新工科背景下應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理課程模塊化教學(xué)改革探索

劉 毅，溫亞芹，姜 帆

(哈爾濱華德學(xué)院，哈爾濱 150025)

在新工科建設(shè)大力推進(jìn)的大背景下，應(yīng)用型本科院校的基礎(chǔ)課程改革勢在必行。大學(xué)物理課程作為一門理工類專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，為了最大限度發(fā)揮其基礎(chǔ)性、前瞻性、銜接性作用，有針對性地滿足各專業(yè)需求，需全方位進(jìn)行課程改革。

1 設(shè)計教學(xué)模塊，更新教學(xué)內(nèi)容

在大多數(shù)應(yīng)用型本科院校中，大學(xué)物理課程采用的是傳統(tǒng)的課程設(shè)置模式，以力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動和振動學(xué)四大篇章為主，適當(dāng)進(jìn)行教學(xué)重難點的不同側(cè)重，制訂教學(xué)計劃和設(shè)置教學(xué)內(nèi)容。這樣的課程設(shè)置保證了知識體系的完整性，也比較符合師生的學(xué)習(xí)習(xí)慣。但在很多工科專業(yè)較多，學(xué)科跨度較大的院校中，傳統(tǒng)的大學(xué)物理課程教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足專業(yè)建設(shè)的需要。很多專業(yè)課程亟需的物理學(xué)基礎(chǔ)知識并不在大學(xué)物理課程的授課范圍內(nèi)，而一些大學(xué)物理課程中重點講解的知識內(nèi)容對某些專業(yè)來說又很少得以應(yīng)用。

針對應(yīng)用型本科院校的實際需求，哈爾濱華德學(xué)院積極展開了大學(xué)物理課程模塊化教學(xué)改革的探索和實踐，將大學(xué)物理課程分兩學(xué)期進(jìn)行，共設(shè)置兩大主模塊和八個子模塊。其中，基礎(chǔ)模塊和應(yīng)用模塊為兩大主模塊，基礎(chǔ)主模塊分為兩個子模塊，分別為力學(xué)和電磁學(xué)，具體授課過程中會針對不同專業(yè)的教學(xué)重難點和內(nèi)容側(cè)重略有調(diào)整。應(yīng)用主模塊分為六個子模塊，分別為熱學(xué)、振動和波動物理學(xué)、固體力學(xué)及材料學(xué)基礎(chǔ)、流體力學(xué)、光學(xué)基礎(chǔ)、大學(xué)物理實驗。其中，大學(xué)物理實驗?zāi)K為全校必選模塊，各學(xué)院可針對實際需要選擇實驗項目。其余模塊全校各學(xué)院以專業(yè)知識需求為主要原則，任選兩個模塊進(jìn)行組合。教學(xué)內(nèi)容的大面積更新和重新組合有效地解決了大學(xué)物理課程與后續(xù)專業(yè)課程的針對性銜接問題。在設(shè)置課程的過程中，應(yīng)充分尋求和采納各學(xué)院、各專業(yè)教師的意見，大到模塊設(shè)置，小到知識點和教學(xué)重難點，均是可以進(jìn)行研究和討論的。打破學(xué)科壁壘，形成合力，用靈活合理的方式發(fā)揮學(xué)科間互補(bǔ)性優(yōu)勢也是新工科建設(shè)的重要思想之一。

力學(xué)和電磁學(xué)是物理學(xué)的兩大最基礎(chǔ)領(lǐng)域，其知識內(nèi)容對于絕大多數(shù)工科專業(yè)來說是十分重要的。在應(yīng)用模塊方面，可適當(dāng)引入在傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)體系中容易被忽略的教學(xué)模塊，如流體力學(xué)部分。而在模塊化改革過程中，流體力學(xué)部分的內(nèi)容被很多機(jī)電學(xué)院、汽車學(xué)院的專業(yè)選為了學(xué)習(xí)內(nèi)容，這說明相關(guān)的物理學(xué)知識在這些學(xué)院的后續(xù)專業(yè)課程中能夠起到很好的承上啟下作用。固體物理模塊、光學(xué)模塊方面的知識內(nèi)容在很多同類院校的大學(xué)物理課程中已經(jīng)逐漸被邊緣化，甚至被整體刪減，但在模塊化教學(xué)改革的研討中，電信學(xué)院和機(jī)器人學(xué)院分別選擇了這兩個部分的內(nèi)容。從這些現(xiàn)象中可以看出，與時俱進(jìn)地更新大學(xué)物理課程的教學(xué)內(nèi)容是十分必要的，突出基礎(chǔ)性、針對性、銜接性是模塊化教學(xué)改革的重點。

2 融合科技前沿，提升科技素養(yǎng)

作為教師，應(yīng)該時刻關(guān)注學(xué)生們的心理動態(tài)，不斷改進(jìn)教學(xué)方法，通過多種方式激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，組織和引領(lǐng)學(xué)生們走進(jìn)物理學(xué)的美妙世界。物理學(xué)對于人類的科學(xué)技術(shù)發(fā)展起到了十分關(guān)鍵的作用，教師在授課過程中可以適當(dāng)引入前沿科學(xué)技術(shù)的動態(tài)，如激光技術(shù)對于芯片生產(chǎn)的重要性，隔熱材料對于航天事業(yè)發(fā)展的重要性，轉(zhuǎn)動慣量在陀螺儀基本原理中的重要作用，等等。把授課過程中很多的物理學(xué)知識延伸應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，以導(dǎo)入語、例題、課后討論問題等形式引入教學(xué)環(huán)節(jié)，將大大提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)主動性。教學(xué)內(nèi)容的大面積更新和教學(xué)案例的動態(tài)更新對教師也提出了更高的要求，教師應(yīng)更加積極主動地在教學(xué)思想上進(jìn)行改革，不斷關(guān)注和學(xué)習(xí)前沿科技領(lǐng)域的最新成果，并結(jié)合自身知識基礎(chǔ)選擇合理的教學(xué)方法，不斷豐富和更新教學(xué)內(nèi)容。

在教學(xué)中融合前沿科技知識是大學(xué)物理課程模塊化教學(xué)改革的重要組成部分。部分學(xué)生在這方面的視野比較狹窄，自身科技素養(yǎng)有待提高。作為大學(xué)物理課程的授課教師，應(yīng)積極探索和收集有利于課程的教學(xué)素材，讓學(xué)生們在課堂上通過對鮮活科技知識的學(xué)習(xí)更好地理解物理學(xué)基本原理，更好地認(rèn)識自身專業(yè)在科技海洋中的定位，提升科技素養(yǎng)，能夠從物理學(xué)角度分析和解決問題。

3 調(diào)整教學(xué)重點，突出基礎(chǔ)作用

大學(xué)物理課程的模塊化教學(xué)改革不是簡單地將知識分解劃塊，而是從教學(xué)理念、課程定位、教學(xué)內(nèi)容、考核方法上進(jìn)行全方位教學(xué)改革。教師應(yīng)收集大量新穎的教學(xué)素材，打破傳統(tǒng)觀念的束縛，合理調(diào)整教學(xué)重難點，如以往熱學(xué)部分的理想氣體壓強(qiáng)公式就是需要詳細(xì)推導(dǎo)才能引出的結(jié)論。大學(xué)物理課程教學(xué)過程中類似的推導(dǎo)內(nèi)容還有很多，占用學(xué)時較長，是期末考試中的重點考點。

在有效的課堂教學(xué)中，應(yīng)最大限度增加與轉(zhuǎn)化生產(chǎn)力相關(guān)聯(lián)的知識信息。教學(xué)難度較大的、與實際應(yīng)用性關(guān)聯(lián)不強(qiáng)的教學(xué)內(nèi)容可以適當(dāng)壓縮，或用其他方式延伸到課外。近年來，受客觀因素影響，高等院校的很多課程都以線上教學(xué)的形式為主，網(wǎng)絡(luò)授課平臺日漸成熟。類似于理想氣體壓強(qiáng)公式推導(dǎo)過程的教學(xué)環(huán)節(jié)可以用視頻的形式在網(wǎng)絡(luò)課程中展示，方便學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行深入研究，在線下課程中可將授課學(xué)時更多地分配到能夠服務(wù)專業(yè)課程和加強(qiáng)工程實踐能力培養(yǎng)方面中去。例如，熱學(xué)模塊中卡諾循環(huán)的熱機(jī)效率長期以來都是授課的重難點內(nèi)容，這一知識點很好地應(yīng)用到了熱力學(xué)第一定律、循環(huán)過程、等溫過程和絕熱過程等熱學(xué)基礎(chǔ)知識，在傳統(tǒng)視角下這樣的教學(xué)安排十分合理。但針對汽車專業(yè)的學(xué)生們來說，奧托循環(huán)的原理則更加重要，它是汽車發(fā)動機(jī)的基本原理，在今后的專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中會經(jīng)常被提及和應(yīng)用。在這樣的情況下，應(yīng)該進(jìn)行針對性調(diào)整，更加側(cè)重對能夠直接幫助學(xué)生們學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程知識的講解。從教學(xué)實踐來看，合理調(diào)整教學(xué)重點可以讓學(xué)生們直觀了解到目前學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容與自身專業(yè)的重要關(guān)聯(lián)性，大幅度提升學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。同時，拓寬教師的知識含量，讓教師對授課對象的專業(yè)需求進(jìn)行深入了解。精準(zhǔn)的教學(xué)設(shè)計和教學(xué)重難點調(diào)整是模塊化教學(xué)的又一重要特征。

4 結(jié)語

建設(shè)基礎(chǔ)堅固、模塊完備、專業(yè)針對性強(qiáng)、新工科特色突出的整套模塊化教學(xué)體系任重而道遠(yuǎn)，這對教師的教學(xué)理念、綜合能力都提出了新的要求。應(yīng)用型本科院校要適應(yīng)時代發(fā)展趨勢，將物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容與科技發(fā)展、專業(yè)需求相結(jié)合，在育人工程中發(fā)揮更加積極的作用。