跨學科融合視角下大學物理教學改革探討

張 穎

（咸陽師范學院 陜西 咸陽 712000）

1 學科融合的必要性與背景

1.1 新工科和新高考對大學物理的挑戰

新工科和新高考的推行，對大學物理教學提出了更為嚴峻的挑戰。在這一背景下，大學物理不僅需要與時俱進地更新知識體系，還要強化與現代工程技術的融合，培養學生的實踐應用能力和創新思維。教學內容應更加貼近前沿科技，如量子信息、新材料等，同時增加實驗、項目設計等實踐性環節，讓學生在親自動手的過程中深化對物理原理的理解。此外，教師的教學方法也要靈活多變，以適應新高考對學生綜合素質的要求，通過討論、案例分析等方式，激發學生的學習興趣和探究欲望，從而培養出既懂物理原理，又能將其應用于實際問題解決的新型人才。

1.2 傳統教學模式的不足之處

在跨學科融合背景下，大學物理教學的改革變得尤為迫切，而傳統教學模式的缺陷也愈加明顯。傳統教學模式常將物理視作一個孤立的學科領域，過于強調其內部邏輯和知識體系，卻忽略了其與其他學科的交融與互補。這種孤立的教學方式導致學生難以在更廣闊的視野下理解物理學的真正價值和應用范圍。

更為關鍵的是，傳統教學模式往往重理論、輕實踐，物理實驗和實際應用常被邊緣化。學生即便掌握了大量公式和定理，也難以將其靈活應用于解決現實問題。這種脫節不僅削弱了學生學習物理的興趣，也阻礙了他們創新思維和實踐能力的發展。

1.3 跨學科融合教學改革的價值

跨學科融合的教學改革，其真正意義在于塑造一個更為全面、多元和實用的學習環境，使學生能夠在這樣的環境中自由探索、交叉學習和實踐應用。

物理作為自然科學的基礎學科，本身就與其他多個學科有著千絲萬縷的聯系。在傳統的教學模式下，這些聯系往往被忽視或簡化，導致學生難以看到物理學的全貌和其在現實世界中的應用。而跨學科融合的教學改革則致力于打破這種局限，將物理學與數學、化學、生物學、工程學等學科緊密結合，讓學生在解決復雜問題時能夠靈活運用多學科知識。

此外，這種改革還有助于培養學生的創新思維和批判性思考能力。在跨學科學習中，學生不僅需要整合不同學科的知識，還需要學會從不同角度審視問題，提出新穎的見解和解決方案。

2 跨學科融合的實施方式

2.1 大學物理課程內容的模塊化分類

為了實現跨學科融合，首先需要對大學物理課程內容進行合理的模塊化分類。這樣的分類不僅要符合物理學科內部的邏輯結構，還要考慮到不同專業對物理知識的需求。以力、熱、電、磁、光五個主要物理學內容為基礎，構建模塊化的教學團隊，為跨學科的融合奠定基礎。

力學模塊：在這個模塊中，可以進一步劃分為靜力學、動力學、材料力學、結構力學等子模塊。針對工程專業的學生，可以加入實際案例分析，關注結構力學在建筑工程中的應用，使學生能夠更好地將理論知識與實際工程問題結合起來。

熱學模塊：除了熱力學和熱傳導外，還可以引入熱工程、能源轉換等內容。通過工程熱學，學生可以了解不同能源形式之間的轉換過程，以及其在工程實踐中的應用，為未來工程領域的可持續發展提供基礎。

電磁模塊：將電學和磁學拆分為更細致的子模塊，包括電路分析、電磁感應、電磁波等。在跨學科融合中，強調電磁場在電氣工程、通信工程、電子工程等領域中的應用，培養學生解決實際問題的能力。

光學模塊：進一步分為幾何光學、物理光學、光電子技術、光通信等子模塊。通過與工程應用的結合，例如光纖通信原理、激光技術在工業中的應用等，使學生了解光學在現代工程中的廣泛應用。

磁學模塊：在此模塊中，可以包括更多與電磁工程、醫學影像等相關的內容。強調磁學在MRI 技術、電磁感應設備等方面的應用，使學生了解磁學在不同領域的實際應用場景。

2.2 模塊化教學團隊的構建

在構建模塊化的教學團隊時，每個模塊都需要有一位專業帶頭人，這要求他們不僅在學術上有深厚造詣，還要具備豐富的實際工作經驗。

在跨學科合作方面，每個模塊的帶頭人都應該具備跨學科合作的能力。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系，確保知識的一致性和整體性。

實踐經驗在模塊教學團隊的構建中占據關鍵地位。教師團隊的成員應該具備豐富的實踐經驗，能夠引導學生將理論知識應用于解決實際問題。通過實驗、案例分析、項目合作等方式激發學生的學習興趣，培養他們的實踐能力。

2.3 全開放選課、分塊授課、統一考核

在全開放選課方面，利用線上選課系統，學生可以根據自身專業需求和興趣選擇相應的模塊課程。開設線上選課平臺，提供詳細的課程信息、教師資料以及課程大綱，讓學生能夠充分了解課程內容和教學團隊。

分塊授課將大學物理課程按照模塊分為不同的時間段進行授課。每個模塊的教學由專業帶頭人帶領，結合具體案例進行深入講解。學生可以更靈活地安排學習時間，根據自己的興趣和學科需求選擇合適的模塊。

在考核方面，采用統一的考核體系，確保不同模塊的考核標準和形式一致。可以通過考試、課程論文、實際項目等方式進行綜合考核。這有助于確保學生全面掌握大學物理知識，同時提高考核的公平性和科學性。

3 專業帶頭人的角色與責任

3.1 專業帶頭人在教學大綱制訂中的重要性

在團隊領導方面，專業帶頭人在大學物理課程的教學改革中扮演著團隊領導者的角色。他們需要協調各個模塊的教師，確保整個課程的一體性和協調性。通過領導團隊，他們能夠促使各模塊之間的有機結合，形成全面的物理知識網絡。

專業帶頭人應積極參與物理教學大綱的制訂。通過對不同專業需求的分析，確保大綱的靈活性和適應性。在制訂大綱的過程中，專業帶頭人需要充分了解新工科和新高考的背景，以更好地服務于學生的專業能力培養需求。

3.2 模塊選擇與調整

在大學物理教學中，專業帶頭人需要根據各個專業的需求，合理選擇大學物理課程模塊。例如，在新工科背景下，工程專業可能更加注重力學和電磁學的應用，而信息技術專業可能更關注光學和電磁波的相關知識。

除了選擇模塊，專業帶頭人還需要定期審查和優化各個模塊的內容，以滿足不同專業的需求。這包括更新案例、引入新的實踐項目，以及關注物理知識在不同領域中的最新應用。通過持續的內容優化，可以確保模塊的實踐性和前瞻性，更好地服務于學生綜合素養的培養。

在模塊選擇和調整過程中，專業帶頭人需要促進跨學科整合。這涉及與其他專業帶頭人的密切合作，確保各模塊之間能夠有機銜接。

3.3 根據不同專業的需求調整物理教學大綱

專業帶頭人需要確保大學物理教學大綱具有足夠的靈活性和適應性，以應對不斷變化的專業需求。通過建立反饋機制，及時調整大綱，使之更符合新興產業和領域的要求。

針對新工科和新高考的要求，物理教學大綱需要更強調實際應用。專業帶頭人可以推動整個團隊在案例設計、實驗教學等方面進行創新，使學生在課堂中能夠更直觀地理解物理原理在實際問題中的應用。

4 學科融合下教學改革的優勢與面臨的挑戰

4.1 跨學科融合下教學改革的優勢

4.1.1 滿足新工科要求

在新工科背景下，跨學科融合的教學模式更能夠滿足不同專業學生的需求。通過模塊化分類和靈活的選課制度，學生可以選擇符合其專業方向的物理學內容，更好地適應新工科的教學要求。

4.1.2 提高學生的學習積極性和主動性

跨學科融合教學注重學生的主動學習，通過全開放選課和分塊授課的方式，激發學生的學習積極性。學生根據自身興趣和專業需求選擇相關模塊，會更加投入學習，提高學習的主動性。

4.1.3 增強實際應用能力

跨學科融合教學模式有助于提高學生的實際應用能力。學生在學習過程中接觸到真實的案例和項目，更容易將理論知識應用于實際問題的解決，增強解決問題的能力。

4.1.4 適應未來跨學科工作的需求

跨學科融合的教學模式能夠培養學生更全面、更靈活的思維方式，使其更好地適應未來跨學科工作的需求。這符合現代社會對于綜合素養和跨學科能力的迫切需求，為學生的綜合發展提供更為全面的支持。

4.2 跨學科融合教學模式可能面臨的挑戰與解決方案

學科之間的協同難度是一個顯而易見的問題。學科的專業差異和教學語言的不同可能導致協同教學的困難。為了解決這個問題，可以通過加強師資培訓來提高教師的跨學科合作能力，建立跨學科教學團隊，定期組織學科交流活動，消除學科之間的壁壘。選課制度的改革可通過引入在線選課系統、提供詳細信息和加強宣傳教育來進行，提升學生對跨學科融合教學模式的認知，提高學生的接受度。教師跨學科合作培養的難題可通過開設跨學科合作培訓課程、提供相關資源和案例分析，以及建立跨學科教學團隊，促進不同學科教師之間的協同合作來解決。

5 結語

大學物理教學改革以跨學科融合為核心，通過靈活教學和學科協同，旨在提高學生的學科素養和實際應用能力。改革不僅打破了學科界限，促使學生形成了全面的學科觀念，還更好地滿足了新工科對人才全面素養的需求。采用模塊化分類、構建教學團隊、全開放選課、分塊授課、統一考核等方式，更好滿足不同專業學生的需求，激發學生對物理學科的興趣，培養其跨學科思維和實際應用能力。改革中，學校需加強教師跨學科培訓，構建緊密教學團隊，確保教學質量和學科整合水平。全開放選課需積極引導學生根據興趣和專業需求靈活選擇。統一考核標準需學科帶頭人領導，確保各模塊考核公平科學。跨學科融合教學改革是一個長期復雜的過程，需要學校、教師和學生共同努力。通過不斷優化大綱、強化師資培訓、推動選課改革和建立合作教學團隊，更好滿足新時代對工程技術人才的需求，提供全面的學科體驗。