新工科背景下高校物理教學(xué)改革策略研究

董宏偉

（山西大學(xué) 山西 太原 030006）

在諸多新概念、新理論、新實(shí)驗(yàn)方法不斷衍生的當(dāng)下，物理學(xué)的相關(guān)研究也隨之快速發(fā)展，物理學(xué)知識(shí)存量不斷增加，物理知識(shí)的覆蓋范圍不斷拓展，并且推進(jìn)著新技術(shù)的不斷開(kāi)發(fā)和應(yīng)用[1]。在這種情況下，高校應(yīng)提高物理教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培養(yǎng)出更多物理專業(yè)人才[2]。另外，以“新工科”為核心的教學(xué)建設(shè)核心是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，為新時(shí)代的創(chuàng)新需求提供源動(dòng)力。為了適應(yīng)這一發(fā)展需求，結(jié)合“新工科”建設(shè)的實(shí)際需要，高校實(shí)施教學(xué)改革十分必要[3]，以“新工科”為核心的教學(xué)建設(shè)核心與物理課教學(xué)改革目標(biāo)不謀而合[4]。本文以新工科建設(shè)為基礎(chǔ)，對(duì)新工科背景下的高校物理教學(xué)改革策略展開(kāi)研究。在詳細(xì)分析了高校物理教學(xué)新要求后，對(duì)現(xiàn)階段大多數(shù)高校在物理課程教學(xué)中表現(xiàn)出的不足進(jìn)行研究，結(jié)合分析結(jié)果，對(duì)高校物理教學(xué)改革的實(shí)施策略展開(kāi)細(xì)化分析，以期為提升高校物理教學(xué)效果提供一定幫助。

1 新工科背景下對(duì)高校物理課程教學(xué)提出的“新”要求

想要準(zhǔn)確分析高校物理課程教學(xué)面臨的“新”要求，需進(jìn)一步明確新工科背景下高校物理課程的研究對(duì)象[5]。物理教學(xué)內(nèi)容主要分為三部分：物理結(jié)構(gòu)、物質(zhì)之間的相互作用、物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。上述知識(shí)在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用，也使得物理課程成為理工專業(yè)的必修課程之一[6]。在長(zhǎng)期的教學(xué)過(guò)程中，高校物理課程以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題的分析能力以及對(duì)物理相關(guān)問(wèn)題的解決能力為核心目標(biāo)，通過(guò)幫助學(xué)生建立正確的思維模式，使其能夠在獨(dú)立研究階段具備良好的物理應(yīng)用與創(chuàng)新能力[7]。新工科背景對(duì)高校物理課程教學(xué)提出了新的要求：

首先是教學(xué)理念。教學(xué)過(guò)程中要突出以學(xué)生為本的教學(xué)理念，在強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)與專業(yè)技能重要性的同時(shí)，通過(guò)理論與實(shí)際應(yīng)用之間的客觀聯(lián)系，將二者有效結(jié)合[8]。其次是教學(xué)質(zhì)量。即針對(duì)新工科背景下對(duì)人才需求的變化，需要對(duì)高校物理教學(xué)質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的更新，表現(xiàn)在：在實(shí)際的教學(xué)質(zhì)量考核過(guò)程中，高校需要充分考慮物理專業(yè)對(duì)接經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的迫切需要，以緊缺型人才的培養(yǎng)作為核心考核指標(biāo)，通過(guò)這種方式使學(xué)生具備引領(lǐng)未來(lái)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的能力，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。因此在實(shí)際的物理教學(xué)過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生物理知識(shí)掌握程度的重視程度，同時(shí)兼顧學(xué)生建模能力、自我學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生具有快速學(xué)習(xí)與物理存在交叉關(guān)系學(xué)科知識(shí)的能力。最后是教學(xué)模式。為了滿足新工科背景下對(duì)人才的需求，要求高校物理教學(xué)模式以結(jié)果作為實(shí)施導(dǎo)向。

2 高校物理教學(xué)存在的不足

2.1 教學(xué)課時(shí)與教學(xué)內(nèi)容失調(diào)

通過(guò)分析大多數(shù)高校物理學(xué)科的課時(shí)配置情況可以發(fā)現(xiàn)，雖然大部分高校在一定程度上增加了物理課程的課時(shí)配置，但由于物理教學(xué)內(nèi)容較多，現(xiàn)有課時(shí)仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以完成所有知識(shí)的講授。本文統(tǒng)計(jì)得到的高校物理教學(xué)課程的配置情況如表1 所示。

表1 高校物理教學(xué)課程配置情況統(tǒng)計(jì)表

結(jié)合表1 所示的數(shù)據(jù)信息可發(fā)現(xiàn)，物理教學(xué)課程總課時(shí)為426 課時(shí)，必修課程的總占比為60.56%，其中，基礎(chǔ)類課程占比為37.80%，專業(yè)課程的占比僅為22.77%；在選修課程中，相應(yīng)的課時(shí)占比為39.44%，其中，基礎(chǔ)類課程占比為21.83%，專業(yè)課程的占比僅為17.61%。對(duì)于規(guī)模龐大的物理教學(xué)內(nèi)容而言，這種課時(shí)配置使教師難以向?qū)W生們講授完所有的知識(shí)點(diǎn)，為了完成教學(xué)任務(wù)，教師在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中只能刪減部分知識(shí)點(diǎn)，導(dǎo)致學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備減少，可見(jiàn)教學(xué)課時(shí)與教學(xué)內(nèi)容失調(diào)應(yīng)是高校物理課程改革的重點(diǎn)內(nèi)容。

2.2 教學(xué)模式相對(duì)枯燥

通過(guò)分析現(xiàn)階段的高校物理課程教學(xué)模式可以發(fā)現(xiàn)，物理課堂上相關(guān)知識(shí)點(diǎn)主要是通過(guò)教師講解敘述的方式進(jìn)行講授，學(xué)生在知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程中處于相對(duì)被動(dòng)的狀態(tài)，課堂上并未形成“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的互動(dòng)關(guān)系。不僅如此，教師忽視學(xué)生學(xué)習(xí)反饋的重要性，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果與薄弱點(diǎn)缺乏了解，導(dǎo)致教學(xué)工作成了單向輸出。最后，對(duì)于物理課程而言，實(shí)踐操作十分重要，但是受安全管理、教學(xué)資源配置等因素的影響，學(xué)生參與實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)較為有限，這也是導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐能力較低的原因之一，嚴(yán)重制約著物理課程的教學(xué)效果。

2.3 考核模式相對(duì)單一

部分院校的教師仍然采用較為傳統(tǒng)的物理課程考核模式，考核評(píng)價(jià)方式相對(duì)單一，主要表現(xiàn)在考核內(nèi)容方面。課程考核內(nèi)容主要分為平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)兩部分，其中，平時(shí)成績(jī)主要是根據(jù)考勤情況和平時(shí)作業(yè)的完成情況進(jìn)行打分。考試成績(jī)主要是學(xué)生在期末測(cè)試中的筆試成績(jī)。而物理是實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科，這種考核方式使得學(xué)生更加注重對(duì)物理習(xí)題的分析以及對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)的背誦，這種考核方式無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，難以滿足學(xué)生的求知欲，制約著學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的發(fā)展，與新工科背景下對(duì)人才的需求相違背。

3 物理課程教學(xué)改革策略

3.1 構(gòu)建高校物理課程新體系

在構(gòu)建新的高校物理課程體系的過(guò)程中，首先需要對(duì)物理內(nèi)容進(jìn)行分析。一般情況下，大學(xué)階段的物理課程主要可以分為六個(gè)核心部分，分別為力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及近代物理。針對(duì)物理課時(shí)配置較少的問(wèn)題，除了可以適當(dāng)增加課時(shí)設(shè)置外，還可以對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適應(yīng)性整合[9]。基于此，本文以新工科背景下的課程設(shè)計(jì)需求為基礎(chǔ)，提出可對(duì)教學(xué)內(nèi)容中相對(duì)重復(fù)或不重要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)壓縮，同時(shí)增加現(xiàn)代物理學(xué)知識(shí)、物理學(xué)工程應(yīng)用知識(shí)的占比。通過(guò)這種方式以避免出現(xiàn)物理專業(yè)知識(shí)與實(shí)際需求脫節(jié)，課程課時(shí)不足以開(kāi)展全部知識(shí)點(diǎn)教學(xué)等問(wèn)題，并且可以減少教師的課時(shí)教學(xué)壓力，保障教學(xué)效果，滿足新工科背景下的人才培養(yǎng)要求。需要注意的是，在重構(gòu)高校物理課程體系的過(guò)程中，要避免“壓縮式”的構(gòu)建方式，而是要采用“增刪式”的方式，有側(cè)重地對(duì)不同課程模塊的內(nèi)容進(jìn)行合理調(diào)整。在實(shí)施過(guò)程中，具體的實(shí)現(xiàn)方式如圖1 所示。

圖1 高校物理課程新體系構(gòu)建方式

由圖1 可知，應(yīng)首先將物理教學(xué)內(nèi)容劃分為若干個(gè)不同模塊，按照教學(xué)內(nèi)容的性質(zhì)，采用“增刪式”的基本原則對(duì)教學(xué)內(nèi)容中的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)進(jìn)行增刪管理，由此實(shí)現(xiàn)物理教學(xué)課程新體系的構(gòu)建。

3.2 探索大學(xué)物理教學(xué)新模式

首先，研究問(wèn)題的導(dǎo)入需要以真實(shí)的物理情景為基礎(chǔ)，借助現(xiàn)代信息技術(shù)延伸課堂活動(dòng)范圍，利用視頻、動(dòng)畫和圖片，創(chuàng)建與教學(xué)內(nèi)容相契合的物理情景，將對(duì)應(yīng)的問(wèn)題嵌入到情境之中，通過(guò)這種方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次，在課堂形式上，可以將問(wèn)題研究作為教學(xué)實(shí)施的主線，采用交流-辯論-歸納的伙伴式學(xué)習(xí)方式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和分析問(wèn)題的深度。最后，要利用教育平臺(tái)實(shí)現(xiàn)混合式教學(xué)。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師主要在課堂上對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)和管理，課余時(shí)間的學(xué)習(xí)主要靠學(xué)生的自律性。為充分利用課下時(shí)間，教師可以借助教學(xué)軟件在線上布置作業(yè)或發(fā)布教學(xué)任務(wù)相關(guān)通知，為學(xué)生尋找適合的教育平臺(tái)，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地根據(jù)自己的實(shí)際需求開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，另外通過(guò)教學(xué)軟件中反饋的信息，使教師進(jìn)一步了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為后續(xù)的教學(xué)調(diào)整提供可靠依據(jù)。

3.3 建立多元化的考核方式

以考試成績(jī)和平時(shí)成績(jī)?yōu)楹诵牡目己朔绞诫m然可以在極大程度上提高學(xué)生的解題能力，但存在單一性較強(qiáng)的弊端，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力而言表現(xiàn)出了明顯不足。而且新工科背景下要求專業(yè)人才具有較強(qiáng)的應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，這已成為高校考核方式改革需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一，現(xiàn)在這種考核方式顯然不符合新工科提出的要求。為此，高校可以加大對(duì)學(xué)生實(shí)踐方面的考核，適當(dāng)提高平時(shí)成績(jī)?cè)诰C合成績(jī)中的占比，但是占比最高不宜超過(guò)50%，最低不宜低于30%。并且在平時(shí)成績(jī)中可以加入部分開(kāi)放性題目或者與物理工程應(yīng)用相關(guān)的論文內(nèi)容，通過(guò)這種方式全面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度以及對(duì)物理知識(shí)的應(yīng)用能力。另外，在期末試卷組卷時(shí)，除必須要掌握的知識(shí)內(nèi)容外，還可以適當(dāng)增加關(guān)于應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的內(nèi)容，通過(guò)這種方式將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行整合。需要注意的是，該類測(cè)試內(nèi)容的占比也應(yīng)最高不高于50%，最低不低于30%，以避免學(xué)生忽視基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)上述方式提高考核結(jié)果的可靠性和全面性。

4 結(jié)語(yǔ)

為了更好地適應(yīng)新工科背景下對(duì)人才的需求，實(shí)施適應(yīng)性改革是十分必要的。為此，本文研究了新工科背景下高校物理教學(xué)改革的策略。結(jié)合新工科建設(shè)對(duì)高校物理教學(xué)提出的新要求，對(duì)現(xiàn)階段物理教學(xué)中存在的不足展開(kāi)詳細(xì)研究，根據(jù)研究結(jié)果從多個(gè)角度制訂了具體的教學(xué)改革策略。通過(guò)本文的研究，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)院校的改革發(fā)展提供借鑒，幫助其更好地適應(yīng)新工科背景下的人才培養(yǎng)需求，為社會(huì)輸送優(yōu)質(zhì)人才，助力物理在社會(huì)建設(shè)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮更大價(jià)值。