新工科背景下“大學物理”課程的教學探討與實踐
——結合OBE教育理念

李瑞東，趙立珍，袁 峰，王 焱

（防災科技學院 基礎課教學部，河北 三河 065201）

引言

2017年2月，教育部在復旦大學召開高等工程教育發展戰略研討會，與會人員就新時期工程人才的培養展開討論，并對新工科的內涵特征、建設與發展路徑進行了深入探討，形成了“復旦共識”。同年4月和6月，教育部在天津大學和北京分別召開會議，產生了“天大行動”和“北京指南”，同時發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》《關于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，探索建立“新工科”建設的新理念、新標準、新模式、新方法、新技術、新文化。復旦共識、天大行動和北京指南，構成了新工科建設的“三部曲”，奏響了人才培養主旋律，為工程教育改革開拓了新的路徑。

作為整個自然科學的基礎，物理學的發展不僅極大地豐富了人類知識的寶庫，同時又多次導致了產業革命［1-4］，為經濟發展的高新技術注入新的源泉，有效推動了人類的現代文明和社會進步。作為一門傳統的學科，大學物理主要涵蓋力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等幾方面?！按髮W物理”課程在培養學生獨立分析問題和解決問題的能力、理性思維和科技創新能力，培育學生的探索精神以及創新意識方面發揮著重要的作用。然而，從國內多所高校的發展現狀看，大部分高校的“大學物理”課程教學都面臨現實問題，即知識點多、學時少，而大多數應用型本科院校為了增加專業實習以及實訓課時，不斷壓縮“大學物理”的學時，導致“大學物理”的教學壓力驟增，教學質量得不到保障。更有甚者，有些高校的理工科專業干脆取消“大學物理”課程。本文針對“大學物理”課程教學過程中的一些常見問題，討論了新工科背景下“大學物理”課程如何更好地培養應用型本科院校人才。

一、“大學物理”課程傳統教學模式的問題

從長期的教學實踐中不難看出，“大學物理”課程教學效果普遍欠佳，之所以會出現這樣的局面，主要有以下幾個原因：第一，作為一門傳統學科，大學物理的很多內容在高中物理甚至初中物理中均有所涉及，課上一部分學生認為課程枯燥，因此興趣不足。同時，很多非物理專業的學生在考取研究生時不需要學習物理，因此，對物理的重視程度不夠，積極性不高，認為其不能跟專業課相提并論，只要期末考試不掛科就萬事大吉。第二，“大學物理”課程具有較強的理論性，要求學生思維嚴謹，同時學習過程中往往會涉及較多的數學計算、公式推導等，對學生的數學能力要求較高。另外，課程本身的難度系數較小，對于非物理專業的學生來說，課程的內容比較深奧，在知識理解和掌握過程中存在一定困難，尤其是對于一些物理基礎不好的學生，教材中涉及許多公式和概念，他們在學習經典物理學內容時較為困難，數學基礎相對薄弱的學生往往會產生恐懼、畏難心理。第三，“大學物理”課程的教學大綱比較單一。對于應用型本科院校來說，專業課教師和基礎課教師溝通不足，在制訂培養方案時沒有基礎課教師的參與，導致教學大綱單一的現象較為普遍，無法根據專業課程的需要以及學生的發展需求有針對性地制訂教學大綱，不能很好地為專業服務。第四，物理教師數量嚴重不足。隨著高考政策的不斷改革，大部分學校都在擴招，所要面對的學生越來越多，導致大學物理教師數量嚴重不足，難以滿足日益增長的教學需求，每位物理教師幾乎每天都處于飽和工作狀態，教學任務繁重，工作量大，對物理教學的深入研究與改革以及創新教學研究變得少之又少，傳統的教學模式難以激發學生學習大學物理的興趣，影響和制約了“大學物理”課程對大學生核心素養的培養與提高。第五，“大學物理”課程的考核評價形式比較單一。對于非物理類學生來講，“大學物理”課程不是他們的學習重點，表面上看其與專業課程沒有直接關系，因此在考核中還是沿用了傳統單一的考核形式。按照傳統的閉卷+筆試的模式考核，得到學生最終的總成績，考試內容也都是一些單一的理論性知識題，難以充分發揮全面考核學生的重要教學意義。

二、優化教學大綱，切實為專業服務

在新工科背景下，堅持以學生需求為導向的教育理念，按照壓縮經典、突出現代、拓寬應用的原則，在教學內容上對大學物理進行整合規劃，構建“大學物理”課程新體系［5］。各理工類專業的專業課程通常會涉及物理學的相關知識，且不同專業對物理學的需求不同。如果學生在學習“大學物理”時不能打好堅實的基礎，就可能會在后續課程的學習中遇到各種各樣的困難。OBE教育理念強調教學的協同性，為了能夠達到高質量的學習效果，實現培養方案規定的既定目標，所有承擔課程教學的教師要時刻保持溝通、通力協作，設計和實施課程教學與評價。為滿足學生的個性化、差異化需求，要制訂差異化的授課計劃和教學大綱，這就要求專業課教師和“大學物理”課程教師共同制訂教學大綱，且對該專業的人才培養目標以及所學的全部課程較為熟悉，以便優化“大學物理”課程在該專業的授課計劃，同時，在內容上也要體現專業特色，為學生后續課程的學習打好必要的理論基礎。

三、以信息技術為載體進行教學改革

21世紀是一個信息技術極其發達的時代，在教學過程中我們要充分利用現代化的信息技術，不斷對教學方法和教學手段進行優化調整，使“大學物理”課程的教學模式從原來的只注重知識的傳授轉變為注重學生的能力和素質培養目標［6］。在現代化的教育教學中，雨課堂、釘釘等多種信息化渠道打破了傳統教學在時間和空間上的限制，將學習的主動權充分下放給學生，充分體現學生的主體地位，這樣對構建以學生為中心的主動和探究式教學模式產生積極有利的作用，也有利于提高和鍛煉學生的創新思維能力和團隊合作意識。

在“大學物理”教學過程中，充分利用雨課堂、釘釘等渠道與學生溝通交流，突破了傳統教學在時間和空間上的限制。根據不同的專業和班級建立不同的聊天群，通過群發布學習任務，共享學習資源，同時及時準確地了解和掌握學生的學習動態，有效協助“大學物理”課程教學，實現“大學物理”課程教學質量的跨越式提高。

OBE教育理念強調擴大機會，擴大不是單一延長學習時間，在學習內容和學習方式上也要有所改進。為了幫助學生更好地消化和吸收課上的學習內容，可以有效開展網絡同步教學，學生可以通過回放形式進行鞏固和復習，以彌補傳統課堂教學無法解決的教學時數匱乏等問題，有效拓寬課外學習空間和時間。同時，網絡教學平臺還可以隨時推送一些國內外的精品課程和優秀的教學短視頻，實現學生與專家的面對面交流，調動學生的積極性，激發其學習熱情，同時也可以為教師提供一定的學習機會，提高授課水平，從而整體提高“大學物理”課程的教學質量。

四、以課程建設為契機適當開設“大學物理”先導課

近年來，隨著我國高考制度的不斷改革，我國各省區市的考試范圍有明顯不同，而高考招生又是面向全國，這必然導致大一新生的物理基礎參差不齊，加之有些學生高等數學知識嚴重匱乏，在學習大學物理時勢必會有一定的困難。綜觀各應用型理工類本科院校，大部分是大一下學期開設“大學物理”課程，因此，可以利用大一上學期的時間，在理工科學生中適當開設選修課，作為“大學物理”的先導課。這樣既彌補了中學物理的欠缺，同時又為“大學物理”課程做鋪墊，真正起到承上啟下的橋梁紐帶作用。

五、以課程考核為重點，注重平時和期末成績的有機統一

OBE理念注重目標性、多樣化和靈活性，所以其教學評價集中在學習成果上，而不是拘泥于教學內容及學習時間、學習方式，同時需要合理多樣的評價方式。“大學物理”課程的考核由平時成績和期末成績組成，其中平時成績主要包括考勤、課堂提問、課后作業以及討論等環節，通過這些環節，重點考查學生對基礎知識的理解和掌握情況，同時也鍛煉了學生獨立思考問題以及解決問題的能力［7-8］。近年來，全國大部分高校采取線上線下混合式教學模式，通過設置線上討論區、線上答辯等環節，加大對學生線上學習的過程考核力度。期末考試主要采取閉卷筆試的方式，既考查了學生對基礎知識的理解和掌握情況，又培養了學生分析和解決問題的能力。除了線下考試，還可以繼續探索以開放式命題方式進行線上考核。

六、參與學科競賽，真正做到以賽促學、以賽促教

作為理工科院校，“大學物理”課程在培養學生的科學素養、創新能力、科學研究能力和理論聯系實際的能力方面也扮演著重要的角色，為后續專業知識的學習打下堅實的基礎。以防災科技學院為例，我們面臨學時少、教研不多的現實情況。很多學生的學習目的是不掛科，畢業后順利拿到畢業證書。我們所采取的種種改革措施，對學生沒有真正起到促進作用，相反，可能產生一定的副作用。要端正學生的學習態度，需要從多方面入手，其中競賽就是一種很好的手段。開展大學物理知識競賽，對物理教學有以下幾個方面的促進作用：（1）提高了學校對物理教學的重視程度。參賽學生若獲獎，可以為學校爭得榮譽，提高學校的知名度，所以學校一般都會組織學生參賽，開展校內選拔賽，對參賽學生進行賽前培訓等。（2）提高了教師的教學積極性。沒有激勵就沒有動力，沒有評價就沒有標準，開展物理知識競賽實際上是引入了一種評價機制，這樣一來，既檢驗了我們的教學質量，同時又增強了教師的成就感與責任心。（3）教師更加注重平時教學。競賽只是一種激勵措施，而要想在競賽中取得優異的成績，關鍵還在于平時的教學，不能只依賴專門針對競賽的輔導。這樣，教師便自覺地把功夫下在平時，扎實地開展教學工作。任課教師更加注重講課、作業批改、輔導等教學環節的實效性，真正實現了“以賽促學，以賽促教”。

七、教學內容思政化，發揮“大學物理”課程的育人功能

教育是國之大計，黨之大計。教育在人才培養中起著決定性的作用，對實現中華民族偉大復興具有決定性的意義。著名物理學家、教育家錢偉長曾經說過：“我們培養的學生首先應該是一個全面的人，一個愛國者，一個辯證唯物主義者，一個有文化藝術修養、道德品質高尚、心靈美好的人；其次，才是一個擁有學科、專業知識的人，一個未來的工程師、專家?！苯虝陀耸蔷o密相連的，物理的教學過程中也時刻包含育人的思想。在教學實踐中，適當穿插講授一些物理學史、物理學家的事跡，對學生進行德育。比如，被譽為“中國航天之父”“中國導彈之父”的錢學森在新中國成立初期克服重重困難，最終投身于祖國的建設事業；在講授霍爾效應時，可以穿插介紹薛其坤院士發現量子反?；魻栃倪^程；在講授薄膜干涉的過程中，適當引入現代化的科研儀器，比如紫外-可見分光光度計講授這些如何指導我們更好地開展科研等。通過物理學史和典故以及與現代化的結合，將物理定律的發現和發現者展現在學生面前，避免枯燥的說教。

結語

針對目前“大學物理”課程教學中存在的問題，以新工科建設的基本要求為指導，基于現代信息技術以及高等教育的發展戰略，將OBE教育理念應用于“大學物理”課程，對“大學物理”課程教學進行改革。實踐表明：通過一系列改革，教學質量和學生的學習積極性明顯提高，師生互動更為密切，也為良好師生關系的建立奠定了基礎。