面對(duì)新工業(yè)革命的新機(jī)遇，聚焦國(guó)家發(fā)展新需求，謀劃工程教育新發(fā)展，2017年2月18日教育部在復(fù)旦大學(xué)召開(kāi)了高等工程教育研討會(huì)，對(duì)新時(shí)期工程人才的培養(yǎng)進(jìn)行了討論，提出了“新工科”建設(shè)[1]。接著2月20日發(fā)布《關(guān)于開(kāi)展“新工科”研究與實(shí)踐的通知》[2]，指出地方高校應(yīng)對(duì)接地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要和企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新要求，培養(yǎng)出創(chuàng)新性和應(yīng)用型人才，推動(dòng)傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級(jí)。“新工科”的提出，反映出現(xiàn)有的高等工程教育培養(yǎng)的人才不能滿足新時(shí)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，需要尋求高等工程教育的創(chuàng)新與變革[3]。高等工程教育的創(chuàng)新與變革離不開(kāi)課堂教學(xué)的創(chuàng)新與改革。大學(xué)物理作為“新工科”專業(yè)必修的一門通識(shí)性基礎(chǔ)課，主要培養(yǎng)工科學(xué)生的科學(xué)思維方式和研究問(wèn)題的方法，使學(xué)生具備一定的科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新能力，為今后專業(yè)領(lǐng)域廣度和深度的發(fā)展打下基礎(chǔ)[4];同時(shí)，大學(xué)物理又可為后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供一定的理論基礎(chǔ)。然而，地方高校大學(xué)物理的教學(xué)現(xiàn)狀與“新工科”的要求不相吻合，大學(xué)物理沒(méi)有發(fā)揮在“新工科”中應(yīng)有的地位和作用，對(duì)“新工科”背景下大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段進(jìn)行改革迫在眉睫。本文分析了應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀，指出“新工科”背景下大學(xué)物理的教學(xué)任務(wù)，對(duì)“新工科”專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)改革提出了幾點(diǎn)思考。

　　1大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀

　　1.1內(nèi)容多、課時(shí)少

　　大學(xué)物理內(nèi)容繁多，分上下兩冊(cè)，知識(shí)面分布廣，包含力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及近代物理六大部分。教育部高等學(xué)校大學(xué)物理教學(xué)指導(dǎo)委員頒布的《理工科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》規(guī)定，建議大學(xué)物理的最低教學(xué)課時(shí)不低于126課時(shí)。近年來(lái)，地方高校工科專業(yè)培養(yǎng)方案改革，加大了學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐課時(shí)，大學(xué)物理理論課時(shí)嚴(yán)重削減，很多學(xué)校大學(xué)物理只開(kāi)設(shè)一個(gè)學(xué)期，周學(xué)時(shí)為2—4節(jié)。

　　1.2“理論無(wú)用”、興趣缺乏

　　大學(xué)物理是高中物理的拓展和延伸，它們?cè)趦?nèi)容和知識(shí)點(diǎn)方面具有很大的相似性。作為一門理論基礎(chǔ)課，大學(xué)物理有很多嚴(yán)密的理論公式推導(dǎo)，推導(dǎo)過(guò)程繁雜，要求較扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)知識(shí)，工科學(xué)生對(duì)這些基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)感到枯燥無(wú)味，提不起學(xué)習(xí)興趣，認(rèn)為學(xué)這些理論無(wú)用。另外，由于課時(shí)少，一般只講授力學(xué)、熱學(xué)和電磁學(xué)部分，這部分內(nèi)容學(xué)生較為熟悉，無(wú)新鮮感，也難以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)際授課過(guò)程中，老師未考慮不同專業(yè)對(duì)大學(xué)物理知識(shí)的實(shí)際需求不同這一特點(diǎn)，使得講授內(nèi)容與專業(yè)知識(shí)嚴(yán)重脫節(jié)，學(xué)生認(rèn)為學(xué)習(xí)大學(xué)物理對(duì)他們的專業(yè)學(xué)習(xí)沒(méi)有幫助，缺乏學(xué)習(xí)興趣。

　　1.3教學(xué)模式、考核方式單一

　　目前，許多教師仍然采用高中物理的授課模式，一支粉筆+PPT講授，以講解知識(shí)點(diǎn)、公式推導(dǎo)和解題技巧為主。課堂上教師個(gè)人單聲道表演，課后對(duì)學(xué)生的要求還是搞“題海戰(zhàn)術(shù)”。對(duì)學(xué)生的考核一般由平時(shí)成績(jī)和考試成績(jī)兩部分構(gòu)成，平時(shí)成績(jī)由考勤和平時(shí)作業(yè)組成。無(wú)論平時(shí)作業(yè)還是期中、期末考試，學(xué)生始終離不開(kāi)解題、知識(shí)點(diǎn)的背誦記憶，這種評(píng)價(jià)方式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，對(duì)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)沒(méi)有提高。

　　2“新工科”背景下大學(xué)物理的教學(xué)任務(wù)

　　筆者認(rèn)為在“新工科”建設(shè)中大學(xué)物理具有兩大主要任務(wù)：(1)對(duì)學(xué)生進(jìn)行通識(shí)教育，利用物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的一系列方法論、科學(xué)世界觀，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和批判性思維，利用物理科學(xué)家銳意進(jìn)取、鍥而不舍的創(chuàng)新精神和獻(xiàn)身科學(xué)、不計(jì)名利的高尚情操感染學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神和求知欲;(2)物理學(xué)中的基本原理和實(shí)驗(yàn)方法是學(xué)習(xí)其他學(xué)科和工程技術(shù)的基礎(chǔ)，打破大學(xué)物理與其他學(xué)科之間的界限，實(shí)現(xiàn)與各新工科專業(yè)課程的交叉融合，是大學(xué)物理教育工作者面臨的一個(gè)重要課題。

　　3“新工科”背景下大學(xué)物理的教學(xué)改革措施

　　3.1以“新工科”專業(yè)為導(dǎo)向，構(gòu)建大學(xué)物理課程新體系

　　大學(xué)物理內(nèi)容體系分為力學(xué)、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及近代物理六大部分，為應(yīng)對(duì)課時(shí)少的困難，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容改革都是對(duì)每個(gè)模塊的內(nèi)容進(jìn)行刪減，講授的內(nèi)容也是點(diǎn)到為止，與專業(yè)知識(shí)實(shí)際需求嚴(yán)重脫節(jié)。“新工科”背景下，以專業(yè)為導(dǎo)向，按照壓縮經(jīng)典、加強(qiáng)現(xiàn)代、拓寬工程應(yīng)用的原則，對(duì)大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，構(gòu)建大學(xué)物理課程新體系。重構(gòu)大學(xué)物理課程新體系不搞過(guò)去的“壓縮式”，而是采用“增刪式”，與專業(yè)相關(guān)的模塊，對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行拓展，使得講授內(nèi)容與專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)�業(yè)課接軌。每個(gè)專業(yè)修讀1—3個(gè)與專業(yè)相關(guān)的模塊，被選中的模塊又按照物理基礎(chǔ)理論和物理理論在工程中的應(yīng)用分為A、B兩個(gè)層次。A層次與高中物理有較多重復(fù)的物理基礎(chǔ)理論可進(jìn)行壓縮，拓寬與專業(yè)相關(guān)的內(nèi)容。以電子信息專業(yè)為例，在學(xué)習(xí)機(jī)械振動(dòng)及機(jī)械波這一模塊時(shí)，可引入振蕩電路和電磁波。簡(jiǎn)諧振動(dòng)與簡(jiǎn)諧波的運(yùn)動(dòng)特征及方程求解可簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)講授與專業(yè)相關(guān)的諧振電路、電磁振蕩及電磁波，通過(guò)與機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波形象類比，可加深學(xué)生理解這些電路的物理本質(zhì)。B層次內(nèi)容要求把相關(guān)的物理基礎(chǔ)理論嵌入到工程應(yīng)用中，實(shí)行理論與工程應(yīng)用交叉融合，這對(duì)大學(xué)物理教師提出了較高的要求，大學(xué)物理教師不僅要懂物理理論，還要懂專業(yè)知識(shí)。以力學(xué)模塊為例，可以把質(zhì)點(diǎn)和剛體的受力平衡知識(shí)引申到工程力學(xué)中的構(gòu)件(桿)靜力平衡和工程中實(shí)際物體(如橋梁，需考慮形變，不能利用質(zhì)點(diǎn)和剛體模型)的受力分析，把工程中的實(shí)際物體看成有限個(gè)“質(zhì)元”(物理中的質(zhì)點(diǎn)系模型)，引入工程力學(xué)“有限元”分析思想，并介紹有限元分析軟件AN-SYS在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，當(dāng)然這些引申內(nèi)容只能點(diǎn)到為止，重在講述物理基本理論在工程中的應(yīng)用，不能取代相關(guān)專業(yè)課，否則就越俎代庖了。對(duì)于未被選中的模塊(與專業(yè)相關(guān)度不大)，以專題講座的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行通識(shí)教育，通過(guò)大量的圖片和資料實(shí)現(xiàn)情景教學(xué)，再現(xiàn)近100年物理學(xué)的發(fā)展情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望，讓物理大師求真求實(shí)的刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的精神感染學(xué)生，激勵(lì)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和質(zhì)疑、創(chuàng)新精神。

　　3.2“新工科”背景下，探索大學(xué)物理教學(xué)新模式

　　“新工科”建設(shè)重在培養(yǎng)綜合性的創(chuàng)新人才，這就要求課堂教學(xué)要以學(xué)生為中心，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。探究式教學(xué)被認(rèn)為是一種能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉融合的教學(xué)方式[5]。傳統(tǒng)的探究性教學(xué)以物理問(wèn)題或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，這種導(dǎo)入方式難以激發(fā)學(xué)生的興趣。為了破解這種教與學(xué)的僵局，應(yīng)從以下三方面繼續(xù)改進(jìn)大學(xué)物理探究式教學(xué)模式：(1)基于真實(shí)物理情景導(dǎo)入研究問(wèn)題。“互聯(lián)網(wǎng)+”可使受時(shí)間和空間限制的課堂活動(dòng)延伸到課堂外，借助視頻、動(dòng)畫和圖片創(chuàng)設(shè)物理情景，寓物理問(wèn)題于真實(shí)情境之中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。比如學(xué)習(xí)“剛體轉(zhuǎn)動(dòng)”這一章，老師可先布置學(xué)生觀看電影《冰雪公主》和一些與剛體轉(zhuǎn)動(dòng)相關(guān)的物理問(wèn)題，學(xué)生課余時(shí)間帶著問(wèn)題觀看電影。(2)課堂上以研究問(wèn)題為主線，采用交流-辯論-歸納的伙伴式學(xué)習(xí)方式。教師首先對(duì)影片中涉及的物理知識(shí)片段進(jìn)行回放，結(jié)合研究問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生交流、辯論，最后在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生歸納出結(jié)論。例如《冰雪公主》中的主人公肢體收縮與伸展對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有什么影響，為什么肢體伸展時(shí)轉(zhuǎn)速下降，收縮時(shí)轉(zhuǎn)速上升。主人公身上發(fā)生的現(xiàn)象是否具有普遍性?通過(guò)學(xué)生你一言我一語(yǔ)的討論，掌握轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、角動(dòng)量等物理量概念，理解角動(dòng)量守恒定律并能解釋生活中的現(xiàn)象。(3)采用現(xiàn)代化教學(xué)手段。傳統(tǒng)的教學(xué)方式老師只能在課堂上對(duì)學(xué)生進(jìn)行管理，學(xué)生課余時(shí)間的學(xué)習(xí)全憑自覺(jué)。使用教學(xué)軟件“學(xué)習(xí)通”APP，教師可以隨時(shí)隨地布置在線作業(yè)、發(fā)布通知，學(xué)生也可以隨時(shí)隨地在線學(xué)習(xí)，并且老師可以對(duì)學(xué)生課余在線學(xué)習(xí)情況進(jìn)行掌控。比如，老師布置了在線作業(yè)(觀看電影《冰雪公主》)，通過(guò)設(shè)置問(wèn)題，老師可以掌握每位同學(xué)觀看和回答問(wèn)題的情況，了解學(xué)生的預(yù)習(xí)效果。“學(xué)習(xí)通”APP還可以實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)簽到、搶答問(wèn)題、上傳作業(yè)，可對(duì)每位同學(xué)進(jìn)行精準(zhǔn)管理。

　　3.3“新工科”背景下，建立多元化的評(píng)價(jià)方式

　　傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式過(guò)于單一，主要以考試分?jǐn)?shù)和平時(shí)分?jǐn)?shù)為主，這種考核方式難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，只能提高學(xué)生的解題能力，使學(xué)生迷戀于分?jǐn)?shù)。對(duì)于“新工科”專業(yè)人才，更為重要的是應(yīng)用理論知識(shí)解決工程實(shí)踐問(wèn)題的能力，這就要求平時(shí)加大實(shí)踐方面的考核。平時(shí)成績(jī)可由原來(lái)的20%上升到50%，平時(shí)成績(jī)除了傳統(tǒng)的常規(guī)性考核外(如平時(shí)作業(yè)、出勤情況和課堂表現(xiàn))，還可布置一些開(kāi)放性的題目和撰寫一兩篇與物理相關(guān)的工程應(yīng)用方面的論文(占30%)，來(lái)加強(qiáng)學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)過(guò)程和應(yīng)用知識(shí)能力方面的考核。期末試卷除了考核學(xué)生必須掌握的知識(shí)點(diǎn)外，還要加大學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的考核，把知識(shí)和能力兩者結(jié)合起來(lái)考核。

　　3.4教學(xué)改革成效分析

　　實(shí)施教學(xué)改革后，74.4%同學(xué)認(rèn)為大學(xué)物理結(jié)合專業(yè)分模塊、分層次教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的求知欲;大部分同學(xué)認(rèn)為探究式教學(xué)采用視頻、圖片等方式創(chuàng)設(shè)真實(shí)物理情景能將枯燥難懂的物理知識(shí)講得生動(dòng)、易懂。通過(guò)“學(xué)習(xí)通”APP在線討論互動(dòng)，可以推動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)由被動(dòng)變主動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效果。例如，老師在“學(xué)習(xí)通”APP討論區(qū)發(fā)布了“對(duì)比機(jī)械振動(dòng)與振蕩電路”這一問(wèn)題，引起了學(xué)生的激烈討論。從學(xué)生討論、互動(dòng)的過(guò)程來(lái)看，大部分學(xué)生開(kāi)始并不能準(zhǔn)確地回答問(wèn)題，甚至少部分同學(xué)隨意回答問(wèn)題來(lái)應(yīng)付老師，而老師要善于抓住學(xué)生的“只言片語(yǔ)”，抓住問(wèn)題不放，循循引導(dǎo)。圖1為學(xué)生的得分統(tǒng)計(jì)圖(6個(gè)問(wèn)題，每個(gè)5分)。從圖中可以看出，分?jǐn)?shù)基本符合正態(tài)分布，22.5%同學(xué)得分較低0-6分，其原因是參加討論次數(shù)少，回答問(wèn)題隨意;得分19分以上的同學(xué)為8人，占總?cè)藬?shù)的20%。學(xué)生整體得分較低的原因是根據(jù)學(xué)生首次回答問(wèn)題給分，有相當(dāng)部分學(xué)生經(jīng)老師引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)后多次回復(fù)問(wèn)題而未獲得加分，針對(duì)這種情況，以后對(duì)學(xué)生每一次回復(fù)都進(jìn)行加分，以便鼓勵(lì)他們查閱資料、自主學(xué)習(xí)，逐步培養(yǎng)他們自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。老師與學(xué)生多次互動(dòng)討論，還可增進(jìn)師生之間的感情，打破傳統(tǒng)教學(xué)的“師生感情淡漠”這種局面。從討論互動(dòng)過(guò)程來(lái)看，學(xué)生開(kāi)始比較被動(dòng)，甚至“冷漠”，經(jīng)過(guò)與教師的一番互動(dòng)，最終接納了老師的問(wèn)題并踴躍發(fā)言。當(dāng)討論問(wèn)題完美解決時(shí)，部分學(xué)生給老師點(diǎn)贊、送紅花，還發(fā)表一些感謝的言語(yǔ)，這種肯定對(duì)于老師也是一種莫大的鼓勵(lì)。使用“學(xué)習(xí)通”APP與學(xué)生討論互動(dòng)過(guò)程中需注意以下幾點(diǎn)：(1)發(fā)布的問(wèn)題要比較寬泛并且富有一定的啟發(fā)性，讓師生有話可說(shuō);(2)教師要及時(shí)關(guān)注學(xué)生的發(fā)言，并及時(shí)回復(fù)加以引導(dǎo)，通過(guò)點(diǎn)贊、送小紅花給予學(xué)生鼓勵(lì);(3)晚上十點(diǎn)之后，學(xué)生討論較為活躍，教師可在這一時(shí)間段加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng)。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　“新工科”建設(shè)的宗旨是培養(yǎng)新時(shí)代綜合性的創(chuàng)新工程人才，高等工程教育應(yīng)順應(yīng)“新工科”建設(shè)做出變革。高等工程教育變革離不開(kāi)各學(xué)科教學(xué)改革，探索“新工科”背景下大學(xué)物理新的教學(xué)方法是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，需要大學(xué)物理教師勇于創(chuàng)新和大膽實(shí)踐。“新工科”背景下大學(xué)物理教學(xué)的成功改革必然會(huì)推動(dòng)其他專業(yè)課的教學(xué)改革，甚至“新工科”的發(fā)展。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]胡波，馮輝，韓偉力，等.加快新工科建設(shè)，推進(jìn)工程教育改革創(chuàng)新：“綜合性高校工程教育發(fā)展發(fā)展倡議研討會(huì)”綜述[J].復(fù)旦教育論壇，2017，15(2)：20-27.

　　[2]教育部高等教育司關(guān)于開(kāi)展新工科研究與實(shí)踐的通知[EB/OL].(2017-02-20)[2019-08-10].

　　[3]趙繼，謝寅波.新工科建設(shè)與工程教育創(chuàng)新[J].高等工程教育研究，2018(5)：13-17.

　　[4]江錫順.新工科大學(xué)物理課程教學(xué)改革措施與實(shí)踐[J].滁州學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，20(5)：120-122.

　　[5]魚海濤，王亞民，張濤.新工科背景下的大學(xué)物理PBL教學(xué)：以剛體的動(dòng)量矩守恒定律為例[J].物理與工程，2018，28(Z1)：33-36.

　　《“新工科”背景下大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀及改革措施》來(lái)源：《上饒師范學(xué)院學(xué)報(bào)》，作者：姜貴文 郭俊萍 劉保華 柳仕飛 吳奇成 何星 毛杰鍵