建設具有專業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字教學資源的切實需求，促進了慕課及慕課平臺的迅猛發展，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，設置不同的知識點模塊，創新性地以學生為主體選擇具有專業特色的課程內容，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展。

[關鍵詞] 慕課;大學物理;專業特色;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換發光超快量子調控的研究”（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展，“慕課”——Massive Open Online Courses （MOOC）這一基于互聯網平臺的大規模、在線、開放式教學模式，迅速席卷了全球教育界，開創了全新的教育模式，促進了教學內容、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[1]。慕課的開展改變了傳統教師在課堂講授的教學模式，實現了“以學生為中心”的混合式、探究式、合作式學習，極大調動了學生的主動性和創新性。此外，基于互聯網平臺的慕課，真正實現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和生活方式。如今的大學生生活在高速發展的互聯網時代，他們對基于互聯網的學習和從互聯網獲得知識具有天然的親切感，因此慕課的發展是高等教育發展的必然要求。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，從基于專業發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化。課程質量可以通過各種精品課程評選來優中選優，但是課程的設置卻很難從專業角度形成適合學生發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、通信工程四個專業為模板，探索具有專業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，不斷發展出來的研究物質運動規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，而且能夠培養學生探索客觀物質世界的創新思維和科學素養[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，即使使用同一本教材，教師也會根據專業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。如機械類專業側重力學和熱學，光電信息類專業則側重光學和電磁學。慕課平臺上大學物理的相關課程很多，但絕大多數都是對某一本教材的完整的、無側重性地講解，缺乏專業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，學生根據自己的專業特色，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，根據研究興趣和今后的發展方向，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，以學生發展為導向，完善相關的課程群建設。

二、具有專業特色的大學物理課程側重點分析

本文以機械設計、機械電子、材料科學和通信工程四個專業為例，探討具有專業特色的大學物理慕課改革。以往的線下教育中，這四個專業的大學物理課程學時設置和課程內容差別不大，主要由教師根據專業特色在授課過程中選擇側重點。但如果學生在慕課平臺選課，則難以找到具有專業特色的在線課程。機械設計和機械電子通常為同一學院的不同專業分支，但是在培養方案上略有不同，機械設計側重于系統的設計制造，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，應該側重于力學部分內容的講解，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容，如電容器和電容、靜電場中的電介質、安培環路定理等。材料科學專業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容是其側重點，此外隨著量子通訊技術的發展，通信工程學生需要掌握一部分量子物理基礎，如波函數和薛定諤方程等。

不同專業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，根據專業培養計劃和學生發展，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必修的大學物理知識，但重點知識點根據專業特色調節，兩者相加等同于線下課程根據專業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，可以實現每一專業具有各自專業特色的大學物理課程。而拓展知識點部分，其一可選取與專業相關的大學物理教材中的選修知識;其二可根據專業發展方向，或者學生發展興趣，靈活添加各類緊密結合國內外研究發展前沿的知識內容，從而實現以學生為主體，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，主要以專業劃分，基礎知識點和重點知識點統一考核內容，拓展知識點部分以論述或設計為主。