淺談物理教學與“新工科”專業建設的關系

【摘要】新工科建設是當代高等教育的發展趨勢，其目的就是為了適應未來超高速發展階段的現代科學技術、智能制造、智慧管理與智慧服務相關產業發展對新型高素質“新工科”人才的巨大需求。本文試圖從物理教學與新工科專業建設的關系來談談個人的認識，以期交流學習。

【關鍵詞】新工科 智能制造 智慧管理 智慧服務 物理教學

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）05-0166-02

2017年可以說是中國的高等教育改革之年，從全面鋪開的專業認證到雙一流大學及學科建設，以及隨之而來的課程體系、課堂教學改革的強烈呼喚，無不充滿著改革的氣息。隨著教育部提出新工科概念并形成“復旦共識”[1]等，新工科建設的號角已經吹響。作者認為，《新工科建設》應該不是幾所高校或一小部分專家玩的游戲，而應該是這個國際新時代對于新型工科人才培養質量和目標新需求的強烈呼喚。對于這種呼喚，我們所有的高等教育物理人都應該主動去響應并在這種新理念的引領下做出相應的改革或者改變，更確切的話應該是適應社會對新工科人才培養的需求。

作為新工科建設，首先需要回答這樣一系列問題：什么叫做新工科？它的內涵是什么？支撐新工科建設的基礎是什么？新工科專業和學科建設的目標是什么？物理教學又與新工科建設是個什么樣的關系？等等。這也算是PBL模式吧，當然不是對學生，也不是對高校的領導，而是對于高校的全體教師。如果說，作為在一線培養高素質新工科人才的老師群體，對于新工科概念不理解、不認同，何談新工科建設。

新工科概念的產生不是空穴來風，而是世界經濟發展與高等教育發展到現在這樣一個新階段自然產生的對于高等院校工科人才培養目標的一次重新思考和定位。眾所周知，當今的科學技術的發展正在進入一個超高速發展時代，多學科專業知識和技術的跨界與融合已經形成不可逆轉的趨勢，各種“黑科技”的誕生遠遠超出人們的想象。從基礎科學原理到實際工程技術應用的速度也快步如飛。相比之下，傳統工科人才培養的體系真的是不再適合現代社會發展的需求，總體上說是相對滯后的。因此，新工科概念的提出是適時的。

縱觀當今世界不斷涌現的所有新技術、新產業、新應用，之所以能夠得到迅速的發展，究其原因是由于現在制造技術水平的提升和重大突破。總體上呈現出以下幾個特點：（1）信息化、大數據的快速推廣應用；（2）技術集成與智能制造能力的突破；（3）多學科、多專業技術的高度融合；（4）不斷催生的新材料、新技術與新應用，等等。個人認為，歸根結底的原因是“物理活起來了”，物理的支撐作用越來越明顯。舉一個簡單的例子，如圖1左邊關于大數據和云計算，以及右邊以中國為代表的高鐵技術的發展，你會發現，他們的基礎似乎都是與物理有著千絲萬縷的內在聯系[2]。

從上面兩個簡單的事例，大家都會看出，新工科的建設是不能離開物理基礎的。物理知識是新工科建設非常必要的通識教育內容。

問題是，按照老一套的物理教學方法和模式進行物理教學來開展新工科建設合適嗎？答案顯然是否定的。這里不是否定傳統物理教學在高素質應用型人才培養中的作用和效果，而是如何更好地把物理教學與新工科人才培養以及新工科建設有機結合起來，值得我們廣大的物理人去思考和探討。事實是，在理念上沒有那么高大上，而是對于物理教師的要求變“高”了。這種“高”絕不是所謂教師物理專業水平的高，而是要求物理老師不僅要有扎實的物理教學水平，還要真正了解國際前沿科學技術發展的狀況，更要有能力把物理知識與現代科技的發展的方方面面有機聯系起來，讓學生有興趣感、讓學生主動愿意去解他們之間的聯系在哪里，而不是一味地每一次都講滿45分鐘的公式推導或者45分鐘的所謂“純”物理，而是能夠把真正的物理注入到學生的血液中。

目前有不少高校的物理教學似乎多多少少都存在著以下這些問題，比如很多老師都在埋怨物理的教學學時不夠，工科專業不重視或者隨意否定物理知識的基礎作用，工科專業的學生對于學習物理似乎都不感興趣等等。存在上述問題的原因主要有以下幾點：（1）工科專業的學生培養似乎關注工科的技術的比較多，而關注有些關鍵技術問題背后的物理原因的比較少，關注表面問題的專業培養比較多，而關注問題背后深層次物理問題的比較少；（2）工科專業培養的技術路線非常單一，對于相關知識的聯系和運用比較少；（3）工程知識的教授比較多，而對于工程知識的拓展和深度理解不夠；（4）長期形成的過于關注工科技術比較狹窄的方面，關注數理基礎的支撐作用不夠，等等。其次，進入21世紀，世界科技發展的速度明顯加快，很多由于材料和加工設備的很多問題都得到了解決，技術集成度更高，知識的綜合度更高，知識之間的聯系更加密切，僅僅靠原有的范圍很窄的工科專業人才培養的方案遇到了空前的巨大挑戰。因此，新工科理念的提出是勢在必行，也是形勢所迫。作為新工科建設的物理基礎教學又被提到了一個新的高度和新的要求。

從新工科建設的概念出發，顯然對于基礎物理教學提出了更高的要求。基礎物理是不是只講基礎不講近代，是不是只講物理不講應用，是不是只講物理不講與現代前沿科技的聯系等等都需要在理念和觀念上解放思想，擺脫傳統物理教學思想的束縛。對于以往課堂上45分鐘講完自己的教學計劃不管學生是不是感興趣、是不是已經理解、是不是會運用、是不是真正學懂了的教學方法和教學形式以及教學理念可能都需要有更大的改變。對于只講物理公式推導和原理介紹而忽視與現代科學技術的最新進展的有機聯系更是不合適的。對于只關注物理知識的內容而不能同不同專業技術發展進行有機聯系在一起也是不合適的。對于只注意課堂滔滔不絕而忽視課下學生與專業相結合的知識拓展和自主深入學習顯然也不合時宜了。因此，對于物理教師的綜合素質和拓展能力的要求越來越高，物理老師需要主動去關注與所教授專業的最新科學技術進展，并能夠通過清晰的物理原理來講明白這些關鍵技術與物理的內在聯系顯得尤為重要。其次，物理教師有責任和義務協助相關的工科院系把物理的教學在不同新工科人才培養計劃中的支撐作用和基礎作用講明白，并有機地融入到整個新工科人才培養體系中去也是非常有必要的。

總之，“新工科”建設是不能離開物理基礎的，個人認為，“新工科”專業建設更加需要物理的基礎來支撐來滿足新工科專業的綜合性、系統性、科學性的新要求。為適應新工科的建設，物理教學的深層次改革顯然是非常有必要的。

參考文獻：

[1]“新工科”建設，復旦共識.中華人民共和國教育部網站，http：//www.moe.edu.cn/s78/ A08/moe_745/201702/t20170223_297122.html.

[2]王青.近代物理和高新技術物理與“新工科建設”，物理與工程，vol.27（6）1，2017.

作者簡介：

王憶，教授，五邑大學教學名師。