在大學物理課程中開展“跨學科”教學

胡南 宋思沛

摘 要 文章針對“跨學科”的研究，結合大學物理課程教學，從課程設置、課程內(nèi)容、課程教學方法、課程語言等方面實現(xiàn) “跨學科”的教學改革。

關鍵詞 物理學 學科 跨學科

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Carry out "Interdisciplinary" Teaching in College Physics Courses

HU Nan[1]， SONG Sipei[2]

（[1] School of Optoelectronic Information， Chongqing University of Technology， Chongqing 400054；

[2] Department of Physics， Chongqing No. 95 Middle School， Chongqing 400084）

Abstract Study of "interdisciplinary"， combining teaching college physics course， and "interdisciplinary" teaching reform in terms of curriculum， course content， teaching methods， curriculum and language.

Key words physics； discipline； interdisciplinary

20世紀20年代美國提出“ 跨學科 ”一詞，引起了廣泛的研究?？鐚W科被界定為 “打破學科壁壘 ，將不同學科的理論或方法有機地融為一體”。①我國大學跨學科研究起步較晚，且存在著較多的問題 ：缺乏宏觀上跨學科的有效管理體制、運行機制以及有效的跨學科研究平臺；教師的跨學科意識不強，對跨學科片面理解為知識交叉等等。②結合大學物理學課程，分析“跨學科”本質(zhì)，脫離單純的“跨”學科知識，創(chuàng)新性提出了基于大學物理學課程的跨學科教學理論和方法，并運用于實踐，希望能推進“跨學科”教學的發(fā)展。

1 物理學之于跨學科

物理學本身就是一個較開放的綜合學科，適合開展跨學科融合。人類采用科學分析與科學綜合的方法使人類能逐步了解即統(tǒng)一又多樣性的世界。“學科”是人類在認識世界的過程中采用科學分析的方法將世界分解成的亞體系?？茖W的分化與整合相互交織、 互為補充、 彼此轉化。分化是為了更深更廣的整合 ，而更深更廣的整合又使新的分化成為可能。③“跨學科”是一種科學綜合。

物理學教學改革需要體現(xiàn)跨學科特性。傳統(tǒng)物理學學科壁壘森嚴，教學模式固定，教學缺乏跨學科的溝通和聯(lián)系，課程遠離時代。教師苦教，學生厭學，嚴重脫離了物理學本身的意義，背離了教學目標。因此，教學改革在改革教學內(nèi)容格局的同時要在教學的各個方面實現(xiàn)跨學科教學，與專業(yè)時代契合，提升學生學習興趣，提高教學質(zhì)量，實現(xiàn)教學目標。

2 大學物理中的 “跨學科”教學

2.1 從“跨”學科到“跨學科”

“跨學科”多數(shù)被片面理解為學科知識之間的“跨”，即知識的交叉，而未能體現(xiàn)其本質(zhì)?！皩W科”根本上是一種特有的體系 ，它包含除學科知識之外的學科價值、 學科方法論、 學科語言、 學科學術風格以及學科認同等基本要素。所以，跨學科不只是“跨”，而應是學科所具有的特點的交叉和融合，這才是“跨學科”的本質(zhì)。

2.2 大學物理中的跨學科實踐

2.2.1 分層分類教學實現(xiàn)“跨學科”

在課程內(nèi)容設置上，一方面縱向以物理學基本知識為軸線，另一方面向與專業(yè)切合的交叉學科橫向輻射，加強學科間的滲透、交融及綜合。充分調(diào)研專業(yè)方向，把后續(xù)專業(yè)課作為跨學科教學的主要依據(jù)，建立了公共大學物理課程四個層次、五個類別的教學體系。譬如光電類側重于力學、電磁學、光學、近代等；材料類側重于電磁學、光學、近代物理等等；另一方面，加大近現(xiàn)代物理知識在教學中的比重。近代物理是高新技術的基石，體現(xiàn)新方法新思想，養(yǎng)一定的創(chuàng)新能力，與時代接軌，更能體現(xiàn)科學的綜合，如：激光技術、等離子體、液晶、超導、全息等。

2.2.2 中心課題設置實現(xiàn)“跨學科”

在分層分類的基礎上，建立以 “中心題目”為載體的大學物理跨學科教學形式。構建物理課教師和專業(yè)課教師為主的“跨學科”教學小組；通過學科分析，提取有價值的“中心題目”；編寫出中心題目為主體，分別適用于我校電子、車輛、材料、生物等專業(yè)的大學物理補充教材；針對中心題目，突出物理知識的基本點，闡明與專業(yè)結合的應用點。譬如，對于光電類，結合波動光學知識設定“光柵衍射與光譜分析及其應用”、“基于衍射原理的無損檢測應用”等中心題目；結合電磁學知識設定“無處不在的場”“基于場與物質(zhì)作用的安全用電指導”“電磁波的傳播特點”等中心題目。對于機械類，結合力學知識設定“力矩在機械裝置中的應用”“車輛運行中簡單的力學原理”“建筑中的力學應用”等。對于生物類，結合力學運動學知識，設定“加速度與人體生理反應”，“太空漫步失重的人體反應與克服”，結合電磁學設定“人體心電圖信號”，結合光學的“基于電磁波特性的醫(yī)學探測器”等等。我們希望逐年累積，形成有效的“中心題目”資源庫，更有效地開展課堂的跨學科教學。

2.2.3 文理教學方法交融實現(xiàn)“跨學科”

理工科課程教學的特點是邏輯性很強，理工科老師課堂教學嚴謹度高，常常讓學生會試聽疲勞。而文科教學的特點是發(fā)散性，圍繞著一個中心，老師無不是旁征博引、浮想聯(lián)翩，像一篇散文，但又形散神不散。學生在聽課時跟著老師欣賞華美語句的同時還若有所思，若有所悟。

鑒于此，我們在大學物理的教學過程中逐步形成以物理學史的人文事跡和跨學科的中心題目為教學興趣刺激點。在一個核心知識開始講解時，用物理學史的人文事跡的發(fā)散式展開教學，引起學生學習的興趣，在知識點講解完后，再以跨學科的中心課題講解跨學科應用案例。這樣循環(huán)反復，通過教學法的文理融合促進教學質(zhì)量的提高。譬如，經(jīng)典力學動力學學習之前，引入亞里士多德、伽利略、牛頓等事跡與科學發(fā)現(xiàn)過程的人文講解，力學基礎知識學習后，完成對中心課題《橋梁中的力學原理》《汽車的扭矩》等的跨學科定性講解。結合多媒體技術，我們也逐步構建起這樣的配套知識庫，當然，這樣的累積需要不斷地更新，結合當今實例，更新興趣刺激點。

2.2.4 課程語言相通實現(xiàn)“跨學科”

課程語言，主要指某種知識含義在該課程當中的名稱或稱謂。通過開展跨學科專題調(diào)研以及多年的教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)在分支學科課程和平行學科課程中存在很多相同、相關和相容的知識點，而僅僅因為各自課程的語言不一致，而無端形成了壁壘，增加了重復知識，也阻礙了對知識的深入理解。比如大學物理學的“矢量”概論和高等數(shù)學中的“向量”概論，在講解時應該一并提到，并重點闡述內(nèi)涵；大學物理學中的“力矩”概念與理論力學的“力偶”“力偶矩”“扭矩” “轉矩”等相同相關概念的理解和學習；大學物理學中的“彈性形變”與材料力學的“應力”“應變”的學習；大學物理學“波函數(shù)”“波的分解和合成”與信息光學中“光信號”“光信號衍射和疊加”，與數(shù)字信號處理中“電信號”“電信號的分解和合成”“濾波”等的相通之處；大學物理學中“光柵衍射”與生物物理學的“光譜分析技術”的關聯(lián)性等等。我們希望通過跨越課程語言描述的不同，深挖知識內(nèi)涵，強調(diào)其本質(zhì)含義，將知識融會貫通。

3 小結

通過不同形式的“跨學科”教學實踐，跨學科教學能很好激發(fā)學生學習物理的興趣，使學生體會到物理學在其自身所學專業(yè)中的重要性，增強了學習物理的主觀能動性，有效地提高大學物理課程的教學質(zhì)量。

基金項目：校級教研教改課題《基于大學物理課程的“跨學科教學”研究與實踐》項目編號：1000301

注釋

① 秦國柱，馮用軍.高等教育跨學科研究：中美比較的視角.江蘇高教，2005（14）.

② 左曉甜.美國研究型大學的跨學科戰(zhàn)略及其啟示.高等理科教育，2012.3（2）：77-78.

③ 馬力暉.論高?？鐚W科創(chuàng)新團隊建設.當代教育理論與實踐，2014.6（1）：14-16.