鲁 芬
（武昌工学院智能制造学院 湖北 武汉 430065）
“新工科”是新时代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，主要目的是改革传统的工科建设，以适应新形势下经济发展对人才的需求。在知识经济时代，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，即素质教育的基本要求。物理学是作为研究现实物质层面最普遍、最基本的自然学科，是人类探索大自然的重要工具。因此，对于大学教育，尤其是理工科学生的教育，“大学物理”就显得尤为重要。
为了应对工业4.0 的到来和“互联网+”等一系列工程战略，教育部提出了新工科的概念，这是我国大学教育应当进行改革的方向，只有做到秉持以下四个理念，才能够建设出一支强大的新工科团队。四个理念分别是服务国家战略理念，引领未来发展理念，对接产业行业理念和以学生为本的教育理念。新工科的教育模式要求学校要制订出与现代社会发展相符的最佳教材，同时经过不断改革与创新为学生挑选更好的教材内容，通过教师的不断摸索和创造，为学生制订出更加专业的培养方案来适应学生的个性化发展，满足每一名学生的要求。同时新工科建设的一项重要内容是能够做到多学科共同发展。通过多学科之间的交叉融合，能够削弱大学物理课程的专业界限，同时也能够促进新技术的不断产生，培养出具有足够专业知识，对各个学科都能融会贯通的新型复合人才。
大学物理课程是理工科各专业学生的一门重要的通识性必修基础课，既为各专业学生打好必要的物理基础，又能够培养学生科学的世界观、增强其分析问题和解决问题的能力。因此，在大学物理课程的教学过程中，我们须将教学内容与学生的专业有机结合，让学生体会到课程与自身专业之间的依托关系，真正发挥大学物理通识性、基础性的作用。特别是“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，这对人才培养质量的提升显得尤为重要。
1 大学物理的地位、存在的问题和解决方案
1.1 物理学在人才培养过程中的独特地位
物理学由于其历史悠久，体系完整，研究方法成熟，应用广泛的特点，而成为大学生的重要基础课程和文化素质教育课程，它在培养学生科学素质和创新能力方面具有独特的地位。物理学具有四个方面的素质教育功能，即物理学的哲学教育功能，物理学的方法论教育功能，物理学的人文精神教育功能，物理学的美感体验教育功能，充分发挥物理学在人才素质培养过程中的作用是目前研究的基本点。
1.2 大学物理教学中存在的主要问题
大学物理教学存在的主要问题表现在四个方面。一是教育思想上的偏差，教师仅把物理学基础课程作为一门为专业服务的工具性课程，忽视了其素质教育的重要作用；二是课程开发不够，在理工类专业中仅开设大学物理和大学物理实验且其学时较少，在文管类专业一般不开设相关课程，因此开发适应不同需要的物理类基础课程成为当务之急；三是教学内容陈旧且趋同，不能适应不同起点和不同专业学生的需求；四是教学方法和手段改革力度小，教学资源和教学网络的利用不够，学生自主学习的空间小，对学生创新能力的培养不利。
1.3 解决方案及思路
针对以上问题，项目组提出了基于“一线二平台三融合”的民办高校物理课程教学体系，建立教学和竞赛双平台，融合学科、专业、实验的大学物理课程群，与其他学科做到相互融合、相互补充，进而培养出适合现代社会发展的新型人才。
科学构建课程体系是新工科建设的要求，是新时代科技高速发展的要求，也是民办高校应用型人才培养的需要。在此背景下，进行“一线二平台三融合”的大学物理课程教学体系的构建与实施研究，为民办高校学科建设再上新台阶奠定坚实基础。
“一线”指的是坚持以现代教育思想为指导，以充分发挥物理教学的素质教育功能为目的，以培养具有知识的专业性与通识性、能力的专业性与发展性、素质的通用性与鉴别性共融的应用型人才为主线，全面提升物理课程在人才培养过程中的重要作用，大大提高学生的学习兴趣和效率，提升教学质量和水平，使应用型人才的培养落到实处。
“二平台”指的是大学物理教学平台和教赛融合的学科竞赛平台。
“三融合”指的是多学科融合、多专业融合和多元化实验融合的大学物理课程群。以知识、能力、素质协调发展为原则，建立多学科融合的大学物理课程群。以应用型人才培养为目标，建立多专业融合的大学物理课程群。以强化实践能力训练为核心，建立多元化实验融合的大学物理课程群。
2 大学物理课程群的整体构建
近五年项目组开始构建面向全体大学生的物理系列课程。以现代教育思想为指导，以知识、能力、素质协调发展为原则，以充分发挥物理教学的素质教育功能为目的，建立面向不同层面大学生的物理课程体系。通过面向全体大学生的物理理论、物理实验和生活与物理公选课系列课程的科学构建，全面发挥物理课程在人才培养过程中的重要作用。
为培养高素质应用型人才，在继续完善面向理工科类大学生的大学物理课程基础上，适当拓宽大学物理课程设置的平台和口径，构建起一个多角度、立体化、涵盖物理理论和物理实验，由必修课和选修课组成的物理课程体系，该课程体系可满足不同专业背景大学生的个性化需要。
第一，开设面向文管类、经济类大学生的大学物理理论和实验选修课程；第二，为理工科类学生开设现代工程技术中的物理基础、光纤应用及发展前景等提高性课程；第三，开设近代物理实验等研究性课程。各门课程的学时与教学对象见表1（p116）。
表1 大学物理系列课程的学时与教学对象
3 大学物理课程教学改革研究
近年来，各大高校为实施应用型人才的培养，对相关基础课、理论课程的课时设置进行了改革，采取了缩减理论课课时增加实践类课程的方法，那幺要在有限的课时下讲清楚众多的相关物理知识点确实有较大难度，因此现亟须对大学物理的教学模式进行改革，以拓展学生自主学习空间为出发点，课题组提出基于“一平三端”的大学物理优课程建设计划。利用“超星学习通”软件云平台（一平），将教师端、教室端、后台管理端（三端）联系起来构建大学物理优课程，以全新的教学模式呈现给学生。
3.1 以人才培养计划为依据，大纲制订（修订）和教材建设为平台，优化大学物理教学内容，加强教材建设
2018 年“新工科”热潮开始，项目组成员和全体任课教师围绕着“新工科”和应用型人才培养展开积极讨论和调研，开展了教学大纲的全面制订。制订与修订教学大纲的原则：第一，全面分析课程的性质、教学对象、内容选择符合应用型人才的培养定位、专业教学需要。第二，注重吸收物理学最新成果以及实际应用。第三，遵循物理学的自身规律，注重提炼物理学发展过程中的核心概念作为主要的知识点，帮助学生建立物理学及其相关领域的整体图象。第四，注重挖掘物理学中的科学方法论、科学素质和人文精神的教育素材，将培养学生优良的人品作为物理教学的重要目标加以落实。
在教学实践中，严格课程管理，所有开设的课程都选用优秀教材。加强教学研究与改革，将研究成果固化为教材、讲义和参考材料。大学物理教材注意从物理学史的发展角度引入物理定律和概念，并适当介绍当代物理学的成就以及在工程技术上的应用，突出物理学知识与实际相结合的特色。避免烦琐的数学推导，突出物理思想，深入浅出，通俗易懂，注重激发学生的兴趣，增加教材的可读性和趣味性，注重培养学生的创新思维能力。项目组自编教材《普通物理实验》，全书由易到难分成四部分：基础性验证性实验、综合性实验、设计性实验、物理仿真实验。符合学生的学习规律和认知特点。每个实验的仪器均与本校实验室仪器配套，仪器的操作方法和注意事项写得非常详细，实验步骤结合有关仪器撰写，帮助学生更好地理解原理、方法，规范地完成操作、原始数据的记录及实验报告。设计性实验对培养学生的自学能力、综合能力、独立的设计及工作能力有较大帮助，仿真实验则对于仪器复杂、昂贵的实验提供了一个廉价的操作平台。
3.2 以能力和素质培养为重点，改革大学物理的教学模式，推进大学物理优课程建设
物理学是一门实验科学，包含大量实验现象和自然规律，抽象的概念、复杂的现象、三维的模型等用“讲授+板书”的教学方法是无法达到良好的教学效果的，而针对这些难点进行仿真，建立大学物理仿真课堂，使物理学的有关重点、难点更加生动、形象、有趣，极大地激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。
针对前面构建的多角度、立体化、涵盖物理理论和物理实验，由必修课和选修课组成的物理课程体系，结合各专业的大学物理系列课程教学大纲，分别针对大学物理理论和大学物理实验的重点、难点内容进行仿真，制作仿真课件，再针对相关知识点进行微课的录制，最后利用“超星学习通”软件上传视频资源、课程资料等内容，构建大学物理优课程。
项目组在设计各个教学环节时，精心营造学生积极参与、自觉投入的教学氛围。大力推行以“问题教学法”和“研究性实验教学法”为代表的启发式教学模式。引导学生以研究的思维，带着“问题”进入物理学习环境，给学生提供思维思考的空间，让学生在融洽的、有利于交往的心理氛围中萌发求知、解难、创新的动机。让学生由“学会”逐步过渡到“会学”，最终实现自主学习。利用优课程可提前向学生布置学习任务（课前），（课中）让学生带着问题进入课堂分组讨论并倾听教师针对性的讲解，课后复习并完成指定作业任务拿到本次课的通关分数，进入下一课题的学习。整个过程中学生可反复利用优课程资源，随时随地学习；教师利用优课程大大提高了上课效率，并且可对每位学生的学习状态进行实时监督、引导，从而达到教师和学生双赢的局面。
大学物理课程体系仿真课件的制作可利用Mathematica软件、Flash 软件和物理实验仿真软件来完成。表2（p117）是具体仿真课件的内容。根据实际教学情况需要，将仿真课件的内容按照一个个知识点展开制作成微课视频，创建微视频库并将其存档。
表2 大学物理仿真课件内容
项目组建设的大学物理优课程除涵盖课程大纲、电子教案、习题指导、实验项目介绍等相关栏目外，还包含网上“大学物理”课堂全过程录像，重、难点微课视频，网上物理习题测试、实验仿真、实验成绩查询、网上答疑等互动性栏目和物理知识咨询、物理精品课件展示等。旨在拓宽学生物理学习的空间，使其成为师生教学互动、学生自主学习的重要平台。
3.3 遵循物理学的客观规律，注重人文精神的培养，改进课程考核方式
教学内容注重物理学科内在的逻辑性与整体性，帮助学生形成系统的、完整的物理理论框架；注重物理学科与其他相关学科的相互渗透与交融，展示物理学的基本概念和研究方法在其他学科中的应用，帮助学生提高物理学习的兴趣。同时在物理教学中渗透对学生科学品质和人文精神的培养，将学生健全的人格养成纳入物理教学的重要目标。理论课程增加考查学生分析和解决实际问题能力方面的实验内容。实验教学采用以纯实验仪器操作考核为主的考试方式。推行实验报告、问题答辩和网上测试等多元化考试形式，促使学生改变学习思路，将主要精力放在对教学内容的深刻理解、系统复习、概括总结和实际应用上，强化“吸收”知识、分析问题的过程。
3.4 以强化实践能力训练为核心，搭建多层次的物理实验教学平台
项目组按照“验证型―综合型―设计型”三层次主线，搭建必修与选修课程相结合、基础实验与创新实验（科学研究、工程应用、学科竞赛）相结合的大学物理实验教学平台。开设以验证性实验为主、综合性实验和设计性实验为辅的大学物理实验系列课程。开辟大学生课外创新活动基地，通过第二课堂的形式，引导学生积极参与新实验的开发。开放物理实验项目，与科研、工程应用有机结合，延伸为大学生课余科研课题。
4 结语
在新工科背景下，大学物理系列课程的设置，既为文管类学生开设了普及性大学物理课程，又为理工科类学生增设了提高性和研究性课程，满足了不同专业背景大学生的成才需要，使全体大学生都接受物理学的素质教育和物理学思想方法的训练。另外，项目组建设的大学物理优课程和搭建的多层次的物理实验教学平台，可广泛应用于其他课程，具有很好的推广价值。
