基于新工科的《大學物理》課程改革

王靈婕 楊宇霖 程再軍

[摘 要] 《大學物理》作為高等學校理工科各專業(yè)共同的基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)工程技術(shù)人員和科技人才的重要基礎(chǔ)。對此課程體系進行深入的分析和研究，改進教學模式，充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學生科學素質(zhì)、工程素養(yǎng)和科學思維方法方面的重要作用，以適應(yīng)新時代、新挑戰(zhàn)的需要。

[關(guān)鍵詞] 新工科;《大學物理》;教學改革

[基金項目] 2018年廈門理工學院教育教學改革項目（JG2018016）（JG2018022）

[作者簡介] 王靈婕（1979—），女，福建漳州人，博士，廈門理工學院副教授，研究方向：大學物理教學科研工作、光電顯示材料。

[中圖分類號] G642.0? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）19-0175-02? ? [收稿日期] 2019-09-11

一、背景

為了主動應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略，2017年2月以來教育部積極推進新工科建設(shè)，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)。新工科是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展需求，國際競爭新形勢而提出的工程教育改革的方向。

清華大學教育研究院林建教授認為，新工科中的“新”包含三方面含義：新興、新型和新生?！靶鹿た啤备鼜娬{(diào)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(shè)計等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合。因此，加快建設(shè)和發(fā)展“新工科”的關(guān)鍵是：培養(yǎng)引領(lǐng)未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的人才，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、數(shù)字化思維和跨界整合能力的“新工科”人才。

物理學是整個自然科學的基礎(chǔ)，物理學的思想方法和研究方法幾乎應(yīng)用于自然科學的每一個領(lǐng)域;物理學也是產(chǎn)生近代高新技術(shù)的主要源泉。由于物理學在自然科學和工程技術(shù)應(yīng)用中的先導地位以及它與哲學、社會科學的聯(lián)系，物理教育在培養(yǎng)學生科學素質(zhì)、科學思維方法及科學研究能力，尤其是在培養(yǎng)創(chuàng)新人才方面具有其他學科無法替代的特殊作用。

《大學物理》作為高等學校理科、工科各專業(yè)共同的基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)工程技術(shù)人員和科技人才的重要基礎(chǔ)。（1）培養(yǎng)學生獨立獲取知識的能力。要求學生對物理學的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認識和正確的理解，為后繼課程的進一步學習打下堅實的基礎(chǔ)。（2）培養(yǎng)學生的科學觀察和思維能力，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)，促進理論與實踐的相融合，理論與應(yīng)用的相融合，提高分析復雜工程問題的能力。（3）培養(yǎng)學生的明辨性思維，培養(yǎng)求實的精神，樹立科學的世界觀。激發(fā)學生的探索精神、創(chuàng)新意識，提高應(yīng)用型人才素質(zhì)等。

二、意義和現(xiàn)狀分析

我?！洞髮W物理》教學過程中存在的突出問題：（1）內(nèi)容多與學時少的矛盾。大學物理課程現(xiàn)有的教學體系是由力學、熱學、電磁學、光學和近代物理五部分組成，在教學過程中存在課堂信息量過大，學生跟不上等的問題。（2）認識存在誤區(qū)。物理學發(fā)展趨于完善，已經(jīng)由原來的應(yīng)用學科發(fā)展成為許多專業(yè)的基礎(chǔ)理論。部分老師，特別是很多學生的認識存在誤區(qū)，認為物理學的實用性不強，對專業(yè)學習、專業(yè)技能的掌握沒有幫助，所以主觀上不夠重視，學習態(tài)度不端正。而且數(shù)學的基礎(chǔ)影響物理課程的學習，學生存在著嚴重的畏難情緒。（3）重知識掌握，輕能力培養(yǎng)。教學中強調(diào)理論知識全面，公式推導嚴謹，注重知識掌握，忽略物理模型的建立和思維方式的培養(yǎng)。因此為了適應(yīng)新時代，新挑戰(zhàn)，按照教育部《非物理類理工科大學物理課程教學基本要求》及教材的基本框架，從實際出發(fā)，對我校《大學物理》課程體系進行深入的分析和研究，改進教學模式，充分發(fā)揮大學物理在培養(yǎng)學生科學素質(zhì)、工程素養(yǎng)和科學思維方法方面的重要作用，以適應(yīng)新時代、新挑戰(zhàn)的需要。

三、教學改革實踐

我校的《大學物理》的課程體系改革以大學物理課程大綱，以教學模式的改革為切入口，努力提升學生的主觀能動性，突出工程能力的培養(yǎng)。

（一）優(yōu)化課程體系建設(shè)

1.模塊化教學。針對《大學物理》課程內(nèi)容多，學時少的矛盾，進一步優(yōu)化教學內(nèi)容，體現(xiàn)少而精。并針對不同專業(yè)的專業(yè)特色及后繼課程的要求，將大學物理分成力學、熱學等幾大模塊，并對每個模塊根據(jù)教學結(jié)合的難易程度和內(nèi)容的深度分為A、B、C等三層次，對不同的專業(yè)類別制訂差異化授課，體現(xiàn)模塊化教學，多層次教學。

2.立體化教學。將物理學史，生活中的物理，物理原理在工程技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的案例，將能反映學科發(fā)展的新思想、新概念、新成果的元素加入教學內(nèi)容。側(cè)重物理思想、分析能力、建模能力的培養(yǎng)。教學內(nèi)容要反映基本的科學概念及方法論，強調(diào)原理與應(yīng)用的融合，滲透專業(yè)知識，培養(yǎng)工程意識，傳遞人文精神。

3.全方位教學。完善大學物理課程中心的資源建設(shè)，為學生的自主學習提供良好的環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)平臺。將一些內(nèi)容深度較淺，介紹性，應(yīng)用性的學習內(nèi)容上傳網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計相關(guān)的問題，引導學生自主學習。并且通過學堂在線引入國內(nèi)名校的大學物理精品課程。不但可以緩解課程學時少的矛盾，還能擴寬學生學習空間。對于學習中的疑惑，可以在網(wǎng)絡(luò)平臺上開展在線討論，或者在QQ、微信等其他平臺進行交流、溝通。讓學生的學習更加靈活化、碎片化、網(wǎng)絡(luò)化。

（二）改變課堂教學模式，激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)造性

1.激發(fā)學習興趣，引導自主學習模式。采用多樣化的教學手段，營造良好的教學氛圍，充分發(fā)揮學生的主動性。逐步建立以學生為主，教師為輔的教學模式。將引導學生進行課堂討論，積極參與課堂，活躍課堂氣氛，調(diào)動學生學習的積極性，引導學生應(yīng)用科學思維方法思考問題。

2.推進智慧教學模式，提高教學效率。充分利用學堂在線的網(wǎng)絡(luò)資源，推進智慧教學工具“雨課堂”的使用。

3.創(chuàng)建情景教學模式，培養(yǎng)工程素養(yǎng)。引入物理學史，發(fā)展學生的動態(tài)思維，培養(yǎng)學生的科學素質(zhì)，領(lǐng)會科學研究過程。利用演示實驗和仿真實驗，引導學生觀察物理現(xiàn)象、分析物理問題，抓住主要矛盾，建立物理模型，培養(yǎng)學生從形象思維向抽象思維過渡，從模仿思維向獨立思維過渡。介紹工程技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用前沿，引導學生應(yīng)用物理的基礎(chǔ)知識分析其工作原理，培養(yǎng)分析復雜工程問題的能力，提高知識轉(zhuǎn)化能力。

4.采用探究性學習模式，激發(fā)創(chuàng)新能力。創(chuàng)新研究問題，組織學生查閱相關(guān)的文獻書籍，引導學生應(yīng)用所學的物理原理，建立物理模型，分析實際生活的物理現(xiàn)象和工程應(yīng)用案例，解決實際問題。進行小組交流討論，撰寫專題研究報告。

（三）改革評價體系

針對大學物理課程的學習目標及學習成果，設(shè)計匹配的評估方式。評價體系除了考核知識目標的掌握情況，還應(yīng)體現(xiàn)獲取知識的能力和創(chuàng)新能力。體現(xiàn)過程性評價，多方面，多角度地考查學生，合理評估學生的學習情況。根據(jù)每項學習成果，采用不同的評估方式，如課外調(diào)查、模型設(shè)計、作報告、專題論文、實驗和考試等多種方式評價學生的學習質(zhì)量。

四、結(jié)語

新工科建設(shè)的主要任務(wù)是要能創(chuàng)新，能夠交叉融合，因此《大學物理》課程改革的目標首先為專業(yè)學習提供理論支撐和方法，其次培養(yǎng)學生具有一定的工程素養(yǎng)，拓展“新視野”，實現(xiàn)“理工融合”，突出科學思維方法和創(chuàng)新能力，展現(xiàn)人文精神。大學物理課程建設(shè)將在新工科建設(shè)的大潮中不斷地實踐與創(chuàng)新，更好地為培養(yǎng)新工科復合型創(chuàng)新人才奠定基礎(chǔ)。

參考文獻

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The Reform of "College Physics" Based on Emerging Engineering

WANG Ling-jie， YANG Yu-lin， CHENG Zai-jun

（College of Opto-electric and Communication Engineering， Xiamen University of Technology， Xiamen， Fujian 361024， China）

Abstract："College Physics"， as a basic course shared by science and engineering majors in colleges and universities， is an important foundation for training engineering technicians and scientific and technological talents. This paper makes an in-depth analysis and research on the course system， improves the teaching model to give full play to its important role in cultivating students' scientific quality， engineering literacy and scientific thinking methods to meet the needs of the new era and new challenges.

Key words：Emerging Engineering; "College Physics"; teaching reform