融入學科專業的大學物理教學改革初探*

賈翠萍 張立紅 田艷杰

[中國石油大學(華東)理學院 山東 青島 266580]

1 引言

大學物理能夠培養學生的科學素養，鍛煉學生的思維能力，提高學生分析解決問題的能力，在培養創新人才的過程中發揮著不可替代的重要作用，是高等學校理工科各專業學生一門重要的通識性教育必修基礎課[1].物理學與數學、天文學、力學、地球科學、材料科學、化學、化工、生命科學、信息科學乃至社會經濟學等學科都有著非常密切的聯系[2]，使得大學物理學成為各專業學科的基礎，極易與各專業知識緊密結合.但目前大學物理學課程內容體系僅旨在培養和提高學生物理科學思維和科學素養，重點講解物理概念、物理模型和科學思路，而很少將大學物理知識與專業知識相結合[3]，使得學生并未理解該課程的實際應用價值，造成學生對該課程重視程度不夠，學習積極性不高，學習效果不理想.

因此，如何有效地將專業知識基礎與大學物理課程內容體系有機融合，改變傳統的大學物理教學內容和教學模式手段，使得學生認識其課程應用價值所在，提高學生學習積極性，是當前大學物理學教學的重要環節.基于此，近年來，筆者在進行大學物理課程教學過程中，結合授課學生的專業特點，將大學物理基礎知識融入到學生專業知識中，建立了適合專業特點的大學物理教學課程內容體系.本文將對這一教學方法和模式進行初步的探索和討論，以饗讀者.

2 融入專業的大學物理教學概念模式

融入專業基礎知識的大學物理教學主要是針對大學物理通識教育與專業實際應用相脫離而提出來的，其概念模式及內涵實質是教師在熟練掌握大學物理課程教學大綱及內容要求的基礎上，結合授課學生專業方向和基礎知識，將基本物理理論知識滲透入學生專業課知識要點中，讓學生理解和領會大學物理在專業基礎學習中的作用.即教師設計大學物理教學內容體系時，有意識地將某一知識要點進行外延，通過專業知識舉例、選擇專業相關例題、學生自我展示等多種方式將物理科學思維和素養傳遞給專業知識，使得學生理解大學物理課程的實用價值，引起學生對該課程的重視，培養學生的學習興趣和積極性(圖1).

圖1 融入專業方向的大學物理教學模式示例圖

3 融入方式探討及效果評述

融入專業的大學物理教學模式就是教學過程中將物理基礎知識要點滲透到學生專業基礎知識中，其關鍵是尋找合理的融入方式，建立起大學物理課程內容體系，筆者在講授過程中，常采用的融入方式總結如下.

(1)整體融入：即根據專業基礎知識特點，結合大學物理所講述的各章節知識要點，銜接大學物理課程要點與專業基礎知識要點，在所有章節中盡可能地體現大學物理知識的專業價值應用性.此種融入方式涉及的面較廣，容易使學生長期理解大學物理的專業應用價值性.但工作量較大，占用的課時較多，操作性較難.

(2)專門章節融入：結合實際情況，可以選擇與專業關系較密切的章節，在這一章節里深入融入.此種融入方式所涉及的面較窄一些，具有一定的可操作性，適用于課程的初期建設.如信控專業和機械自動化專業，可選擇在電磁感應這一章與專業應用相結合，可以融入電感型傳感器、磁電型傳感器、渦流型傳感器等，通過這些傳感器的基本工作原理，理解光、電、熱、力以及機械物理量之間的轉換關系.而對于光電信息專業的學生，則可以選擇波動光學這一章作為融入重點，結合專業方面的應用進行教學，表1是僅對光電信息專業學生采取章節融入的教學相關知識點和融入的專業內容.具體實施過程中，任課教師要依據自己所授學生專業情況，僅對不同的專業特點，有側重點地選擇與專業銜接性較強的部分章節開展專業融合的大學物理教學活動.

表1 大學物理課程光電信息專業章節融入實例

(3)課余報告融入：大學物理課時緊，教學內容豐富，無論是整體融入還是專門章節融入，都需占用一定課時量，為不影響教學的正常進展，也可以引導學生在課余時，根據自身專業特點，查閱相關資料，闡明大學物理思想及知識要點在本專業中的應用，將全班學生分組，以報告形式進行總結匯報，表2是僅對光電信息專業學生，在波動光學這一章設置的報告題目和相關內容.此方法不占用課時量，而且可以讓學生自由發揮，培養了學生獨立動手能力，但是教師引導的機會少，再加之大學物理課程均開設于低年級，學生對本專業知識點不太了解，往往造成學生匯報的內容深度不夠.

表2 大學物理課程光電信息

(4)局部融入：這種融入方式主要是以改編習題和舉例子的方式融入.即在相關的大學物理知識要點講授完后，在舉例說明某知識要點時，盡量舉本專業的例子來闡述，如講解到電容器時，對信控專業和機電專業的學生，可以結合電容式加速度傳感器講解.同時，編制習題時，也以某專業相關的例子來進行計算，如圖2所示，僅對光電信息專業學生，可以將該題做相應的修改.

圖2 習題改編示例

在具體實施過程中，結合專業情況，可以采取多種方式相結合的形式融入，前期筆者在教學實施過程中，取得了一定的效果，該法具有以下優點：

(1)提高了學生對課程重要性的認識，學習積極性進一步增加.通過改變大學物理教學內容體系，在講授大學物理知識要點時，與學生專業方向相結合，改變了過去枯燥地傳授物理公式、概念等方式.學生在學習過程中，體會到大學物理課程的重要性和實用性，學習積極性進一步提高.

(2)提高了學生動手能力和實際操作能力，加強學生物理邏輯思維能力.在大學物理授課過程中，列舉了相關的專業實例，讓學生體會到原理的同時，培養學生邏輯思維能力，通過小報告匯報形式，學生自主地查閱資料，培養了學生動手能力和實操能力.

(3)學習效果明顯提高.改變教學內容體系，改變枯燥的教學方式，學生學習效果明顯提高.學生學習成績有所提升，上課出勤率有所提升，在課間學生也善于和老師溝通問題，學生參與科研活動的興趣變濃，一些學生主動參與到老師的科研項目中，爭取承擔一些大學生創新創業計劃項目等.

4 配套改革探討

學生考核結果直接反映教學效果，也是對學生學習效果的檢驗.大學成績還直接關系到學生獎學金評定、擇優選擇等一系列問題.因此，如何制定出一套合理的大學物理考核標準是教學中必須考慮的問題.同時，適當地考慮與專業融合后大學物理的學生成績考核方式是引導學生積極性首要考慮的問題，在考評時，要適當加入該比例，一是在試卷中要適當地加入該部分比例的分值，二是在評定學生平時成績時，要綜合考慮學生利用大學物理理解專業方向的程度.因此，在將專業基礎知識與大學物理課程融合時，大學教師要結合專業知識將課程內容體系重新核定.另外，在保證滿足教學大綱內容的同時，如何在有限的課時范圍內設計合理的教學內容體系是教師備課時首先思考的問題之一.

5 結論

要使專業較好地融入大學物理教學中，對教師有更進一步的要求，教師不僅要理解大學物理思維和基礎知識，還要求教師了解一些專業基礎知識，在備課時，需要花費一定的時間和精力.在此基礎上，將學生學科專業基礎知識與大學物理課程內容相融合，該方法通過將大學物理基礎知識與專業方向相結合，通過舉例、習題練習、專業相關報告匯報等形式讓學生體會大學物理思維，了解大學物理課程與學科專業方向的應用價值，提高學生的學習積極性，是一種值得推廣、研究和探索的教學模式.