基于應用型人才培養的大學物理分專業教學內容建構探討

諶雄文　施振剛　楊朋　鄧曉鵬　張順如

【摘 要】大學物理分專業教學是地方本科院校向應用型人才培養轉型的必然趨勢。本文探討了按照“三模塊一案例”模式重構大學物理教學內容的方式，確保了少課時背景下的大學物理知識體系的完整性和專業個性需求相結合，并應用到教學實踐中，取得了良好的教學效果。

【關鍵詞】數理結合；專業基礎；專業拓展；應用案例庫

0 引言

近年來，地方本科院校的大學物理教學課時相繼大幅縮水已是不爭的事實。隨著地方院校的應用型人才培養改革的深入，要求大學物理教學與專業相結合的呼聲也越來越高。從應用層面分析，大學物理教學應該承擔培養學生高等數學應用能力和傳授各理工科專業必需的物理知識兩個核心教學任務。但傳統的大學物理教學對各個專業采用統一大綱，統一教學方式，使得大學物理教學的這兩個核心任務沒有突出專業的個性需求。這給學生造成了大學物理教學與專業課程教學脫節的感覺，慢慢降低了他們學習大學物理的積極性。從某種程度上說，這導致地方院校各理工科專業的管理者減少大學物理的教學課時，甚至取消大學物理教學。

因此，如何重構大學物理教學內容，實現大學物理教學與各理工科專業課程教學需求相結合，是一個值得探討的課題。很多院校結合自身的實際情況進行了一些有價值的探索。安康學院[1]根據各理工科專業的后續專業課程的需要，精簡了大學物理課程的教學內容，根據內容的多少分為《大學物理》A/B/C以解決少課時問題。唐山學院[2]的大學物理理論課程也進行了有益的探討，采用了 “通用模塊”加 “專業模塊”的方式解決少課時問題。另外，針對個別專業的大學物理體現專業特色的改革需求，貴州民族大學醫藥專業把《醫學物理學》作為大學物理教材[3]，實現了大學物理與專業的高度融合。廣東藥學院基礎學院[4]也在不同的專業采取不同的教學內容，并采取靈活多樣的考核方式。為了保持大學物理知識體系的系統性，我們探討了一個“三模塊一案例”的大學物理內容分專業重構模式，并應用到具體的教學中，取得了良好的效果。

1 按照“三模塊”重構大學物理教學內容

大學物理課程的涵蓋力、熱、光、電、近現代物理等共計11個部分的內容。如全部詳細講授完76個A類核心內容就需126個學時。我校理工科專業最多課時數為96課時，顯然無法應付如此大容量的具體內容。因此，我們結合各專業的需求，對大學物理教學內容進行了“三模塊”重構，確保了大學物理教學知識體系的完整性，也體現了各專業的專業特色。

1.1 構建“數理平臺”模塊，培養學生高等數學的應用能力

高等數學是各理工科專業課程的數學運算工具，各理工科專業學科的規律多以高等數學的語言表述。但，高等數學的教學多以抽象的符號為載體，培養學生嚴密的邏輯思維能力為目標。而在理工學科中，通常利用抽象的數學語言描述形象的專業模型所隱含的基本規律。因此，對于各理工科專業的學生來說，大學物理承擔了高等數學和專業課程之間的銜接任務。培養他們利用高等數學解決具體模型的能力是大學物理教學的重要任務之一。

高等數學中的微積分和矢量運算是各理工科專業使用的基本數學工具，而他們的應用幾乎貫穿這整個大學物理知識體系。由于力學部分（包括機械振動與機械波）的物理規律直觀明了，盡管他們是高等數學的表述形式，也容易為學生接受理解，因此，我們可以借助于這部分的物理規律的教學，重新講解微積分和矢量的思維以及他們的運算法則。構建抽象數學與具體物理模型相結合的教學平臺，可以實現數學的形象化和物理規律的抽象化，從而，培養學生數理結合的思維能力和提高學生的數學運算能力。

“數理平臺”模塊強調物理規律和數學應用能力培養的雙重教學目標，因此，在教學中不能顧此失彼。但針對于不同專業，也有所側重。如我校光電信息類工科專業以電子信息科學和光學知識為基礎，材料類專業以化學知識為基礎，力學的物理規律與專業知識體系結合不是很緊密，我們可以以物理規律為載體，重點側重學生數理模型結合以及數學應用能力的培養。但在數學類專業中，學生的數理結合的能力是培養的重點，因此，教學中，要采取并重原則。

1.2 構建“專業基礎”模塊，傳授學生專業學習所必需的物理知識基礎

教育部高等學校物理學與天文學教學指導委員會物理基礎課程教學指導分委員會制定的《 理工科類大學物理課程教學基本要求》所涉及的A類教學內容是所有理工科專業的物理知識基礎，只是根據專業的特性和各專業人才培養的規格的取向，不同的專業對這些物理知識的需求有著不同側重而已。例如，我校光電信息科學與工程專業是以電子信息科學與技術以及光學學科為知識基礎的專業，因此，大學物理中的光學和電磁學部分與該專業的知識結構有直接聯系。但，光電子材料與器件以及光電照明工程是該專業的兩個方向，熱學部分的物理知識也是必不可少的。我校材料類專業以化學學科為基礎，因此，大學物理中的熱學部分與該專業知識結構有直接聯系。而光電功能材料是材料類專業方向之一，因此，光學和電磁學部分的物理知識也非常重要。由于我校是應用型二本院校，大學物理中的近代物理部分（包括相對論和量子力學）與我校各理工科專業的當前結合度不高，為此，我們取熱學、光學、電磁學為我校理工科專業的大學物理教學內容的“專業基礎模塊”。通過該模塊的教學，為我校理工科專業的學生學習專業課程提供必要的物理知識基礎支撐。在教學中，我們以物理規律的傳授為主，高等數學的應用能力培養為輔。

1.3 構建“專業拓展”模塊，保持大學物理知識體系的完整性和體現專業的個性需求

當今，高新技術和對人類社會/生活產生重大影響的高科技發明都離不開物理基本原理，特別是近現代物理的支撐。因此，為了保證理工科學生的可持續發展，我們把大學物理中的相對論和量子力學部分納入“專業拓展”模塊，以專題講座的形式進行教學，從而保證了大學物理知識結構的完整性。

由于大學物理的教學內容是抽取了各理工科專業的共性需求，因此，教學中，我們應該適當補充介紹物理規律在各理工科專業和工程技術領域的應用，體現各理工科專業的專業個性需求。我們把這部分補充內容納入到“專業拓展”模塊。這部分的教學通過課堂補充教學小案例、專題講座、指定課外閱讀資料來實現。如光電信息類專業，我們在熱學中可以補充“光熱效應在光學醫用儀器中的應用”，在電磁學中可以補充“電磁干擾對激光傳播的影響”，在光學中可以補充“光電效應的太陽能電池中的應用”等專題講座；可以指定“光電傳感檢測技術”、“半導體材料的光電性質”等為課外閱讀資料。對于材料類專業，我們可以在熱學中可以補充“光熱效應對納米結構的影響”，在電磁學中可以補充“電磁防護材料的制備與應用”，在光學中可以補充“發光材料的制備與應用”等專題講座；可以指定“發光材料的制備”等為課外閱讀資料。

2 建立專業應用案例庫，培養學生對大學物理的認同感

大學物理教師除了教學中主動聯系各專業需求以外，還應該鼓勵學生主動尋求所學的物理規律在其專業的應用案例，培（下轉第12頁）（上接第78頁）養他們對大學物理是其專業的基礎課程的認同感，從而激發他們學習大學物理的主動性。

我們在教學中，有計劃的布置了這樣的課外作業，并把學生的完成情況計入平時成績。在實踐中，學生都能通過網絡搜索和圖書館查閱等途徑完成任務。盡管，在大學物理課程開設時，學生還沒有系統的專業知識，但他們找到的案例或多或少還是與專業掛鉤的。也許學生并沒有真真理解其中的專業知識，但還是認同了大學物理的規律在其專業領域內有著重要的應用，從而使他們不排斥大學物理的學習，這為提高大學物理的教學質量奠定了基礎。

另外，由于大學物理教師并不具備其它專業系統的知識結構，因此，為了在教學中體現各專業的特色和個性需求，就需要投入大量的精力尋求合適的教學案例。工作量之大，使得一般教師難以堅持，這也是大學物理分專業教學難以全面落實的瓶頸所在。為了突破這一瓶頸，我們把學生所找到的案例進行了優化整理，建立了“光電”類和“材料”類專業的大學物理應用案例庫，實現了案例庫的教師教學共享，減輕了教師的備課難度，為大學物理分專業實施教學奠定了直接的資源基礎。

3 結束語

大學物理分專業教學是地方本科院校向應用型轉型的必然要求。為了積累經驗，我們選取了我校“光電”類和“材料”類專業進行了“三模塊一案例”的分專業教學模式探索。在教學內容上，我們選擇力學部分構建了“數理平臺”模塊，以高等數學的應用為主要教學任務，培養學生數學與物理模型結合的能力；選擇熱學、光學、電磁學三部分構建了“專業基礎”模塊，以物理規律的傳授為主要教學任務；我們把相對論和量子力學這兩個近代物理部分以及各專業的補充知識整合在了“專業拓展”模塊，以確保物理知識體系的完整性和體現各專業的個性需求。我們集聚學生的智慧和力量，初步建起了“光電”類和“材料”類專業的“應用案例庫”，在培養學生對大學物理教學的認同感的同時，也為大學物理分專業教學積累了有價值的參考資料。

當然，由于大學物理教師缺乏其它理工科專業的系統知識和技能，因此，大學物理分專業教學的建設是一個系統而復雜的工程。我校的改革也處于初步探索階段，全面實施更有待時日，我們將繼續探討這個課題。

【參考文獻】

[1]楊亦云，陳守滿.應用型本科院校大學物理分專業教學改革研究[J].2014，26（3）：124-125.

[2]劉敏.唐山學院少學時大學物理教學改革實施方案[J].高校科技，2014（13）：193.

[3]駱最芬.藥學專業大學物理課程現狀分析及改革思路[J].貴州民族大學學報，2013，138（2）：189-190.

[4]楊永霞，丘翠環，張薇，許靜芬，葉紅玲，黃耀庭.關于醫藥院校《大學物理學》教學與考核的探討[J].新西部，2009（18）：226.

[責任編輯：田吉捷]