新工科大学物理课程教学改革措施与实践分析

    王爱华 盛智铭 姬晓旭 赵庆怀 黄金书

    摘 要：新时代开启，教育行业发展迅猛，就当前新工科大学物理课程教学的情况来讲，高等工程教育已经探寻新的发展道路，以新工科为发展目标。大学物理作为工科院校必修课程的重要组成部分，能够为学生的专业课程学习奠定良好的学习基础。根据“新工科”的建设目标，本文立足于工科大学中存在的问题，积极探索工科大学物理课程改革策略，以此为大学物理课程改革提供参考意见。大学工科物理课程教学，内容应该与教师的传授方法及手段有效结合，实现中学和大学物理知识的紧密连接转换，从而提高教学效果。

    关键词：新工科大学物理;教学改革;实践

    一、根据“新工科”理念，革新教学内容

    做好知识体系的构建很重要。新工科的学生在物理学习基础上不够扎实，大学物理知识的学习要求学生本身对物理知识拥有一定的认识和理解，双重要求下，学生的学习压力增加，导致学生对物理学习的积极性降低，教师面对一问三不知的学生，也无法提高教学热情。因此，在大学物理教学活动上，教师应该针对学生的现有物理水平进行调查，以便于后续的教学内容在学生的理解范围之内，不会给予学生理解上的负担。另外，还应该加强理工科学生对所学专业的认识，从内心体会到与专业的联系。可以引导学生在日常生活中，从身边的事物里，感受现代科技中所蕴含的物理知识，也能使学生更加容易理解物理的魅力。大学物理中的热力学、电磁学等内容，在日常生活中有广泛的应用，这部分的知识也相对重要，教师应该明确课堂活动的重点所在，因为学时有限，合理利用才能够增加教学质量，为专业课学生规划好课程重点，以便于学生能够在学习上有所侧重，不会无所适从，进而提高自己的物理学科素养。也可以增加一些物理学史方面的内容，通过对物理学史中名人的介绍，来影响学生们学习物理的内心品格。

    工科专业有他自己的特点，因材施教，根据理工科专业的特性，制定好适合物理教学的大纲并准备好教学内容。基础物理理论是学生应该重点学习的基础，在此基础上，增加学生物理知识的实际应用技能能力。大学物理内容中含有一些中学物理中已经教授过的内容，当大学物理课程学习课时不变时，应适当删减中学已经学习过的内容，经典内容可适当删减。合理设计安排教学，可以增加现代科技的物理知识体系，工科学生可在学习中体会到大学物理与实际的联系，来让教学更具实用性和趣味性。

    在新工科大学物理实际教学中，教师也可通过自身教学经验，通过课程内容，让学生了解到一下当代学科前沿的情况，这样不仅能使学生对学科有更深的了解，也能促进学生的思想和时代相接轨，更能领会到物理学科知识和生活之间的关系。

    二、打破传统观念，树立教学新理念

    “新理念——应对变化，塑造未来”是新工科的内涵与特征之一。在课堂教学活动中应该重视学生的课堂参与度，让学生成为课堂教学活动的核心组成部分，革新教学模式，将以往的学生和教师在教室进行教学知识传播的方式转变为线下模式和MOOC（大型开放式网络课程）、PI（Peer Instruction）教学法和SPOC（小规模限制性在线课程）等现代信息化教学模式相结合的教学方式。为此，大学物理教师应该明确物理教材中的重点和难点，在课堂开始初期，给予学生网上预习的时间，让学生能够根据教材内容确定课堂听课目标。教师也应该熟悉线上教学和线下教学的特点，以便于能够灵活应用两种教学方式，满足学生多样化的学习需求。这样线上预习和线下听课相结合，能够提高大学物理教学活动的质量。比如讲解大学物理中多普勒效应时，可设置以下环节：首先，针对上节课堂内容布置相应作业，帮助学生更好地了解频率以及声音的音调，让学生知晓决定音调的因素是什么以此为学生学习多普勒效应学习奠定基础。其次，分组讨论，利用多媒体教学辅助工具展示赛车视频，让学生注意倾听赛车飞驰而过时声音所出现的变化，让学生在组内进行讨论，统一答案以后进行小组成果分享。接着，让学生探索影响声音变化的因素。依旧是小组讨论，让学生通过声音变化的现象看到引起声音变化的原因这一本质，提高学生的探究能力。最后，教师利用多媒体中的动画功能，构建不同的情境对理论进行分析和推导，以此得出相应的结论。而师生互动环节则可以在网络上完成，将课堂探索交给学生，教师只是处于引导人的位置。

    三、构建课程TA制，推进融合建设

    多元化、实践性与国际化是新工科的教育特色。构建课程TA（Teaching Assistantship）制是给予学生参与课堂活动的机会，课程助教的主要工作就是协助教师制定课程教学计划。比如，在课程开始初期，对学生的课堂学习情况进行调查和信息的汇总，让教师及时知晓学生学习过程中存在的困难，以便于对症下药。一般而言，助教人员都是从高年级中选拔学习友谊的学生担任，这样，助教和学生之间年龄相仿，有同样的学习经历，彼此之间更容易产生共鸣，学生更愿意将自己的学习情况告知助教，以便于教师对学生的学习有一个清晰化的认识，发挥教学活动的应用价值。同时，在大学物理教学活动中，应该重视课程的内在规律，归纳总结大学物理、高等数学等课程的基本特征，以及存在的自相似性或自仿射性，以便于能够将这些课程内容构建成系统化的知识体系。大学物理课程应该注重时代性，能够和当下热点问题、最新科研成果和自然现象等相结合，能够用物理原理解释热点问题，以此提高课程的时代性和延展性，发挥通识教育的作用。另外，还应该重视学生的实践应用能力，在大学物理知识讲解过程中，不应该一味强调知识点的讲解，而应该重视学生应用理论知识解决实际问题的能力，并且还应该提高学生的创新意識，让学生能够运用创新意识进行知识应用，构建“理论—实验—应用—创新”的新体系，以此提高大学物理教学的质量。最为重要的是，还应该在教学活动中引入学术成果，让学生知晓物理学科的最新研究动态，以此培养学生的科学思维，以严谨的科学态度对待物理教学活动，为物理学术的推进培养相关人才。

    四、改革考核方式，使其多元化

    就当前来讲，学生的考核方式过于单一，大多数学校都是根据学生的课堂表现和期末成绩进行学科评价，对于学生的学习情况来说，这种方法不利于全面准确的评判，因为物理学习并非单单只是考验学生的理论知识，学生的综合素质得不到很好的体现。有一部分学生在学期中并没有认真学习，但是最后突击也可以取得一个很好的成绩，然而这并达不到培养国家人才的效果。国家需要高素质、具有严谨的科研能力、创新能力和实践能力的人才，突击性学习并不符合这一标准。因此，改革考核方式，使考核多元化，完善考核制度，使考核更具有考核意义是必要的，对学生的评核也应该能够评价到多方面的能力。笔者认为，可采取一些措施，比如，精确的划分平时成绩，课堂表现、作业完成情况、课上测试、回答问题情况等等环节，可以明确划分分数，教师根据这些环节的评定，确定一个学生上课是否认真，且可以适当提高平时成绩在总成绩中的占比，以达到激励同学们认真学习和端正学习态度的目的。大学物理课程学习中，物理实验是重要的一个内容，实验的考核形式也可进行合理调整。同时，也可以让学生之间彼此评价作业和表现，这样有利于提升学生们的课堂表现和学习效率。在一学期的课程学习之后，规定每个同学都需要上台向同学们做一个关于本学期所学所收获的知识的汇报，教师在学生汇报之后给出意见，最后给出评分。考核方式多元化的改革，能够很大程度上的改善学生学习不认真的现状，有利于提升学生综合素质和学习能力。

    五、结语

    随着社会的不断进步，大学物理课程教学也应进行改革，然而改革是一个漫长的过程，需要很多因素的配合，对大学物理教师和专业学生都有很大的要求。大学物理教育者需要认真的总结经验，大胆实践并勇于乐于改革自己的教学方法和手段，在实践中获取前进的动力和答案。本文是笔者经过几年来的大学物理教学经验，分析探索了一些改革工科大学物理教学的方法，希望对大学物理教育者进行教育改革提供一点帮助，笔者提供的思路和方法也还需要更多的实践，在实践中谋求更好的改革思路，不断打磨修改，以求能够摸索出更加正确有效的改革方案。

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