建設具有專業(yè)特色的大學物理慕課教學改革研究

[摘 要] 線上教育的擴張和疫情背景下對數(shù)字教學資源的切實需求，促進了慕課及慕課平臺的迅猛發(fā)展，同時也提出了高等教育中教學改革的新要求：建設具有專業(yè)特色的、線上線下教學深度融合的大學慕課課程。以大學理工科必修的大學物理課程為例，分別選取四個專業(yè)，設置不同的知識點模塊，創(chuàng)新性地以學生為主體選擇具有專業(yè)特色的課程內(nèi)容，討論了基于大學物理課程平臺的拓展課程群建設，進一步促進學生的學習和發(fā)展。

[關鍵詞] 慕課;大學物理;專業(yè)特色;課程平臺

[基金項目] 2018—2021年度國家自然科學基金“稀土離子摻雜微晶玻璃上轉(zhuǎn)換發(fā)光超快量子調(diào)控的研究”（11774094）

[作者簡介] 張詩按（1978—），男，福建泉州人，博士，華東師范大學物理與材料科學學院研究員，主要從事超快光學成像研究。

[中圖分類號] G642? ? ? [文獻標識碼] A? ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）23-0049-04? ? [收稿日期] 2021-02-01

近年來，隨著信息技術的飛速發(fā)展，“慕課”——Massive Open Online Courses （MOOC）這一基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的大規(guī)模、在線、開放式教學模式，迅速席卷了全球教育界，開創(chuàng)了全新的教育模式，促進了教學內(nèi)容、方法和教學管理機制的變革，給高等教育教學改革帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)[1]。慕課的開展改變了傳統(tǒng)教師在課堂講授的教學模式，實現(xiàn)了“以學生為中心”的混合式、探究式、合作式學習，極大調(diào)動了學生的主動性和創(chuàng)新性。此外，基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的慕課，真正實現(xiàn)了任何人在任何時間、任何地點進行任何知識學習的設想，深刻影響到人類的生產(chǎn)和生活方式。如今的大學生生活在高速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)時代，他們對基于互聯(lián)網(wǎng)的學習和從互聯(lián)網(wǎng)獲得知識具有天然的親切感，因此慕課的發(fā)展是高等教育發(fā)展的必然要求。此外，新冠疫情導致的社交隔離特殊情形下，必須以線上教育取代線下教育，迫使廣大教育工作者不得不改變傳統(tǒng)的教學模式。這種新形勢下，教學改革需要使我們進一步思考，如何不斷完善和提高新興的在線開放課程，如何將線上教學和線下課堂深度融合，從基于專業(yè)發(fā)展的角度建立特色的慕課課程。

自從2018年1月公布首批490門國家精品在線開放課程以來，我國在線開放課程建設和應用蓬勃發(fā)展，成效顯著。越來越多的慕課平臺投入使用，幾千門慕課上線，使我國的慕課總量位居世界第一[2]。作為一個新生事物，在線開放課程還需要不斷完善和優(yōu)化。課程質(zhì)量可以通過各種精品課程評選來優(yōu)中選優(yōu)，但是課程的設置卻很難從專業(yè)角度形成適合學生發(fā)展的知識結構和課程群。因此廣大選課者尤其是高校學生面對紛繁復雜的課程，很難有針對性地選擇適合自己需要的慕課。本文以大學理工科必修的大學物理為例，以機械設計、機械電子、材料科學與工程、通信工程四個專業(yè)為模板，探索具有專業(yè)特色的大學物理慕課教學改革。

一、大學物理課程特點

物理學是人們在長期探索自然的過程中，不斷發(fā)展出來的研究物質(zhì)運動規(guī)律和基本結構的學科，是自然科學和工程技術的重要基礎。大學物理是高等教育理工科學生的基礎必修課，不僅為其他課程的學習打下知識基石，而且能夠培養(yǎng)學生探索客觀物質(zhì)世界的創(chuàng)新思維和科學素養(yǎng)[3]。大學物理主要包含力學、熱學、光學、電磁學和近代物理等，線下教學中，針對大學多種多樣的專業(yè)，即使使用同一本教材，教師也會根據(jù)專業(yè)差異將大學物理課程分為2～3類，知識點的講解和考查難易不同。如機械類專業(yè)側(cè)重力學和熱學，光電信息類專業(yè)則側(cè)重光學和電磁學。慕課平臺上大學物理的相關課程很多，但絕大多數(shù)都是對某一本教材的完整的、無側(cè)重性地講解，缺乏專業(yè)特色和具有延展性的知識點的擴展和融合。因此，本文基于大學物理課程的高普及性、專業(yè)可塑性，提出全新的課程改革思路，將線上大學物理課程的知識點模塊化，學生根據(jù)自己的專業(yè)特色，自由選擇和組合基礎的和重點的知識點，并且在大學物理慕課的基礎上，根據(jù)研究興趣和今后的發(fā)展方向，拓展出相關知識點和線上課程的鏈接，促進知識的交叉融合，一方面建設具有專業(yè)特色的大學物理課程，一方面以大學物理課程為中心，以學生發(fā)展為導向，完善相關的課程群建設。

二、具有專業(yè)特色的大學物理課程側(cè)重點分析

本文以機械設計、機械電子、材料科學和通信工程四個專業(yè)為例，探討具有專業(yè)特色的大學物理慕課改革。以往的線下教育中，這四個專業(yè)的大學物理課程學時設置和課程內(nèi)容差別不大，主要由教師根據(jù)專業(yè)特色在授課過程中選擇側(cè)重點。但如果學生在慕課平臺選課，則難以找到具有專業(yè)特色的在線課程。機械設計和機械電子通常為同一學院的不同專業(yè)分支，但是在培養(yǎng)方案上略有不同，機械設計側(cè)重于系統(tǒng)的設計制造，對于機械原理、機械材料等要求較高，在大學物理授課過程中，應該側(cè)重于力學部分內(nèi)容的講解，如物體的受力分析、動能定理、碰撞、機械振動等;而機械電子專業(yè)學生在了解力學知識的基礎上，可以深入學習電磁學部分內(nèi)容，如電容器和電容、靜電場中的電介質(zhì)、安培環(huán)路定理等。材料科學專業(yè)要求學生掌握材料的制備和表征，而目前新型光電和納米結構材料是國際上研究的前沿，材料的加工和表征需要用到激光光源和激光光譜。因此在材料科學專業(yè)的授課過程中，波動光學中關于光的相干性、光的干涉和衍射必不可少。通信工程專業(yè)的學生要求有較強的電子電路應用和設計能力，因此電磁學部分的內(nèi)容是其側(cè)重點，此外隨著量子通訊技術的發(fā)展，通信工程學生需要掌握一部分量子物理基礎，如波函數(shù)和薛定諤方程等。

不同專業(yè)的學生對于大學物理課程知識點的需求不同，因此線上課程設置必須考慮到不同個體的需要。在大學物理課程的設計中，根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)計劃和學生發(fā)展，將大學物理課程知識點分為基礎知識點、重點知識點和拓展知識點。其中基礎知識點和重點知識點同屬于所有專業(yè)必修的大學物理知識，但重點知識點根據(jù)專業(yè)特色調(diào)節(jié)，兩者相加等同于線下課程根據(jù)專業(yè)特色進行大學物理課程分類。由于是線上課程，能夠選擇的重點知識點更多，其分類方式與線下相比更為靈活，可以實現(xiàn)每一專業(yè)具有各自專業(yè)特色的大學物理課程。而拓展知識點部分，其一可選取與專業(yè)相關的大學物理教材中的選修知識;其二可根據(jù)專業(yè)發(fā)展方向，或者學生發(fā)展興趣，靈活添加各類緊密結合國內(nèi)外研究發(fā)展前沿的知識內(nèi)容，從而實現(xiàn)以學生為主體，每一學生具有適合自己的大學物理課程。課程的考核方式線上線下結合，主要以專業(yè)劃分，基礎知識點和重點知識點統(tǒng)一考核內(nèi)容，拓展知識點部分以論述或設計為主。