摘 要 随着新升本科院校向工科转型，原有大学物理教学模式缺乏内容的针对性和实用性，与专业课程衔接比较差，已经难以适应工科专业培养应用型人才的需要，必须进行相应的教学改革。本文主要对土木专业大学物理的内容设置以及成绩评定系统如何完善和优化等问题进行一些探索，优化后的工科物理教学模式加强专业后续课程之间的衔接，课堂例题增加了生活中的实例和工程技术方面的例子，教学内容具有较强的实用性和针对性，能更好地调动学生学习大学物理的热情和探究问题的积极性。
关键词 工科物理 匹配 转型
中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2018.06.033
Reform of Physics Teaching Mode under the Model of
Fostering Application-oriented Talents
——Take Engineering Major as an example
LIANG Xiong， LAI Guozhong， LV Jing
（College of Mechanical and Electrical Engineering， Longyan University， Longyan， Fujian 364000）
Abstract With the transformation of undergraduate colleges to the engineering university， the original model？of Physics teaching has been difficult to meet the needs of engineering specialty"s development， and it must be carried on the corresponding reform. Based on mobilizing the enthusiasm of students" learning and strengthening the pertinence and practicability of engineering Physics， this paper emphatically probes into the optimization of the teaching content and the achievement evaluation system to better and explore the problem.
Keywords Engineering physics； matching； transformation
目前，制造業人才结构过剩与短缺并存，领军人才和大国工匠紧缺，基础制造、先进制造技术领域人才不足，只能通过短期速成班的培训来勉强维持对技术人才的需求，造成的主要原因就是学校人才培养与企业实际需求脱节。[1]在 “技工荒”的这样大背景下，部分地方本科院校向应用转型才能更好满足培养不同类型、不同层次的人才需求。[2]但是，随着院校转型和本科课程改革的深入发展，大学物理课程在各院系课程结构中的匹配性矛盾越来越突出，以及课时数的大幅度的挤压，这些都迫使物理课程进行必要的内容整合和优化。
纵观历史，物理学在三次技术革命中都发挥着关键的作用，它的发展带动了科学技术的创新。大学物理是整个自然科学的基础性学科，对理工科学生的科学思维方法的培养和动手能力的锻炼都起着举足轻重的作用。因此，鉴于大学物理在人才培养中的重要性，不少专家学者对国内外大学物理教材特点进行了系统的比较分析，普遍认为国外教材章节衔接比较好，物理例题比较贴近生活。[3-5]同时，不少学者对国内大学物理教学内容和方法的改革进行了深入的研究和探索，提出了加强物理内容与专业之间衔接，编制大学物理习题册、[6]侧重基础讲解并突出应用实践、[7]按照专业需求实施模块化教学[8]和采用多样化的教学手段优化教学效果[9，10]等改进措施。
本文以提高学生的自学能力、学以致用的本领为导向，从土木工程专业大学物理的课堂教学、实验教学以及考查和评价系统三个方面探讨大学物理如何在应用型人才培养下更好发挥它应有的作用。
1 教学内容及考试内容优化
1.1做好数学基础知识与物理各章节之间的衔接
微积分是分析和求解物理问题的一把利器，在力学篇章开始前可花1个课时温习一下高等数学中微分和积分，而应该应让学生充分认识到两数之差与微分之间的联系，某个量的微分其实就是一个差值，并结合物理内容引导学生如何使用它分析物理问题，例如某个物体空间坐标x的微分dx可以理解为该物体由于运动导致空间坐标的增量，dx也可以代表x轴方向上任取一段线元长度； 让学生导数就是两个微分的比值。例如：
已知加速度，求速度与坐标位置x之间表达式
由此可以分子分母同乘以位置的微分，即可得：
分子中和分别代表两个不同数值，两者相乘，根据乘法交换律可将它们的位置对调：
再结合题意就可以列出下面这个方程：
分离变量并取积分：
容易求得：
两边同时取以e为底的指数函数即可得：
在机械振动、机械波这些内容开讲前可以引导学生复习三角函数有关知识以及傅立叶级数等，这有助于分析机械振动和机械波方面相关问题。
1.2 教学内容模块化及优化，提升学生能学会用的本领
理工类专业基本都会开设大学物理基础课，涉及学生的物理基础和应用能力层次都不尽相同，要解决好“羊羹虽美”与“众口难调”之间的矛盾，就必须将大学物理的教学内容模块化，使得不同层次的学生都能够在应用物理知识解决问题的能力得到锻炼和提高，这就需要物理教学工作者不断钻研大学物理与不同专业之间的联系，才能将物理内容分成理工科的通识部分、专业衔接内容和专业发展所需的拓展部分等三大部分。
教材內容可以根据“重点突出专业联系紧密的知识点和物理基础知识”并结合专业培养方案里头的课时数做合理取舍，土木专业应侧重讲授力学，力学部分在土木专业结构力学或建筑力学中出现关键词可以作为核心词，例如悬梁的受力分析、桁架受力分析中经常用到力、力矩、刚体等词语，且必须让学生掌握受力分析的方法，可将梁、桁、拱、悬索桥等典型结构引入课堂中作为例题来讲解它们受力特点。热学、电磁学、光学等篇章作为通识部分，而近现代物理作为拓展内容，可以讲座的形式介绍一下其诞生的背景、核心概念和基本规律，以基本能满足学生专业发展需求为度。
教学过程中还应让每个学生不断提升自学能力，只有这样才让学生毕业后更好适应社会。物理知识有些章节知识和所用的数学工具都比较类似，例如电磁学中静电场的高斯定理与磁场中能的高斯定理以及静电场中环路定理与磁场的中，可将这些知识比较接近的章节安排学生自学，所需用到的数学知识应提前给学生，并针对学生的知识结构设置一些小问题。当然也可以把上一讲的内容衔接的比较紧凑的章节作为学生自学内容，所设置的问题应尽可能细致些，引导学生突破知识的难点。
1.3 加强大学物理内容的实用性，充分调动学生学习兴趣
为了进一步加强教学内容的实用性，课堂教学过程可挑选一些其他领域里应用实例：结合参考系与坐标系这两个知识点介绍机器人视觉中双目摄像机标定方法以及测距原理；结合法拉第电磁感应定律说家中所用漏宝的工作原理、电磁炉的工作原理和工程高频焊接技术；热学部分可以结合我们生活中的冰箱、空气能热水器的工作原理等等。
将日常生活、工程技术中的应用引入物理课堂，可让学生感触到物理就在我们身边，各种先进的科学技术都离开物理，从而更好激发同学们学物理的学习热情和兴趣。教学过程中应从“学会用定理公式解决课本例题”、“用知识分析工程技术”和“用知识巧解生活的问题”等三个层次逐步提高学生应用知识分析解决问题的能力。
1.4 实验内容分层次，不断提升学生探究和动手能力
实验这一模块尽可能采用探究式教学，实验项目不必追求多而全，实验个数少了并不意味着可以降低教学质量，不能像以往那样实验动手环节只是程序式重复安装、调节和测试，蜻蜓点水，浅尝辄止，而是要搞清楚为什么要这样做，测量方案能否优化等等。相反，要求教师不断钻研现有物理实验仪器设备，如何设置课堂内容来提升实验内容的深度，还应针对不同专业设置不同的教学内容，拿出一部分学时出来由学生根据自己实际情况和兴趣爱好选做实验，这部分内容应增强学生实验过程中的探索环节，进一步深化误差理论在实验分析以及测量方案优化中应用，利用实验前讲解时间循序渐进地教会学生设计较为优化的测量方案及步骤，让学生去体会一下物理实验大师的那种工匠精神。
实验项目按照实验难度划分出基础实验和综合性实验或拓展型实验等等两大模块，比如已做实验加以改进，使得实验结果测量更加精确，综合性实验或拓展实验是在已经学过一定的物理实验操作和实验方法的基础进行的，适合于动手能力和综合分析能力强的学生进一步提升实验探索能力。例如，学生做完示波器这一实验后，可引导学生利用示波器的观测李萨如图怎么准确地判断波线上两点的相位差为，接着让他们自行设计实验测量方案测超声波的波长及波速。
1.5 注重考查知识的实用性，评价方式多样化
为了提高学生的考试通过率，不少老师专门上一次期末复习课圈定考查范围，这种做法直接导致学生平时不努力，临考将题目答案死记硬背，闭卷考时只会就全凭记忆一五一十的写出来，期末考成绩大幅度地提高了，但是学生各方面能力就得不到相应锻炼，这就会完全偏离教学的目的——能学会用。期末考查方式方法一定程度决定学生平时的学习态度，一个好的考查方式可以起到很好的导向作用，因此改变期末考查的方法就显得尤为重要。期末复习这堂课可给学生复习考查的知识点并说明相应考查要求，以及考试题型及分值比例情况。填空题和选择题尽量不考查单纯的识记类的知识，计算题不应该出书本上的原题，但可以在原题基础进行适当改造，或将两三题目综合起来改编成一道题。为了减轻学生的机械记忆的负担，期末考试可采用开卷考。
试卷命题时不宜追求高难度，而应注重考查学生基础知识掌握程度和应用知识解决问题的能力。重在考查如何应用物理学中的定理或定律来解决比较贴近实际的物理问题，应尽可能体现出物理中常用分析思想——微元法，适当降低卷面的难度，设置一些诱导学生在如何将生活中的实际问题转化成物理模型应用数学工具解决的试题，卷面上可适当提示，给予学生一定解决问题的思路和方法。建议将卷面分成两大部分——基础部分和综合提高部分，其中基础部分指的是与后续课程有着密切联系的知识点或物理学中基础知识，这部分的分值应占卷面75%，综合部分约占25%。
成绩评价体系的总评成绩是平时成绩、实验成绩、半期考成绩和期末成绩的综合评价，其中平时成绩评定方法可以借鉴市场经济中员工的薪酬方法——保底工资+抽成工资+奖惩。保底部分可以根据平时学生的出勤情况、作业完成情况评定，“抽成+奖惩”这部分主要根据作业、实验是否独立完成，有无抄袭，课堂作答情况来评定，这样可以比较调动学生平时学习和解决问题的积极性。另外可以增加考查方法的途径，例如某一专业竞赛涉及到物理某方面知识，他如果能灵活应用解决竞赛中所出现的相应物理问题，可在期末总评成绩予以适当的加分。虽然这样考核方式比较复杂，但考核方法比较合理，能更好地将因材施教落到实处。
2 结束语
针对当前各工科专业大幅度压缩大学物理教学时间以及专业课程内容与专业发展需求，工科物理教学过程中应注重理论的应用，适当简化繁琐的理论推导；内容要加强与后续专业课程的衔接，将工程技术和生活中例子引入课堂，增强课堂趣味性；实验项目根据所教专业来设置，内容分层次以便让每位学生动手能力得到有效锻炼；期末考试侧重考查学生知识的应用能力，降低识记类知识的比重。改革后大学物理教学与工科专业的人才培养方案的衔接更加紧密，以及具有更强的专业针对性，教学内容变得更加丰富多彩。
*通讯作者：梁雄
基金项目：2016年福建省中青年教师教育科研项目（JZ160194）资助
龙岩学院校级教育教学改革研究项目（2017JZ01）、福建省本科高校教育教学改革研究项目（FBJG20170102）
参考文献
[1] 叶雨婷.中国制造2025来了 教育体系需向“新工科”方向调整[J].中国工人，2017（4）：28-29.
[2] 李凌艳.新升本科院校转型发展问题探析[J].考试周刊，2015（23）：142.
[3] 王轶卓，李磊，仲海洋.中外大学物理教材的对比与分析[J].物理通报，2012（2）：114-116.
[4] 潘正权，鲍世宁，方本民，等.中外大学物理教学的比较研究[J].中国大学教学，2010（10）：91-93.
[5] 王雷，李春燕，齐立红.中外大学物理教材习题选取思考与借鉴[J].科教导刊，2014（16）：66-67.
[6] 王松伟，张鑫，张彤，等.工科类大学物理课堂教学改革[J].现代商贸工业，2017（9）：166-167.
[7] 周晓烨，王玉杰，董可秀，等.工科类大学物理课程教学探索[J].科技资讯，2017（5）：154-155.
[8] 孙连亮，李春磊，崔乃毅，等.工科大学物理的模块化教学探索[J].北方工业大学学报，2016（1）：68-72.
[9] 金桂，姚敏，黄家敏，等.工科大学物理的教学改革与实践[J].湘南学院学报，2010（2）：43-45.
[10] 张志清.工科院校大学物理课程教学中若干问题的探讨[J].教育教学论，2017（22）：179-180.