论文部分内容阅读
[摘 要]在我国两千多所普通高等学校中，有二百多所是独立院校，占比近10%。物理是独立学院工科学生的必修课程。当前，在教育部开展新工科大背景下，如何让物理教学适应新工科的要求，是每一位一线教师面临的课题。本文根据独立学院物理课程的特点，结合新工科的要求，提出了物理教学中的“五新”，以适应新环境下的教学要求。
[关键词]独立学院 新工科 大学物理
自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，希望各地高校开展新工科的研究实践活动，从而深化工程教育改革，推进新工科的建设与发展。新工科的“五新”为：新理念、新质量、新结构、新模式、新体系。与老工科相比，新工科更强调学科的实用性、交叉性与综合性。
在新工科背景下，培养新经济急需的紧缺人才，培养引领未来技术和产业发展的人才，已经成为独立学院培养学生的方向。高校培养新工科专业学生的思路从原来的单一专业知识学习及单一专业技能掌握，转换为既具备本专业知识及技能，又具有学习新知识和新技术的能力，具备进入交叉学科的学习能力。在学生培养方面，除了进行理论知识传授之外，还加强了实践教学，让学生明白理论学习对实践的指导作用。
传统物理教学的弊端
1.教学目标不明确。对于工科专业的学生而言，在传统的物理教学中，教学目标较模糊，缺少一个学习物理的有力理由，会让他们产生学习无用之感。
2.教学内容结构及课程考核结构不合理。在传统的物理授课中，所有工科专业教授的内容及占比都是统一的，没有相应的针对性;课程考核的方式及结构也不是特别合理。传统的考核方式一般为闭卷考试，考试内容以教学大纲为蓝本，学生最终成绩为平时成绩与期末卷面成绩的加权组成。这种考核模式只是对所学内容进行机械式的考核，无法体现学生真实的学习情况及其对知识的应用能力。
3.教学方法较落后。在传统的物理教学中，教师为主体，学生的参与度低，这种灌输式讲授的课堂效率比较低。有些教师甚至在课堂中完全照搬PPT，出现了所谓的“水课”现象。
4.缺乏“交叉”理念。传统物理教学模式主要是教师將基础物理知识传授给学生，并没有考虑物理与各专业之间的关联性及交叉性。
“五新”理念融入新工科教学的措施
1.建立明确的课程教学“新理念”。作为物理教师，应该明确教学的目的是什么，是授人以鱼还是授人以渔？在教学理念上，应从传统的物理知识灌输转变成物理教学是为“工”提供理论支撑的。课程教材的选取应以学生为本，教材内容及难易程度要适应所面向的学生群体。以笔者所在的学校为例，学生都是通过独立学院二本层次录取入校，涉及的专业有：计算机科学与技术、通信工程、物联网工程、电子信息工程、数据科学与大数据技术、电子科学与技术、自动化、机械电子工程、飞行器制造工程、自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等，因此选用的教材为《工科物理教程》。该教材的内容紧贴本校理工科学生专业，深度与广度都与学生能力相匹配，教材中引入的相关应用具有前沿性及实用性，也有一定的学科交叉性。此外，这套教材还配有二维码，学生可以通过扫描二维码获得相应的知识讲解或者实验演示。教师应明确，讲课不是单一地为了传授物理知识，而应将理论知识与学生专业相结合，将理论与现代应用相结合，让学生深刻感受到学习物理的必要性。
2.建立课程“新结构”。“新结构”分两个方面：一个是教学内容，二是考核方式。首先，教学内容要按照“新理论”的要求进行调整，不同专业侧重点不同，注重物理与专业的渗透，注重理论与实际应用的联系。比如，针对通信工程专业，在电磁学篇章中应注重物理知识在专业课程体系中的地位;在讲解电磁场理论基础时，可引入电磁场与电磁波的前沿研究，为学生学习专业课打下坚实基础，使其建立建模思想，激发学习兴趣;为飞行器制造工程专业学生授课时，可以在牛顿力学、能量守恒及刚体这几部分增加知识的深度和宽度，以适应专业课程的需求。其次，要对物理课程的考核方式进行改革。在新工科背景下，倡导学科交叉，以及理论对实践的指导作用，可将物理理论课程的考核分为理论知识考核及相关应用的实践考核。理论知识考核涵盖物理的基本知识、概念，以及与学生所学专业交叉的相关理论知识。应用考核方式一：让学生将物理原理与生活现象相结合，或者是将物理原理与前沿科技、与所学专业相结合，撰写科技小论文;方式二：让学生将物理与自己所学专业相结合，制作科技作品。最终成绩按照理论55%、应用45%进行加权。这样既能体现学生对理论知识的掌握程度，又能体现学生的实际应用能力。
3.打造课程教学“新模式”。要达到物理课程教学“新质量”，教学模式和教学方法应以新工科为背景进行改进。随着全国高校各学科教学改革的发展，教师可以在物理课堂教学上引用国外先进的教学模式和方法，如物理工作室、翻转课堂、同伴教学法等。当前，这些教学模式在我国一些高校中获得了较好的效果，极大地提高了学生的学习效率及学习主动性，将传统的灌输式教学变为学生主动学习，有效提高了教学质量。除了在教学方法上加以改进外，教师还可以将实验搬进课堂，让相关知识更加具体及形象化。学校物理教研室配有演示及探索实验室，该实验室目前可实践力、热、光、电磁等近代实验项目约70余项，能很好地配合理论课堂，让学生在动手、动脑中内化知识，使其全心地投入物理学习中。
4.明确物理教学“新质量”。在新工科背景下，需要重新定义物理课程教学质量，这个“新质量”不是分数，而是能力。
新工科的人才培养方向为经济发展急需的紧缺人才、能够引领未来技术和产业发展的人才，因此，物理教学质量的评估要根据工科发展要求进行调整。教学质量可以由以下几方面构成：（1）物理基础知识的掌握能力;（2）对研究对象进行建模的能力;（3）物理学习过程中的自主学习能力及思维拓展能力;（4）物理知识与专业知识的交叉渗透能力。 5.架构物理教学“新体系”。根据学校所属层次及人才培养体系，将教学结构进行优化，使学校教育办出特色。物理教学应服务于工科各专业，根据各二级学院培养目标建立相应的教学目标，因材施教。为了胜任新工科背景下的物理教学，教师除了具有物理知识外，还应了解工科各专业的知识背景。在独立学院，物理为基础课程，面授对象为全校理工科学生;在组织体系上，物理学科除了有自己的物理基础教研室以外，还要与各专业分别建立交叉机构，使物理教学与其他专业教学相互促进。
总之，独立学院培养理工科人才时应以社会需求为导向，学生不仅要具备良好的理论基础、实践能力，更要具有一定的自主学习能力。物理作为理工科课程的基础及新兴行业的奠基石，在教学中应以“五新”为指导，让物理教学为新工科建设服务，进一步提高人才质量，培养出更多具有综合能力的复合型人才。
参考文献：
[1]宋世贤，吴平，等. 《工科物理教程》（第四版）[M].高等教育出版社，2017.
[2]许媛，侯丽，焦铮，等.“新工科”背景下大学物理课程与专业的有效衔接[J].中国现代教育装备，2019（1）.
[3]梁快，胡顺仁，郑大青，等. “新工科”背景下《电磁场与电磁波》教学新思考[J].电脑知识与技术，2018（36）.
[4]T.E.Furtak，T.R.Ohno.Installing studio physics[J].The Physics Teacher，2001（9）.
[5]G k，Tolga.Exploring of students Performances，Motiva—tion Processes and Learning Strategies in Studio Physics[J].Latin—American Journal of Physics Education，2011.
[6]Eric Mazur.Farewell，lecture[J].Science，2009，2，（323）：50-51.
[7]Nathaniel Lasry，Eric Mazur，Jessica Watkins.Peer Instruction：From Harvard to the two-year college[J].Am.J.Phys，2008，76（11）：1066-1069.
[8]張萍.Eric Mazur：Peer Instruction——哈佛大学物理学课程教学新方法[J].中国大学教学，2010（8）：69-71.
[9]张萍，涂青云，周静，何丽平.大学物理课堂互动教学模式研究——基于“教师应答系统”的构建[J].中国大学教学，2011（7）：21-23.
[关键词]独立学院 新工科 大学物理
自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设，发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》，希望各地高校开展新工科的研究实践活动，从而深化工程教育改革，推进新工科的建设与发展。新工科的“五新”为：新理念、新质量、新结构、新模式、新体系。与老工科相比，新工科更强调学科的实用性、交叉性与综合性。
在新工科背景下，培养新经济急需的紧缺人才，培养引领未来技术和产业发展的人才，已经成为独立学院培养学生的方向。高校培养新工科专业学生的思路从原来的单一专业知识学习及单一专业技能掌握，转换为既具备本专业知识及技能，又具有学习新知识和新技术的能力，具备进入交叉学科的学习能力。在学生培养方面，除了进行理论知识传授之外，还加强了实践教学，让学生明白理论学习对实践的指导作用。
传统物理教学的弊端
1.教学目标不明确。对于工科专业的学生而言，在传统的物理教学中，教学目标较模糊，缺少一个学习物理的有力理由，会让他们产生学习无用之感。
2.教学内容结构及课程考核结构不合理。在传统的物理授课中，所有工科专业教授的内容及占比都是统一的，没有相应的针对性;课程考核的方式及结构也不是特别合理。传统的考核方式一般为闭卷考试，考试内容以教学大纲为蓝本，学生最终成绩为平时成绩与期末卷面成绩的加权组成。这种考核模式只是对所学内容进行机械式的考核，无法体现学生真实的学习情况及其对知识的应用能力。
3.教学方法较落后。在传统的物理教学中，教师为主体，学生的参与度低，这种灌输式讲授的课堂效率比较低。有些教师甚至在课堂中完全照搬PPT，出现了所谓的“水课”现象。
4.缺乏“交叉”理念。传统物理教学模式主要是教师將基础物理知识传授给学生，并没有考虑物理与各专业之间的关联性及交叉性。
“五新”理念融入新工科教学的措施
1.建立明确的课程教学“新理念”。作为物理教师，应该明确教学的目的是什么，是授人以鱼还是授人以渔？在教学理念上，应从传统的物理知识灌输转变成物理教学是为“工”提供理论支撑的。课程教材的选取应以学生为本，教材内容及难易程度要适应所面向的学生群体。以笔者所在的学校为例，学生都是通过独立学院二本层次录取入校，涉及的专业有：计算机科学与技术、通信工程、物联网工程、电子信息工程、数据科学与大数据技术、电子科学与技术、自动化、机械电子工程、飞行器制造工程、自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等，因此选用的教材为《工科物理教程》。该教材的内容紧贴本校理工科学生专业，深度与广度都与学生能力相匹配，教材中引入的相关应用具有前沿性及实用性，也有一定的学科交叉性。此外，这套教材还配有二维码，学生可以通过扫描二维码获得相应的知识讲解或者实验演示。教师应明确，讲课不是单一地为了传授物理知识，而应将理论知识与学生专业相结合，将理论与现代应用相结合，让学生深刻感受到学习物理的必要性。
2.建立课程“新结构”。“新结构”分两个方面：一个是教学内容，二是考核方式。首先，教学内容要按照“新理论”的要求进行调整，不同专业侧重点不同，注重物理与专业的渗透，注重理论与实际应用的联系。比如，针对通信工程专业，在电磁学篇章中应注重物理知识在专业课程体系中的地位;在讲解电磁场理论基础时，可引入电磁场与电磁波的前沿研究，为学生学习专业课打下坚实基础，使其建立建模思想，激发学习兴趣;为飞行器制造工程专业学生授课时，可以在牛顿力学、能量守恒及刚体这几部分增加知识的深度和宽度，以适应专业课程的需求。其次，要对物理课程的考核方式进行改革。在新工科背景下，倡导学科交叉，以及理论对实践的指导作用，可将物理理论课程的考核分为理论知识考核及相关应用的实践考核。理论知识考核涵盖物理的基本知识、概念，以及与学生所学专业交叉的相关理论知识。应用考核方式一：让学生将物理原理与生活现象相结合，或者是将物理原理与前沿科技、与所学专业相结合，撰写科技小论文;方式二：让学生将物理与自己所学专业相结合，制作科技作品。最终成绩按照理论55%、应用45%进行加权。这样既能体现学生对理论知识的掌握程度，又能体现学生的实际应用能力。
3.打造课程教学“新模式”。要达到物理课程教学“新质量”，教学模式和教学方法应以新工科为背景进行改进。随着全国高校各学科教学改革的发展，教师可以在物理课堂教学上引用国外先进的教学模式和方法，如物理工作室、翻转课堂、同伴教学法等。当前，这些教学模式在我国一些高校中获得了较好的效果，极大地提高了学生的学习效率及学习主动性，将传统的灌输式教学变为学生主动学习，有效提高了教学质量。除了在教学方法上加以改进外，教师还可以将实验搬进课堂，让相关知识更加具体及形象化。学校物理教研室配有演示及探索实验室，该实验室目前可实践力、热、光、电磁等近代实验项目约70余项，能很好地配合理论课堂，让学生在动手、动脑中内化知识，使其全心地投入物理学习中。
4.明确物理教学“新质量”。在新工科背景下，需要重新定义物理课程教学质量，这个“新质量”不是分数，而是能力。
新工科的人才培养方向为经济发展急需的紧缺人才、能够引领未来技术和产业发展的人才，因此，物理教学质量的评估要根据工科发展要求进行调整。教学质量可以由以下几方面构成：（1）物理基础知识的掌握能力;（2）对研究对象进行建模的能力;（3）物理学习过程中的自主学习能力及思维拓展能力;（4）物理知识与专业知识的交叉渗透能力。 5.架构物理教学“新体系”。根据学校所属层次及人才培养体系，将教学结构进行优化，使学校教育办出特色。物理教学应服务于工科各专业，根据各二级学院培养目标建立相应的教学目标，因材施教。为了胜任新工科背景下的物理教学，教师除了具有物理知识外，还应了解工科各专业的知识背景。在独立学院，物理为基础课程，面授对象为全校理工科学生;在组织体系上，物理学科除了有自己的物理基础教研室以外，还要与各专业分别建立交叉机构，使物理教学与其他专业教学相互促进。
总之，独立学院培养理工科人才时应以社会需求为导向，学生不仅要具备良好的理论基础、实践能力，更要具有一定的自主学习能力。物理作为理工科课程的基础及新兴行业的奠基石，在教学中应以“五新”为指导，让物理教学为新工科建设服务，进一步提高人才质量，培养出更多具有综合能力的复合型人才。
参考文献：
[1]宋世贤，吴平，等. 《工科物理教程》（第四版）[M].高等教育出版社，2017.
[2]许媛，侯丽，焦铮，等.“新工科”背景下大学物理课程与专业的有效衔接[J].中国现代教育装备，2019（1）.
[3]梁快，胡顺仁，郑大青，等. “新工科”背景下《电磁场与电磁波》教学新思考[J].电脑知识与技术，2018（36）.
[4]T.E.Furtak，T.R.Ohno.Installing studio physics[J].The Physics Teacher，2001（9）.
[5]G k，Tolga.Exploring of students Performances，Motiva—tion Processes and Learning Strategies in Studio Physics[J].Latin—American Journal of Physics Education，2011.
[6]Eric Mazur.Farewell，lecture[J].Science，2009，2，（323）：50-51.
[7]Nathaniel Lasry，Eric Mazur，Jessica Watkins.Peer Instruction：From Harvard to the two-year college[J].Am.J.Phys，2008，76（11）：1066-1069.
[8]張萍.Eric Mazur：Peer Instruction——哈佛大学物理学课程教学新方法[J].中国大学教学，2010（8）：69-71.
[9]张萍，涂青云，周静，何丽平.大学物理课堂互动教学模式研究——基于“教师应答系统”的构建[J].中国大学教学，2011（7）：21-23.