新工科理念下大學(xué)物理課程教學(xué)改革措施

李彥江 張萍花 李 莉 王桂英 朱 光

（1.宿州學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院 安徽·宿州 234000；2.宿州學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 安徽·宿州 234000）

新時(shí)代，高等學(xué)校教育必須同生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合，努力培養(yǎng)出更多合格的專(zhuān)業(yè)技術(shù)型人才[1-2]。為落實(shí)人才強(qiáng)國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略，教育部于2017年提出新工科建設(shè)理念，其內(nèi)涵是：以立德樹(shù)人為引領(lǐng)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)對(duì)變化、塑造未來(lái)的教育理念，堅(jiān)持走繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享的改革之路，努力培養(yǎng)出國(guó)家急需的多元?jiǎng)?chuàng)新型卓越工程人才。在新工科理念的大背景下，應(yīng)用型本科高校應(yīng)轉(zhuǎn)變教育理念，積極進(jìn)行課程教學(xué)改革，力爭(zhēng)培養(yǎng)出更多的合格的應(yīng)用型創(chuàng)新人才[3-4]。

大學(xué)物理是研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式和相互作用的基礎(chǔ)課程，其理論滲透到自然科學(xué)的各大領(lǐng)域，涉及生產(chǎn)技術(shù)的許多門(mén)類(lèi)，是許多學(xué)科分支、交叉和新興學(xué)科出現(xiàn)與發(fā)展的基石[5]。大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理工科各專(zhuān)業(yè)學(xué)生的必修基礎(chǔ)課。理工科大學(xué)生通過(guò)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)，能夠更好、更有效地培養(yǎng)其科學(xué)思維和分析解決問(wèn)題的能力，而大學(xué)物理課程教學(xué)中滲透新工科的理念是培養(yǎng)新時(shí)代具有競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用型人才的必然趨勢(shì)[6-7]。本文通過(guò)對(duì)宿州學(xué)院大學(xué)物理課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)和分析，從課程體系建設(shè)、教學(xué)方式方法和教學(xué)評(píng)價(jià)模式等方面，探索新工科理念下大學(xué)物理課程教學(xué)改革措施。

一、大學(xué)物理課程教學(xué)現(xiàn)狀

為適應(yīng)新時(shí)代我國(guó)社會(huì)發(fā)展的需要，近年來(lái)對(duì)大學(xué)物理課程進(jìn)行教學(xué)改革的探索從未停止，雖然在以往的教學(xué)改革中取得了一定的成果，但大學(xué)物理課程教學(xué)依舊存在一定問(wèn)題，更重要的是，在新工科理念下，大學(xué)物理課程教學(xué)更應(yīng)緊密結(jié)合戰(zhàn)略需求做出改進(jìn)[8-9]。目前，筆者所在學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)主要存在以下幾方面的問(wèn)題。

（一）內(nèi)容多，課時(shí)少

大學(xué)物理課程包含力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、機(jī)械振動(dòng)與波動(dòng)、光學(xué)和近代物理學(xué)等內(nèi)容，涵蓋知識(shí)點(diǎn)多且雜，涉及內(nèi)容廣且難度高。根據(jù)《理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》規(guī)定，大學(xué)物理的教學(xué)課時(shí)安排為120個(gè)學(xué)時(shí)左右。而近年來(lái)，我校在向著地方應(yīng)用型高水平大學(xué)的目標(biāo)轉(zhuǎn)型，教務(wù)處牽頭對(duì)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了大規(guī)模的修訂，削減了理論課時(shí)，豐富了實(shí)踐課類(lèi)別，增加了實(shí)踐課時(shí)，因此，如何在96個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生較好地掌握該課程內(nèi)容是教學(xué)改革的攻堅(jiān)方向。

（二）教學(xué)方法創(chuàng)新不夠

現(xiàn)階段大學(xué)物理課程的教學(xué)多采用多媒體展示的方式，教師在臺(tái)上講解，學(xué)生在臺(tái)下觀看。相對(duì)于傳統(tǒng)板書(shū)，這種教學(xué)方法在效率上有較大提升，但也有一定不足，如學(xué)生面對(duì)文字難以深刻地理解要點(diǎn)，長(zhǎng)期累積可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程產(chǎn)生厭學(xué)情緒。在以往的教學(xué)過(guò)程中，啟發(fā)式和討論式的教學(xué)模式拘泥于形式，創(chuàng)新性不夠，學(xué)生主體地位不夠明顯，使大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)效果不夠理想。這些傳統(tǒng)的教學(xué)方法和模式雖然符合教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的習(xí)慣，但在新工科理念下則難以滿足專(zhuān)業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的要求。

（三）教學(xué)評(píng)價(jià)方式單一

目前，筆者所在學(xué)?？己藢W(xué)生對(duì)課程內(nèi)容掌握情況一般綜合平時(shí)表現(xiàn)和期末考試兩方面的成績(jī)，其中平時(shí)成績(jī)（30%）由課下作業(yè)完成情況、考勤及課堂表現(xiàn)組成，考試成績(jī)（70%）則由任課老師統(tǒng)一命題實(shí)行閉卷考試獲得。這種考核方式能夠在一定程度反映學(xué)生的水平，但其評(píng)價(jià)方式比較單一，不利于激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)積極性和提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

二、新工科理念下大學(xué)物理課程教學(xué)改革的措施

基于大學(xué)物理課程教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，為培養(yǎng)新工科理念下合格的大學(xué)生，可以從優(yōu)化和整合課程內(nèi)容、多元化教學(xué)和豐富教學(xué)考核方式等方面提升大學(xué)物理課程的教學(xué)效果，通過(guò)將理論與實(shí)踐相結(jié)合，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作，拓寬學(xué)生的科技和應(yīng)用視野，從而培養(yǎng)具有社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用型人才。

（一）完善課程體系建設(shè)

1.模塊化教學(xué)

在新工科理念下，以學(xué)生為中心，以專(zhuān)業(yè)為導(dǎo)向，基于厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力和重創(chuàng)造的課程定位，可以將大學(xué)物理課程內(nèi)容分為力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、機(jī)械振動(dòng)和波動(dòng)、光學(xué)等模塊。針對(duì)專(zhuān)業(yè)類(lèi)別的不同，可以將對(duì)應(yīng)模塊的難易和深度分為不同的等級(jí)，并相應(yīng)地增減教學(xué)內(nèi)容。不同的專(zhuān)業(yè)可以根據(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)要求選擇相應(yīng)的模塊進(jìn)行教學(xué)。例如對(duì)電子信息和機(jī)械設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)，可適當(dāng)減少熱力學(xué)部分的內(nèi)容，增加力學(xué)和電磁學(xué)部分的知識(shí)；再如對(duì)應(yīng)用化學(xué)和食品質(zhì)量與安全等專(zhuān)業(yè)，可以適當(dāng)壓縮電磁學(xué)及光學(xué)部分的內(nèi)容，增加熱力學(xué)部分學(xué)時(shí)，從而做到因材施教，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)特色突出的合格大學(xué)生。

2.多元化教學(xué)

為提高教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，在線下教學(xué)的同時(shí)，可以通過(guò)優(yōu)化課程資源，打造線上課堂，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供豐富的學(xué)習(xí)方式?；ヂ?lián)網(wǎng)是教學(xué)和學(xué)習(xí)的有力工具，特別是近兩年受新冠肺炎疫情影響，線上教學(xué)的優(yōu)勢(shì)顯得更加突出。在線上教學(xué)中，教師可以在課前將上課所需的相關(guān)資源（如視頻資源、PPT課件、教案、課后習(xí)題等）和預(yù)習(xí)任務(wù)單上傳于云端，學(xué)生根據(jù)資源撰寫(xiě)預(yù)習(xí)筆記。課中，結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、情境植入和探討式教學(xué)等教學(xué)方法，將工程實(shí)踐案例、熱點(diǎn)前沿知識(shí)和人文情懷等融入到教學(xué)中，增強(qiáng)課堂的趣味性。課后在平臺(tái)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)任務(wù)單和章節(jié)檢測(cè)，學(xué)生在線完成測(cè)試。老師可以通過(guò)分析大數(shù)據(jù)進(jìn)行教學(xué)反思，提升教學(xué)效率，并隨時(shí)為學(xué)生答疑解惑，及時(shí)把握學(xué)情。多元化教學(xué)可以使課堂由傳統(tǒng)的封閉式轉(zhuǎn)向開(kāi)放式，啟發(fā)學(xué)生從被動(dòng)灌輸向自主學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，使其成為學(xué)習(xí)的主體，這樣不僅可以提高教學(xué)質(zhì)量，而且可以妥善地解決內(nèi)容多課時(shí)少的沖突[10]。

（二）探索新的教學(xué)方式方法

新工科建設(shè)的目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)新時(shí)代發(fā)展的應(yīng)用型人才，這就意味著課堂主體地位要發(fā)生較大轉(zhuǎn)變，應(yīng)突出以學(xué)生為中心的教育理念，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，實(shí)行跨學(xué)科互融的新模式。為突破傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新，可從如下幾點(diǎn)探索大學(xué)物理課程的教學(xué)方式方法。

1.優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

在大學(xué)物理課程的授課過(guò)程中，通過(guò)將專(zhuān)業(yè)知識(shí)與工程實(shí)例相聯(lián)系，使物理學(xué)相關(guān)原理的科技前沿成果、方法論和科學(xué)概念體現(xiàn)于課堂教學(xué)中，與時(shí)俱進(jìn)更新教學(xué)內(nèi)容和案例，使物理學(xué)理論與實(shí)際應(yīng)用交叉互融。這樣既能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力及分析和解決問(wèn)題的能力。如在講授牛頓三大定律時(shí)增加我國(guó)“嫦娥”系列探月工程和天宮空間站戰(zhàn)略，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)能夠拓寬視野和增加愛(ài)國(guó)情懷，提高民族自信心和自豪感，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。在學(xué)習(xí)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，增加國(guó)際空間站應(yīng)用阿爾法磁譜儀檢測(cè)空間奇異粒子屬性的前沿案例，通過(guò)介紹阿爾法磁譜儀的工作原理，引入所要講授的課程內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，使課程貼近工程應(yīng)用實(shí)踐，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬專(zhuān)業(yè)視野。此外，合適的物理情景也能夠有效激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)欲望，啟發(fā)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象的思考和加深對(duì)定律、定理等的理解。如2022年我國(guó)成功舉辦冬奧會(huì)，在比賽過(guò)程中，花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員通過(guò)調(diào)節(jié)身體臂展半徑來(lái)控制自身的運(yùn)動(dòng)速度。通過(guò)引入該案例，啟發(fā)學(xué)生思考肢體收縮舒展與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系，通過(guò)植入物理情境啟發(fā)相互討論，理解角加速度、角動(dòng)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等概念，掌握角動(dòng)量守恒定律，領(lǐng)悟?qū)嶋H生活現(xiàn)象，娛樂(lè)之余享受知識(shí)的樂(lè)趣[11]。

2.校企協(xié)同育人

通過(guò)加強(qiáng)校企合作，產(chǎn)教融合，打造實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和校企合作育人基地，帶領(lǐng)理工科大學(xué)生參與相關(guān)的產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目中，使大學(xué)物理的學(xué)習(xí)更有體驗(yàn)感。開(kāi)展校企協(xié)同育人能夠使大學(xué)生在了解專(zhuān)業(yè)發(fā)展前沿問(wèn)題的同時(shí)實(shí)現(xiàn)物理學(xué)知識(shí)在實(shí)踐中的應(yīng)用，并通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)驅(qū)動(dòng)物理學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，激發(fā)其對(duì)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)興趣。此外，校企協(xié)同育人不僅可以服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)和提高企業(yè)的創(chuàng)新能力，還能夠提升大學(xué)生應(yīng)對(duì)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，激發(fā)大學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感，推動(dòng)我國(guó)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才的快速培養(yǎng)。

3.教學(xué)與競(jìng)賽相結(jié)合

在加強(qiáng)理工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，還可以通過(guò)教學(xué)與競(jìng)賽相結(jié)合的方式合理地進(jìn)行教學(xué)改革。通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生參加各類(lèi)與物理學(xué)相關(guān)的競(jìng)賽，踐行新工科理念下交叉互融的要求，使大學(xué)物理的理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，如參加全國(guó)大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽、中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等比賽。通過(guò)與應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，在加深學(xué)生對(duì)物理學(xué)知識(shí)的理解和掌握的同時(shí)，強(qiáng)化大學(xué)生的實(shí)踐和應(yīng)用能力[7]。

（三）制定科學(xué)合理的教學(xué)評(píng)價(jià)模式

傳統(tǒng)分?jǐn)?shù)考核模式不利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性，也不利于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，與以學(xué)生為中心的工程教育理念不符，因此需要制定科學(xué)的多元化評(píng)價(jià)機(jī)制。可以采用四個(gè)要素構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系：課堂參與情況（20%）、作業(yè)完成情況（20%）、動(dòng)手實(shí)踐情況（20%）和期末考試成績(jī)（40%）。其中“課堂參與情況”細(xì)分為“課前預(yù)習(xí)+課堂聽(tīng)課”和“完成討論+課堂發(fā)言”兩項(xiàng)；“作業(yè)完成情況”分為“線上作業(yè)”和“線下作業(yè)”兩項(xiàng)；“動(dòng)手實(shí)踐情況”為根據(jù)實(shí)踐操作情況和物理學(xué)相關(guān)理論撰寫(xiě)工程實(shí)踐的報(bào)告或論文；對(duì)于“期末考試成績(jī)”，在重視基礎(chǔ)知識(shí)考查的前提下，還需對(duì)工程案例進(jìn)行分析，考查學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力。通過(guò)采用多元化的評(píng)價(jià)模式，端正理工科大學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)態(tài)度，加強(qiáng)其綜合實(shí)踐能力，提高學(xué)生對(duì)大學(xué)物理課程的學(xué)習(xí)熱情，有效調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)能動(dòng)性。

結(jié)語(yǔ)

新工科理念下大學(xué)物理課程改革需要積極推進(jìn)，結(jié)合大學(xué)物理課程教學(xué)中存在的不足，提出了如下教學(xué)改革措施：通過(guò)模塊化和多元化方式方法，整合課程內(nèi)容，豐富教學(xué)形式，打破授課學(xué)時(shí)減少的限制；改進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)，與時(shí)俱進(jìn)更新教學(xué)案例，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；采用校企合作和賽教融合的教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性；采用科學(xué)合理的教學(xué)評(píng)價(jià)模式進(jìn)行考核。新工科理念對(duì)大學(xué)物理課程教學(xué)提出了新的要求，只有不斷進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新才能跟上時(shí)代的步伐，完成卓越工程人才的培養(yǎng)任務(wù)。