跨學(xué)科融合視角下大學(xué)物理教學(xué)改革探討

張 穎

（咸陽(yáng)師范學(xué)院 陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 學(xué)科融合的必要性與背景

1.1 新工科和新高考對(duì)大學(xué)物理的挑戰(zhàn)

新工科和新高考的推行，對(duì)大學(xué)物理教學(xué)提出了更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在這一背景下，大學(xué)物理不僅需要與時(shí)俱進(jìn)地更新知識(shí)體系，還要強(qiáng)化與現(xiàn)代工程技術(shù)的融合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)更加貼近前沿科技，如量子信息、新材料等，同時(shí)增加實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等實(shí)踐性環(huán)節(jié)，讓學(xué)生在親自動(dòng)手的過(guò)程中深化對(duì)物理原理的理解。此外，教師的教學(xué)方法也要靈活多變，以適應(yīng)新高考對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的要求，通過(guò)討論、案例分析等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，從而培養(yǎng)出既懂物理原理，又能將其應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題解決的新型人才。

1.2 傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足之處

在跨學(xué)科融合背景下，大學(xué)物理教學(xué)的改革變得尤為迫切，而傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺陷也愈加明顯。傳統(tǒng)教學(xué)模式常將物理視作一個(gè)孤立的學(xué)科領(lǐng)域，過(guò)于強(qiáng)調(diào)其內(nèi)部邏輯和知識(shí)體系，卻忽略了其與其他學(xué)科的交融與互補(bǔ)。這種孤立的教學(xué)方式導(dǎo)致學(xué)生難以在更廣闊的視野下理解物理學(xué)的真正價(jià)值和應(yīng)用范圍。

更為關(guān)鍵的是，傳統(tǒng)教學(xué)模式往往重理論、輕實(shí)踐，物理實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用常被邊緣化。學(xué)生即便掌握了大量公式和定理，也難以將其靈活應(yīng)用于解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。這種脫節(jié)不僅削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，也阻礙了他們創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的發(fā)展。

1.3 跨學(xué)科融合教學(xué)改革的價(jià)值

跨學(xué)科融合的教學(xué)改革，其真正意義在于塑造一個(gè)更為全面、多元和實(shí)用的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能夠在這樣的環(huán)境中自由探索、交叉學(xué)習(xí)和實(shí)踐應(yīng)用。

物理作為自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，本身就與其他多個(gè)學(xué)科有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，這些聯(lián)系往往被忽視或簡(jiǎn)化，導(dǎo)致學(xué)生難以看到物理學(xué)的全貌和其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用。而跨學(xué)科融合的教學(xué)改革則致力于打破這種局限，將物理學(xué)與數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科緊密結(jié)合，讓學(xué)生在解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)能夠靈活運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)。

此外，這種改革還有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和批判性思考能力。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅需要整合不同學(xué)科的知識(shí)，還需要學(xué)會(huì)從不同角度審視問(wèn)題，提出新穎的見解和解決方案。

2 跨學(xué)科融合的實(shí)施方式

2.1 大學(xué)物理課程內(nèi)容的模塊化分類

為了實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合，首先需要對(duì)大學(xué)物理課程內(nèi)容進(jìn)行合理的模塊化分類。這樣的分類不僅要符合物理學(xué)科內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)，還要考慮到不同專業(yè)對(duì)物理知識(shí)的需求。以力、熱、電、磁、光五個(gè)主要物理學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，構(gòu)建模塊化的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，為跨學(xué)科的融合奠定基礎(chǔ)。

力學(xué)模塊：在這個(gè)模塊中，可以進(jìn)一步劃分為靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等子模塊。針對(duì)工程專業(yè)的學(xué)生，可以加入實(shí)際案例分析，關(guān)注結(jié)構(gòu)力學(xué)在建筑工程中的應(yīng)用，使學(xué)生能夠更好地將理論知識(shí)與實(shí)際工程問(wèn)題結(jié)合起來(lái)。

熱學(xué)模塊：除了熱力學(xué)和熱傳導(dǎo)外，還可以引入熱工程、能源轉(zhuǎn)換等內(nèi)容。通過(guò)工程熱學(xué)，學(xué)生可以了解不同能源形式之間的轉(zhuǎn)換過(guò)程，以及其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用，為未來(lái)工程領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)。

電磁模塊：將電學(xué)和磁學(xué)拆分為更細(xì)致的子模塊，包括電路分析、電磁感應(yīng)、電磁波等。在跨學(xué)科融合中，強(qiáng)調(diào)電磁場(chǎng)在電氣工程、通信工程、電子工程等領(lǐng)域中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

光學(xué)模塊：進(jìn)一步分為幾何光學(xué)、物理光學(xué)、光電子技術(shù)、光通信等子模塊。通過(guò)與工程應(yīng)用的結(jié)合，例如光纖通信原理、激光技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用等，使學(xué)生了解光學(xué)在現(xiàn)代工程中的廣泛應(yīng)用。

磁學(xué)模塊：在此模塊中，可以包括更多與電磁工程、醫(yī)學(xué)影像等相關(guān)的內(nèi)容。強(qiáng)調(diào)磁學(xué)在MRI 技術(shù)、電磁感應(yīng)設(shè)備等方面的應(yīng)用，使學(xué)生了解磁學(xué)在不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

2.2 模塊化教學(xué)團(tuán)隊(duì)的構(gòu)建

在構(gòu)建模塊化的教學(xué)團(tuán)隊(duì)時(shí)，每個(gè)模塊都需要有一位專業(yè)帶頭人，這要求他們不僅在學(xué)術(shù)上有深厚造詣，還要具備豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。

在跨學(xué)科合作方面，每個(gè)模塊的帶頭人都應(yīng)該具備跨學(xué)科合作的能力。這意味著他們需要與其他模塊的帶頭人建立緊密的合作關(guān)系，確保知識(shí)的一致性和整體性。

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在模塊教學(xué)團(tuán)隊(duì)的構(gòu)建中占據(jù)關(guān)鍵地位。教師團(tuán)隊(duì)的成員應(yīng)該具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠引導(dǎo)學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)、案例分析、項(xiàng)目合作等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的實(shí)踐能力。

2.3 全開放選課、分塊授課、統(tǒng)一考核

在全開放選課方面，利用線上選課系統(tǒng)，學(xué)生可以根據(jù)自身專業(yè)需求和興趣選擇相應(yīng)的模塊課程。開設(shè)線上選課平臺(tái)，提供詳細(xì)的課程信息、教師資料以及課程大綱，讓學(xué)生能夠充分了解課程內(nèi)容和教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

分塊授課將大學(xué)物理課程按照模塊分為不同的時(shí)間段進(jìn)行授課。每個(gè)模塊的教學(xué)由專業(yè)帶頭人帶領(lǐng)，結(jié)合具體案例進(jìn)行深入講解。學(xué)生可以更靈活地安排學(xué)習(xí)時(shí)間，根據(jù)自己的興趣和學(xué)科需求選擇合適的模塊。

在考核方面，采用統(tǒng)一的考核體系，確保不同模塊的考核標(biāo)準(zhǔn)和形式一致?？梢酝ㄟ^(guò)考試、課程論文、實(shí)際項(xiàng)目等方式進(jìn)行綜合考核。這有助于確保學(xué)生全面掌握大學(xué)物理知識(shí)，同時(shí)提高考核的公平性和科學(xué)性。

3 專業(yè)帶頭人的角色與責(zé)任

3.1 專業(yè)帶頭人在教學(xué)大綱制訂中的重要性

在團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)方面，專業(yè)帶頭人在大學(xué)物理課程的教學(xué)改革中扮演著團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)者的角色。他們需要協(xié)調(diào)各個(gè)模塊的教師，確保整個(gè)課程的一體性和協(xié)調(diào)性。通過(guò)領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，他們能夠促使各模塊之間的有機(jī)結(jié)合，形成全面的物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

專業(yè)帶頭人應(yīng)積極參與物理教學(xué)大綱的制訂。通過(guò)對(duì)不同專業(yè)需求的分析，確保大綱的靈活性和適應(yīng)性。在制訂大綱的過(guò)程中，專業(yè)帶頭人需要充分了解新工科和新高考的背景，以更好地服務(wù)于學(xué)生的專業(yè)能力培養(yǎng)需求。

3.2 模塊選擇與調(diào)整

在大學(xué)物理教學(xué)中，專業(yè)帶頭人需要根據(jù)各個(gè)專業(yè)的需求，合理選擇大學(xué)物理課程模塊。例如，在新工科背景下，工程專業(yè)可能更加注重力學(xué)和電磁學(xué)的應(yīng)用，而信息技術(shù)專業(yè)可能更關(guān)注光學(xué)和電磁波的相關(guān)知識(shí)。

除了選擇模塊，專業(yè)帶頭人還需要定期審查和優(yōu)化各個(gè)模塊的內(nèi)容，以滿足不同專業(yè)的需求。這包括更新案例、引入新的實(shí)踐項(xiàng)目，以及關(guān)注物理知識(shí)在不同領(lǐng)域中的最新應(yīng)用。通過(guò)持續(xù)的內(nèi)容優(yōu)化，可以確保模塊的實(shí)踐性和前瞻性，更好地服務(wù)于學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)。

在模塊選擇和調(diào)整過(guò)程中，專業(yè)帶頭人需要促進(jìn)跨學(xué)科整合。這涉及與其他專業(yè)帶頭人的密切合作，確保各模塊之間能夠有機(jī)銜接。

3.3 根據(jù)不同專業(yè)的需求調(diào)整物理教學(xué)大綱

專業(yè)帶頭人需要確保大學(xué)物理教學(xué)大綱具有足夠的靈活性和適應(yīng)性，以應(yīng)對(duì)不斷變化的專業(yè)需求。通過(guò)建立反饋機(jī)制，及時(shí)調(diào)整大綱，使之更符合新興產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域的要求。

針對(duì)新工科和新高考的要求，物理教學(xué)大綱需要更強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用。專業(yè)帶頭人可以推動(dòng)整個(gè)團(tuán)隊(duì)在案例設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行創(chuàng)新，使學(xué)生在課堂中能夠更直觀地理解物理原理在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。

4 學(xué)科融合下教學(xué)改革的優(yōu)勢(shì)與面臨的挑戰(zhàn)

4.1 跨學(xué)科融合下教學(xué)改革的優(yōu)勢(shì)

4.1.1 滿足新工科要求

在新工科背景下，跨學(xué)科融合的教學(xué)模式更能夠滿足不同專業(yè)學(xué)生的需求。通過(guò)模塊化分類和靈活的選課制度，學(xué)生可以選擇符合其專業(yè)方向的物理學(xué)內(nèi)容，更好地適應(yīng)新工科的教學(xué)要求。

4.1.2 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性

跨學(xué)科融合教學(xué)注重學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過(guò)全開放選課和分塊授課的方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生根據(jù)自身興趣和專業(yè)需求選擇相關(guān)模塊，會(huì)更加投入學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

4.1.3 增強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用能力

跨學(xué)科融合教學(xué)模式有助于提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中接觸到真實(shí)的案例和項(xiàng)目，更容易將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的解決，增強(qiáng)解決問(wèn)題的能力。

4.1.4 適應(yīng)未來(lái)跨學(xué)科工作的需求

跨學(xué)科融合的教學(xué)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生更全面、更靈活的思維方式，使其更好地適應(yīng)未來(lái)跨學(xué)科工作的需求。這符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于綜合素養(yǎng)和跨學(xué)科能力的迫切需求，為學(xué)生的綜合發(fā)展提供更為全面的支持。

4.2 跨學(xué)科融合教學(xué)模式可能面臨的挑戰(zhàn)與解決方案

學(xué)科之間的協(xié)同難度是一個(gè)顯而易見的問(wèn)題。學(xué)科的專業(yè)差異和教學(xué)語(yǔ)言的不同可能導(dǎo)致協(xié)同教學(xué)的困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)加強(qiáng)師資培訓(xùn)來(lái)提高教師的跨學(xué)科合作能力，建立跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)，定期組織學(xué)科交流活動(dòng)，消除學(xué)科之間的壁壘。選課制度的改革可通過(guò)引入在線選課系統(tǒng)、提供詳細(xì)信息和加強(qiáng)宣傳教育來(lái)進(jìn)行，提升學(xué)生對(duì)跨學(xué)科融合教學(xué)模式的認(rèn)知，提高學(xué)生的接受度。教師跨學(xué)科合作培養(yǎng)的難題可通過(guò)開設(shè)跨學(xué)科合作培訓(xùn)課程、提供相關(guān)資源和案例分析，以及建立跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)不同學(xué)科教師之間的協(xié)同合作來(lái)解決。

5 結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理教學(xué)改革以跨學(xué)科融合為核心，通過(guò)靈活教學(xué)和學(xué)科協(xié)同，旨在提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和實(shí)際應(yīng)用能力。改革不僅打破了學(xué)科界限，促使學(xué)生形成了全面的學(xué)科觀念，還更好地滿足了新工科對(duì)人才全面素養(yǎng)的需求。采用模塊化分類、構(gòu)建教學(xué)團(tuán)隊(duì)、全開放選課、分塊授課、統(tǒng)一考核等方式，更好滿足不同專業(yè)學(xué)生的需求，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)其跨學(xué)科思維和實(shí)際應(yīng)用能力。改革中，學(xué)校需加強(qiáng)教師跨學(xué)科培訓(xùn)，構(gòu)建緊密教學(xué)團(tuán)隊(duì)，確保教學(xué)質(zhì)量和學(xué)科整合水平。全開放選課需積極引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)興趣和專業(yè)需求靈活選擇。統(tǒng)一考核標(biāo)準(zhǔn)需學(xué)科帶頭人領(lǐng)導(dǎo)，確保各模塊考核公平科學(xué)?？鐚W(xué)科融合教學(xué)改革是一個(gè)長(zhǎng)期復(fù)雜的過(guò)程，需要學(xué)校、教師和學(xué)生共同努力。通過(guò)不斷優(yōu)化大綱、強(qiáng)化師資培訓(xùn)、推動(dòng)選課改革和建立合作教學(xué)團(tuán)隊(duì)，更好滿足新時(shí)代對(duì)工程技術(shù)人才的需求，提供全面的學(xué)科體驗(yàn)。