在大學(xué)物理課程中開展“跨學(xué)科”教學(xué)

胡南 宋思沛

摘 要 文章針對(duì)“跨學(xué)科”的研究，結(jié)合大學(xué)物理課程教學(xué)，從課程設(shè)置、課程內(nèi)容、課程教學(xué)方法、課程語言等方面實(shí)現(xiàn) “跨學(xué)科”的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞 物理學(xué) 學(xué)科 跨學(xué)科

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Carry out "Interdisciplinary" Teaching in College Physics Courses

HU Nan[1]， SONG Sipei[2]

（[1] School of Optoelectronic Information， Chongqing University of Technology， Chongqing 400054；

[2] Department of Physics， Chongqing No. 95 Middle School， Chongqing 400084）

Abstract Study of "interdisciplinary"， combining teaching college physics course， and "interdisciplinary" teaching reform in terms of curriculum， course content， teaching methods， curriculum and language.

Key words physics； discipline； interdisciplinary

20世紀(jì)20年代美國提出“ 跨學(xué)科 ”一詞，引起了廣泛的研究。跨學(xué)科被界定為 “打破學(xué)科壁壘 ，將不同學(xué)科的理論或方法有機(jī)地融為一體”。①我國大學(xué)跨學(xué)科研究起步較晚，且存在著較多的問題 ：缺乏宏觀上跨學(xué)科的有效管理體制、運(yùn)行機(jī)制以及有效的跨學(xué)科研究平臺(tái)；教師的跨學(xué)科意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)跨學(xué)科片面理解為知識(shí)交叉等等。②結(jié)合大學(xué)物理學(xué)課程，分析“跨學(xué)科”本質(zhì)，脫離單純的“跨”學(xué)科知識(shí)，創(chuàng)新性提出了基于大學(xué)物理學(xué)課程的跨學(xué)科教學(xué)理論和方法，并運(yùn)用于實(shí)踐，希望能推進(jìn)“跨學(xué)科”教學(xué)的發(fā)展。

1 物理學(xué)之于跨學(xué)科

物理學(xué)本身就是一個(gè)較開放的綜合學(xué)科，適合開展跨學(xué)科融合。人類采用科學(xué)分析與科學(xué)綜合的方法使人類能逐步了解即統(tǒng)一又多樣性的世界?！皩W(xué)科”是人類在認(rèn)識(shí)世界的過程中采用科學(xué)分析的方法將世界分解成的亞體系?？茖W(xué)的分化與整合相互交織、 互為補(bǔ)充、 彼此轉(zhuǎn)化。分化是為了更深更廣的整合 ，而更深更廣的整合又使新的分化成為可能。③“跨學(xué)科”是一種科學(xué)綜合。

物理學(xué)教學(xué)改革需要體現(xiàn)跨學(xué)科特性。傳統(tǒng)物理學(xué)學(xué)科壁壘森嚴(yán)，教學(xué)模式固定，教學(xué)缺乏跨學(xué)科的溝通和聯(lián)系，課程遠(yuǎn)離時(shí)代。教師苦教，學(xué)生厭學(xué)，嚴(yán)重脫離了物理學(xué)本身的意義，背離了教學(xué)目標(biāo)。因此，教學(xué)改革在改革教學(xué)內(nèi)容格局的同時(shí)要在教學(xué)的各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)，與專業(yè)時(shí)代契合，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

2 大學(xué)物理中的 “跨學(xué)科”教學(xué)

2.1 從“跨”學(xué)科到“跨學(xué)科”

“跨學(xué)科”多數(shù)被片面理解為學(xué)科知識(shí)之間的“跨”，即知識(shí)的交叉，而未能體現(xiàn)其本質(zhì)?！皩W(xué)科”根本上是一種特有的體系 ，它包含除學(xué)科知識(shí)之外的學(xué)科價(jià)值、 學(xué)科方法論、 學(xué)科語言、 學(xué)科學(xué)術(shù)風(fēng)格以及學(xué)科認(rèn)同等基本要素。所以，跨學(xué)科不只是“跨”，而應(yīng)是學(xué)科所具有的特點(diǎn)的交叉和融合，這才是“跨學(xué)科”的本質(zhì)。

2.2 大學(xué)物理中的跨學(xué)科實(shí)踐

2.2.1 分層分類教學(xué)實(shí)現(xiàn)“跨學(xué)科”

在課程內(nèi)容設(shè)置上，一方面縱向以物理學(xué)基本知識(shí)為軸線，另一方面向與專業(yè)切合的交叉學(xué)科橫向輻射，加強(qiáng)學(xué)科間的滲透、交融及綜合。充分調(diào)研專業(yè)方向，把后續(xù)專業(yè)課作為跨學(xué)科教學(xué)的主要依據(jù)，建立了公共大學(xué)物理課程四個(gè)層次、五個(gè)類別的教學(xué)體系。譬如光電類側(cè)重于力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代等；材料類側(cè)重于電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理等等；另一方面，加大近現(xiàn)代物理知識(shí)在教學(xué)中的比重。近代物理是高新技術(shù)的基石，體現(xiàn)新方法新思想，養(yǎng)一定的創(chuàng)新能力，與時(shí)代接軌，更能體現(xiàn)科學(xué)的綜合，如：激光技術(shù)、等離子體、液晶、超導(dǎo)、全息等。

2.2.2 中心課題設(shè)置實(shí)現(xiàn)“跨學(xué)科”

在分層分類的基礎(chǔ)上，建立以 “中心題目”為載體的大學(xué)物理跨學(xué)科教學(xué)形式。構(gòu)建物理課教師和專業(yè)課教師為主的“跨學(xué)科”教學(xué)小組；通過學(xué)科分析，提取有價(jià)值的“中心題目”；編寫出中心題目為主體，分別適用于我校電子、車輛、材料、生物等專業(yè)的大學(xué)物理補(bǔ)充教材；針對(duì)中心題目，突出物理知識(shí)的基本點(diǎn)，闡明與專業(yè)結(jié)合的應(yīng)用點(diǎn)。譬如，對(duì)于光電類，結(jié)合波動(dòng)光學(xué)知識(shí)設(shè)定“光柵衍射與光譜分析及其應(yīng)用”、“基于衍射原理的無損檢測(cè)應(yīng)用”等中心題目；結(jié)合電磁學(xué)知識(shí)設(shè)定“無處不在的場”“基于場與物質(zhì)作用的安全用電指導(dǎo)”“電磁波的傳播特點(diǎn)”等中心題目。對(duì)于機(jī)械類，結(jié)合力學(xué)知識(shí)設(shè)定“力矩在機(jī)械裝置中的應(yīng)用”“車輛運(yùn)行中簡單的力學(xué)原理”“建筑中的力學(xué)應(yīng)用”等。對(duì)于生物類，結(jié)合力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，設(shè)定“加速度與人體生理反應(yīng)”，“太空漫步失重的人體反應(yīng)與克服”，結(jié)合電磁學(xué)設(shè)定“人體心電圖信號(hào)”，結(jié)合光學(xué)的“基于電磁波特性的醫(yī)學(xué)探測(cè)器”等等。我們希望逐年累積，形成有效的“中心題目”資源庫，更有效地開展課堂的跨學(xué)科教學(xué)。

2.2.3 文理教學(xué)方法交融實(shí)現(xiàn)“跨學(xué)科”

理工科課程教學(xué)的特點(diǎn)是邏輯性很強(qiáng)，理工科老師課堂教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)度高，常常讓學(xué)生會(huì)試聽疲勞。而文科教學(xué)的特點(diǎn)是發(fā)散性，圍繞著一個(gè)中心，老師無不是旁征博引、浮想聯(lián)翩，像一篇散文，但又形散神不散。學(xué)生在聽課時(shí)跟著老師欣賞華美語句的同時(shí)還若有所思，若有所悟。

鑒于此，我們?cè)诖髮W(xué)物理的教學(xué)過程中逐步形成以物理學(xué)史的人文事跡和跨學(xué)科的中心題目為教學(xué)興趣刺激點(diǎn)。在一個(gè)核心知識(shí)開始講解時(shí)，用物理學(xué)史的人文事跡的發(fā)散式展開教學(xué)，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在知識(shí)點(diǎn)講解完后，再以跨學(xué)科的中心課題講解跨學(xué)科應(yīng)用案例。這樣循環(huán)反復(fù)，通過教學(xué)法的文理融合促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。譬如，經(jīng)典力學(xué)動(dòng)力學(xué)學(xué)習(xí)之前，引入亞里士多德、伽利略、牛頓等事跡與科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程的人文講解，力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)后，完成對(duì)中心課題《橋梁中的力學(xué)原理》《汽車的扭矩》等的跨學(xué)科定性講解。結(jié)合多媒體技術(shù)，我們也逐步構(gòu)建起這樣的配套知識(shí)庫，當(dāng)然，這樣的累積需要不斷地更新，結(jié)合當(dāng)今實(shí)例，更新興趣刺激點(diǎn)。

2.2.4 課程語言相通實(shí)現(xiàn)“跨學(xué)科”

課程語言，主要指某種知識(shí)含義在該課程當(dāng)中的名稱或稱謂。通過開展跨學(xué)科專題調(diào)研以及多年的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)在分支學(xué)科課程和平行學(xué)科課程中存在很多相同、相關(guān)和相容的知識(shí)點(diǎn)，而僅僅因?yàn)楦髯哉n程的語言不一致，而無端形成了壁壘，增加了重復(fù)知識(shí)，也阻礙了對(duì)知識(shí)的深入理解。比如大學(xué)物理學(xué)的“矢量”概論和高等數(shù)學(xué)中的“向量”概論，在講解時(shí)應(yīng)該一并提到，并重點(diǎn)闡述內(nèi)涵；大學(xué)物理學(xué)中的“力矩”概念與理論力學(xué)的“力偶”“力偶矩”“扭矩” “轉(zhuǎn)矩”等相同相關(guān)概念的理解和學(xué)習(xí)；大學(xué)物理學(xué)中的“彈性形變”與材料力學(xué)的“應(yīng)力”“應(yīng)變”的學(xué)習(xí)；大學(xué)物理學(xué)“波函數(shù)”“波的分解和合成”與信息光學(xué)中“光信號(hào)”“光信號(hào)衍射和疊加”，與數(shù)字信號(hào)處理中“電信號(hào)”“電信號(hào)的分解和合成”“濾波”等的相通之處；大學(xué)物理學(xué)中“光柵衍射”與生物物理學(xué)的“光譜分析技術(shù)”的關(guān)聯(lián)性等等。我們希望通過跨越課程語言描述的不同，深挖知識(shí)內(nèi)涵，強(qiáng)調(diào)其本質(zhì)含義，將知識(shí)融會(huì)貫通。

3 小結(jié)

通過不同形式的“跨學(xué)科”教學(xué)實(shí)踐，跨學(xué)科教學(xué)能很好激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生體會(huì)到物理學(xué)在其自身所學(xué)專業(yè)中的重要性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)物理的主觀能動(dòng)性，有效地提高大學(xué)物理課程的教學(xué)質(zhì)量。

基金項(xiàng)目：校級(jí)教研教改課題《基于大學(xué)物理課程的“跨學(xué)科教學(xué)”研究與實(shí)踐》項(xiàng)目編號(hào)：1000301

注釋

① 秦國柱，馮用軍.高等教育跨學(xué)科研究：中美比較的視角.江蘇高教，2005（14）.

② 左曉甜.美國研究型大學(xué)的跨學(xué)科戰(zhàn)略及其啟示.高等理科教育，2012.3（2）：77-78.

③ 馬力暉.論高?？鐚W(xué)科創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè).當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2014.6（1）：14-16.