新工科理念下大学物理课程教学改革措施

李彦江 张萍花 李 莉 王桂英 朱 光

（1.宿州学院机械与电子工程学院 安徽·宿州 234000；2.宿州学院化学化工学院 安徽·宿州 234000）

新时代，高等学校教育必须同生产劳动和社会实践相结合，努力培养出更多合格的专业技术型人才[1-2]。为落实人才强国发展战略，教育部于2017年提出新工科建设理念，其内涵是：以立德树人为引领，强调应对变化、塑造未来的教育理念，坚持走继承与创新、交叉与融合、协调与共享的改革之路，努力培养出国家急需的多元创新型卓越工程人才。在新工科理念的大背景下，应用型本科高校应转变教育理念，积极进行课程教学改革，力争培养出更多的合格的应用型创新人才[3-4]。

大学物理是研究物质基本结构、运动形式和相互作用的基础课程，其理论渗透到自然科学的各大领域，涉及生产技术的许多门类，是许多学科分支、交叉和新兴学科出现与发展的基石[5]。大学物理课程是高等学校理工科各专业学生的必修基础课。理工科大学生通过大学物理课程的学习，能够更好、更有效地培养其科学思维和分析解决问题的能力，而大学物理课程教学中渗透新工科的理念是培养新时代具有竞争力的应用型人才的必然趋势[6-7]。本文通过对宿州学院大学物理课程教学过程中存在的问题进行总结和分析，从课程体系建设、教学方式方法和教学评价模式等方面，探索新工科理念下大学物理课程教学改革措施。

一、大学物理课程教学现状

为适应新时代我国社会发展的需要，近年来对大学物理课程进行教学改革的探索从未停止，虽然在以往的教学改革中取得了一定的成果，但大学物理课程教学依旧存在一定问题，更重要的是，在新工科理念下，大学物理课程教学更应紧密结合战略需求做出改进[8-9]。目前，笔者所在学校大学物理课程教学主要存在以下几方面的问题。

（一）内容多，课时少

大学物理课程包含力学、热力学、电磁学、机械振动与波动、光学和近代物理学等内容，涵盖知识点多且杂，涉及内容广且难度高。根据《理工学科大学物理课程教学基本要求》规定，大学物理的教学课时安排为120个学时左右。而近年来，我校在向着地方应用型高水平大学的目标转型，教务处牵头对人才培养方案进行了大规模的修订，削减了理论课时，丰富了实践课类别，增加了实践课时，因此，如何在96个学时内使学生较好地掌握该课程内容是教学改革的攻坚方向。

（二）教学方法创新不够

现阶段大学物理课程的教学多采用多媒体展示的方式，教师在台上讲解，学生在台下观看。相对于传统板书，这种教学方法在效率上有较大提升，但也有一定不足，如学生面对文字难以深刻地理解要点，长期累积可能会导致学生对大学物理课程产生厌学情绪。在以往的教学过程中，启发式和讨论式的教学模式拘泥于形式，创新性不够，学生主体地位不够明显，使大学物理课程的学习效果不够理想。这些传统的教学方法和模式虽然符合教学和学生学习的习惯，但在新工科理念下则难以满足专业建设和人才培养的要求。

（三）教学评价方式单一

目前，笔者所在学校考核学生对课程内容掌握情况一般综合平时表现和期末考试两方面的成绩，其中平时成绩（30%）由课下作业完成情况、考勤及课堂表现组成，考试成绩（70%）则由任课老师统一命题实行闭卷考试获得。这种考核方式能够在一定程度反映学生的水平，但其评价方式比较单一，不利于激发学生对课程的学习积极性和提升学生的创新意识。

二、新工科理念下大学物理课程教学改革的措施

基于大学物理课程教学和学习过程中存在的问题，为培养新工科理念下合格的大学生，可以从优化和整合课程内容、多元化教学和丰富教学考核方式等方面提升大学物理课程的教学效果，通过将理论与实践相结合，推进产学研合作，拓宽学生的科技和应用视野，从而培养具有社会竞争力的应用型人才。

（一）完善课程体系建设

1.模块化教学

在新工科理念下，以学生为中心，以专业为导向，基于厚基础、强能力和重创造的课程定位，可以将大学物理课程内容分为力学、热力学、电磁学、机械振动和波动、光学等模块。针对专业类别的不同，可以将对应模块的难易和深度分为不同的等级，并相应地增减教学内容。不同的专业可以根据专业培养要求选择相应的模块进行教学。例如对电子信息和机械设计等专业，可适当减少热力学部分的内容，增加力学和电磁学部分的知识；再如对应用化学和食品质量与安全等专业，可以适当压缩电磁学及光学部分的内容，增加热力学部分学时，从而做到因材施教，培养专业特色突出的合格大学生。

2.多元化教学

为提高教学和学生学习的效率，在线下教学的同时，可以通过优化课程资源，打造线上课堂，为学生自主学习提供丰富的学习方式。互联网是教学和学习的有力工具，特别是近两年受新冠肺炎疫情影响，线上教学的优势显得更加突出。在线上教学中，教师可以在课前将上课所需的相关资源（如视频资源、PPT课件、教案、课后习题等）和预习任务单上传于云端，学生根据资源撰写预习笔记。课中，结合任务驱动法、情境植入和探讨式教学等教学方法，将工程实践案例、热点前沿知识和人文情怀等融入到教学中，增强课堂的趣味性。课后在平台设计复习任务单和章节检测，学生在线完成测试。老师可以通过分析大数据进行教学反思，提升教学效率，并随时为学生答疑解惑，及时把握学情。多元化教学可以使课堂由传统的封闭式转向开放式，启发学生从被动灌输向自主学习转变，使其成为学习的主体，这样不仅可以提高教学质量，而且可以妥善地解决内容多课时少的冲突[10]。

（二）探索新的教学方式方法

新工科建设的目标是培养适应新时代发展的应用型人才，这就意味着课堂主体地位要发生较大转变，应突出以学生为中心的教育理念，调动学生的主观能动性，实行跨学科互融的新模式。为突破传统教学模式进行创新，可从如下几点探索大学物理课程的教学方式方法。

1.优化教学设计

在大学物理课程的授课过程中，通过将专业知识与工程实例相联系，使物理学相关原理的科技前沿成果、方法论和科学概念体现于课堂教学中，与时俱进更新教学内容和案例，使物理学理论与实际应用交叉互融。这样既能够提升学生的学习兴趣，也能培养学生的抽象思维能力及分析和解决问题的能力。如在讲授牛顿三大定律时增加我国“嫦娥”系列探月工程和天宫空间站战略，使学生在学习知识的同时能够拓宽视野和增加爱国情怀，提高民族自信心和自豪感，从而达到更好的教学效果。在学习带电粒子在磁场中运动时，增加国际空间站应用阿尔法磁谱仪检测空间奇异粒子属性的前沿案例，通过介绍阿尔法磁谱仪的工作原理，引入所要讲授的课程内容，加深学生对知识的理解和掌握，使课程贴近工程应用实践，提升学生的学习兴趣，拓宽专业视野。此外，合适的物理情景也能够有效激发学生对物理学知识的学习欲望，启发学生对物理现象的思考和加深对定律、定理等的理解。如2022年我国成功举办冬奥会，在比赛过程中，花样滑冰运动员通过调节身体臂展半径来控制自身的运动速度。通过引入该案例，启发学生思考肢体收缩舒展与转动惯量之间的关系，通过植入物理情境启发相互讨论，理解角加速度、角动量和转动惯量等概念，掌握角动量守恒定律，领悟实际生活现象，娱乐之余享受知识的乐趣[11]。

2.校企协同育人

通过加强校企合作，产教融合，打造实习实训平台和校企合作育人基地，带领理工科大学生参与相关的产学研项目中，使大学物理的学习更有体验感。开展校企协同育人能够使大学生在了解专业发展前沿问题的同时实现物理学知识在实践中的应用，并通过实践活动驱动物理学知识的学习，激发其对大学物理课程的学习兴趣。此外，校企协同育人不仅可以服务于区域经济和提高企业的创新能力，还能够提升大学生应对问题和解决问题的能力，激发大学生的社会责任感，推动我国具有创新能力的应用型人才的快速培养。

3.教学与竞赛相结合

在加强理工科专业大学生对物理学知识学习的同时，还可以通过教学与竞赛相结合的方式合理地进行教学改革。通过指导学生参加各类与物理学相关的竞赛，践行新工科理念下交叉互融的要求，使大学物理的理论知识与实践应用相结合，提高大学生的学习兴趣和积极性，如参加全国大学生物理实验竞赛、中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛等比赛。通过与应用中的实际问题相结合，在加深学生对物理学知识的理解和掌握的同时，强化大学生的实践和应用能力[7]。

（三）制定科学合理的教学评价模式

传统分数考核模式不利于提高学生的学习积极性和主观能动性，也不利于学生的个性化发展，与以学生为中心的工程教育理念不符，因此需要制定科学的多元化评价机制。可以采用四个要素构建多元化评价体系：课堂参与情况（20%）、作业完成情况（20%）、动手实践情况（20%）和期末考试成绩（40%）。其中“课堂参与情况”细分为“课前预习+课堂听课”和“完成讨论+课堂发言”两项；“作业完成情况”分为“线上作业”和“线下作业”两项；“动手实践情况”为根据实践操作情况和物理学相关理论撰写工程实践的报告或论文；对于“期末考试成绩”，在重视基础知识考查的前提下，还需对工程案例进行分析，考查学生的知识运用能力。通过采用多元化的评价模式，端正理工科大学生对大学物理的学习态度，加强其综合实践能力，提高学生对大学物理课程的学习热情，有效调动其学习能动性。

结语

新工科理念下大学物理课程改革需要积极推进，结合大学物理课程教学中存在的不足，提出了如下教学改革措施：通过模块化和多元化方式方法，整合课程内容，丰富教学形式，打破授课学时减少的限制；改进教学设计，与时俱进更新教学案例，提高学生的学习积极性；采用校企合作和赛教融合的教学模式激发学生的学习主动性；采用科学合理的教学评价模式进行考核。新工科理念对大学物理课程教学提出了新的要求，只有不断进行教学改革和创新才能跟上时代的步伐，完成卓越工程人才的培养任务。