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“新工科”背景下的大学物理学课程思考

作者：冯伟
来源：《现代职业教育》2020年第32期

摘要[]大学物理作为高等学校理工科的公共基础课，是培养新工科学科发展和建设所需
要的复合型、综合性创新人才的重要基础。对此课程进行深入思考和改革，探索新工科学科发
展中物理学如何更好地发挥先导和基础作用，以适应新时代的需求。

关键[词]新工科;大学物理;教学改革

中图分类号[]G642文献标志码[]A文章编号[]2096-0603（2020）32-0214-02

一、“新工科”背景下的大学物理学

年20172月以来，教育部积极推进新工科建设，先后形成了“复旦共识”“天大行动”和“北
京指南”，并发布了《关于开展新工科研究与实践的通知》《关于推进新工科研究与实践项目
的通知》，全国各高校都开始重视新工科建设，逐步开展了“新工科”背景下的相关教学改革
[1，2]。随着对“新工科”大致内涵达到基本的共识，形成了新型学科专业、新生学科专业和新
兴学科专业三类新工科学科专业基本结构[3]。

物理學是自然科学中最基本、最重要的基础科学，是研究物质运动普遍规律和物质基本
结构的科学，是工程科学和技术的基础。近年来由物理学孕育的新科技在引领未来技术、发展
新兴产业中起到了重要作用。大学物理学是物理学的基础部分，是工科各专业学生的主要基础
课程之一，主旨是培养学生掌握科学研究方法、思维方式和能力，增强学生的科技创新意识，
全面提高学生的科学素养。新工科具有现代科学、技术和工程相互交叉融合的特性，新工科学
科的发展和建设需要有很好理工科基础的复合型、综合性创新人才。在新工科学科发展中，物
理学的先导和基础作用将更加显著和重要，大学物理学课程改革就具有尤其重要的现实意义。

大学物理学课程经过多年的教学实践，已经形成了完备的教学体系和与各传统学科专业
密切相关的基本架构。然而，现有课程内容比较传统和过于经典，教学内容涵盖力学、电磁
学、热学、光学和近代物理基础，对与新科技相对应的基本内容涉及较少。为了与新工科的发
展相同步和匹配，大学物理学课程内容亟待解决的关键问题是如何建立针对新工科专业的大学
物理学基础课程体系，需要引入与之相关的新概念、新现象和新方法的知识内容，例如与人工
智能、大数据、云计算、物联网等新科技相关的基本物理概念和内涵。大学物理课程体系还需
要融入侧重近代物理和高新技术物理进展的相关知识。2018年“地平线报告”指出高等教育中技
术的重大发展将主要体现为：分析技术、创客空间、自适应学习技术、人工智能、混合现实、
机器人等。而新兴领域与技术都强烈地依赖近代物理和高新技术，通过探索和建立新的课程体
系，进一步确定与新工科各专业相匹配的大学物理学基础课程体系的具体内容，探索理科在技
术前沿的应用，推动理科向工科延伸应用，促进理、工、医等多学科相互交叉、融合与发展。

二、大学物理学课程建设思路和举措

（一）强调“新工科”学科体系建设下物理学的内涵，重视物理学的理念、思路和作用

“新工科”学科形成体现了新科技的发展与其学科建设的需求，面对不断涌现的新技术与新
科学，宏观上我们需要建立系统的学科体系和完善的人才培养理念与模式，强化交叉学科、多
学科科学素质和科学基础的培养。基础学科最重要的学科——物理学，是现代工程科学与技术
的重要支撑，学生通过广泛和深入的课程学习，掌握其中所蕴含的科学原理、逻辑体系和知识
内涵，从而具备融会贯通的自主学习能力、科学创新的思维逻辑和解决实际问题的能力。

当前，物理与工程科学技术的交融越来越密切。物理的最新科研成果直接促进了大数据
统计、新型智能制造、网络科技、人工智能等高新技术的蓬勃发展。物理学的相关概念、方法
和手段在其中发挥了重要作用。例如，热门的“物联网工程”专业，主要涉及物品的特征识别、
传感传入物联网、物品的互通对话、人与物、物与物之间的信息沟通和对话，呈现出分布式和
智能化等特征，需要通过射频识别、全球定位、视频、音频、激光扫描等各种传感器技术来实
现，这些内容深刻涉及物理学中典型概念和内涵的运用，如机械振动、机械波、电磁波、激光
和量子物理等基本知识。此外，在智能制造、大数据处理、人工智能等专业方向同样深刻涉及
物理学中的经典和量子特性等方面，与物理学密切相关。未来科学和技术的进步，将更极大地
依赖物理学以及与之相关的交叉学科的发展。

（二）增加物理学史知识介绍，加强科学思想教育

物理学史蕴含着丰富的科学思维和科学精神，增加物理学史教学有助于学生科学人生观
的树立，激发其学习主动性和创造性思维的培养[1]。通过了解和学习物理学史，学生可以加
深对物理学的理解，更重要的是从中得到教益和启迪。如通过光学历史的发展介绍，把握人们
对光的本性认识的这根红线，有助于人们对光学的发展脉