“新工科”視域下《大學(xué)物理》課程模塊化教學(xué)研究

余艷俐

摘 要：我隨著我國社會的發(fā)展，教育部門已經(jīng)對大學(xué)的物理課程進(jìn)行了多次改革，為了更好地適應(yīng)當(dāng)前工科發(fā)展的需要，本文將分析理工科高職院校《大學(xué)物理》課程所存在的諸多問題。比如現(xiàn)在的大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容相比之前更為陳舊，缺少與現(xiàn)在前沿的科技融合，驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)過多，學(xué)習(xí)模式非常枯燥。現(xiàn)在大量需求新工科類的專業(yè)人才，因此，《大學(xué)物理》課程應(yīng)當(dāng)不斷改進(jìn)，以適應(yīng)社會的發(fā)展需要，同時也應(yīng)當(dāng)不斷轉(zhuǎn)換這門課的考核方式。

關(guān)鍵詞：新工科;交叉融合;策略探究;《大學(xué)物理》課程

引言

新工科的教育模式要求學(xué)校要制定出與現(xiàn)代社會發(fā)展相符的最佳教材，同時經(jīng)過不斷改革與創(chuàng)新為學(xué)生挑選更好的教材內(nèi)容，同時通過教師的不斷摸索和創(chuàng)造，為學(xué)生制定出更加有專業(yè)性的培養(yǎng)方案來適合學(xué)生的個性化發(fā)展，滿足每一名學(xué)生的要求。同時新工科建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容是能夠做到多學(xué)科共同發(fā)展。通過很多學(xué)科之間的交叉融合，能夠削弱大學(xué)物理課程的專業(yè)界限，同時也能夠促進(jìn)新技術(shù)的不斷產(chǎn)生。為我國培養(yǎng)出具有足夠?qū)I(yè)知識，對各個學(xué)科都能融會貫通的新型復(fù)合人才。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，該實(shí)驗(yàn)所包含的思想與方法體現(xiàn)了工科實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，因此在工科領(lǐng)域中的作用非常重要。一些非物理專業(yè)的學(xué)生也能夠通過做物理實(shí)驗(yàn)，使自己的思維模式更加清晰，并以此提高自己的解決問題的能力。這些能力的提高都將會幫助學(xué)生在本專業(yè)中得到更長遠(yuǎn)的發(fā)展。

一、高職院校《大學(xué)物理》教學(xué)現(xiàn)狀淺析

現(xiàn)如今，我國《大學(xué)物理》教學(xué)由于設(shè)備，生源，教材選取，上課時間安排等問題，一直以來都存在一些問題。比如學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理不清楚，對實(shí)驗(yàn)操作不能完全掌握，對數(shù)據(jù)處理存在問題。當(dāng)然這也與老師有關(guān)。老師在上課時講解的是否清楚，演示的是否完整，數(shù)據(jù)處理是否講解，都決定了課程的效果。許多學(xué)生反映這門實(shí)驗(yàn)比較難做，費(fèi)時間。本人上課感受很深，看到學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時的迷茫及信心的缺失，我就想任何人對某一項(xiàng)事情要做好，首先是要有信心，而信心的建立和鞏固與本學(xué)科的教師是很有直接關(guān)系的。因此，老師需要找到合適的方法來針對學(xué)生的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的興趣，吸引學(xué)生動手做實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)習(xí)效率。

（一）教學(xué)內(nèi)容單一陳舊、缺少與其他學(xué)科的交叉融合

教師在傳統(tǒng)的大學(xué)物理教學(xué)模式下，很難以將工業(yè)上最前沿的技術(shù)展示給學(xué)生，教材上的內(nèi)容非常陳舊，知識體系較為單一，學(xué)生所做的課后練習(xí)只是將教材上的基本簡單知識點(diǎn)重復(fù)，無法跟上時代進(jìn)步的潮流，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)和興趣很低，對下一章節(jié)的學(xué)習(xí)沒有好奇心，所以導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)效果也很一般。在物理教學(xué)體系中實(shí)驗(yàn)也只是被分為了普通物理實(shí)驗(yàn)和近代物理實(shí)驗(yàn)兩門看起來相互獨(dú)立的學(xué)科。同時普通物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的光電熱等相互獨(dú)立的幾部分內(nèi)容也被安排在了不同的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，所以光大學(xué)物理這一門課程都被分成了很多部分，更不用說與其他學(xué)科交叉融合了。

（二）驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)過多，設(shè)備很傳統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)過程毫無生趣

大學(xué)物理的實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是讓學(xué)生驗(yàn)證某一已知的現(xiàn)象，學(xué)生在驗(yàn)證之前就已經(jīng)知道了相應(yīng)的結(jié)果，所以在做實(shí)驗(yàn)的過程中沒有極大的好奇心，對于實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也沒有對不確定性的探索，只能夠是根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟按部就班達(dá)到預(yù)測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，無法培養(yǎng)出學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。除此以外，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的儀器已經(jīng)逐漸趨于數(shù)字化、封閉化。學(xué)生在操作過程中的難度也不斷降低，數(shù)據(jù)采集也更加方便，實(shí)驗(yàn)過程中已經(jīng)可以排除很多不確定性的因素，這也使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中降低了很多興趣，最終實(shí)驗(yàn)對學(xué)生的訓(xùn)練作用也體現(xiàn)的不夠明顯。

（三）被動式的學(xué)習(xí)模式使學(xué)生感到非常枯燥，缺乏有創(chuàng)新性的教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，大學(xué)物理課堂也都是通過教師把非常枯燥乏味的各個零散知識點(diǎn)羅列起來一并灌輸給學(xué)生，學(xué)生在聽課時顯得非常被動，無法激起自己學(xué)習(xí)的興趣，也沒有足夠的好奇心驅(qū)使著學(xué)生主動探索并從中發(fā)現(xiàn)問題。教師在進(jìn)行課上的實(shí)驗(yàn)講解時，也都是依照課本上的順序逐步按流程講解，學(xué)生在自己做實(shí)驗(yàn)時也能夠參照教材上的內(nèi)容一步步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，最后得出預(yù)料之內(nèi)的結(jié)果。在這個過程當(dāng)中，學(xué)生的個性化差異沒能夠得到體現(xiàn)，所以學(xué)生的課堂參與度逐漸降低。教師就要通過不斷創(chuàng)新自己的教學(xué)模式，并把教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而提高學(xué)生的興趣能夠使他們在課堂上的參與度逐漸增加，這樣才能夠?yàn)閷W(xué)生今后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、新工科視域下《大學(xué)物理》課程教學(xué)探究

（一）建立各個學(xué)科交叉融合的教學(xué)體系

在《大學(xué)物理》課堂上可以加入更多的演示型物理實(shí)驗(yàn)，演示型物理實(shí)驗(yàn)是指由學(xué)生親自操作進(jìn)行定性和半定量的實(shí)驗(yàn)，這樣學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中就能夠親眼觀察到生動有趣的物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這種實(shí)驗(yàn)用時較短，但能夠給學(xué)生帶來很深刻的印象。以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次也可以打破力光電等相互孤立的實(shí)驗(yàn)，將他們有效融合到一起，并將此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目帶到大學(xué)的物理課堂當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科內(nèi)部的交叉與融合。作為一名大學(xué)物理教師，也應(yīng)當(dāng)不斷尋求機(jī)械、自動化等一些專業(yè)能夠與物理實(shí)驗(yàn)相契合的平臺，將自己所做的科研成果及時以實(shí)驗(yàn)的方式做成教學(xué)內(nèi)容，并且能夠開發(fā)出更多各個學(xué)科之間相互融合的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這樣的實(shí)驗(yàn)就能夠具有設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性，也能夠引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（二）建立出自主開放的《大學(xué)物理》教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的教育模式下，教師進(jìn)行授課，學(xué)生認(rèn)真聽講，這種學(xué)習(xí)模式非常不利于學(xué)生主動接受新知識，因此教師應(yīng)當(dāng)明白自己只是課堂上的指引者，引導(dǎo)著學(xué)生的學(xué)習(xí)，并及時引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，從而解決問題，讓學(xué)生明白他們才是自己學(xué)習(xí)的主人，要秉持著以學(xué)生為本的教育理念，加強(qiáng)以學(xué)生為中心的大學(xué)生慕課和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[1]。學(xué)生除了在課堂上進(jìn)行學(xué)習(xí)以外，還能夠通過電腦或手機(jī)端登錄自己的賬號進(jìn)行學(xué)習(xí)，也能夠在這些互聯(lián)網(wǎng)上學(xué)到更多有針對性的知識，不必再只是單一的重復(fù)簡單的知識點(diǎn)，這樣學(xué)生能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況取長補(bǔ)短，使自己的學(xué)習(xí)的目標(biāo)更加明確，學(xué)習(xí)效率也就更高。

（三）注重多種多樣的大學(xué)物理課程考核方式

學(xué)校的考核方式?jīng)Q定了學(xué)生學(xué)習(xí)的大體方向，因此學(xué)校必須得重視課程的考核。在對學(xué)生進(jìn)行知識教育的同時必須要注重學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性。在這個過程當(dāng)中，學(xué)生除了能夠掌握客觀知識點(diǎn)以外，也能夠?qū)W到更多學(xué)習(xí)能力和思維創(chuàng)造力。而大學(xué)里通常會采用提交實(shí)驗(yàn)報告的方式來對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行最終考核。這個實(shí)驗(yàn)報告是學(xué)生最終成績的唯一評判依據(jù)，那么學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中是否學(xué)到了更多解決問題和發(fā)現(xiàn)問題的能力，是教師很難通過實(shí)驗(yàn)報告來發(fā)現(xiàn)的。因此這種傳統(tǒng)的考核方式完全脫離了實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中的嚴(yán)謹(jǐn)性，必須加以糾正和完善。要通過學(xué)生最后提交的實(shí)驗(yàn)報告以及學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中的回答問題的次數(shù)，在實(shí)驗(yàn)過程中對數(shù)據(jù)的處理情況，和參加的相關(guān)競賽次數(shù)作為最終考核的成績[2]。

（四）建立出一支綜合實(shí)力非常強(qiáng)的師資團(tuán)隊(duì)

大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教師都有非常強(qiáng)大的物理學(xué)習(xí)背景，他們在該領(lǐng)域也有著自己獨(dú)到的見解和豐富的理論知識體系。但美中不足的是，這些教師本身也沒有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過其他學(xué)科的內(nèi)容，也沒有參與過相關(guān)的實(shí)踐活動，所以從教師的角度來說，他們很難能夠做到物理實(shí)驗(yàn)課程與其他學(xué)科的專業(yè)課相互融合[3]。所以這就要求大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)教師不能止步不前，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)自己的興趣尋求大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程與其他學(xué)科能夠相互交叉的契合點(diǎn)，主動補(bǔ)充自己的理論知識。

三、新工科建設(shè)下《大學(xué)物理》模塊化教學(xué)實(shí)踐研究

如今，高職院校在應(yīng)用型本科院校建設(shè)的大環(huán)境下，《大學(xué)物理》課程是很實(shí)用的基礎(chǔ)公共課，很多工科專業(yè)課程都需要大學(xué)物理課程的一些知識。與此同時，《大學(xué)物理》課程對學(xué)生動手能力，實(shí)踐能力培養(yǎng)起到了至關(guān)重要的作用[4]。本文基于不同的專業(yè)為例，通過設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)模式，實(shí)踐應(yīng)用和考核等，利用模塊化教學(xué)，對《大學(xué)物理》教學(xué)進(jìn)行研究。

（一）模塊化教學(xué)方案

3.1.1基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

基本的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)有十多個，針對各工科專業(yè)的特點(diǎn)，加強(qiáng)大學(xué)物理基礎(chǔ)與工科專業(yè)的聯(lián)系，讓大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)為學(xué)生專業(yè)實(shí)踐提供基礎(chǔ)。因此我們首先要在理論課程上要強(qiáng)調(diào)一些物理背景的工科專業(yè)與大學(xué)物理的關(guān)聯(lián)性，從而在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，鍛煉學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力。根據(jù)不同的專業(yè)，教學(xué)的目標(biāo)是有所差異，這就給模塊化教學(xué)提拱了契機(jī)，我們根據(jù)各專業(yè)的不同需求，設(shè)置不同的實(shí)驗(yàn)以滿足相關(guān)專業(yè)的實(shí)用性需求。比方說，機(jī)械相關(guān)專業(yè)，我們著重設(shè)置了力學(xué)的實(shí)驗(yàn);電子相關(guān)專業(yè)，設(shè)置了半導(dǎo)體電器件特性等電子元件實(shí)驗(yàn);光學(xué)相關(guān)專業(yè)設(shè)置一些典型的干涉，衍射，光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)等。這些模塊的設(shè)置都是根據(jù)各專業(yè)培養(yǎng)人才的目標(biāo)而設(shè)，這樣大大增強(qiáng)了實(shí)用性和針對性，有利于鍛煉學(xué)術(shù)的動手能力和獨(dú)立分析問題解決問題的能力。

3.1.2創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?zāi)K

在《大學(xué)物理》教學(xué)中，不僅考察學(xué)生對理論知識的理解能力，更注重鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力[5]。因此，我們還設(shè)置了選修的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?zāi)K，主要針對動手能力強(qiáng)，學(xué)有余力的學(xué)生。本模塊是集實(shí)用性，創(chuàng)新性為一體，以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。例如我們針對電子專業(yè)的，設(shè)置了新型傳感器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn);針對計(jì)算機(jī)專業(yè)的，我們設(shè)置了計(jì)算模擬仿真實(shí)驗(yàn);通過這些實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)置，有效的激發(fā)了學(xué)生的興趣，鍛煉了他們的動手能力和創(chuàng)新能力。與此同時，這些實(shí)驗(yàn)的設(shè)置是對學(xué)生專業(yè)實(shí)踐課的有效補(bǔ)充，促進(jìn)了學(xué)生的分析問題，解決問題的能力，同時為學(xué)生在學(xué)科競賽，挑戰(zhàn)杯等比賽打下了堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。

此外，創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)?zāi)K，我們還添加了科研元素，這主要是依托于我院的相關(guān)教師的科研方向設(shè)置，以選修實(shí)驗(yàn)的方式對學(xué)生開放。我們主要以光學(xué)方向的實(shí)驗(yàn)為主。目前選形成的課程體系理念已經(jīng)比較先進(jìn)，課程各模塊結(jié)構(gòu)安排符合循序漸進(jìn)的教育認(rèn)知規(guī)律，教學(xué)效果好;配備了一支結(jié)構(gòu)合理、人員穩(wěn)定、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富、科研創(chuàng)新能力強(qiáng)、熱心于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究與改革的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與科研良性互動，由教師立足物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和改革需求開展科學(xué)研究，立足于這些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，目前由老師指導(dǎo)學(xué)生取得了一些成果，比如論文和專利。

（二）考核評價模塊

3.2.1制定原則

注重培養(yǎng)學(xué)生能力和自主動手能力的培養(yǎng)，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主體能力，滿足各階段學(xué)生就讀需要，達(dá)到調(diào)動學(xué)生讀書積極力、主動的目的，培養(yǎng)具備現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)素質(zhì)和自主創(chuàng)新的高質(zhì)量新型技術(shù)人才。

3.2.2具體措施

在學(xué)生完成全部基本試驗(yàn)項(xiàng)目的總體情況基礎(chǔ)上，以學(xué)生完成各試驗(yàn)項(xiàng)目中選作內(nèi)容的數(shù)量、品質(zhì)以及過程中所體現(xiàn)出的創(chuàng)新意識和動手能力為重點(diǎn)依據(jù)，最后決定免試學(xué)生名單，科學(xué)地綜合評價學(xué)生成績;另外通過操作考核，根據(jù)學(xué)生的平時動手操作能力，在注重學(xué)生的能力測試的前提下給出其綜合考核成績。具體如下：

1、免試學(xué)生名單確定。依據(jù)學(xué)生平時實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)（10%）、操作（40%）、選作內(nèi)容（20%）、報告（25%）、紀(jì)律（5%）等各方面情況，綜合評定平時成績，給予平時成績優(yōu)秀的學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)免試資格。選拔優(yōu)秀學(xué)生、激勵學(xué)生的目的。

2、考試規(guī)范

根據(jù)上述原則確定確定免試學(xué)生。通知參加考試學(xué)生具體考試時間，并分組。操作考試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由非任課教師隨機(jī)排列確定，考試前5分鐘公示于學(xué)生。操作考試成績總分以30分記，由實(shí)驗(yàn)老師根據(jù)考試中學(xué)生操作的具體情況，確定考試實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及格線，采用末位淘汰制，體現(xiàn)學(xué)生相對水平。

3、成績評定

在免試學(xué)生的總評業(yè)績中，結(jié)合學(xué)生完成本學(xué)年選作內(nèi)容數(shù)量及質(zhì)量的整體情況來綜合評判其“優(yōu)秀”或“良好”。成績達(dá)到及格線的學(xué)生，任課教師結(jié)合平時成績，給予該學(xué)生總評業(yè)績。未達(dá)到所考實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及格線的學(xué)生，總評成績確定為不及格。

四、結(jié)束語

綜上所述，物理學(xué)是各個自然學(xué)科的基礎(chǔ)部分，也是推動科技不斷進(jìn)步的根本動力。而當(dāng)今社會科技發(fā)展日新月異，社會對人才的要求越來越高，在滿足社會對人才的需求上，《大學(xué)物理》教學(xué)的效果起到了舉足輕重的作用。作為理工科院校的一名學(xué)科基礎(chǔ)課，其目的一方面讓學(xué)生掌握必需的物理學(xué)知識，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基石，另一方面讓學(xué)生學(xué)習(xí)高職院校物理課程中的研究思想以及設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)他們的科研文化素養(yǎng)和創(chuàng)造力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高素質(zhì)研究型人才的目標(biāo)。因此，我們要對其進(jìn)行不斷的改革與創(chuàng)新，打破物理課程的專業(yè)限制，與其他學(xué)科做到相互融合、相互補(bǔ)充，進(jìn)而為培養(yǎng)出適合社會現(xiàn)代發(fā)展的新型人才。

參考文獻(xiàn)

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