新工科背景下大学物理教学研究

代福 范东华 赵丽特

摘要：大学物理是高等学校工科专业学生必修的一门重要的基础课程。文中详述了新工科的内涵。新工科背景下大学物理课程的教学任务是要从心灵上培养学生的社会责任感、创新精神和求知欲。在新工科背景下大学物理课程教学要能够培养学生的批判性思维及自拓展的知识结构。

关键词：大学物理；新工科；教学任务；教学方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）22-0198-02

大学物理是高等学校工科专业大学生必须学习的一门重要基础课，学生通过对大学物理课程的学习，不仅可以认识客观世界，掌握物理规律，更重要的是能够培养学生独立思考、逻辑推理的创新能力，为后续专业课程的学习打下坚实的基础。新工科概念提出后，如何更加有效地进行大学物理课程教学对人才培养质量的提升显得尤为重要。本文介绍了新工科的概念及内涵，以及在新工科背景下如何切实有效地进行大学物理教学。

一、新工科的概念及内涵

“新工科”是新时期高等学校全面推行高等工程教育以适应新经济发展所提出的概念。其主要目的是将传统的工科建设进行改革以适应新形势下经济发展对人才的需求。新工科概念的出现对高等院校专业建设和人才培养提出了新的要求，建设新工科首先要搞清楚其本质是什么，新工科的外在表现是建设新专业的建设，但新工科的本质则是为快速发展的经济培养创新型人才。什么是创新型人才？具体地说，就是支撑企业发展和社会进步的伟大工程师。新工科要培养社会进步所需的伟大工程师，关键要做好两件事。其一，伟大工程师必须要具备伟大的心灵，那些在工程上的伟大的设计及思想就会从这些心灵中源源不断地流淌出来。因此，新工科的首要任务就是培养大学生具有伟大的心灵。其二，伟大工程师必须具备卓越的能力，只有具备了卓越的能力，那些在工程师脑海中萦绕的设计及思想才有可能变成足以改变世界的现实。因此，新工科另一主要任务则是培养大学生具有适应经济发展的卓越能力。

二、新工科教育任务

新工科教育不仅仅是向学生传授知识，更重要的是要培养学生具有强烈的社会责任感，具有锐意进取及锲而不舍的创新精神。因此，新工科教育的首先任务是要激发大学生具有强烈的社会责任感。我们要让学生清楚地认识到：现代工程师是人类进步和技术革新的主要力量之一，工程师不仅要完成自己的本职工作，更多的是要充满对社会进步、民族发展肩负的强烈的使命感。我们的每一项工作、每一分努力、每一次成败不仅仅是关乎我们自己的荣辱成败，它还将影响着中华民族的未来，甚至影响着世界民族的发展。其次，新工科教育的主要任务是要培养学生的能力及创新精神。传统的工科教育重在培养学生掌握知识上面，很少强调创新。而人类社会的进步每时每刻都在要求我们创新，因此，作为当代工程师，我们不仅要能做事，做好事，还要具有改变社会的创新精神。最后，新工科教育的重要任务是激发学生的求知欲。求知欲是对一切未知事物的好奇心，一种敢于探索新世界的欲望。这种欲望的膨胀将会炼成足以改变世界的伟大雄心。

三、新工科背景下大学物理教学任务

传统的工科教育主要关注在向学生传授知识和培养能力上面，而忽略了学生心灵的培养，这也是传统工科教育不适应现代经济对人才需求的最大短板。新工科教育必须重视培养学生伟大心灵。因此，对于大学物理这样一门工科专业必修课而言，所肩负的使命不再只是传授物理知识、学生会做几道题，而是首先要从心灵上培养学生的社会责任感、创新精神和求知欲。大学物理的知识大多是理论性较强、逻辑思维能力要求较高的知识，教师越来越难教，而学生也反映越来越难学。考试成绩每况愈下，学生甚至反映学习大学物理没有用。因此，新工科背景下大学物理教学的首要任务就是提升学生学习物理的兴趣。美国心理学家布鲁纳认为“学习最好的刺激，乃是对学习材料的兴趣”。因此，作为大学物理教师在教学过程中首要的任务就是如何最大限度地激发学生学习物理的兴趣。要做到这一点可以从课堂到课外相结合。

1.课堂激发学生学习兴趣。在课堂上主要是向学生传授物理知识，物理知识大多理论性较强，学生如果没有兴趣，教师讲课不生动，学生学习效果就会很差。这也是传统工科教育中大学物理课程老师难教、学生难学的主要原因。因此，在课堂教学中，如何将枯燥的物理理论讲授得生动形象是课堂上激发学生学习大学物理兴趣的主要方向。事实上，物理学的所有定理、定律都来自于客观实际，都是伟大科学家们从大量实践中总结出来的理想模型。这种理想模型升华为理论反过来指导客观实际，为科学的进一步发现提供理论依据。因此，这些理论的最大特点是客观实际，即物理上每一条定理、定律都是跟生活实际紧密相连的。物理定理、定律讲授之前要将得到这些规律的背景生动形象地讲出来，让学生切实感受这些伟大发现其实就隐藏在我们生活中。比如，讲霍尔效应时，将霍尔如何发现霍尔效应向学生介绍，同时指明，霍尔发现霍尔效应时才24岁，跟我们年龄差不多，而霍尔效应的理论主要是电子在电磁场中的运动，这些理论我们早在高中就已经学过，但我们运用理论不够，理论与实际脱节。而霍尔做到了理论与实际的紧密联系，所以发现了霍尔效应。这样讲可以让学生深刻认识到，原来霍尔效应我们也是可以发现的，只要我们在生活中多思考，多将物理规律在生活中加以运用。

2.课外激发学生学习兴趣。既然物理学的一切规律都来自于客观生活实际，那么物理规律更多地要让学生在实际生活中去体会。老师除了在课堂教授知识，还应设置課外习题，让学生将物理规律与实际生活相连，从而达到提升学生学习物理的兴趣。比如，讲完光的干涉理论，叫学生在课外体会光的干涉理论的应用：五颜六色的肥皂膜，油滴滴在地上后被太阳照射时的颜色，眼镜上镀的薄膜的功能及原理等。这些都会让学生将理论与实际相连，更多运用学过的物理理论去发现生活中的奥妙。实践表明，将物理学习放到课外体会，会极大程度提升学生物理学习的学习兴趣。这种兴趣的产生可以推广到其他课程的学习中，使学生从被动学习转变为主动学习。

四、新工科背景下大学物理教学方法

新工科背景下的大学物理教学要能够培养学生的批判性思维及自拓展的知识结构。传统的工科教育强调学生对知识的接受程度，忽略了批判性思维的培养。批判性思维包括对问题的怀疑，不轻信别人的言论及思想，不轻易否定结论；包括对问题寻根究底，不放过任何细节，对现实生活中任何出现的问题及现象寻根究底找原因；还包括对问题高度审慎，科学的理论一定要靠充分可靠的证据来证明。在新工科建设下，如何培养学生的批判性思维？首先教学模式要转变，学生上大学不再只是单纯地听讲，而是应该成为交流—质疑—辩论的教学模式；其次，教学内容也要做相应的改革，应该构建问题导向式课程教学体系。因此，在新工科背景下作为基础课程之一的大学物理课程的教学也就不再只是老师单纯地讲授，学生被动地获取知识，或者说，不断练题强化知识的掌握。大学物理的教学方式要从根本上改变，老师的角色要从灌输知识的老师变为辅导知识掌握的导师，在整个学习过程中学生变为学习的主体，因此，老师的作用则是设置一个个相互连贯的问题，学生通过对问题的质疑，通过查阅相关资料的自主学习给以判断，通过交流辩论得以对问题的思考，老师最后做辅导性的陈述得以对问题的解惑。学生通过对一个个问题的逐个击破，掌握知识的背后还能够提出创新性思考。

自拓展知识结构，就是要能够在课外自主地学习。对生活中遇到的问题通过自主学习，拓展自己知识结构，增强自身能力。因此，作为必修的基础课程，大学物理的“基础”必须要求扎实，教师在引导学生掌握知识的同时，还要设计培养学生运用知识的能力，比如，让学生自主设计问题，通常情况下，问题来源于本专业相关知识。学生通过对问题的理解，然后质疑、相互讨论得到解答。教師在该过程中主要起到引导作用。

参考文献：

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