從“五新”角度談新工科背景下的大學物理教學

鄒丹 樊英杰

[摘? 要]在我國兩千多所普通高等學校中，有二百多所是獨立院校，占比近10%。物理是獨立學院工科學生的必修課程。當前，在教育部開展新工科大背景下，如何讓物理教學適應新工科的要求，是每一位一線教師面臨的課題。本文根據獨立學院物理課程的特點，結合新工科的要求，提出了物理教學中的“五新”，以適應新環境下的教學要求。

[關鍵詞]獨立學院? 新工科? 大學物理

自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》，希望各地高校開展新工科的研究實踐活動，從而深化工程教育改革，推進新工科的建設與發展。新工科的“五新”為：新理念、新質量、新結構、新模式、新體系。與老工科相比，新工科更強調學科的實用性、交叉性與綜合性。

在新工科背景下，培養新經濟急需的緊缺人才，培養引領未來技術和產業發展的人才，已經成為獨立學院培養學生的方向。高校培養新工科專業學生的思路從原來的單一專業知識學習及單一專業技能掌握，轉換為既具備本專業知識及技能，又具有學習新知識和新技術的能力，具備進入交叉學科的學習能力。在學生培養方面，除了進行理論知識傳授之外，還加強了實踐教學，讓學生明白理論學習對實踐的指導作用。

傳統物理教學的弊端

1.教學目標不明確。對于工科專業的學生而言，在傳統的物理教學中，教學目標較模糊，缺少一個學習物理的有力理由，會讓他們產生學習無用之感。

2.教學內容結構及課程考核結構不合理。在傳統的物理授課中，所有工科專業教授的內容及占比都是統一的，沒有相應的針對性;課程考核的方式及結構也不是特別合理。傳統的考核方式一般為閉卷考試，考試內容以教學大綱為藍本，學生最終成績為平時成績與期末卷面成績的加權組成。這種考核模式只是對所學內容進行機械式的考核，無法體現學生真實的學習情況及其對知識的應用能力。

3.教學方法較落后。在傳統的物理教學中，教師為主體，學生的參與度低，這種灌輸式講授的課堂效率比較低。有些教師甚至在課堂中完全照搬PPT，出現了所謂的“水課”現象。

4.缺乏“交叉”理念。傳統物理教學模式主要是教師將基礎物理知識傳授給學生，并沒有考慮物理與各專業之間的關聯性及交叉性。

“五新”理念融入新工科教學的措施

1.建立明確的課程教學“新理念”。作為物理教師，應該明確教學的目的是什么，是授人以魚還是授人以漁？在教學理念上，應從傳統的物理知識灌輸轉變成物理教學是為“工”提供理論支撐的。課程教材的選取應以學生為本，教材內容及難易程度要適應所面向的學生群體。以筆者所在的學校為例，學生都是通過獨立學院二本層次錄取入校，涉及的專業有：計算機科學與技術、通信工程、物聯網工程、電子信息工程、數據科學與大數據技術、電子科學與技術、自動化、機械電子工程、飛行器制造工程、自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等，因此選用的教材為《工科物理教程》。該教材的內容緊貼本校理工科學生專業，深度與廣度都與學生能力相匹配，教材中引入的相關應用具有前沿性及實用性，也有一定的學科交叉性。此外，這套教材還配有二維碼，學生可以通過掃描二維碼獲得相應的知識講解或者實驗演示。教師應明確，講課不是單一地為了傳授物理知識，而應將理論知識與學生專業相結合，將理論與現代應用相結合，讓學生深刻感受到學習物理的必要性。

2.建立課程“新結構”。“新結構”分兩個方面：一個是教學內容，二是考核方式。首先，教學內容要按照“新理論”的要求進行調整，不同專業側重點不同，注重物理與專業的滲透，注重理論與實際應用的聯系。比如，針對通信工程專業，在電磁學篇章中應注重物理知識在專業課程體系中的地位;在講解電磁場理論基礎時，可引入電磁場與電磁波的前沿研究，為學生學習專業課打下堅實基礎，使其建立建模思想，激發學習興趣;為飛行器制造工程專業學生授課時，可以在牛頓力學、能量守恒及剛體這幾部分增加知識的深度和寬度，以適應專業課程的需求。其次，要對物理課程的考核方式進行改革。在新工科背景下，倡導學科交叉，以及理論對實踐的指導作用，可將物理理論課程的考核分為理論知識考核及相關應用的實踐考核。理論知識考核涵蓋物理的基本知識、概念，以及與學生所學專業交叉的相關理論知識。應用考核方式一：讓學生將物理原理與生活現象相結合，或者是將物理原理與前沿科技、與所學專業相結合，撰寫科技小論文;方式二：讓學生將物理與自己所學專業相結合，制作科技作品。最終成績按照理論55%、應用45%進行加權。這樣既能體現學生對理論知識的掌握程度，又能體現學生的實際應用能力。

3.打造課程教學“新模式”。要達到物理課程教學“新質量”，教學模式和教學方法應以新工科為背景進行改進。隨著全國高校各學科教學改革的發展，教師可以在物理課堂教學上引用國外先進的教學模式和方法，如物理工作室、翻轉課堂、同伴教學法等。當前，這些教學模式在我國一些高校中獲得了較好的效果，極大地提高了學生的學習效率及學習主動性，將傳統的灌輸式教學變為學生主動學習，有效提高了教學質量。除了在教學方法上加以改進外，教師還可以將實驗搬進課堂，讓相關知識更加具體及形象化。學校物理教研室配有演示及探索實驗室，該實驗室目前可實踐力、熱、光、電磁等近代實驗項目約70余項，能很好地配合理論課堂，讓學生在動手、動腦中內化知識，使其全心地投入物理學習中。

4.明確物理教學“新質量”。在新工科背景下，需要重新定義物理課程教學質量，這個“新質量”不是分數，而是能力。

新工科的人才培養方向為經濟發展急需的緊缺人才、能夠引領未來技術和產業發展的人才，因此，物理教學質量的評估要根據工科發展要求進行調整。教學質量可以由以下幾方面構成：（1）物理基礎知識的掌握能力;（2）對研究對象進行建模的能力;（3）物理學習過程中的自主學習能力及思維拓展能力;（4）物理知識與專業知識的交叉滲透能力。

5.架構物理教學“新體系”。根據學校所屬層次及人才培養體系，將教學結構進行優化，使學校教育辦出特色。物理教學應服務于工科各專業，根據各二級學院培養目標建立相應的教學目標，因材施教。為了勝任新工科背景下的物理教學，教師除了具有物理知識外，還應了解工科各專業的知識背景。在獨立學院，物理為基礎課程，面授對象為全校理工科學生;在組織體系上，物理學科除了有自己的物理基礎教研室以外，還要與各專業分別建立交叉機構，使物理教學與其他專業教學相互促進。

總之，獨立學院培養理工科人才時應以社會需求為導向，學生不僅要具備良好的理論基礎、實踐能力，更要具有一定的自主學習能力。物理作為理工科課程的基礎及新興行業的奠基石，在教學中應以“五新”為指導，讓物理教學為新工科建設服務，進一步提高人才質量，培養出更多具有綜合能力的復合型人才。

參考文獻：

[1]宋世賢，吳平，等. 《工科物理教程》（第四版）[M].高等教育出版社，2017.

[2]許媛，侯麗，焦錚，等.“新工科”背景下大學物理課程與專業的有效銜接[J].中國現代教育裝備，2019（1）.

[3]梁快，胡順仁，鄭大青，等. “新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學新思考[J].電腦知識與技術，2018（36）.

[4]T.E.Furtak，T.R.Ohno.Installing studio physics[J].The Physics Teacher，2001（9）.

[5]G k，Tolga.Exploring of students Performances，Motiva—tion Processes and Learning Strategies in Studio Physics[J].Latin—American Journal of Physics Education，2011.

[6]Eric Mazur.Farewell，lecture[J].Science，2009，2，（323）：50-51.

[7]Nathaniel Lasry，Eric Mazur，Jessica Watkins.Peer Instruction：From Harvard to the two-year college[J].Am.J.Phys，2008，76（11）：1066-1069.

[8]張萍.Eric Mazur：Peer Instruction——哈佛大學物理學課程教學新方法[J].中國大學教學，2010（8）：69-71.

[9]張萍，涂青云，周靜，何麗平.大學物理課堂互動教學模式研究——基于“教師應答系統”的構建[J].中國大學教學，2011（7）：21-23.