新工科背景下大学物理课程教学内容改革和探索

期刊: 素质教育 DOI: PDF下载

陈雷明 张燕

(郑州航空工业管理学院 河南郑州 450046)

摘要

科教兴国是我国一项十分重要的发展战略,是提升我国综合实力的关键途径,所以加大对科技和教育的重视与支持,具有一定的必要性和重要性。现阶段,针对高校教育优质人才培养问题,我国教育部门提出了一系列教育改革措施,旨在不断提高我国高校教育的科学性、合理性与适应性,从而达到优化人才培养综合水准的目的。新工科背景下大学物理课程教学内容改革,就是一条培养新工科人才的有效路径,通过调整、创新大学物理课程教学内容,能够优化物理课程教学体系,拓展大学物理教学的维度,强化公共基础课程对新工科人才培养的实质支撑作用。本文就新工科背景下大学物理课程教学内容改革,展开了详细分析和探索,以期与大学物理及其他公共基础课程教学工作者分享及交流。


关键词

新工科背景;大学物理课程;教学内容改革

正文


引言:国家建设和社会发展对人才培养提出了更高的要求和标准,尤其是具备专业知识和技术,同时又具备创新精神和优秀品质的新工科人才,是国家和社会急切需求的人才类型。大学物理课程作为新工科人才培养的基础课程,基于新工科人才培养需求改革课程教学内容,是当前高校教育领域发展的根本要求,更是保障教育适应人才培养要求的基本途径。另外,新工科背景下的大学物理课程实施教学内容改革,还在于很多大学物理教学内容存在重叠、枯燥等问题,甚至部分物理教学内容是高中物理和初中物理的范畴,重复性学习容易打击学生的积极性,会阻碍学生在物理领域的发展和深造,此种情况下只有通过改革大学物理教学内容才能解决。文章首先阐述了新工科背景下改革大学物理课程教学内容的重要意义,其次说明了改革大学物理教学内容的基本要求,最后探索了改革大学物理教学内容的方向。

一、新工科背景下大学物理课程教学内容改革意义

物理学是推动人类社会发展和科学技术发展的重要力量,没有物理学就没有当前的社会形态,这不仅能够看出物理学的重要性,还可以体现出物理学的发展性。传统大学物理课程教学内容设置,呈现出三方面不足:第一,按照学科分支设置内容,主要包括了热学、力学、光学、电磁学和近代物理等,此种大学物理教学内容无法体现物理学的统一性,也不能突出物理学与其他学科的联系性;第二,按照历史顺序将大学物理教学内容分为经典物理与近代物理,容易导致学生形成两种观点相抵触的思想;第三,经典物理部分占据整体教学内容的80%以上,近代物理部分则只占不到20%,这将难以展现出物理学的发展性[1]。举个例子,现代物理学仍然处于探索、创新的上升阶段,并且诞生了很多优秀的物理理论和技术,由于大学物理教学内容体系设置缺乏科学性,导致重大科技成果、现代工程技术等难以纳入教学内容。由此可见,新工科背景下大学物理课程教学内容改革,是一项势在必行的现代教育创新举措,其具有的意义和价值已经远远超出了教学本身。

二、大学物理课程教学内容改革的基本要求

物理学包含了力学、光学、热学等知识体系,并且随着现代社会发展形态的变化,工程技术、自动化技术、机械制造技术等,也都成为物理学的涵盖范畴,面对物理学发展日新月异的特征,如果不能对现有的大学物理课程教学内容实施改革更新,就容易导致大学物理课程与现代社会发展脱节,难以对新工科人才的毕业要求形成有效支撑,最终影响新工科人才培养的效果。为保障新工科背景下大学物理课程教学内容改革的科学性和适应性,需要在改革中遵循现代化、多角度化、深度化要求或原则。

(一)教学内容要现代化

物理学教学内容应当具备与时俱进发展特征,只有这样才能将更多新的物理知识传授给学生,才能培养出适应现代社会发展的新工科人才。基于此,大学物理课程教学内容改革应当遵循现代化原则,也就是将现代物理内容融入课程体系,并且在实践教学中讲出新意,从而达到提高物理教学适应性、科学性的目标。现阶段,大学物理课程使用的教学内容,传统物理知识占据了较大比重,简单的讲很多大学物理知识与初高中重复,反观与新工科关联密切的现代物理内容却少之又少,此种情况下不仅难以激发学生的学习兴趣,还无法创造新工科人才培养的良好条件。举个例子,在“电荷、库仑定律、电场”章节教学中,其中“同号相斥”与“异号相吸”是学生已经学过的内容,虽然教师会用微积分重新讲解,但是仍然无法激起学生的学习兴趣[2]。针对这种情况教师就可以创新教学内容,将学生没有学习过或者涉猎过的知识融入其中,让原本重复的物理知识变得新颖,借此赋予学生一种想要学习和深入了解的意愿。当然,将新的物理知识融入传统教学内容,还可以拓展学生物理知识的维度,这对培养新工科人才创造了有利条件。

(二)教学内容要多角度化

多角度化是新工科背景下大学物理教学内容改革的基本要求,可以从两个方向做出解读,具体而言:第一个方向,使用现代物理观点解读经典物理内容。物理学概念存在不断发展更新的特点,新诞生的物理学理论、技术、科学成果等,与经典物理并不是相互对立的关系,而是与经典物理存在密切的联系性,所以不但要将现代物理融入大学物理教学内容,还要能够借助现代物理分析经典物理中的相关内容;另一个方向,物理学与其他学科存在密切关系,这说明物理学具有较强的融合性和基础性,同时新工科背景下对工程人才的需求,倾向于综合型、复合型,所以大学物理课程教学内容改革要遵循多元化原则[3]。例如,将思政融入大学物理课程教学内容,在教学物理专业知识和技术时,重视培养与发展学生的思想品质、精神素养,借此提高新工科人才培养适应性与科学性。

(三)教学内容要深度化

新工科背景下的大学物理课后教学内容改革,需要遵循深度化原则,主要是在物理学知识的基础上进行合理延伸或拓展,确保学生能够获得更深层的理解、感悟等收获[4]。举个例子,“惯性定律”是力学中最基本的原理,通过物理教学能够让学生明白物理学中的惯性,此时教师应当明确这并不是教学的终点,而只是整个教学中的某个节点。在物理学“惯性定律”的基础上,教师需要对教学内容进行拓展和延伸,可以向学生讲解惯性定律不仅能够应用在力学领域,还可以应用在人的思维、行为等方面。教学内容得到拓展学会思维也会跟随拓展,此种状态下的物理教学更具科学性,也更有利于培养具备创新性、探索性的新工科人才。例如,围绕“惯性定律”开展教学中,有的学生会思考如果自然界中没有惯性定律,换句话说没有维持原来系统不变的趋势自然界有哪些变化?学生思维打开意味能够创造更多的物理教学节点,此处教师可以在学生的质疑上引出能量守恒定律,并引领学生继续完成课堂探究。

三、新工科背景下大学物理课程教学内容改革方向

大学物理课程教学内容改革是社会发展、教育发展的根本要求,更是迎合现代新工科人才培养需求的必经之路。现阶段,大学物理课程教学内容改革有序推行,并且已经在某些地区、某些高校取得了显著成效。笔者认为,新工科人才培养需求下,大学物理课程教学内容改革应合理控制方向,只有这样才能保障教学内容改革的有效性、彻底性和科学性。

(一)教学内容组织科学化

学科之间或许存在明显的界限,但是学科知识之间却存在密切联系性,甚至学科知识能够进行相互转化,所以大学物理教学内容改革应当组织科学化,注重体现知识内在的逻辑性与结构,同时还要注重展现物理问题的实质与本质。大学物理教学内容虽然蕴藏和展现的知识不同,但是知识之间却不是分散孤立的,而是存在一定的内在逻辑性,所以教师在组织物理教学内容时要重点交代知识点之间的关系,借此帮助学生形成完整的知识结构[5]。例如,电场和磁场知识就存在内在逻辑性,有的学生难以探明电场与磁场知识的关联性,也就无法真正掌握这两个物理知识,针对此种教学问题教师可以寻找能够串联电场与磁场知识的桥梁,以便帮助学生理解与转化物理知识点。此处教师可以向学生讲解自行车运动(借助生活中的事物更容易提高学生的理解力),当自行车从静止电荷旁边经过时,静止电荷相对自行车就成了运动电荷,这个时候就形成了电流并且会产生磁场,教师提出“明明是电场怎会在运动的情况下变成磁场”的疑问,此种教学内容能够引导学生深思,同时也会指引学生深入探索电场与磁场知识。通过重视展现物理知识的内在逻辑性,可以帮助学生逐步建立系统和完整的物理知识结构。

(二)教学内容表现人文化

新工科背景下的大学物理课程教学,不能只重视传授学生物理定律、公式,更要重视体现物理学蕴藏的文化,所以大学物理教学内容改革需要变现人文化。将物理文化融入课程教学之中,可以使学生在物理知识的基础上,形成学习物理、探索物理、研究物理的动力,这是新工科人才应当具备的根本素养。例如,运用多媒体或者卡通片的形式,向学生展现不一样的大学物理教学内容,将单纯的物理知识教学转变成生动形象的物理文化渗透,借此提高大学物理课程教学的人文化。

(三)教学内容体现思政化

新工科人才不仅需要基本较强的专业知识和技术,还要具备优秀的精神品质和道德素养,诸如创新精神、探索精神、实践精神等,都是新工科人才不可或缺的基本素质。对此,大学物理课程教学内容改革,应当将思想政治教育融入其中,使学生在学习物理知识的同时,获得精神、素质、道德等层面的发展,从而拓展大学物理课程教学的维度。例如,在讲解某个物理定律时,可以将教学内容扩展到发现物理定律的小故事,或者是物理定律发现者验证猜想的故事等,此种思政化的大学物理教学内容,能够为学生未来发展提供有力支撑。

结语:综上所述,新工科背景下对大学物理课程教学内容实施改革,不仅有利于提高新工科人才培养的综合水准,还有利于完善大学物理课程教学体系。上文主要从大学物理课程教学内容改革重要性、基本要求和主要方向三个维度,做出全面、具体性分析,希望能对新工科人才培养和大学物理教学革新有所帮助。

参考文献:

[1]周雪,杨旭.“新工科”背景下“大学物理”教学改革的探索与实践[J].现代盐化工,2022,49(04):121-124.

[2]高珊,田恕雪,姜雨涵,陶本通,何林李,王艳伟,王振国.基于工程教育认证的大学物理实验课程目标的建构与实践[J].大学物理实验,2022,35(03):157-160.

[3]刘冬梅.新工科背景下大学物理课程教学改革研究[J].广西物理,2022,43(02):115-117.

[4]李晨冉,孟丽杰.工匠精神融入大学物理课堂的路径研究[J].科技风,2022(16):48-50.

[5]刘毅,罗树军,王文宇.大学物理模块化教学改革教学案例分析[J].创新创业理论研究与实践,2022,5(03):26-28.

 

基金项目:

河南省高等教育教学改革研究与实践项目(2021SJGLX231)

河南省研究生教育改革与质量提升工程项目(YJS2021AL098

郑州航院教育教学改革研究与实践项目(ZHJY2211),

郑州航院研究生教育质量提升项目(YJS2021JD20,, 2022YJSKC03

河南省教育科学"十三五"规划2020年度一般课题(2020YB0151

 


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