新工科理念下工科物理教学改革与实践

来源:用户上传      作者:黄小益 金桂 丁淑芳 韩滔

　　摘  要 针对新工科建设的要求，对工科物理教学进行改革，从教学内容优化、“双师”型教学团队建设、多样化教学平台使用、基于创新能力提升的课堂教学方式改革、多元化和过程化的考核评价方式等五个方面进行教学改革研究。结果表明，教学改革提升了学生的工科意识，有效地提高了大学物理教学质量。
　　关键词 新工科;大学物理;双师型教学团队;教学改革;网络教学平台
　　中图分类号：G642.0    文献标识码：B
　　文章编号：1671-489X（2020）02-0102-03
　　College Physics Teaching Method Research and Practics based on Innovative Idea of New Engineering//HUANG Xiaoyi， JIN Gui， DING Shufang， HAN Tao
　　Abastract According to the demanding of New Engineering idea， we reformed the teaching method of college physics. The reform based on five aspects： Optimization of teaching content， construction of double-qualified teachers， a variety of teaching platforms to use， reform of classroom teaching method based on innovation ability， diversified and process evaluation methods. The result show that the reform enhanced the Engineering consciousness， effectively improvedthe quality of college physics teaching.
　　Key words new engineering; college physics; double-qualified tea-chers; teaching reform; network teaching platform
　　1 前言
　　新工科是我國针对新一轮的产业革命而推动的新时期如何培养工科学生达成的初步共识。教育部2017年制定的《新工科研究与实践项目指南》指出，新工科必须以产业需求为导向，对传统的工科学科进行优化、升级和整合，用新工科的标准从人才培养目标、培养模式和培养内容三个方面进行了阐述[1-3]。至此，我国新时期工科人才培养的主旋律转化为对新技术、新产业和新经济模式服务，也开拓了工程教育改革新路径。新工科建设离不开大学物理课程的教学改革，大学物理是工程技术和基础科学的基石，除了促进理工科专业基础课程学习，也深刻影响后续的专业课程和本学科研究进展，同时对培养大学生的创新思维和工科思维具有重要的作用。
　　同济大学[4]率先研究了适合应用型本科院校的大学物理课程模式，该课程模式以提升学生创新能力为目的，对传统的教学方式进行改革，丰富了教学内容和教学。中南大学[5]也探讨了大学物理课程传统教学模式与新工科要求的脱节问题，提出一些适应新工科建设的基础课改革方法设计与具体改革措施，致力于培养复合型人才。
　　2 新工科理念下大学物理教学中存在的问题
　　在当前对大学物理课时普遍削减的状况之下，如何实现物理课程对工程专业知识的渗透、与工程实践知识的结合，是一个值得研究的问题。
　　大学物理教学内容与新工科的要求脱节  传统的大学物理课程着重于物理概念的讲解，忽视了与工程应用相结合的通识教育，工科学生在基础课学习过程中对大学物理知识点的轻视和进入专业课学习阶段对于专业课程的吃力，是一个较为普遍的现象。因此，在新工科教学理念下如何将大学物理与工程应用结合起来是教学改革的侧重点。
　　大学物理传统教学方法与工程教育理念  在新工科概念提出之前，大学物理教学改革主要侧重于提升学生学习兴趣的教学方法和基于新科技的教学手段，鲜少物理基本概念与工程应用相渗透的教学创新，这也给学生造成一种物理知识对专业课无用的错觉，学生学习兴趣不高。
　　新工科建设的高要求与教学评价体系的滞后  传统的评价体系均是以考试成绩加平时成绩，显然，新工科建设下的大学物理教学不能走单纯分数评价体系这种老路子，新工科对大学生的要求在于具有创新创业能力的创新型人才，虽然最终还是以分数的形式体现，但是理论课的教学与专业课的结合必须更加紧密，学习评价应该转化为以实践为主的评价方式。
　　3 新工科理念下大学物理教学改革探索
　　新工科理念下的工科物理教学内容优化  湘南学院开设大学物理课程有理科、工科和医学各专业，学生的来源有物理基础较好的普高，也有物理基础相对薄弱的职高。结合学生的学习基础和各专业的特点，将大学物理课程分为四个层次，将物理内容分成多个模块，根据专业方向选择层次和最贴近的模块。学生所学物理知识与专业的相关性大大加强，从而提高了学习物理的动力。为了更有效地使物理内容与新工科建设衔接，着力教材建设，不断优化整合大学物理内容，打造适合学生学习、体现工程技术特色和反映现代科技前沿、与后续专业课建立必要联系的教材。近几年主编和参与编写了《大学物理实验》教程、《大学物理》教材和《普通物理学》教材，还编写了一系列的实验校本教材，结果表明，这些教材对于提升学生的工科意识、理论基础和实践能力产生良好的效果。 　　加强“双师型”教学团队建设，培养学生工程应用能力  从历年的毕业生就业走访获知，企业对学校培养的人才多有抱怨，诸如大学生不好用，对最新的技术不了解，上岗培训要将近一年的时间，等等。从现实来看，企业掌握先进的设备和工艺技术，学校的培养不可能实现无缝对接，但是解决办法还是有，学校可以培养自己的“双师型”师资队伍。
　　首先，针对工科物理教学团队缺乏工程实践背景，一方面定期选派教师深入企业一线，参与企业产品研发、产线流程和产品质量体系监控，培养教师的工程应用能力;另一方面鼓励教师考取相应的技术资格证书，通过学习获取相应的职业资格。
　　其次，鼓励教师指导学生参加学科竞赛和创新性项目，带领学生到企业进行专业认知实践，通过大学物理竞赛、电子设计大赛和光电设计大赛等竞赛项目，提升学生的实践动手能力和创新能力。近五年，指导学生获得一系列国家级和省级的竞赛奖项，指导学生申报大学生研究性学习和创新型实验项目，立项国家级和省级项目多项。
　　目前，团队10名核心成员中有六名获得学校“双师型”教师资格认证，进一步提升了教师的工程教学水平。
　　利用多样化的教学平台培养学生的创新思维  在教学平台建设上，改变了原有的单一化教学手段，充分利用新兴的媒体技术。
　　1）充分利用学校日益完善的实践教学平台，如基础物理实验中心、教育部国家大学生创新性实验平台、省电工电子实践中心、大学物理演示实验室和大学物理开放性实验室，提高学生的实践能力。
　　2）在课堂形式上，改变以往的大班上课方式，全部实行小班制，便于更好地实施教学改革。
　　3）充分利用网络教学平台和各种信息化手段，如雨课堂、超星尔雅慕课平台、大学物理精品在线课程等，开展翻转式教学和混合式教学，形成以拓宽视野、有利于实践能力培养的大学物理教学模式。
　　基于创新能力提升的课堂教学方式改革  针对学生基础参差不齐的情况，采用分成若干小组开展课堂内外讨论、帮扶，以及合力解决问题的方式来促使学生共同进步。通过教学方法改革，开学初将各班学生分成若干学习小组，大约六个学生一个小组;每个小组指定组长，学习委员管理组长，并向任课教师汇报;每周要求小组至少讨论一次，组长做好笔记，将内容整理交由学习委员汇总上报教师。讨论的内容具有多样性。
　　1）比较简单的内容，方法和原理已在课堂阐述，只是已有知识在某个领域的应用，教师提前一个星期布置由学生单独自学，然后小组讨论，互相解答自学时的疑问。小组不能解答的交由学习委员，学习委员通过QQ发给教师，在课堂进行解答。
　　2）通过基本概念、基本知识的学习，培养学生解决实际问题的能力。教师布置一些作业（生活现象、工程实际），以故事、视频等形式的内容呈现，通过QQ群发给学生，小组讨论进行解答。
　　3）习题解答。工科物理由于课时有限，不可能有很多时间在课堂讲解习题。通常是布置作业后，学生先独立完成，再由小组集中讨论每个学生的疑难问题，学习委员再把大家没把握或不知如何解决的问题整理由教师课堂解决。
　　4）把一些章节处理让学生自学，教师先把主要的内容、重点、难点以问题的形式发给学生，让学生通过自学尝试一一解答所有问题;对于其中无法理解的问题在小组讨论中提出，并委派代表在课堂上回答。
　　5）提前将学习内容让学生讨论，并培养学生以问题的方式呈现出主要的内容和思路。课堂上以一个组提问、另一个组解答的方式进行。
　　6）撰写小论文。大约在开学三分之一时间布置学生任务，题目各小组自拟，共同讨论，每个学生在放假前交一份小论文，小组为单位进行答辩。
　　实施教学改革，对于任课教师来说，工作量是增多了，还需要不断想策略使所有学生都认真参与，而不是应付了事。通过QQ群、微信群等网络方式，在线上探讨问题、布置作业，因此扩大了教学容量，也增加了教师与学生的联系和情感。付出的背后，收获也许是意想不到的。
　　形成多元化和过程化的考核评价方式  为促进学生平时对课程学习的参与程度，考核方式实现多元化和过程化，将考核贯穿于整个学习阶段，并加大平时成绩的占比。考核形式涵盖小论文、作业、具有物理背景的工程问题分析讲解、随堂小考和课堂内外讨论等。考试成绩的比例依照学校规定，30%平时成绩+70%期末考试成绩。以后逐步提高平时分数的百分比，以此加强对学生的过程管理。平时分50%是上课的表现情况，包含听课是否认真、回答问题和提出问题的积极程度;另50%是以小组的表现统一判分，以此加强学生合作意识。
　　4 结语
　　综合以上研究成果，结合新工科建设要求，从五个方面对大学物理教学模式进行改革：教学内容优化、“双师型”教学团队建设、多样化的教学平台使用、基于创新能力提升的课堂教学方式改革、多元化和过程化的考核评价方式。结果表明，教学改革有效地提升了学生的学习兴趣和工科意识，有效地提高了大学物理教学质量。
　　参考文献
　　[1]朱君，宋树祥，秦柳丽，等.“新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学改革[J].实验技术与管理，2017（11）：171-173，177.
　　[2]陈慧，陈敏.关于综合性大学培养新工科人才的思考与探索[J].高等工程教育研究，2017（2）：19-23，47.
　　[3]周静，刘全菊，张青.新工科背景下实践教学模式的改革与构建[J].实验技术与管理，2018（3）：165-168，176.
　　[4]徐晓飞，丁效华.面向可持续竞争力的新工科人才培养模式改革探索[J].中国大学教学，2017（6）：6-10.
　　[5]乔辉，郭长立，张涛.基于工程教育认证形势下的大学物理实验分类教学研究[J].物理通報，2017（9）：76-78，83.
　　[6]李旭光，孙锡良，唐英，等.大学物理课程改革如何适应“新工科”建设[J].创新与创业教育，2018，9（3）：129-132.
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