新工科視域下大學(xué)物理課程教學(xué)改革思考

曲忠偉

摘要：新工科已成為高等工程教育的新范式，大學(xué)物理作為工科院校學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)必修課程，對學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)起著重要作用。指出目前影響物理教學(xué)質(zhì)量提高的主要因素，基于“新工科”建設(shè)的基本思想，對大學(xué)物理課堂教學(xué)改革方向提供可行性思路分析，為物理學(xué)科建設(shè)和發(fā)展提供有益的借鑒，以培養(yǎng)具有扎實(shí)物理功底的新工科人才。

關(guān)鍵詞：新工科;大學(xué)物理;課程設(shè)置;教學(xué)改革

引言

大學(xué)物理作為工科類專業(yè)的必修課程之一，在科學(xué)技術(shù)及行業(yè)需求的驅(qū)動下，尤其需要教學(xué)改革創(chuàng)新，突出學(xué)生的中心地位，探索適合自身發(fā)展的教學(xué)改革之路。高等院校必須在新工科背景下加快大學(xué)物理課程教學(xué)改革步伐，引入教育教學(xué)新理念，以培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新性人才為目標(biāo)，以更好地適應(yīng)新形勢下新技術(shù)發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)相關(guān)課程的多角度融合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培育學(xué)生的創(chuàng)新能力，以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求。

1、響教學(xué)質(zhì)量的主要因素

1.1教學(xué)模式單一缺乏師生互動

大學(xué)物理教學(xué)改革在工科類院校中常常具有先導(dǎo)性、全局性及基礎(chǔ)性的地位和作用。由于歷史原因，現(xiàn)在課堂上大多數(shù)教師還是以傳統(tǒng)的講授為主，學(xué)生幾乎是處于被動地接受教師所講的知識。在生源方面，大部分本科院校都是面向全國招生，各地的教育及教學(xué)水平不同，造成來自不同地域的學(xué)生對基礎(chǔ)知識掌握的平均水平也存在很大的差異。致使同一個(gè)教學(xué)班級中學(xué)生聽課的效果也參差不齊，教師在授課的過程中難以很好地把握講課的深度與廣度。在課堂授課方面，由傳統(tǒng)的板書模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍鍟?PPT”模式，由于在PPT中可以編輯文字、插入圖像、音頻和視頻等功能，在教學(xué)過程中可以給學(xué)生帶來更多的視覺沖擊與活力，豐富了課堂教學(xué)的內(nèi)容。但有的教師往往由于過度的依賴PPT，在課堂教學(xué)時(shí)變成了課件放映員和講解員，課堂授課“單聲道”，尤其缺乏師生互動的環(huán)節(jié)，難以反映出學(xué)生對本堂課教師所講的主要內(nèi)容的掌握程度;有的教師在上課過程中板書不規(guī)范，缺乏邏輯性，甚至無板書，導(dǎo)致學(xué)生對所學(xué)新知識的重難點(diǎn)把握不夠精準(zhǔn)，這樣從根本上不利于新工科所提出的創(chuàng)新性卓越工程人才的培養(yǎng)。

1.2教學(xué)理念陳舊缺乏學(xué)科融合

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，也是與工科相關(guān)的其它課程有著密切聯(lián)系的學(xué)科，為了使學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)基礎(chǔ)知識和基本理論，通過物理實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生獲得豐富的感性知識。通過物理知識在其它學(xué)科中的應(yīng)用以更加體現(xiàn)其價(jià)值，同時(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。而現(xiàn)在大學(xué)物理課堂基本上還是“以教師為中心”的傳道、授業(yè)、解惑，在課堂上教師“一言堂”，學(xué)生的參與度不高，沒有真正做到是以學(xué)生為中心的發(fā)展理念。以學(xué)生為中心理念，在高校意味著樹立4個(gè)層次的中心，即在高校整體工作中以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為中心，在人才培養(yǎng)模式設(shè)計(jì)中以學(xué)生終身發(fā)展為中心，在教學(xué)過程中以學(xué)生主動學(xué)習(xí)為中心，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中以學(xué)習(xí)效果為中心。而在實(shí)際的大學(xué)物理課堂教學(xué)中，往往出現(xiàn)各學(xué)科自行發(fā)展，缺乏融合理念，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)甚至是與高等數(shù)學(xué)及后續(xù)專業(yè)學(xué)科脫節(jié)現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，如有的航海技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)與大學(xué)物理中的熱力學(xué)基礎(chǔ)知識點(diǎn)密切相關(guān)的專業(yè)課——工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)時(shí)，大學(xué)物理課已結(jié)束1年有余;在教材、所開設(shè)課程、教學(xué)學(xué)術(shù)、教學(xué)團(tuán)隊(duì)和專業(yè)方向等方面沒有形成更好的融合發(fā)展。通過在新工科背景下的教學(xué)改革，促進(jìn)大學(xué)物理知識向其他學(xué)科的有機(jī)滲透與融合，由各科相互分割向課程之間相互協(xié)助、相互融合進(jìn)行轉(zhuǎn)變。學(xué)生的主要時(shí)間分配由單一課堂教學(xué)向課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和社會實(shí)踐等轉(zhuǎn)變。

2、“新工科”視域下的教改舉措

2.1打破傳統(tǒng)壁壘樹立教學(xué)新理念

“新理念——應(yīng)對變化，塑造未來”是新工科的內(nèi)涵與特征之一。這就要求必須要打破傳統(tǒng)教學(xué)過程中長期形成的壁壘，創(chuàng)新教學(xué)理念，從根本上改變成為以學(xué)生為中心，在課堂教學(xué)中注重學(xué)習(xí)主動性的提高，促進(jìn)能力的提升。由傳統(tǒng)的同時(shí)同地的面授模式轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)模式與MOOC（大型開放式網(wǎng)絡(luò)課程）、PI（教學(xué)法和SPOC（小規(guī)模限制性在線課程）等現(xiàn)代信息化教學(xué)模式相結(jié)合。針對大學(xué)物理課程教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師可以首先提出讓學(xué)生自主完成學(xué)習(xí)的目標(biāo)，然后適時(shí)推送個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源，提供網(wǎng)絡(luò)上的預(yù)習(xí);課后要根據(jù)學(xué)情對學(xué)生進(jìn)行精準(zhǔn)化的輔導(dǎo)，這樣線上線下教學(xué)相輔相成、相得益彰。

2.2構(gòu)建課程TA制推進(jìn)融合建設(shè)

多元化、實(shí)踐性與國際化是新工科的教育特色。構(gòu)建課程TA制是讓學(xué)生參與到教學(xué)過程中來，課程助教的主要任務(wù)是協(xié)助教師做好課程建設(shè)的各項(xiàng)工作，如在課前幫助教師了解和收集學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的疑問及想法，幫助教師批改作業(yè)及課堂輔導(dǎo)等工作。助教者通常是由高年級成績較好的學(xué)生或課代表擔(dān)任，他們與學(xué)生之間年齡相當(dāng)，有著相同的學(xué)習(xí)環(huán)境，更容易溝通和交流，更好地了解和掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。這樣教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況能夠更好地、有針對性地實(shí)施教學(xué)，有效地提高課堂教學(xué)質(zhì)量。還需將物理原理與當(dāng)下熱點(diǎn)問題、最新科研成果和自然現(xiàn)象等關(guān)聯(lián)起來，使課程的講授趨向基礎(chǔ)性和廣博性，增加通識教育的比重。新工科姓工還是姓理都不重要，重要的是學(xué)生具有更寬廣的學(xué)科視野，在更深的創(chuàng)新鏈下成長。其中創(chuàng)新教材形式是打牢融合的基礎(chǔ)，逐步改變目前教材以知識點(diǎn)的講授為核心的現(xiàn)象，把提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力及新工科所要求的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)作為重要因素，并納入到教材體系結(jié)構(gòu)中，進(jìn)一步體現(xiàn)學(xué)科價(jià)值，建立“理論-實(shí)驗(yàn)-應(yīng)用-創(chuàng)新”的新路徑，從而提升課程品質(zhì)，創(chuàng)造融合環(huán)境。近年來，隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化的迅速發(fā)展，很大程度上改變了知識的傳播方式及人們的學(xué)習(xí)方式，國家精品開放課程建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施以及國家在線開放課程項(xiàng)目的積極推進(jìn)，也促進(jìn)了高校教學(xué)方法的改革。

3、結(jié)束語

大學(xué)物理課堂教學(xué)改革是在新工科背景下培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)基礎(chǔ)的內(nèi)在組成部分，是適應(yīng)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式和新產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)需求。當(dāng)前，新工科已成為高校工程教育的新范式，隨著其建設(shè)的不斷深入，要不斷促進(jìn)大學(xué)物理教師用新的教育理念武裝頭腦，不斷轉(zhuǎn)變和優(yōu)化傳統(tǒng)教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。新工科背景下的大學(xué)物理課程改革和探索，離不開學(xué)校及各部系的政策支持、條件保障及不同學(xué)科之間的配合，調(diào)整對學(xué)生的考核及對教師的評價(jià)體系等方面。只有大家一起抓住新工科大力發(fā)展的契機(jī)，共同努力、深入探索、不斷改進(jìn)，找出真正適合自身快速發(fā)展的路徑，為培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才提供知識儲備和智力支持。

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