新工科背景下的大学物理教学改革

刘晓艳

黑龙江大学物理科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨150086

摘要：物理学是自然科学的基础和核心，是理工科学生必须掌握的重要课程之一。在新工科背景下，传统的物理教学模式难以满足日渐复杂的社会需求，物理教学改革已经成为了当前教育领域亟待解决的问题。因此本篇论文将讨论新工科背景下，大学物理教学改革的必要性和可能性，同时提出一系列目标和实施策略。我们将直面新工科教育背景下，传统物理教学面临的挑战，并探寻创新教学理念和手段，提升实践能力和创新精神的培养效果。

关键词：新工科；大学；物理教学；创新

引言：就以中国现阶段的科技与教育模块来看，跟随习近平总书的新时代特色社会主义建设发展趋势下，中国在国际上的竞争力提升，面对不同环境下的形式变化，国家对工程类人才的需求逐步提升，因此出现了工科的创新。新工科建设的目标是将工科教育与新科技革命和产业转型的趋势紧密结合，为社会培养更具创新精神和实践能力的工科人才。但是是工科类人才的培养集中在高校内，大学物理作为主战场，需要面对新工科教育背景下的挑战和机遇，摒弃传统的“灌输式”教学，所以大学物理教学亟待改革，以对接工科专业教育的新要求，提升学生的创新素质和实路能力，培养出复合型人才。

一、新工科的背景

  新工科，是一个响应当前全球性科技趋势的新兴教育概念。近年来，随着现代技术的迅速发展，数字化、网络化和智能化等技术已广泛地应用于各行各业。在这种背景下，传统的工科领域正在向更广泛和更高级的知识和技能转变。目前我们所熟知的传统工科，大多是基于物理和化学知识而设立的专业，如机械、电子、化学、材料等，这些专业的主要任务是训练具有专门技术技能的工程师。然而，在今天这个时代，我们不仅需要了解技术，还需要理解技术和社会问题的相互作用[1]。互联网、大数据、人工智能等新技术正在改变我们的世界，同时也带来了大量新的挑战和机遇。

    因此，新工科应运而生，其主要目的是为了在工科教育中融入更多的创新思维和人文关怀，培养出更加适应社会需求的工程人才。新工科不是简单地增加一些新的工程专业，而是对现有工科专业进行系统性、全方位的改革和优化。新工科不仅注重学生的技术技能培养，还强调多学科交叉、学术研究、创新设计以及独立思考能力的培养[2]。另外，新工科的提出也反映了国家对于提高科技创新能力和核心竞争力的重视。随着国家经济社会的不断发展，更高层次、更宽领域、更大力度的科技创新成为了推动国家现代化的重要动力。新工科的提出正是要通过科学技术教育创新和人才培养模式改革，激发创新活力，以便更好地服务于社会。

    总结起来，其实所谓的新工科，就是在认识到科技创新对于社会发展的巨大影响力，以及对于人力资源的新要求基础上，构建了一个适应新时期的工科教育体系。同时，新工科也是对于提高工程教育适应性、连续性和前瞻性，从而为社会提供更广泛、更高层次、更有创新性的工程人才的有效途径。

二、大学物理教学现状

2.1  大学物理的教学体系

大学物理是大学基础课程中的重要组成部分。为了使学生在学习过程中具有扎实的物理基础，大学物理教学体系经常作为提高、提升学生专业素质的重要手段[3]。首先让我们看一下大学物理教学体系架构，大学物理课程体系主要由三个部分组成：基础理论，实验技术和实践应用。基础理论讨论经典力学、电磁学、热力学等构成物理学基础的重要理论和方法。实验技术部分则是借助各类物理实验，使学生通过动手操作，将理论知识转化为实践经验。实践应用则主要通过设计课程项目和综合训练，培养学生对物理知识的理解和运用，以满足社会对高素质人才的需求。大学物理教学体系力图建立以学生为主体，以提升能力为目标，以实践为基础的教学模式，希望通过此种方式，能让学生在多元化的教学环境中自主学习，增强其实际能力和创新思[4]。

2.2.  大学物理教学初现问题

    然而，需注意的是，大学物理目前往往存在许多不容忽视的问题。首先是教学方法的问题。传统讲授模式依然是主流，这种注重理论学习而忽视实践练习的教学方法往往导致学生理论知识与实际应用之间的脱节。其次，课程设置上也存在问题，较少的课程内容更新，不足以满足当前社会的发展需求，这会限制学生的竞争力。除此之外，评价体系的不完善同样是一个值得关注的问题。大多数情况下，大学物理教学评价体系倾向于以考试成绩作为评判学生学习效果的唯一或者主要标准，导致学生在学习过程中过于关注应试，而忽视了对物理学的深入理解和应用。也有一部分问题出在教学设施设备上，一些大学物理课程的实验设施和设备相对陈旧，无法满足现代物理教学的需求[5]。由于物理实验是理论教学的重要补充，缺乏现代化的实验设备会限制学生理论知识的应用和实践。最后，教师队伍的建设也是一个重要的问题。有一部分教师在教学方法、教学理念上存在局限性，较少创新，无法完全满足现代教育的需求

[6]。优秀的教师应当有足够深厚的专业知识，持续更新教学方法，适应不断变化的教学环境。

    总体而言，虽然大学物理教学体系已经做出许多努力，但我们仍需要关注和解决一些现存的问题，如教学方法的改革、课程设置的完善、现代化教学设备的更新等等，以增进大学物理教学的质量和效果。

三、大学物理教学的改革与探索

    在全球化、信息化社会快速发展的背景下，大学物理教学的改变和探索变得尤为迫切。传统的物理教学模式已经不能适应社会和科技发展的需求，需要进行深层次的改革和探索，以达到提高物理教学效果、培养学生独立思考和创新能力的目标。

    首先，提高物理教学的实践性和应用性是改变的关键。传统的物理教学注重理论知识的灌输，缺乏实践环节，导致学生在理论上可能死记硬背，而无法将知识应用到实际问题中去[7]。因此，无论是教师还是高校均要实行课程设计改革，通过将物理学的基础内容与新的科学技术进步相融合，创设符合新工科背景的物理课程。引入更多与其他科学、工程学科相关的内容，增强交叉和连接。此外，教师应设计一些实验课程和项目，让学生可以在动手操作中理解和掌握物理知识，提高其解决实际问题的能力。

    其次，大力推进信息技术在物理教学中的运用，可以提高物理教学的效率和质量。例如，利用网络平台、课程网站等工具，教师可以将视频教程、课堂记录、在线测试等教学资源放在网上供学生学习和查阅。这种教学方式可以打破时间和空间的限制，让学生可以在任何时间、任何地点进行学习，使学习更加自主、灵活。

    再次，改变物理教学评价方式也是提升物理教学效果的重要途径。过去的物理考试往往注重对理论知识的考查，而忽视了学生实践技能和创新能力的培养。故应设立多元化的评价方式，如实验报告、项目报告、课堂讨论等，这样可以帮助学生全面提升物理知识和技能。此外，在教学方法上，鼓励教师采用探究式教学、案例教学等现代教学方法，以激发学生的学习兴趣，培养他们的独立思考和解决问题的能力[8]。探究式教学鼓励学生主动参与，提出问题，然后通过独立或小组合作的方式寻找解决问题的答案，从而真正实现了“学会学习”，进一步提升了学生的学习主动性和创新性。

    最后，加强教师队伍建设是提升大学物理教学质量的关键。培养一支高素质的物理教师队伍，不仅要求教师有深厚的物理知识储备，还要求教师具有较强的教学方法和技术水平，以及创新教学方式的勇气和智慧。可以说，大学物理教学的改变和探索是一项复杂而又深远的任务。它需要我们全社会共同努力，紧跟时代步伐，不断探索和实践，以促进大学物理教学的健康发展，提供更优质的教育资源，培养更多的优秀物理人才。

四、新工科下大学物理改革的实践与反思

   从全球范围内看，新工科在大学物理教学改革中发挥了积极作用。其核心理念是强调以实践为导向的教育思路，是对“以人为本，培养复合型、创新型人才”的教育理念的发扬。我们在新工科背景下，对大学物理课程进行了一系列实践与反思。对其反思与实践有如下三个关键点：

    首先，大学物理课程改革关键在于把握物理学的内在精神及其方法论。工科学生在学习物理知识的过程中，往往忽视物理学的思维方式和方法，太过注重具体的计算和操作。这不仅影响了学生对物理学深层次知识的理解，也制约了他们运用物理学知识解决实际问题的能力[9]。因此，改革的内容应该着重在于激发学生的创新思维，时刻强调物理学不仅是一门科学，更是一种科学方法。

    其次，我们需要重视和改进课程的实践教学环节。新工科强调对工程实践能力的培养，这就要求大学物理课程在教学实践中，有意识地增加实验教学环节，注重培养学生的动手能力和实验技能。实践教学环节的改革，既要关注教学手段，又要看重对教学理念的转变，即在“动手实践”与“动脑思考”之间找到平衡。

    最后，我们需要根据不同的学科特色，进行不同的教学改革。物理学是一门基础学科，同时又是大多数工学专业的基础课程。因此，要根据物理教育的一贯原则，尽可能的两者融合。如针对计算机科学与技术专业的学生，可以增加更多与计算机相关的物理内容，引导他们理解物理学在计算机技术中的应用。同一阶段所开展的物理教学，需要遵循改革规则，确保实施的合理，由此进一步确定改革步骤、方式和时间节点。必须尊重教育规律，遵循学生发展规律，坚持问题导向，坚持以学生为本，注重实效性。

    通过以上三项实践，我们认识到了新工科背景下大学物理改革的重要性和必要性。然而，在推进实践教学改革的过程中，也应注意几个问题：（一）要保持理论教学与实践教学的均衡。过分强调实践教学可能会使学生忽视物理学理论知识的学习，反而会制约学生运用物理知识解决实际问题的能力。（二）注意学生量力而行，避免负担过重。物理实验学习要求高，学生可能需要花费大量时间和精力，过度的负担可能会影响学生对其他科目的学习[10]。（三）注重培养学生对物理学的兴趣，使其真正喜欢并理解物理学。培养学生兴趣，才能激发其学习热情，从而提高学习效果。

    总而言之，新工科下的大学物理教学改革是一个系统工程，需要我们根据实际情况，不断摸索，不断实践，不断反思，以期逐步实现教学目标，真正培养出能适应社会需要的复合型、创新型人才。让我们一起在新工科的大背景下，对大学物理教学改革进行深入研究，为我国的物理教育贡献力量。

五、结束语

    综上所述，在新工科背景下，大学物理教学改革已成为必然。它是一场随着教育和科技发展而必要进行的深化教育教学改革。这场改革将有助于我们更好地培养出适应新时代需求的高质量工程技术人才，推动国家和社会的科技进步。在这一过程中，我们需要不断探索、实践和反思，寻找最适合我国国情和大学物理教学的改革路径。虽然我们面临着改革的压力和挑战，但只有通过改革，我们才能应对未来日新月异的科技发展，培养出符合时代发展需求的人才。

参考文献：

    [1] 张伟英,韩礼刚,韩运侠.新工科建设背景下大学物理教学改革探究[J].中文科技期刊数据库(全文版)教育科学, 2022(5):3.

    [2] 董宏伟.新工科背景下高校物理教学改革策略研究[J].科教导刊, 2023(5):34-36.

    [3] 孔鹏,杨红,王小云,等.新工科背景下的民族高校大学物理教学改革[J].文化产业, 2021, 000(006):P.143-144.

    [4] 杨小云,赵娟.新工科背景下大学物理教学改革研究[J].科技资讯, 2020, 18(2):2.DOI:CNKI:SUN:ZXLJ.0.2020-02-069.

    [5] 许媛,侯丽,焦铮,等."新工科"背景下大学物理课程与专业的有效衔接[J].中国现代教育装备, 2019(1):3.DOI:CNKI:SUN:JYSB.0.2019-01-027.

    [6] 李丛,刘家菊,符维娟,等.新工科MOOC背景下大学物理实验改革尝试与探究[J].教育现代化, 2019, 6(16):45-47+56.DOI:CNKI:SUN:JYXD.0.2019-16-013.

    [7] 李冠男,唐剑锋,曹小燕,等.新工科背景下材料专业大学物理课程教学改革探索[J].  2021.

    [8] 徐筠,张立云,李唐宁.新工科背景下大学物理教学的思考[J].教育现代化, 2020.DOI:10.16541/j.cnki.2095-8420.2020.07.020.

    [9] 彭勇宜,何军,孙克辉,等.新高考与新工科双重背景下的大学物理教学改革[J].西部素质教育, 2020, 6(20):3.DOI:10.16681/j.cnki.wcqe.202020003.

    [10] 莫忠,魏爱香,李宁,等."新工科"背景下大学物理教学改革的尝试与探讨[J].[2023-10-01].