新工科背景下獨立學院大學物理教學

鄒丹　周晨露

摘 要

隨著教育的推進，獨立學院的數量和質量都在逐步上升。這類學院中，物理課程是工科學生必修課程。在當今教育部開展的“新工科”大背景下，如何讓物理教學能夠適應新工科的理念，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本身特點，結合“新工科”的要求，提出物理教學“五新”，以適應新環(huán)境下的教學要求。

關鍵詞

獨立學院;新工科;大學物理

中圖分類號： G642;O4-4 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 23

自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設。在2月20日，教育部發(fā)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(fā)展?！靶鹿た啤庇形逍拢盒吕砟?、新質量、新結構、新模式、新體系?！靶鹿た啤睂I(yè)主要針對的是新興產業(yè)的專業(yè)，如智能科學與技術、智能電網信息工程、機器人工程、物聯網工程、光電信息科學與工程等，也包括對傳統(tǒng)工科專業(yè)按照當今需求進行改造。2月24日，教育部、人力資源和社會保障部和工業(yè)和信息化部聯合印發(fā)了《制造業(yè)人才發(fā)展規(guī)劃指南》，其中列出了“制造業(yè)十大重點領域人才需求預測”，有新一代信息技術產業(yè)、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農機裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等10個專業(yè)，數據顯示到2025年這些重點領域的人才缺口量將達三千萬。隨著新工科建設的推行，復旦大學、天津大學等60余所高校深入系統(tǒng)地開展新工科研究和實踐。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，尤其注重信息通訊、電子控制、軟件設計等新技術與傳統(tǒng)工業(yè)技術的緊密結合。

1 提出背景

在新工科背景下，培養(yǎng)新經濟急需緊缺人才，培養(yǎng)引領未來技術和產業(yè)發(fā)展的人才，已經成為獨立學院培養(yǎng)學生的方向。因此培養(yǎng)新工科專業(yè)學生的思路應該從原來的單一專業(yè)知識的學習以及單一專業(yè)技能的掌握，轉換為既具備本專業(yè)的知識及技能，又具有相應的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。所以在專業(yè)設置方面應盡量以當今及未來產業(yè)發(fā)展需求為基準，在學生培養(yǎng)方面，除了理論知識的傳輸之外，還應加強實踐，并讓學生在實踐中運用理論，在理論中找到與實際的切入點，讓他們明白理論學習對實踐的指導作用，把學生培養(yǎng)成為工作崗位需要的人。

2 如何將“新工科”融入教學中

在新工科背景下，筆者結合自身學校，從“五新”與人才培養(yǎng)方面，探討在獨立學院中如何將“新工科”理念融入物理課程教學中。

1）“新理念”：在教學理念上應從傳統(tǒng)的物理知識的灌輸轉變成為“工”提供理論支撐。首先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。以筆者學校為例，由于面對的學生為獨立學院二本層次錄取的學生，涉及的專業(yè)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》[1]。該教材所編內容緊貼本校理工科學生專業(yè)，深度與廣度都與學生能力與教學要求相匹配。其次，教育理念也應由傳統(tǒng)的理論知識教學轉變?yōu)槔碚撝R與專業(yè)相結合，理論與現代應用相結合。

2）“新質量”：在“新工科”背景下需要重新定義物理課程教學質量，我們教育出來的學生應該具備什么樣的能力。

“新工科”的人才培養(yǎng)方向為經濟急需緊缺人才，能夠引領未來技術和產業(yè)發(fā)展的人才，因此物理教學的質量評估要根據工科發(fā)展要求進行調整。教學質量評判依據可以由以下幾方面構成：（1）物理基礎知識的掌握程度;（2）建立建模思想的能力;（3）在物理學習過程中獲得的自我學習能力，例如能否將物理知識與當今科技應用與發(fā)展進行聯系，是否具備能力在衍生學科或交叉學科進行學習;（4）物理課程與學生所在專業(yè)交叉滲透程度，將學生專業(yè)課程中與物理課程相關的知識點結合起來，體現教學的交叉性。

3）“新結構”：首先對教材內容要按照“新理論”、“新質量”的要求進行結構調整，不同專業(yè)側重不同的知識點，注重物理與專業(yè)的滲透。教師在授課中針對不同專業(yè)學生，可以根據專業(yè)及特點側重某些知識點，注重理論與實際應用的聯系[2]，比如針對通信工程專業(yè)，在電磁學篇章中應注重物理知識在其專業(yè)課程體系中的地位，在講解電磁場理論基礎上，引入電磁場與電磁波的研究前沿，為學生學習專業(yè)課打下基礎及建立建模思想，激發(fā)學生的興趣[3]，比如：飛行器制造工程專業(yè)，可以在牛頓力學、能量守恒及剛體這幾部分把知識的深度和寬度增加，以適應專業(yè)課程的需求。其次，物理課程考核方式應做適當的改革。物理理論課程傳統(tǒng)考核方式為閉卷考試，卷面總分值一百，考試題型大致分為選擇、判斷、填空、計算及簡答五類，考試內容以教學大綱為藍本，學生最終成績?yōu)槠綍r成績與卷面成績進行加權組成。在新工科背景下，倡導學科交叉，以及理論知識對實踐的指導作用，可將物理理論課程的考核分為理論知識的考核，以及相關應用的考核。理論知識的考核可以涵蓋經典物理的基本知識、概念、以及與學生所學專業(yè)相交叉的理論知識。應用考核方式一：可以讓學生將物理原理與生活現象結合，或者是將物理原理與當今前沿科技結合，再或者是將物理與他們所在專業(yè)相結合撰寫科技小論文;方式二：可以讓學生將物理及本專業(yè)結合制作科技作品。最終成績按照理論百分之五十五、應用百分之四十五進行加權。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。

4）“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?，F今隨著全國高校各學科教學改革的發(fā)展，在課堂教學模式上可以引用美國的一些先進的教學模式和方法，比如：物理工作室[4-5]、翻轉課堂、同伴教學法[6-8]等。這些教學模式在我國一些高校中獲得了較好的教學成果[9-11]，極大地提高了學生的學習效率及學習主動性，將傳統(tǒng)地灌輸式教學變?yōu)閷W生主動學習，有效地提高了教學質量。

5）“新體系”：根據學校所屬層次以及人才培養(yǎng)體系，將教學結構進行優(yōu)化。推進學校特色的工程教育辦出特色。對于獨立學院，人才培養(yǎng)目標是社會緊缺型工科人才，物理教學應服務于工科各專業(yè)。根據各二級學院培養(yǎng)目標，建立相應的教學大綱，教師除了具有物理教學能力外，還應了解工科專業(yè)知識背景。在獨立學院，物理課程為基礎課程，面授對象為全校理工科學生，在組織體系上，除了物理教師本身所在的物理基礎教研室以外，還可與各專業(yè)分別建立交叉機構，使物理中體現專業(yè)、專業(yè)中透著物理，相互促進。

總之，獨立學院培養(yǎng)的理工科人才是以社會需求為導向，是應具備良好的理論基礎及實踐能力，更是具有一定自我學習能力的新型人才。物理作為各理工科課程基礎及新興行業(yè)的奠基石，在教學運行中應以“五新”為指導，讓物理教學為“新工科”建設服務，提高人才質量，培養(yǎng)出具有綜合能力的復合型人才。

參考文獻

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

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

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

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

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