新工科背景下應用型本科院校大學物理課程模塊化教學改革探索

劉 毅，溫亞芹，姜 帆

(哈爾濱華德學院，哈爾濱 150025)

在新工科建設大力推進的大背景下，應用型本科院校的基礎課程改革勢在必行。大學物理課程作為一門理工類專業的必修基礎課程，為了最大限度發揮其基礎性、前瞻性、銜接性作用，有針對性地滿足各專業需求，需全方位進行課程改革。

1 設計教學模塊，更新教學內容

在大多數應用型本科院校中，大學物理課程采用的是傳統的課程設置模式，以力學、熱學、電磁學、波動和振動學四大篇章為主，適當進行教學重難點的不同側重，制訂教學計劃和設置教學內容。這樣的課程設置保證了知識體系的完整性，也比較符合師生的學習習慣。但在很多工科專業較多，學科跨度較大的院校中，傳統的大學物理課程教學模式已經不能滿足專業建設的需要。很多專業課程亟需的物理學基礎知識并不在大學物理課程的授課范圍內，而一些大學物理課程中重點講解的知識內容對某些專業來說又很少得以應用。

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

力學和電磁學是物理學的兩大最基礎領域，其知識內容對于絕大多數工科專業來說是十分重要的。在應用模塊方面，可適當引入在傳統大學物理教學體系中容易被忽略的教學模塊，如流體力學部分。而在模塊化改革過程中，流體力學部分的內容被很多機電學院、汽車學院的專業選為了學習內容，這說明相關的物理學知識在這些學院的后續專業課程中能夠起到很好的承上啟下作用。固體物理模塊、光學模塊方面的知識內容在很多同類院校的大學物理課程中已經逐漸被邊緣化，甚至被整體刪減，但在模塊化教學改革的研討中，電信學院和機器人學院分別選擇了這兩個部分的內容。從這些現象中可以看出，與時俱進地更新大學物理課程的教學內容是十分必要的，突出基礎性、針對性、銜接性是模塊化教學改革的重點。

2 融合科技前沿，提升科技素養

作為教師，應該時刻關注學生們的心理動態，不斷改進教學方法，通過多種方式激發學生們的學習興趣，組織和引領學生們走進物理學的美妙世界。物理學對于人類的科學技術發展起到了十分關鍵的作用，教師在授課過程中可以適當引入前沿科學技術的動態，如激光技術對于芯片生產的重要性，隔熱材料對于航天事業發展的重要性，轉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知識延伸應用到工業領域，以導入語、例題、課后討論問題等形式引入教學環節，將大大提升學生們的學習主動性。教學內容的大面積更新和教學案例的動態更新對教師也提出了更高的要求，教師應更加積極主動地在教學思想上進行改革，不斷關注和學習前沿科技領域的最新成果，并結合自身知識基礎選擇合理的教學方法，不斷豐富和更新教學內容。

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

3 調整教學重點，突出基礎作用

大學物理課程的模塊化教學改革不是簡單地將知識分解劃塊，而是從教學理念、課程定位、教學內容、考核方法上進行全方位教學改革。教師應收集大量新穎的教學素材，打破傳統觀念的束縛，合理調整教學重難點，如以往熱學部分的理想氣體壓強公式就是需要詳細推導才能引出的結論。大學物理課程教學過程中類似的推導內容還有很多，占用學時較長，是期末考試中的重點考點。

在有效的課堂教學中，應最大限度增加與轉化生產力相關聯的知識信息。教學難度較大的、與實際應用性關聯不強的教學內容可以適當壓縮，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的形式為主，網絡授課平臺日漸成熟。類似于理想氣體壓強公式推導過程的教學環節可以用視頻的形式在網絡課程中展示，方便學有余力的學生進行深入研究，在線下課程中可將授課學時更多地分配到能夠服務專業課程和加強工程實踐能力培養方面中去。例如，熱學模塊中卡諾循環的熱機效率長期以來都是授課的重難點內容，這一知識點很好地應用到了熱力學第一定律、循環過程、等溫過程和絕熱過程等熱學基礎知識，在傳統視角下這樣的教學安排十分合理。但針對汽車專業的學生們來說，奧托循環的原理則更加重要，它是汽車發動機的基本原理，在今后的專業課學習過程中會經常被提及和應用。在這樣的情況下，應該進行針對性調整，更加側重對能夠直接幫助學生們學習后續專業課程知識的講解。從教學實踐來看，合理調整教學重點可以讓學生們直觀了解到目前學習的知識內容與自身專業的重要關聯性，大幅度提升學習興趣和教學效果。同時，拓寬教師的知識含量，讓教師對授課對象的專業需求進行深入了解。精準的教學設計和教學重難點調整是模塊化教學的又一重要特征。

4 結語

建設基礎堅固、模塊完備、專業針對性強、新工科特色突出的整套模塊化教學體系任重而道遠，這對教師的教學理念、綜合能力都提出了新的要求。應用型本科院校要適應時代發展趨勢，將物理學教學內容與科技發展、專業需求相結合，在育人工程中發揮更加積極的作用。