李賢麗,姜曉嵐,秦顯榮,董相國(guó)

(東北石油大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

近年來(lái)，隨著世界科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的飛速發(fā)展，具有創(chuàng)新思維、數(shù)字化意識(shí)和跨專業(yè)工程科技人才，是我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的保障，新工科建設(shè)在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生。為了培養(yǎng)人才以適應(yīng)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略需求，滿足新工科專業(yè)對(duì)學(xué)生的綜合性、系統(tǒng)性、科學(xué)性的新要求，大學(xué)物理課程改革亟待進(jìn)行并面臨諸多挑戰(zhàn)。

1 大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀

隨著大學(xué)物理教學(xué)改革的逐步深入，工科院校的本科生物理課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方面較以前都有了很大的改進(jìn)和提高[1]。在教學(xué)內(nèi)容上，加強(qiáng)了近、現(xiàn)代物理內(nèi)容的教學(xué)。課堂上采用多種教學(xué)方法和手段，例如以學(xué)生為主體的翻轉(zhuǎn)式教學(xué)方法、PPT動(dòng)畫(huà)、網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)演示視頻等教學(xué)手段。但即便如此，也無(wú)法真正貫徹和滿足新工科專業(yè)的綜合性、系統(tǒng)性、科學(xué)性的新要求和普通物理課程為專業(yè)達(dá)成目標(biāo)服務(wù)的思想。教師們?cè)诮虒W(xué)中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有課程在用經(jīng)典物理方法闡述專業(yè)應(yīng)用技術(shù)內(nèi)容等方面嚴(yán)重欠缺，不利于培養(yǎng)學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力。針對(duì)目前大學(xué)物理教學(xué)的現(xiàn)狀，如何在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及考核方式這些方面進(jìn)行革新，能夠在物理教學(xué)中潛移默化培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思考方式，提高學(xué)生創(chuàng)新能力，真正實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理教學(xué)培養(yǎng)優(yōu)秀工程科技人才的輔助作用，是當(dāng)前大學(xué)物理教育面臨的緊迫任務(wù)。

2 大學(xué)物理課程教學(xué)改革策略

2.1 采用分層次模塊化教學(xué)

作為綜合性工科院校，一直以來(lái)我校大學(xué)物理教學(xué)全校十幾個(gè)專業(yè)的教學(xué)大綱相同、課程學(xué)時(shí)相同、講授內(nèi)容相同、考核方式相同。其優(yōu)點(diǎn)是能夠體現(xiàn)公平，在一定程度上提高了師生對(duì)大學(xué)物理的重視程度和教學(xué)質(zhì)量，但其缺點(diǎn)也很明顯，作為基礎(chǔ)學(xué)科，為了滿足所有專業(yè)的需要，其教學(xué)內(nèi)容必然要求廣泛，很難兼顧到專業(yè)性。社會(huì)和新工科建設(shè)的大環(huán)境對(duì)畢業(yè)生的要求是所學(xué)能夠所用，基礎(chǔ)理論為專業(yè)應(yīng)用服務(wù)，為此建立了大學(xué)物理分層次模塊化教學(xué)。目前，大學(xué)物理理論課內(nèi)容主要包含力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、狹義相對(duì)論、量子力學(xué)初步五方面內(nèi)容，綜合考慮全校各專業(yè)課程與其聯(lián)系，可將課程分為A、B、C、D、E五個(gè)層次模塊課程群。其中A、B、C為理工科各專業(yè)所設(shè)，層次對(duì)應(yīng)與物理聯(lián)系相對(duì)緊密的專業(yè)，課程共128學(xué)時(shí)，其中112學(xué)時(shí)所講授的基本內(nèi)容，所有專業(yè)必學(xué)，16學(xué)時(shí)針對(duì)不同專業(yè)分為幾大模塊，分別為礦業(yè)—土建類(lèi)模塊、電氣—信息學(xué)類(lèi)模塊、機(jī)械—材料類(lèi)模塊等。課堂上教師需要把物理教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合，潛移默化地進(jìn)行專業(yè)思想教育，如在電氣—信息學(xué)類(lèi)模塊中，電磁學(xué)被列為重點(diǎn)講解內(nèi)容，且要聯(lián)系量子力學(xué)和固體物理的前沿知識(shí)，使學(xué)生更好地進(jìn)行物理基礎(chǔ)和專業(yè)工程知識(shí)的銜接，相應(yīng)減少力學(xué)和熱學(xué)授課學(xué)時(shí)，學(xué)生做基礎(chǔ)了解即可。這一模塊適應(yīng)選修的專業(yè)有自動(dòng)化、信息、通信、物理學(xué)、電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)等與電磁學(xué)聯(lián)系緊密的專業(yè)。土木工程、石油工程、儲(chǔ)運(yùn)等專業(yè)學(xué)生要選擇礦業(yè)—土建類(lèi)模塊，此模塊著重強(qiáng)調(diào)剛體、振動(dòng)、波動(dòng)等力學(xué)方面的知識(shí)。D層次則特別為希望能適當(dāng)減少物理學(xué)時(shí)的少數(shù)專業(yè)開(kāi)設(shè)，對(duì)應(yīng)一般理工科專業(yè)，共96學(xué)時(shí)。課程內(nèi)容進(jìn)行了一些刪減，適當(dāng)降低課程難度和技能訓(xùn)練程度，加入物理學(xué)發(fā)展的前沿知識(shí)來(lái)拓寬知識(shí)的廣度。E層次是文科物理，面向文科各專業(yè)開(kāi)設(shè)，共40學(xué)時(shí)。內(nèi)容上適當(dāng)?shù)卦黾恿私榻B守恒、對(duì)稱等物理美學(xué)知識(shí)以開(kāi)拓視野，目的是讓人文、外語(yǔ)、經(jīng)管類(lèi)學(xué)生了解物理在自然界各方面的應(yīng)用，培養(yǎng)文科學(xué)生的邏輯思維和科學(xué)思維。

2.2 在多種教學(xué)方法和手段中強(qiáng)化演示實(shí)驗(yàn)

學(xué)生是課堂的主體，學(xué)生的志趣是教學(xué)方法改革的方向。生動(dòng)的物理實(shí)驗(yàn)無(wú)疑是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的有效手段，尤其是在課堂上，一個(gè)有趣的演示實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜓杆賳酒饘W(xué)生的注意力，一個(gè)同專業(yè)技術(shù)相聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑庇^有效地幫助學(xué)生理解晦澀的理論知識(shí)。目前，課程教學(xué)中存在教學(xué)內(nèi)容與相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程間隔時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，例如這學(xué)期學(xué)習(xí)熱學(xué)知識(shí)，下學(xué)期才會(huì)做這部分實(shí)驗(yàn)，且實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性為主，自主創(chuàng)造的實(shí)驗(yàn)很少，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，為滿足新工科人才培養(yǎng)要求，教師要做到講好科學(xué)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，將特定的教學(xué)內(nèi)容用演示實(shí)驗(yàn)的方法展示在學(xué)生面前，教師通過(guò)即時(shí)提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行細(xì)致的觀察和系統(tǒng)的思考。在大學(xué)物理課堂教學(xué)過(guò)程中，演示實(shí)驗(yàn)扮演著十分重要的角色，是課堂教學(xué)的有利補(bǔ)充。

2.3 改革大學(xué)物理考核方式

在新工科建設(shè)的背景下，需要更加科學(xué)、合理的考核方式反映教學(xué)效果以及專業(yè)課程目標(biāo)的達(dá)成度。之前我校采用的是傳統(tǒng)的期末統(tǒng)一試卷進(jìn)行考核的方法，其中學(xué)生平時(shí)成績(jī)占 20%、期末考試占80%。這種考核的形式內(nèi)容都很單一，不利于學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的養(yǎng)成。因此，應(yīng)建立并優(yōu)化評(píng)價(jià)與考核系統(tǒng)。

采用平時(shí)成績(jī)+期末考試+大作業(yè)相結(jié)合的考核方式，且對(duì)于不同層次的學(xué)生考核標(biāo)準(zhǔn)和考核內(nèi)容要有所區(qū)分。A類(lèi)、B類(lèi)和C類(lèi)實(shí)行類(lèi)似標(biāo)準(zhǔn)的考核，D類(lèi)、E類(lèi)分別單獨(dú)考核。平時(shí)成績(jī)包含課堂表現(xiàn)、章節(jié)作業(yè)和電子試卷隨堂考三部分，章節(jié)作業(yè)以小組為單位，經(jīng)過(guò)小組成員探討并給出最優(yōu)解，最后每人提交一份紙質(zhì)作業(yè)和本人的視頻講解。電子試卷通常為5～10道選擇題，由教師根據(jù)課程進(jìn)度及本專業(yè)學(xué)生的課堂反饋結(jié)果靈活選擇考試時(shí)間及考試次數(shù)，督促學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，避免產(chǎn)生“平時(shí)不管不顧，考前一周突擊”的惡習(xí)，平時(shí)成績(jī)約占總成績(jī)的25%。期末成績(jī)包含期末考試和大作業(yè)兩部分，期末試卷主要考察112學(xué)時(shí)講授的基本內(nèi)容，以主觀計(jì)算題為主，占總成績(jī)的60%。大作業(yè)以小組為單位完成，主要以16學(xué)時(shí)的針對(duì)性教學(xué)內(nèi)容在專業(yè)上的應(yīng)用為切入點(diǎn)由學(xué)生自選課題和案例，并用PPT和視頻的形式進(jìn)行展示，占總成績(jī)的15%。

在新工科建設(shè)中，增加對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程的評(píng)價(jià)有益于專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成，小組為單位完成作業(yè)并提供視頻講解是為了加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和表達(dá)能力。應(yīng)綜合衡量教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂表現(xiàn)、作業(yè)成績(jī)，盡可能擴(kuò)大課堂上的教學(xué)效果，并延伸至課后。

3 結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理課程是面向理工科各專業(yè)學(xué)生開(kāi)設(shè)的重要公共基礎(chǔ)課，建設(shè)新工科計(jì)劃的提出對(duì)各大高校物理教學(xué)提出了新要求[2，3]。在這個(gè)大環(huán)境下，大學(xué)物理教學(xué)既要涵蓋基礎(chǔ)知識(shí)又要兼顧前沿科學(xué)，同時(shí)要與學(xué)生所學(xué)專業(yè)技術(shù)融會(huì)貫通，大學(xué)物理教育的改革任重而道遠(yuǎn)。對(duì)新工科建設(shè)下的大學(xué)物理教學(xué)改革進(jìn)行研究，能夠培養(yǎng)適應(yīng)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略需求的人才，滿足新工科專業(yè)對(duì)學(xué)生的綜合性、系統(tǒng)性、科學(xué)性的新要求。