新工科背景下独立学院大学物理教学
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摘 要
随着教育的推进，独立学院的数量和质量都在逐步上升。这类学院中，物理课程是工科学生必修课程。在当今教育部开展的“新工科”大背景下，如何让物理教学能够适应新工科的理念，是每一位一线教师面临的课题。本文根据独立学院物理课程本身特点，结合“新工科”的要求，提出物理教学“五新”，以适应新环境下的教学要求。
关键词
独立学院;新工科;大学物理
中图分类号： G642;O4-4 文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 06 . 23
自2017年2月以来，教育部积极推进新工科建设。在2月20日，教育部发布了《关于开展“新工科”研究与实践的通知》，希望各地高校开展“新工科”的研究实践活动，从而深化工程教育改革，推进“新工科”的建设与发展。“新工科”有五新：新理念、新质量、新结构、新模式、新体系。“新工科”专业主要针对的是新兴产业的专业，如智能科学与技术、智能电网信息工程、机器人工程、物联网工程、光电信息科学与工程等，也包括对传统工科专业按照当今需求进行改造。2月24日，教育部、人力资源和社会保障部和工业和信息化部联合印发了《制造业人才发展规划指南》，其中列出了“制造业十大重点领域人才需求预测”，有新一代信息技术产业、高档数控机床和机器人、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶、先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、农机装备、新材料、生物医药及高性能医疗器械等10个专业，数据显示到2025年这些重点领域的人才缺口量将达三千万。随着新工科建设的推行，复旦大学、天津大学等60余所高校深入系统地开展新工科研究和实践。与老工科相比，“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重信息通讯、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合。
1 提出背景
在新工科背景下，培养新经济急需紧缺人才，培养引领未来技术和产业发展的人才，已经成为独立学院培养学生的方向。因此培养新工科专业学生的思路应该从原来的单一专业知识的学习以及单一专业技能的掌握，转换为既具备本专业的知识及技能，又具有相应的学习新知识和新技术的能力，具备进入交叉学科的学习能力。所以在专业设置方面应尽量以当今及未来产业发展需求为基准，在学生培养方面，除了理论知识的传输之外，还应加强实践，并让学生在实践中运用理论，在理论中找到与实际的切入点，让他们明白理论学习对实践的指导作用，把学生培养成为工作岗位需要的人。
2 如何将“新工科”融入教学中
在新工科背景下，笔者结合自身学校，从“五新”与人才培养方面，探讨在独立学院中如何将“新工科”理念融入物理课程教学中。
1）“新理念”：在教学理念上应从传统的物理知识的灌输转变成为“工”提供理论支撑。首先课程教材的选取应以学生为本，教材内容及难易程度要适应所面向的学生群体。以笔者学校为例，由于面对的学生为独立学院二本层次录取的学生，涉及的专业有：计算机科学与技术、通信工程、物联网工程、电子信息工程、数据科学与大数据技术、电子科学与技术、自动化、机械电子工程、飞行器制造工程、自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等，因此选用的教材为《工科物理教程》[1]。该教材所编内容紧贴本校理工科学生专业，深度与广度都与学生能力与教学要求相匹配。其次，教育理念也应由传统的理论知识教学转变为理论知识与专业相结合，理论与现代应用相结合。
2）“新质量”：在“新工科”背景下需要重新定义物理课程教学质量，我们教育出来的学生应该具备什么样的能力。
“新工科”的人才培养方向为经济急需紧缺人才，能够引领未来技术和产业发展的人才，因此物理教学的质量评估要根据工科发展要求进行调整。教学质量评判依据可以由以下几方面构成：（1）物理基础知识的掌握程度;（2）建立建模思想的能力;（3）在物理学习过程中获得的自我学习能力，例如能否将物理知识与当今科技应用与发展进行联系，是否具备能力在衍生学科或交叉学科进行学习;（4）物理课程与学生所在专业交叉渗透程度，将学生专业课程中与物理课程相关的知识点结合起来，体现教学的交叉性。
3）“新结构”：首先对教材内容要按照“新理论”、“新质量”的要求进行结构调整，不同专业侧重不同的知识点，注重物理与专业的渗透。教师在授课中针对不同专业学生，可以根据专业及特点侧重某些知识点，注重理论与实际应用的联系[2]，比如针对通信工程专业，在电磁学篇章中应注重物理知识在其专业课程体系中的地位，在讲解电磁场理论基础上，引入电磁场与电磁波的研究前沿，为学生學习专业课打下基础及建立建模思想，激发学生的兴趣[3]，比如：飞行器制造工程专业，可以在牛顿力学、能量守恒及刚体这几部分把知识的深度和宽度增加，以适应专业课程的需求。其次，物理课程考核方式应做适当的改革。物理理论课程传统考核方式为闭卷考试，卷面总分值一百，考试题型大致分为选择、判断、填空、计算及简答五类，考试内容以教学大纲为蓝本，学生最终成绩为平时成绩与卷面成绩进行加权组成。在新工科背景下，倡导学科交叉，以及理论知识对实践的指导作用，可将物理理论课程的考核分为理论知识的考核，以及相关应用的考核。理论知识的考核可以涵盖经典物理的基本知识、概念、以及与学生所学专业相交叉的理论知识。应用考核方式一：可以让学生将物理原理与生活现象结合，或者是将物理原理与当今前沿科技结合，再或者是将物理与他们所在专业相结合撰写科技小论文;方式二：可以让学生将物理及本专业结合制作科技作品。最终成绩按照理论百分之五十五、应用百分之四十五进行加权。这样既能体现学生对理论知识的掌握程度，又能体现学生的实际应用能力。
4）“新模式”：要达到物理课程教学“新质量”，教学模式和教学方法应以“新工科”为背景进行改进。现今随着全国高校各学科教学改革的发展，在课堂教学模式上可以引用美国的一些先进的教学模式和方法，比如：物理工作室[4-5]、翻转课堂、同伴教学法[6-8]等。这些教学模式在我国一些高校中获得了较好的教学成果[9-11]，极大地提高了学生的学习效率及学习主动性，将传统地灌输式教学变为学生主动学习，有效地提高了教学质量。
5）“新体系”：根据学校所属层次以及人才培养体系，将教学结构进行优化。推进学校特色的工程教育办出特色。对于独立学院，人才培养目标是社会紧缺型工科人才，物理教学应服务于工科各专业。根据各二级学院培养目标，建立相应的教学大纲，教师除了具有物理教学能力外，还应了解工科专业知识背景。在独立学院，物理课程为基础课程，面授对象为全校理工科学生，在组织体系上，除了物理教师本身所在的物理基础教研室以外，还可与各专业分别建立交叉机构，使物理中体现专业、专业中透着物理，相互促进。
总之，独立学院培养的理工科人才是以社会需求为导向，是应具备良好的理论基础及实践能力，更是具有一定自我学习能力的新型人才。物理作为各理工科课程基础及新兴行业的奠基石，在教学运行中应以“五新”为指导，让物理教学为“新工科”建设服务，提高人才质量，培养出具有综合能力的复合型人才。
参考文献
[1]《工科物理教程》（第四版）宋世贤，吴平等.高等教育出版社. 2017.
[2] “新工科”背景下大学物理课程与专业的有效衔接[J].许媛，侯丽，焦铮，陈珍海.中国现代教育装备，2019（1）.
[3]“新工科”背景下《电磁场与电磁波》教学新思考[J]. 梁快，胡顺仁，郑大青，李双，刘伟. 电脑知识与技术. 2018（36）
[4]Installing studio physics[J]. T. E. Furtak，T. R. Ohno. The Physics Teacher.2001（9）.
[5]Exploring of students Performances，Motiva—tion Processes and Learning Strategies in Studio Physics. G k，Tolga. Latin—Amercian Journal of Physics Education.2011.
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