新工科背景下獨立學院大學物理教學

鄒丹　周晨露

摘 要

隨著教育的推進，獨立學院的數量和質量都在逐步上升。這類學院中，物理課程是工科學生必修課程。在當今教育部開展的“新工科”大背景下，如何讓物理教學能夠適應新工科的理念，是每一位一線教師面臨的課題。本文根據獨立學院物理課程本身特點，結合“新工科”的要求，提出物理教學“五新”，以適應新環境下的教學要求。

關鍵詞

獨立學院;新工科;大學物理

中圖分類號： G642;O4-4 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 23

自2017年2月以來，教育部積極推進新工科建設。在2月20日，教育部發布了《關于開展“新工科”研究與實踐的通知》，希望各地高校開展“新工科”的研究實踐活動，從而深化工程教育改革，推進“新工科”的建設與發展。“新工科”有五新：新理念、新質量、新結構、新模式、新體系。“新工科”專業主要針對的是新興產業的專業，如智能科學與技術、智能電網信息工程、機器人工程、物聯網工程、光電信息科學與工程等，也包括對傳統工科專業按照當今需求進行改造。2月24日，教育部、人力資源和社會保障部和工業和信息化部聯合印發了《制造業人才發展規劃指南》，其中列出了“制造業十大重點領域人才需求預測”，有新一代信息技術產業、高檔數控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、電力裝備、農機裝備、新材料、生物醫藥及高性能醫療器械等10個專業，數據顯示到2025年這些重點領域的人才缺口量將達三千萬。隨著新工科建設的推行，復旦大學、天津大學等60余所高校深入系統地開展新工科研究和實踐。與老工科相比，“新工科”更強調學科的實用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通訊、電子控制、軟件設計等新技術與傳統工業技術的緊密結合。

1 提出背景

在新工科背景下，培養新經濟急需緊缺人才，培養引領未來技術和產業發展的人才，已經成為獨立學院培養學生的方向。因此培養新工科專業學生的思路應該從原來的單一專業知識的學習以及單一專業技能的掌握，轉換為既具備本專業的知識及技能，又具有相應的學習新知識和新技術的能力，具備進入交叉學科的學習能力。所以在專業設置方面應盡量以當今及未來產業發展需求為基準，在學生培養方面，除了理論知識的傳輸之外，還應加強實踐，并讓學生在實踐中運用理論，在理論中找到與實際的切入點，讓他們明白理論學習對實踐的指導作用，把學生培養成為工作崗位需要的人。

2 如何將“新工科”融入教學中

在新工科背景下，筆者結合自身學校，從“五新”與人才培養方面，探討在獨立學院中如何將“新工科”理念融入物理課程教學中。

1）“新理念”：在教學理念上應從傳統的物理知識的灌輸轉變成為“工”提供理論支撐。首先課程教材的選取應以學生為本，教材內容及難易程度要適應所面向的學生群體。以筆者學校為例，由于面對的學生為獨立學院二本層次錄取的學生，涉及的專業有：計算機科學與技術、通信工程、物聯網工程、電子信息工程、數據科學與大數據技術、電子科學與技術、自動化、機械電子工程、飛行器制造工程、自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等，因此選用的教材為《工科物理教程》[1]。該教材所編內容緊貼本校理工科學生專業，深度與廣度都與學生能力與教學要求相匹配。其次，教育理念也應由傳統的理論知識教學轉變為理論知識與專業相結合，理論與現代應用相結合。

2）“新質量”：在“新工科”背景下需要重新定義物理課程教學質量，我們教育出來的學生應該具備什么樣的能力。

“新工科”的人才培養方向為經濟急需緊缺人才，能夠引領未來技術和產業發展的人才，因此物理教學的質量評估要根據工科發展要求進行調整。教學質量評判依據可以由以下幾方面構成：（1）物理基礎知識的掌握程度;（2）建立建模思想的能力;（3）在物理學習過程中獲得的自我學習能力，例如能否將物理知識與當今科技應用與發展進行聯系，是否具備能力在衍生學科或交叉學科進行學習;（4）物理課程與學生所在專業交叉滲透程度，將學生專業課程中與物理課程相關的知識點結合起來，體現教學的交叉性。

3）“新結構”：首先對教材內容要按照“新理論”、“新質量”的要求進行結構調整，不同專業側重不同的知識點，注重物理與專業的滲透。教師在授課中針對不同專業學生，可以根據專業及特點側重某些知識點，注重理論與實際應用的聯系[2]，比如針對通信工程專業，在電磁學篇章中應注重物理知識在其專業課程體系中的地位，在講解電磁場理論基礎上，引入電磁場與電磁波的研究前沿，為學生學習專業課打下基礎及建立建模思想，激發學生的興趣[3]，比如：飛行器制造工程專業，可以在牛頓力學、能量守恒及剛體這幾部分把知識的深度和寬度增加，以適應專業課程的需求。其次，物理課程考核方式應做適當的改革。物理理論課程傳統考核方式為閉卷考試，卷面總分值一百，考試題型大致分為選擇、判斷、填空、計算及簡答五類，考試內容以教學大綱為藍本，學生最終成績為平時成績與卷面成績進行加權組成。在新工科背景下，倡導學科交叉，以及理論知識對實踐的指導作用，可將物理理論課程的考核分為理論知識的考核，以及相關應用的考核。理論知識的考核可以涵蓋經典物理的基本知識、概念、以及與學生所學專業相交叉的理論知識。應用考核方式一：可以讓學生將物理原理與生活現象結合，或者是將物理原理與當今前沿科技結合，再或者是將物理與他們所在專業相結合撰寫科技小論文;方式二：可以讓學生將物理及本專業結合制作科技作品。最終成績按照理論百分之五十五、應用百分之四十五進行加權。這樣既能體現學生對理論知識的掌握程度，又能體現學生的實際應用能力。

4）“新模式”：要達到物理課程教學“新質量”，教學模式和教學方法應以“新工科”為背景進行改進。現今隨著全國高校各學科教學改革的發展，在課堂教學模式上可以引用美國的一些先進的教學模式和方法，比如：物理工作室[4-5]、翻轉課堂、同伴教學法[6-8]等。這些教學模式在我國一些高校中獲得了較好的教學成果[9-11]，極大地提高了學生的學習效率及學習主動性，將傳統地灌輸式教學變為學生主動學習，有效地提高了教學質量。

5）“新體系”：根據學校所屬層次以及人才培養體系，將教學結構進行優化。推進學校特色的工程教育辦出特色。對于獨立學院，人才培養目標是社會緊缺型工科人才，物理教學應服務于工科各專業。根據各二級學院培養目標，建立相應的教學大綱，教師除了具有物理教學能力外，還應了解工科專業知識背景。在獨立學院，物理課程為基礎課程，面授對象為全校理工科學生，在組織體系上，除了物理教師本身所在的物理基礎教研室以外，還可與各專業分別建立交叉機構，使物理中體現專業、專業中透著物理，相互促進。

總之，獨立學院培養的理工科人才是以社會需求為導向，是應具備良好的理論基礎及實踐能力，更是具有一定自我學習能力的新型人才。物理作為各理工科課程基礎及新興行業的奠基石，在教學運行中應以“五新”為指導，讓物理教學為“新工科”建設服務，提高人才質量，培養出具有綜合能力的復合型人才。

參考文獻

[1]《工科物理教程》（第四版）宋世賢，吳平等.高等教育出版社. 2017.

[2] “新工科”背景下大學物理課程與專業的有效銜接[J].許媛，侯麗，焦錚，陳珍海.中國現代教育裝備，2019（1）.

[3]“新工科”背景下《電磁場與電磁波》教學新思考[J]. 梁快，胡順仁，鄭大青，李雙，劉偉. 電腦知識與技術. 2018（36）

[4]Installing studio physics[J]. T. E. Furtak，T. R. Ohno. The Physics Teacher.2001（9）.

[5]Exploring of students Performances，Motiva—tion Processes and Learning Strategies in Studio Physics. G k，Tolga. Latin—Amercian Journal of Physics Education.2011.