劉素梅

摘 要 新工科背景下，以培育多元化、創(chuàng)新型卓越人才為主線，培育具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和跨界整合能力的工程人才成為當下高校的重要任務之一。高校物理課程作為理工類專業(yè)課程體系的重要組成部分，在培育高素質、高水平人才層面發(fā)揮著重要的作用。通過闡述新工科背景下高校物理教學的“新”變化基礎上，重點對新工科背景下推進高校物理教學改革的具體對策提出建議，以促進高校物理教學改革的不斷深入，更好地服務于高校元化、創(chuàng)新型卓越人才的培養(yǎng)。

關鍵詞 高校 物理教學 教學改革 新工科

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.03.042

Research on the Reform of College Physics Teaching

under the Background of New Engineering

LIU Sumei

（School of Science， Nanjing University of Science and Technology， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract Under the background of new engineering， it is one of the important tasks of colleges and universities to cultivate engineering talents with innovative and entrepreneurial ability and cross-border integration ability， taking cultivating diversified and innovative talents as the main line. As an important part of the curriculum system of science and technology， physical courses in colleges and universities play an important role in cultivating high-quality and high-level talents. Based on the new changes of physics teaching in colleges and Universities under the background of new engineering， the paper puts forward suggestions on the specific countermeasures to promote the reform of physical teaching in colleges and universities in the context of new engineering， so as to promote the deepening of the reform of physical teaching in colleges and universities， and better serve the cultivation of the meta and innovative talents in colleges and universities.

Keywords colleges and universities; physics teaching; teaching reform; new engineering

2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設，先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。在新工科背景下，探索高校課程教學改革的新路徑、新思路成為當下的重要研究課題。[1]本文以高校物理課程教學為例，重點對新工科背景下的高校物理課程教學改革路徑進行探索。

1 新工科背景下高校物理課程教學的“新”變化

高校物理課程的研究對象是物質的物理結構、物質之間的相互作用以及物質的運動規(guī)律等，是理工專業(yè)的必修課程。高校物理非常注重培養(yǎng)學生的分析問題和解決問題的能力，幫助學生獲得正確的思維方法，對于提高學生的研究能力和創(chuàng)新能力有著十分重要的作用和意義。目前，高校物理教學中還存在著很多問題：第一，教學課時與教學內容嚴重失調。教學課時少導致教師只能在課上講解一些經典物理教學內容，與現(xiàn)代科學嚴重脫節(jié)。第二，教學方式枯燥單一。課堂上，教師主要是通過講解敘述的方式向學生傳授知識，而對于學生是否掌握了解決實際問題的方式明顯了解不夠，學生的實踐操作機會也比較少，實踐能力的提升空間有限。第三，教師數(shù)量有限，很多高校的相似專業(yè)都采用合班教學的方式，考核方式和評價標準單一，缺乏針對性，能力較強的學生和能力較差的學生都很容易被忽視，缺乏提升自己和鍛煉自己的機會。

在新工科背景下，新工科背景下，新工科所包含的豐富理念對推動高校物理教學改革提供了新思路。而新工科帶來的變化集中體現(xiàn)：第一，新的教學理念。新工科促進高校物理教學理念的創(chuàng)新，突出學生為本的理念，強調理論知識與專業(yè)技能的有效結合，理論與實際應用的有效結合。第二，新的質量追求。在新工科背景下對高校物理教學質量進行重新定義，強調教學應對接經濟發(fā)展與產業(yè)轉型迫切需要的緊缺人才，培育能夠引領未來技術和產業(yè)發(fā)展的人才。教學質量側重關注學生對物理知識的程度，建模能力、自我學習能力以及物理與其他學科的交叉學習能力等。第三，新的教學模式。新工科背景下，教學模式側重以成果為導向，搶到學生學習效率與學習主動性，側重運用工作室模式、翻轉課堂模式等。[2]

2 新工科背景下推進高校物理教學改革的具體對策提出建議

2.1 依據(jù)社會和行業(yè)發(fā)展的需求，合理地確定物理課程教學目標

大學物理是理工專業(yè)的必修課程，其中包括力學、電學、光學、近代物理發(fā)展歷程等諸多內容，根據(jù)教學方式的不同，物理教學可以劃分為課堂理論和實驗操作兩部分。社會各行各業(yè)的發(fā)展都離不開物理學的支持。現(xiàn)代物理已經形成了比較完整的體系，課本理論中所包含的物理思想、物理定律、解決物理問題的方法等對于指導學生實踐，提高學生物理能力具有十分重要的作用。大學生物理教學的目標主要有以下兩個：第一，為學生打下良好的物理基礎;第二，教給學生正確的思維方法，提高學生的獨立解決問題的能力和研究創(chuàng)新的能力，為學生以后從事專業(yè)研究打下堅實的基礎。教師在學生入學之初就規(guī)劃出畢業(yè)時學生應達到的水平，然后再根據(jù)預期目標設計相應的教育教學活動，鍛煉學生能力，確保學生在每個階段都能有所提升。教師在制定任務目標時可以征求學生意見;讓學生參與策劃方案的設計;讓學生合作開展項目研究等等。通過這樣的方式不斷提升學生的獨立思考能力和研究創(chuàng)新能力。每個專業(yè)都應該根據(jù)社會和行業(yè)發(fā)展的需要、學校的發(fā)展定位以及人才培養(yǎng)的要求制定相應的“培養(yǎng)目標”。

2.2 主動適應“新工科”要求，合理地調整物理教學內容

“新工科”背景下的大學物理課程必須與現(xiàn)代科學技術的發(fā)展腳步保持一致，改革課程內容，轉變教學模式，在向學生講授經典物理知識的同時引入最前沿的科學技術成果，為傳統(tǒng)的大學物理課程注入新鮮血液，賦予其廣闊的創(chuàng)新發(fā)展空間。另外，高校還應做好調研工作，充分了解“新工科”的后續(xù)課程內容以及就業(yè)崗位對人才能力的需求，并根據(jù)調研結果，調整大學物理課程的知識側重點，適當?shù)脑鰟h課本知識。工科專業(yè)的學生高中時期所學的課程以理科為主，具備較好的物理基礎，高校教師可以將那些與中學物理聯(lián)系密切，跨度較小的物理知識點挑選出來，讓學生自學完成。比如，適當壓縮力學、機械能守恒、振動和波動等基礎性內容，鼓勵學生自學剩余部分;而空氣動力學和流體動力學與現(xiàn)代汽車科技和無人機設計技術聯(lián)系密切，因此，可以適當增加;同時，還需要增加一些電磁知識和新能源知識等相關的教學內容。通過增刪課本知識優(yōu)化教學內容，滿足學生的實際需求，切實做到高校物理課程與現(xiàn)代科技和工程實際的接軌，滿足“新工科”背景下學生對物理知識的需求。

2.3 據(jù)學生對知識的掌握程度，合理劃分分層學習小組

教師可以按照課程大綱的要求對學生進行階段性測驗，并根據(jù)測驗結果將基礎差不多的學生放到一個小組。根據(jù)不同層次的學生對知識掌握程度的不同，有針對性的開展教學活動，因材施教。在每個小組都安排一名組長，組長負責在課余時間組織學生做好課前預習和課后復習，并主動向教師匯報小組成員的學習情況。這既能夠幫助教師了解學生的學習情況以及學習進度，又有利于教師合理的安排課堂教學內容。另外，在每個階段測試結束之后，教師都要根據(jù)測試結果以及學生近期的表現(xiàn)適當?shù)恼{整小組成員，確保不同學習程度的學生都能獲得提升自我的機會，增強學生的學習自信心。比如，教師可以根據(jù)學生對知識的掌握程度將學生劃分成A、B、C三個層次。A層次的學生對知識的掌握比較扎實，基礎較好，教師可以多布置一些鞏固類的教學問題和開放性較強的問題，側重培養(yǎng)他們的探索創(chuàng)新能力;B層次的學生對基礎知識的掌握情況一般，教師還是要把重點放到鞏固基礎知識上來，給他們安排一些鞏固類的教學問題，穩(wěn)抓穩(wěn)打，為學生以后更好的解決實際問題打下堅實的基礎;C層次的學生基礎較差，教師應多關注學生對各種物理概念、物理規(guī)律等內容掌握情況，讓學生掌握解決各種物理問題的方法。分層教學可以讓不同層次的學生都能得到相應的提高，另外，在交流展示階段，基礎較差的學生也可以接觸到高層次的學習內容，拓寬視野，從而激發(fā)這部分學生的學習熱情。

2.4 合理的優(yōu)化物理教育模式，創(chuàng)新高校物理課程教學方法

教師根據(jù)課堂需要重新整合教學章節(jié)，利用多媒體課件合理的展開教學活動。第一，在每個章節(jié)的教學開始之前，教師需要將其中蘊含的物理知識點放到固定的框架中，把需要學生掌握的知識技能一一羅列出來，讓學生有目的做好課前預習。第二，在開展教學的過程中，教師使用的課件必須和教材內容保持一致，深入分析教材內容，多設計一些有思考價值的問題，引導學生用物理思維思考問題、解決問題，并初步掌握驗證物理原理正確與否的方法;同時，充分利用現(xiàn)代信息技術，向學生展示具有代表意義的物理素材以及相關的儀器使用方法和實驗操作程序，全面提升學生的綜合物理素養(yǎng)。第三，課程結束之后，教師需要根據(jù)不同層次學生的水平的不同合理的安排課后任務，通過小組內部討論交流，加深學生對所學知識的理解程度，并通過查閱搜集資料獲取一些解決該問題的物理原理和方法，拓寬學生知識面，同時，還要考慮這些方法和原理是否存在缺陷和不足，如果存在，是否能夠找到彌補措施。

同時，注重課堂教學與網絡教學的緊密結合。網絡媒體輔助教學恰好可以幫助學生鞏固所學知識。第一，利用多媒體技術可以有效實現(xiàn)資源的共享和傳輸。教師可以根據(jù)教學計劃的要求，將相關的教學內容上傳到網絡平臺，這樣學生就可以將課余時間充分利用起來，課時不足的問題也就迎刃而解。第二，除了上傳網絡視頻課，網絡平臺還應開設專門的討論答疑專欄，學生隨時可以就課堂中遇到的問題展開討論，教師也能夠及時接收到學生的反饋，明確課后答疑的方向，不斷改進教學內容和教學方式，提高課堂教學的效率。第三，在網絡平臺投放一些具有代表意義的國內外精品物理課程，通過“慕課”的方式讓學生有機會聆聽一些高水平的課程，開闊學生視野，激發(fā)學生努力學習的熱情，同時教師也可以從專家們的教學視頻中獲得一些啟發(fā)，提高教學水平，改善高校物理教學的質量。

此外，在講解“大學物理”的過程中，經常會遇到一些抽象、深奧、難以向學生解釋的知識內容，這時，教師就可以通過引入一些與之相關的實際應用案例，幫助學生掌握這些深奧的物理學原理。應用型本科開設物理課程應充分考慮到物理學的應用前景，采取理論知識和實際案例相結合的教學方式，幫助學生理解物理機理，提高物理課程的綜合教學效果。比如，教師在講解剛體時，可以將直升機螺旋槳的剛體定軸轉動引入課堂教學;在講解電質的極化這一部分時，向學生介紹智能手機的電容屏的工作原理，讓學生知道為什么戴著手套無法使用手機觸屏;在講解電磁波時，可以向學生介紹衛(wèi)星定位原理、微波爐的制熱原理以及遙控的使用原理等內容;講解磁學時，引入磁懸浮列車、電磁殺蟲技術等案例?？偠灾诖髮W物理教學中引入一些形式新穎，具有時代特點的經典案例，能夠有效地調動學生的學習興趣，激發(fā)學生的學習熱情，改變學生對傳統(tǒng)物理學的看法，提高物理課程在“新工科”人才培養(yǎng)中的地位。

2.5 合理地增加實驗教學比重，提升學生的物理實踐能力

加強實驗教學是解決這一問題最直接最有效的方法，因此，“新工科”背景下的大學物理課程必須增加實驗課時的比重，鍛煉學生的實驗操作能力，實現(xiàn)理論與實際操作的融會貫通。[3]此外，高校也應加大實驗設備的投入，適當增加一部分過程可視、具體形象的演示性試驗，以及一些綜合性較強的創(chuàng)新性實驗，鍛煉學生對知識的綜合運用能力和實際操作能力。但理工科物理實驗教學的現(xiàn)狀實驗設備老舊落后，與“新工科”對人才培養(yǎng)的要求嚴重不符。物理演示實驗能夠幫助學生更好的掌握抽象、晦澀的理論知識，教師可以有針對性的選擇一些形式新穎、具有時代特點的實驗項目在課堂上進行演示，激發(fā)學生參與的興趣，加深學生對知識的理解;另外，還需要開設一些綜合性較強的實驗項目，訓練學生對知識的綜合應用能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，鼓勵學生多參加實驗項目競賽，不斷提高物理教學在“新工科”人才培養(yǎng)中的地位。

2.6 建立多元物理教學評價標準，全面反饋物理教學的實際效果

教學考核在整個教學環(huán)節(jié)中有著至關重要的作用。[4]OBE模式下教學評價的焦點是學生的學習成果，與教學內容、學習方式等并無關聯(lián)。高?？筛鶕?jù)教學目標地要求采取多元化和梯次化的教學評價方式，有目的地對學生進行評價，幫助教師全面了解每個學生的學習狀態(tài)和對知識的掌握程度，[5]并以此為依據(jù)，改善教學方法。傳統(tǒng)教育通常會把教師對學生數(shù)次評價結果的平均值作為最終評價的結果，學生只要在過程中出現(xiàn)一次不合格就會影響最終結果。而OBE教育理念下的評價方式更注重學生最終取得的成果，中間的失敗只作為改進教學方式的依據(jù)，不會影響最終的評價結果。學生的學習成果包括學生在課堂上掌握的理論知識、實際操作能力以及在學習過程中所形成的價值觀和情感因素，如創(chuàng)新意識、合作探究能力等。我們在高校物理課程的考核中引入了OBE聚焦下的評價模式，制定了科學可行的物理課程評價體系。

參考文獻

[1] 胡雪蘭，張艷峰，楊新湦，等.面向工程能力培養(yǎng)的大學物理教學模式創(chuàng)新[J].實驗技術與管理，2020，37（06）：10-14.

[2] 鄒丹，周晨露.新工科背景下獨立學院大學物理教學[J].科技視界，2020（06）：57-58.

[3] 胡益豐，朱小芹，鄒華.面向“新工科”的“大學物理”教學內容改革與實踐[J].江蘇理工學院學報，2020，26（02）：94-99.

[4] 沈仙法，季鵬.新工科背景下的民辦高校機制專業(yè)課程教學改革與實踐[J].輕工科技，2020，36（11）：147-148，152.

[5] 洪碧瓊.新工科背景下地方高校有機化學教學改革初探[J].廣州化工，2020，48（18）：130-131.