新工科背景下大學(xué)物理課程教學(xué)改革研究

劉冬梅

(東南大學(xué)成賢學(xué)院基礎(chǔ)部，江蘇 南京 210088)

1 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，為了培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，以產(chǎn)業(yè)需求、學(xué)科交叉融合為導(dǎo)向，以實(shí)現(xiàn)工科專業(yè)建設(shè)和新型工程人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以面向未來主動布局、綜合全面突出創(chuàng)新為指導(dǎo)，打造世界工程創(chuàng)新中心和人才高地，提升國家硬實(shí)力和國際競爭力[1]。在新工科建設(shè)背景下，對應(yīng)用型本科院校的課程建設(shè)提出了更高的要求。大學(xué)物理課程是高等學(xué)校理工科各專業(yè)學(xué)生一門重要的通識性必修基礎(chǔ)課，在為學(xué)生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識等方面，具有其他課程不能替代的重要作用。2018年10月，教育部發(fā)布的《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》[2]指出：課程是人才培養(yǎng)的核心要素，必須深化教育教學(xué)改革，把教學(xué)改革成果落實(shí)到課程建設(shè)上。大學(xué)物理課程作為本科教學(xué)的一門重要基礎(chǔ)性課程，必須堅(jiān)持與時俱進(jìn)，不斷深化教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)課程縱深發(fā)展，進(jìn)而幫助學(xué)生具備科學(xué)的物理思維方法。針對當(dāng)前大學(xué)物理存在的常見問題，結(jié)合物理教學(xué)實(shí)踐和有關(guān)教育理論，大學(xué)物理課程可在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、評價(jià)方式等方面做出改進(jìn)，促進(jìn)課程教學(xué)改革。

2 更新教學(xué)理念

理念是行動的先導(dǎo)，若想上好一堂課，教師首先需要樹立先進(jìn)的教學(xué)理念，即要把握學(xué)科發(fā)展趨勢、堅(jiān)持以學(xué)生為中心、緊跟信息時代變化、樹立正確的教師觀等，教師應(yīng)緊跟時代步伐，明確改革指導(dǎo)思想，樹立時代性教學(xué)理念，從而指導(dǎo)物理教學(xué)內(nèi)容與時代融為一體[3]。有了先進(jìn)科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)，課程才能建立良好的出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)而為上好一節(jié)課提供可能。例如程運(yùn)華[4]等基于“費(fèi)曼理念”開展了課程教學(xué)改革，增加了課程吸引力，有效提升了課程教學(xué)質(zhì)量；尚濤等[5][6]以O(shè)BE(以成果為導(dǎo)向)的教學(xué)理念對大學(xué)物理進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，激發(fā)了學(xué)生的積極性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

堅(jiān)守教育初心，堅(jiān)持立德樹人。教育的最終目的是培養(yǎng)人，無論時代如何發(fā)展，課程教學(xué)如何變革，教師都應(yīng)堅(jiān)守教育初心，將“立德樹人”教育理念深入貫徹落實(shí)到課程教學(xué)中去，一方面注重對學(xué)生的人文關(guān)懷，幫助其培養(yǎng)物理思維和職業(yè)素養(yǎng)，另一方面也要重視自身的德行修養(yǎng)，教師的言行舉止在很大程度上影響著學(xué)生對于物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)科見解，甚至影響其價(jià)值觀和人生觀的確立，這要求教師在課堂內(nèi)外應(yīng)起到良好的示范帶頭作用。

堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為中心，樹立“生本理念”。課程教學(xué)到底堅(jiān)持“教師中心論”還是“學(xué)生中心論”，是教育界一直以來的熱點(diǎn)話題，隨著時代的發(fā)展，二者由對立走向融合，提倡“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”的教學(xué)模式，即堅(jiān)持以學(xué)生發(fā)展為中心，貫徹“生本理念”。興趣是吸引學(xué)生專注力、促進(jìn)其探索知識的內(nèi)在動力，課程教學(xué)以學(xué)生的需求和興趣為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合專業(yè)內(nèi)容和特有情境，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而營造良好的課堂氛圍，提高學(xué)生的課堂參與度，促進(jìn)課程總體水平的提高。

樹立終身學(xué)習(xí)理念，更新教育觀念。任何教學(xué)改革對于教師來說都是一個不小的挑戰(zhàn)，教師應(yīng)了解所授課程的學(xué)科內(nèi)容和學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，巧妙銜接物理學(xué)理論和專業(yè)課程知識[7]。時代飛速發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和心理需求也會隨之變化，教師要通過課堂實(shí)踐、教學(xué)觀摩、案例研究等方式增強(qiáng)學(xué)習(xí)，掌握學(xué)生的心理特征和經(jīng)驗(yàn)背景，主動關(guān)注學(xué)生的課堂表現(xiàn)并根據(jù)反饋適時調(diào)整課程進(jìn)度和教學(xué)策略，還可通過分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，構(gòu)建預(yù)測模型，促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展[8]，真正實(shí)現(xiàn)因材施教，提升課程質(zhì)量。

3 豐富教學(xué)內(nèi)容

好的課程教學(xué)內(nèi)容至少具備前沿性、通俗性、思政性、開放性等特點(diǎn)?！扒把匦浴币蠼虒W(xué)內(nèi)容緊跟前沿學(xué)科與社會發(fā)展，通過自我革新和完善，發(fā)揮高等教育的社會功能，同時兼具國際性與本土化特征；“通俗性”即教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生來說是循序漸進(jìn)的，需要考慮學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和接受特點(diǎn)；“思政性”即要將育人元素有機(jī)融入到課程教學(xué)中，起到潤物細(xì)無聲之作用；“開放性”則指擴(kuò)大物理學(xué)習(xí)面，實(shí)現(xiàn)資源共建共享。

精選學(xué)習(xí)教材，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。教材作為課堂教學(xué)的重要工具之一，一定程度影響著課程教學(xué)質(zhì)量，必須滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和老師的教學(xué)目標(biāo)，因此，所選教材應(yīng)該具有歷史性與現(xiàn)代性相結(jié)合、科學(xué)性與適用性相結(jié)合、邏輯性與層次性相結(jié)合、重點(diǎn)與難點(diǎn)突出的特征。保證經(jīng)典物理內(nèi)容，加強(qiáng)近代物理內(nèi)容，適當(dāng)介紹現(xiàn)代工程技術(shù)的新發(fā)展和新動態(tài)，注意物理學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)生活的聯(lián)系，特別是生活實(shí)際、工程實(shí)際和科技前沿實(shí)際，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣[9]。此外，教材的選擇還應(yīng)體現(xiàn)多樣性和個性化，既能適用于多種教學(xué)模式，又能滿足不同學(xué)生個體的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“一生一教材”，做到因材施教。

重視思政教育，打造課程思政。將思政元素有機(jī)融入教學(xué)內(nèi)容，已成為學(xué)科評估的考核指標(biāo)之一。應(yīng)充分挖掘與課程相關(guān)的育人元素和教學(xué)內(nèi)容，將有利于培養(yǎng)“愛國主義、歷史情懷、社會與家庭擔(dān)當(dāng)、科學(xué)精神、法制觀念、文化傳承與發(fā)揚(yáng)”等育人元素融入貫徹到課程建設(shè)當(dāng)中，在知識教學(xué)與技能培養(yǎng)的過程中融入價(jià)值觀教育，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價(jià)值觀；也可以結(jié)合物理學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家事跡，介紹我國的物理發(fā)展歷史和前沿技術(shù)，例如在電磁學(xué)和量子物理部分介紹我國5G 移動通信、FAST 天眼、“墨子號”衛(wèi)星等科技成就[10]，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)偉大精神，培養(yǎng)優(yōu)良品質(zhì)，樹立職業(yè)理想。

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，促進(jìn)資源共享。良好的實(shí)驗(yàn)室是大學(xué)物理課程縱深發(fā)展的重要基礎(chǔ)，當(dāng)前我國高校對物理實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍的重視程度逐步提升，建設(shè)成效顯著，大大提升了學(xué)生對物理學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了動手實(shí)操能力。物理教師不僅僅是理論課程的承擔(dān)者，同時也是專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的主要負(fù)責(zé)人，應(yīng)結(jié)合學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)和課程進(jìn)度，合理地建議更新實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室開放（延長開放時間、改進(jìn)開放形式）等，即使共享實(shí)驗(yàn)室資源。

4 提升教學(xué)策略

提升教學(xué)策略。從廣義上包括教師教的策略和學(xué)生學(xué)的策略，狹義上專指教師教的策略，即教師在課堂教學(xué)過程中，為完成特定課程教學(xué)目標(biāo)、滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需要而使用的實(shí)施措施。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和教育學(xué)科發(fā)展，教師由傳統(tǒng)課堂的知識灌輸者逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的組織者和促進(jìn)者，學(xué)生也由知識接受者逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)者[11]。二者角色的轉(zhuǎn)變，要求教師以變應(yīng)變，不斷提升教學(xué)策略，主要體現(xiàn)在教學(xué)方法的改進(jìn)和教學(xué)新模式的構(gòu)建兩個方面。

改進(jìn)教學(xué)方法。教學(xué)方法主要有包括講授法、演示法、探究法、討論法、參觀教學(xué)法、讀書指導(dǎo)法等，課程教學(xué)既應(yīng)實(shí)現(xiàn)整體學(xué)習(xí)效果，也應(yīng)滿足學(xué)生的個性化需求。因此，教師可綜合多種教學(xué)方法，實(shí)施分層次教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和認(rèn)知特點(diǎn)，劃分不同的教學(xué)階段，提供有針對性的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)。分層次教學(xué)，可從教學(xué)組織和教學(xué)內(nèi)容兩方面進(jìn)行分層。教學(xué)組織分層要求教師依據(jù)學(xué)生的興趣特點(diǎn)、動手能力等因素進(jìn)行分組教學(xué)，使學(xué)生在討論與合作中分工明確，相互取長補(bǔ)短，發(fā)揮個體優(yōu)勢，針對部分學(xué)生的困惑給予及時輔導(dǎo)；教學(xué)內(nèi)容分層主要是根據(jù)難度對內(nèi)容進(jìn)行組織劃分，比如將物理實(shí)驗(yàn)按照基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)劃分三個層次，逐步培養(yǎng)學(xué)生的試驗(yàn)技術(shù)能力，提升教學(xué)水平。

構(gòu)建新的教學(xué)模式?，F(xiàn)代教學(xué)模式一般包括探究式、合作式、案例式、仿真式、啟發(fā)式等,為更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，貫徹新的教育教學(xué)理念，大學(xué)物理教師應(yīng)在課程中創(chuàng)新探索與之相適的混合教學(xué)模式?；旌辖虒W(xué)模式主要指的是教師針對學(xué)生發(fā)展實(shí)際調(diào)整教學(xué)方式，為師生之間的深入交流暢通渠道，使學(xué)生能夠結(jié)合所學(xué)知識及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提升科學(xué)素養(yǎng)，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生積極地進(jìn)行自我實(shí)現(xiàn)。針對大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，教師可創(chuàng)設(shè)物理問題情景，采用“自主預(yù)習(xí)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、主題討論、自主復(fù)習(xí)、科學(xué)論文、課外探究”的混合教學(xué)模式，根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)原理理解、實(shí)驗(yàn)意義認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)疑問探析、課程達(dá)標(biāo)程度、實(shí)驗(yàn)興趣意愿等方面的表現(xiàn)[12]，適時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度和教學(xué)策略，逐步探索出與課堂相適應(yīng)的新的教學(xué)模式。

5 完善評價(jià)體系

科學(xué)合理的考核評價(jià)方式不僅能幫助教師準(zhǔn)確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，也能督促學(xué)生重視課堂學(xué)習(xí)，改善學(xué)習(xí)態(tài)度。一是評價(jià)體系的構(gòu)建應(yīng)堅(jiān)持定性與定量相結(jié)合的原則，重視過程性考核，將學(xué)生的課堂表現(xiàn)、出勤率、單元測試、作業(yè)完成情況、物理競賽獲獎情況等多個方面納入平時成績考核范圍，并將平時成績的占比提升至不少于40%。二是增加學(xué)生互評環(huán)節(jié)，根據(jù)自愿報(bào)名原則，成立學(xué)生課堂評委小組，每學(xué)期期末，要求班上學(xué)生根據(jù)本學(xué)期所學(xué)內(nèi)容，任選主題進(jìn)行匯報(bào)，形式可靈活多樣，教師點(diǎn)評后，由學(xué)生評委小組對上述匯報(bào)給出評分[13]。三是調(diào)整大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的考核形式，結(jié)合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作熟練程度、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目評定成績、數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果等具體方面給予實(shí)驗(yàn)成績，讓學(xué)生隨機(jī)抽取相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作，結(jié)合學(xué)生對于理論知識的應(yīng)用情況和對基本注意事項(xiàng)的掌握程度，現(xiàn)場打出分?jǐn)?shù)。

6 小結(jié)

在新工科課程建設(shè)背景下，針對當(dāng)前大學(xué)物理課程教學(xué)中存在的一系列問題，傳統(tǒng)工科專業(yè)的大學(xué)物理課程教學(xué)顯得不合時宜，為了適應(yīng)新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，結(jié)合新工科專業(yè)建設(shè)目標(biāo)，從大學(xué)物理課程的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)策略、評價(jià)方式等方面進(jìn)行研究，促進(jìn)大學(xué)物理課程教學(xué)改革，提升大學(xué)物理課程教學(xué)質(zhì)量，為新工科人才培養(yǎng)打下牢實(shí)的基礎(chǔ)。