结构如表1和表2所示，其中左列表示可选科目不包括体育
奥尔堡大学物理学教育课程设置的实践与思考
吴海娜1，
2
（1.东北大学理学院，辽宁沈阳110819；2.东北大学PBL 教学创新研究中心，辽宁沈阳
110819）
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时的课程结构，右列表示将体育作为选修科目时的课程
结构。

表1物理学学士学位课程总体结构[6]
学期第一学期第二学期第三学期第四学期第五学期第六学期
可选科目不包括体育
中心科目
中心科目
中心科目
中心科目
第二科目
第二科目
第二科目
学士学位项目
可选科目包括体育
中心科目
中心科目
中心科目
中心科目
体育
体育学士学位项目表2物理学硕士学位课程总体结构[7]
学期第七学期第八学期第九学期第十学期
可选科目不包括体育
中心科目
中心科目
第二科目
中心科目相关毕业论文
可选科目包括体育
中心科目
中心科目
中心科目
中心科目相关毕业论文
体育
体育
物理学学士学位（不包括体育）课程前三个学期的课程都是中心科目（物理学），第四学期的课程除了中心科目还要修读可选的第二科目，第五学期和第六学期的课程都是第二科目，第六学期还要加上学士学位项目。

物理学硕士学位课程（不包括体育）前两个学期（第七学期和第八学期）的课程都是中心科目，第三学期（第九学期）的课程是选修的第二科目，第四学期（第十学期）需要撰写跟中心科目相关的毕业论文。

（二）不同类型课程模块的总体结构
奥尔堡大学的课程分为两个模块即普通课程模块和项目模块。

普通课程模块的教学形式包括学生课前预习、教师讲课为主的课堂教学及课后习题讨论。

项目模块采用基于问题的项目模式，其问题来源可以是教师、学生、校外公司、非营利组织等，问题主题必须与普通课程模块的学习内容相关。

学生自行组成小组，选择项目问题来开展研讨。

每个小组配有导师，负责协助和推动项目开展，但学生自己对整个项目负责，每个成员对项目的完成都有贡献。

项目考核方式为提交项目书面报告和参加项目答辩。

图1和图2给出奥尔堡大学物理学学士学位课程模块和硕士学位课程模块的总结构，其中的白底方框代表中心科目，第一行最左边的方框代表公共科目，第四行最右边的方框代表主题可以来自中心科目或第二科目的项目模块，第五、第六、第九行的色块代表第二科目。

1个小方框代表5学分，1个中方框代表10学分，1个长方框代表15学分。

学士学位课程的中心科目占总学分的比例约为2/3，可选的第二科目占总学分的比例约为1/3。

硕士学位课程的中心科目占总学分的比例为75%，第二科目占总学分的比例约为25%。

可以看出其物理学教育重视
打好学生的物理学专业基础。

1
2
3
4
5
6
一一一一一一一
一一一一一一一
一一一一一一一
图1物理学学士学位课程模块总体结构[6]
7
8
9
10
图2物理学硕士学位课程模块总体结构[7]
三、奥尔堡大学物理学教育的课程设置
奥尔堡大学每学期有20周，学分为30（相当于900
学时），普通课程模块和项目模块各占15学分。

本科的
具体课程设置如表3所示，课程和项目的学分比例基本
是1∶1。

每个课程模块都是5学分（对应150学时），比如
第三学期的课程模块“电磁学”包含14次讲座（56学时，
每次2学时的教师课堂讲课和2学时的课后学生习题讨
论、教师答疑），学生课前预习35学时（每次2.5学时，共14次），课下自行完成作业25学时，考前复习34学时。

这和国内不同。

以东北大学为例，学生每门课程的学分
以教师讲座时间来计算，1学分相当于1节50分钟的课。

比如东北大学物理系的电磁学课程为64学时，计4学
分，教师上课32次，每次课2学时。

硕士研究生的具体课程设置如表4所示，硕士第一
年为中心科目的课程和项目，第二年为选修项目及硕士
论文项目。

硕士阶段的项目模块总共要提交4份项目报
告，更注重培养学生的实践能力。

国内硕士研究生的学
制一般为3年，第一年通过上课修读毕业需达到的学分，
第二年和第三年跟着导师做某个方向的1个具体课题，
提交1份硕士毕业论文。

表3物理学学士学位课程设置[6]
学期
第一学期
第二学期
第三学期
第四学期
第五学期
第六学期
课程模块
线性代数（5学分）、电磁学基
础（5学分）以及科学、技术和
社会中基于问题的学习（5学
分）
微积分（5学分）、应用统计或
离散数学（5学分）、力学和热
力学基础（5学分）
力学（5学分）、电磁学（5学
分）、固体物理学I（5学分）
光学与光谱学（5学分）、量子
力学基础（5学分）、天体物理
学与天文学（5学分）
选修第二科目的课程（15学
分）
选修第二科目的课程（15学
分）
项目模块
物理模型：光的物理特性及
其研究方法（5学分）、物理
模型：物理学表征方法（10
学分）
气体的热力学和光学性质
（15学分）
基础物理（15学分）
光学（5学分）、物理学方法
与应用（10学分）
选修第二科目的项目（15
学分）
学士学位项目（15学分）表4物理学硕士学位课程设置[7]
学期
第七学期
第八学期
第九学期
第十学期
课程模块
统计力学（5学分）、固体物理
学Ⅱ（5学分）、现代物理学（5
学分）、物理实验（5学分）
纳米材料和量子光学（5学
分）、量子力学Ⅱ（5学分）、物
理与工程中的数学建模或表
面物理与化学（5学分）
选修第二科目（10学分）
项目模块
固体物理理论或实验（10
学分）
纳米物理学（15学分）
选修固体物理学与光学（20
学分）或企业合作项目（30
学分）
硕士学位论文（30学分）
四、奥尔堡大学的课程成绩评定方式
奥尔堡大学对学生课程学习采用两种评价方式：第一种是通过或不通过，第二种是七分制（见表5）。

项目模块的评定方式均为七分制，常邀请校外人员（其他高校教师、企业人员等）和校内教师一起对学生进行考核。

答辩一般以项目小组为单位，对于15学分的项目，评估时间为45分钟，也可以更长，但整个项目的考核时间总共不超过5个小时；对于少于15学分的项目，评估时间为35分钟，整个项目的考核时间总共不超过4小时。

学士学位论文项目及硕士学位论文项目的评估时间为60分钟。

答辩过程中小组学生先对报告做整体陈述（每个组员都要参与），接着评委针对具体内容进行提问，学生回答，然后评委根据学生达到课程目标内容的广度和深度进行打分，现场告诉学生得分及评分理由。

评委重点考查学生项目是否系统、连贯和结构合理，是否能够清晰地解释采用何种理论和方法去解决项目问题及其原因与结果。

课程模块的考核方式为口试（常用）和笔试（所占比例较小）。

表5七分制的评估方式[8]
七分制
百分制
阐述项目的理
论、方法和结果
及其相互关系
应用与课程目
标相关的知识
正确使用概念
和符号，就当前
问题及其理论
和方法论假设
做出相关的推
理
观察和概括跨
学科相关专业
问题
整
体
上
及
在
当
前
问
题
中
12
>100
全面
相关
正确
相关
10
90~100
全面
相关
很大程
度上正
确
某种程
度相关
7
80~89
展示
绝大
部分
很大程
度上正
确
较小程
度相关
4
70~79
阐述
有限
大部分
部分
正确
在有
限范
围内
相关
2
60~69
展示
不足
部分
部分
正确，
相关
性不
足
未提
供
40~59
展示
极其
有限
没有
有缺
陷
未提
供
-3
<40
没有
没有
没有
未提
供
五、奥尔堡大学物理学教育课程设置的特点分析与思考
通过以上对奥尔堡大学物理学学士学位和硕士学位课程设置的分析，可以看出奥尔堡大学在物理学人才培养方面具有以下三方面的特点。

（一）通过PBL模式来整合专业知识实践
每学期用PBL项目导向式学习将专业课程知识串起来，整合了问题形成（包括问题的分析和建构）、问题解决和行动（将理论知识应用于实际情境）。

一方面，学生学以致用，激发学生学习兴趣，并在项目进行过程中促使学生通过应用具体专业知识及主动去探索未知知识来解决项目问题，提高学生专业知识学习成效；另一方面，在小组讨论、商议方案、决策、任务分配、寻求外部帮助和处理团队冲突等项目实施环节中锻炼学生的合作及组织能力。

（二）重视抓好专业课程教学和学生自主学习
通过中心科目的课程来培养学生的专业素养，注重抓好学生基础课程知识的学习和应用实践。

学生自主学习花费的时间比较多，以奥尔堡大学物理学专业本科生第三学期为例，在规定的900学时中，学生自主学习的时间为816学时，占总学习时间的90.7%左右。

对比国内，比如东北大学物理系第三学期，计划总学分为25.25学分，换算为404学时，这些几乎是教师上课时间；如果总学时也按900学时来计算，学生自主学习时间约占55.1%，远少于奥尔堡大学学生的自主学习时间。

（三）重视评估考核学生的学习深度和广度
奥尔堡大学物理学课程设置基于PBL模式，书面项目报告和答辩的考核重点不是学生完成项目与否，而是学生在陈述问题和回答问题中表现出来的对项目所使用的理论、方法和结果的整个思维过程，这样更能真实反映学生在把课程知识应用到实际问题处理、融合各学科知识、发散思维等方面的综合能力。

通过这种考核方式督促学生全面了解掌握专业课程知识并发展自主学
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习能力。

六、结语
随着我国高等教育的快速发展，对物理学专业兴趣不足、未来发展目标模糊的学生数量也在不断增长。

面对这一变化，我们在如何激发学生的专业学习兴趣和培养学生的创造力及综合素质方面，也许可以借鉴奥尔堡大学物理学教育实践的先进经验。

首先，根据专业教育目标，合理确定专业课程、通识课程及选修课程的比例，尤其是优化通识课的教学模式。

引入PBL教育模式，看能否将专业课程的知识和方法融入通识课程的实践，拓展学生知识的深度和广度。

其次，依托信息技术，有效利用慕课资源等赋予学生更多的自主学习时间与空间，鼓励学生自由探索。

最后，以成绩评估方式为指挥棒，宽进严出，培养、提升学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，促进我国“双一流”物理学科建设和高质量人才培养。

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［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/.
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责任编辑：：庞丹丹］
学相结合的创新应用，从计量科学视角加深对教育政策决策的理解，增强政策计量作为教育政策变革决策的精准度、时效性和综合性。

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责任编辑：：钟岚］
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