学术探讨|新工科背景下大学物理教学模式的构建

□潘璐

在新一轮科技革命与产业变革加速演进的时代背景下,“新工科”建设战略提出,旨在推动高等工程教育从学科导向转向产业需求导向,培养具备创新精神、工程实践能力与跨学科素养的复合型卓越工程人才。大学物理作为理工科专业的核心基础课程,其教学模式直接关系到新工科人才培养质量。对此,从重构教学体系、创新教学方法、健全考评机制、强化师资建设入手,推动大学物理教学模式系统性转型,以匹配新工科对人才能力结构的新要求,成为高校大学物理课程改革的重要任务。

重塑教学内容,完善课程体系。高校应精简经典物理中重复、繁琐的理论推导,保留核心概念与基本规律,突出知识的实用性与逻辑性。按专业集群进行模块化设计,针对机械、土木、电气、材料、计算机等不同专业,调整知识侧重点。如机械类强化力学与振动波动,电气类突出电磁学与电磁场,材料类增加热学、固体物理与光学检测内容。融入前沿科技与工程案例,如量子信息、光伏技术、磁共振、北斗导航、电磁屏蔽等热点技术,拉近物理与工程的距离;增加综合性、设计性内容,打通力、热、光、电、近代物理的知识壁垒,设置跨模块综合课题,提升学生知识整合能力;增设数字化实验教学模块,将软件建模与数值分析引入物理教学,让学生在实践中理解物理规律、解决实际问题。系统梳理诺贝尔物理学奖的重要成果与背后的科学故事,从发现过程、争议焦点、实验突破、理论修正等角度展开讲解,引导学生理解科学探索的曲折性、批判性与创新性。

创新教学方法,激发学习兴趣。物理教师可采用线上与线下相结合、自主探究与协作学习相统一的教学方式,提升课堂的吸引力与学生参与度,让物理学习更具实践性与探索性。课前借助慕课、微课以及虚拟仿真实验平台发布学习任务,引导学生自主完成知识预习、仪器操作练习和基础自测;课堂上以问题为牵引,通过小组研讨、典型案例剖析、现场演示实验等多种形式,鼓励学生主动提问、相互交流。在实验教学中,适当降低验证性实验比重,设计更多设计型、开放型实验项目,允许学生自主拟定研究主题、制定实验方案、独立处理与分析数据,支持跨专业、跨班级组队完成综合性探究任务。对于成本较高、操作危险或难以在普通实验室开展的实验,借助虚拟仿真与计算机模拟技术构建实验场景,使学生在安全条件下完成核物理、精密测量、天体物理相关的模拟实验,进一步拓宽实验教学范围与深度。课后通过研究性习题、小型专题论文、创新实践项目等形式,引导学生将物理知识与实际问题结合起来,形成课前自主预习、课堂深度探究、课后拓展应用的完整教学闭环。

健全考评机制,侧重技能提升。考核评价方式的改革是保障教学模式落地的重要抓手。高校应降低期末笔试与实验报告的权重,将课前预习、课堂参与、小组讨论、软件建模、仿真报告、实验操作、探究课题、创新思路等纳入评价范围,实现对学生成长轨迹的全面刻画。在评价标准方面,除知识掌握程度外,注重评价学生探究能力、计算建模能力、团队协作能力与科学表达能力等多维度素养;在实验评价中,不应仅局限于考察数据是否“标准”,还应重点考核方案设计、代码规范性、仿真合理性、误差分析深度;在考核形式方面,采用项目答辩、专题研讨、实验设计竞赛、课程论文、模型制作等形式,真实反映学生高阶思维和应用能力;在评价主体方面,将教师评价、学生自评、同伴互评、企业导师评价相结合,使评价更加全面客观。

强化师资建设,提升教学水平。高校应健全教师专业发展支持体系,鼓励教师持续追踪物理学科前沿与工程技术进展,通过定期组织学术交流、教学研讨、仪器操作与新技术培训等活动,帮助教师熟练掌握虚拟仿真、数值模拟、数据分析等现代化教学手段。打破学院、学科、实验中心之间的条块分割,搭建跨院系合作、校际交流、校企协同平台,设立跨界教学研究中心,开展联合教研与实践项目,以开阔教师工程视野、提升教师跨界能力。组建由专业带头人牵头、理论教师、实验教师、实验技术人员与企业导师共同参与的多元化教学团队,鼓励高水平教授参与实验教学与课程改革,引导理论课教师深度介入实验环节,推动理实一体化教学;积极引进企业高级工程师、技术骨干担任兼职导师,将一线工程案例、研发经验、行业标准带入课堂,参与实验项目开发、创新课题指导与教学评价。通过校企人员双向流动、共建实训基地、联合开发课程等方式,弥补专职教师工程实践经验不足的短板,提升团队应用型教学能力。

(作者单位:兰州博文科技学院)