“新工科”視域下《大學物理》課程模塊化教學研究

余艷俐

摘 要：我隨著我國社會的發展，教育部門已經對大學的物理課程進行了多次改革，為了更好地適應當前工科發展的需要，本文將分析理工科高職院校《大學物理》課程所存在的諸多問題。比如現在的大學物理教學內容相比之前更為陳舊，缺少與現在前沿的科技融合，驗證性的實驗過多，學習模式非?？菰铩，F在大量需求新工科類的專業人才，因此，《大學物理》課程應當不斷改進，以適應社會的發展需要，同時也應當不斷轉換這門課的考核方式。

關鍵詞：新工科;交叉融合;策略探究;《大學物理》課程

引言

新工科的教育模式要求學校要制定出與現代社會發展相符的最佳教材，同時經過不斷改革與創新為學生挑選更好的教材內容，同時通過教師的不斷摸索和創造，為學生制定出更加有專業性的培養方案來適合學生的個性化發展，滿足每一名學生的要求。同時新工科建設的一項重要內容是能夠做到多學科共同發展。通過很多學科之間的交叉融合，能夠削弱大學物理課程的專業界限，同時也能夠促進新技術的不斷產生。為我國培養出具有足夠專業知識，對各個學科都能融會貫通的新型復合人才。大學物理實驗課程是工科專業學生學習的基礎，該實驗所包含的思想與方法體現了工科實驗的科學性與準確性，因此在工科領域中的作用非常重要。一些非物理專業的學生也能夠通過做物理實驗，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生在本專業中得到更長遠的發展。

一、高職院校《大學物理》教學現狀淺析

現如今，我國《大學物理》教學由于設備，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。比如學生對實驗原理不清楚，對實驗操作不能完全掌握，對數據處理存在問題。當然這也與老師有關。老師在上課時講解的是否清楚，演示的是否完整，數據處理是否講解，都決定了課程的效果。許多學生反映這門實驗比較難做，費時間。本人上課感受很深，看到學生做實驗時的迷茫及信心的缺失，我就想任何人對某一項事情要做好，首先是要有信心，而信心的建立和鞏固與本學科的教師是很有直接關系的。因此，老師需要找到合適的方法來針對學生的學習，激發學生的興趣，吸引學生動手做實驗，提高學習效率。

（一）教學內容單一陳舊、缺少與其他學科的交叉融合

教師在傳統的大學物理教學模式下，很難以將工業上最前沿的技術展示給學生，教材上的內容非常陳舊，知識體系較為單一，學生所做的課后練習只是將教材上的基本簡單知識點重復，無法跟上時代進步的潮流，使得學生的學習和興趣很低，對下一章節的學習沒有好奇心，所以導致學生的學習效果也很一般。在物理教學體系中實驗也只是被分為了普通物理實驗和近代物理實驗兩門看起來相互獨立的學科。同時普通物理實驗當中的光電熱等相互獨立的幾部分內容也被安排在了不同的實驗室進行，所以光大學物理這一門課程都被分成了很多部分，更不用說與其他學科交叉融合了。

（二）驗證性的實驗過多，設備很傳統，實驗過程毫無生趣

大學物理的實驗大多數是讓學生驗證某一已知的現象，學生在驗證之前就已經知道了相應的結果，所以在做實驗的過程中沒有極大的好奇心，對于實驗的結果也沒有對不確定性的探索，只能夠是根據實驗步驟按部就班達到預測的實驗結果，無法培養出學生的科學素養。除此以外，學生進行實驗的儀器已經逐漸趨于數字化、封閉化。學生在操作過程中的難度也不斷降低，數據采集也更加方便，實驗過程中已經可以排除很多不確定性的因素，這也使得學生在實驗的過程中降低了很多興趣，最終實驗對學生的訓練作用也體現的不夠明顯。

（三）被動式的學習模式使學生感到非?？菰铮狈τ袆撔滦缘慕虒W模式

在傳統的教學模式下，大學物理課堂也都是通過教師把非?？菰锓ξ兜母鱾€零散知識點羅列起來一并灌輸給學生，學生在聽課時顯得非常被動，無法激起自己學習的興趣，也沒有足夠的好奇心驅使著學生主動探索并從中發現問題。教師在進行課上的實驗講解時，也都是依照課本上的順序逐步按流程講解，學生在自己做實驗時也能夠參照教材上的內容一步步進行實驗操作，最后得出預料之內的結果。在這個過程當中，學生的個性化差異沒能夠得到體現，所以學生的課堂參與度逐漸降低。教師就要通過不斷創新自己的教學模式，并把教學內容進行合理的設計，從而提高學生的興趣能夠使他們在課堂上的參與度逐漸增加，這樣才能夠為學生今后的學習打下堅實的基礎。

二、新工科視域下《大學物理》課程教學探究

（一）建立各個學科交叉融合的教學體系

在《大學物理》課堂上可以加入更多的演示型物理實驗，演示型物理實驗是指由學生親自操作進行定性和半定量的實驗，這樣學生在做實驗的過程當中就能夠親眼觀察到生動有趣的物理實驗現象，這種實驗用時較短，但能夠給學生帶來很深刻的印象。以此來激發學生的學習興趣。其次也可以打破力光電等相互孤立的實驗，將他們有效融合到一起，并將此實驗項目帶到大學的物理課堂當中，實現物理學科內部的交叉與融合。作為一名大學物理教師，也應當不斷尋求機械、自動化等一些專業能夠與物理實驗相契合的平臺，將自己所做的科研成果及時以實驗的方式做成教學內容，并且能夠開發出更多各個學科之間相互融合的大學物理實驗項目。這樣的實驗就能夠具有設計性和創新性，也能夠引起學生的學習興趣。

（二）建立出自主開放的《大學物理》教學模式

在傳統的教育模式下，教師進行授課，學生認真聽講，這種學習模式非常不利于學生主動接受新知識，因此教師應當明白自己只是課堂上的指引者，引導著學生的學習，并及時引導學生發現問題，思考問題，從而解決問題，讓學生明白他們才是自己學習的主人，要秉持著以學生為本的教育理念，加強以學生為中心的大學生慕課和虛擬仿真實驗的設計[1]。學生除了在課堂上進行學習以外，還能夠通過電腦或手機端登錄自己的賬號進行學習，也能夠在這些互聯網上學到更多有針對性的知識，不必再只是單一的重復簡單的知識點，這樣學生能夠根據自己的學習情況取長補短，使自己的學習的目標更加明確，學習效率也就更高。

（三）注重多種多樣的大學物理課程考核方式

學校的考核方式決定了學生學習的大體方向，因此學校必須得重視課程的考核。在對學生進行知識教育的同時必須要注重學生學習的過程性。在這個過程當中，學生除了能夠掌握客觀知識點以外，也能夠學到更多學習能力和思維創造力。而大學里通常會采用提交實驗報告的方式來對學生的實驗課進行最終考核。這個實驗報告是學生最終成績的唯一評判依據，那么學生在實驗的過程中是否學到了更多解決問題和發現問題的能力，是教師很難通過實驗報告來發現的。因此這種傳統的考核方式完全脫離了實驗過程當中的嚴謹性，必須加以糾正和完善。要通過學生最后提交的實驗報告以及學生在做實驗過程當中的回答問題的次數，在實驗過程中對數據的處理情況，和參加的相關競賽次數作為最終考核的成績[2]。

（四）建立出一支綜合實力非常強的師資團隊

大學的物理實驗教師都有非常強大的物理學習背景，他們在該領域也有著自己獨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的學習過其他學科的內容，也沒有參與過相關的實踐活動，所以從教師的角度來說，他們很難能夠做到物理實驗課程與其他學科的專業課相互融合[3]。所以這就要求大學的物理實驗教師不能止步不前，而應當根據自己的興趣尋求大學物理實驗課程與其他學科能夠相互交叉的契合點，主動補充自己的理論知識。

三、新工科建設下《大學物理》模塊化教學實踐研究

如今，高職院校在應用型本科院校建設的大環境下，《大學物理》課程是很實用的基礎公共課，很多工科專業課程都需要大學物理課程的一些知識。與此同時，《大學物理》課程對學生動手能力，實踐能力培養起到了至關重要的作用[4]。本文基于不同的專業為例，通過設定教學目標，教學模式，實踐應用和考核等，利用模塊化教學，對《大學物理》教學進行研究。

（一）模塊化教學方案

3.1.1基本的實驗教學模塊

基本的大學物理實驗有十多個，針對各工科專業的特點，加強大學物理基礎與工科專業的聯系，讓大學物理實驗的教學為學生專業實踐提供基礎。因此我們首先要在理論課程上要強調一些物理背景的工科專業與大學物理的關聯性，從而在大學物理實驗教學中科學設定教學目標，鍛煉學生的應用實踐能力。根據不同的專業，教學的目標是有所差異，這就給模塊化教學提拱了契機，我們根據各專業的不同需求，設置不同的實驗以滿足相關專業的實用性需求。比方說，機械相關專業，我們著重設置了力學的實驗;電子相關專業，設置了半導體電器件特性等電子元件實驗;光學相關專業設置一些典型的干涉，衍射，光電效應實驗等。這些模塊的設置都是根據各專業培養人才的目標而設，這樣大大增強了實用性和針對性，有利于鍛煉學術的動手能力和獨立分析問題解決問題的能力。

3.1.2創新型實驗模塊

在《大學物理》教學中，不僅考察學生對理論知識的理解能力，更注重鍛煉學生的實際操作能力[5]。因此，我們還設置了選修的創新型實驗模塊，主要針對動手能力強，學有余力的學生。本模塊是集實用性，創新性為一體，以培養他們的創新能力和實踐能力。例如我們針對電子專業的，設置了新型傳感器設計實驗;針對計算機專業的，我們設置了計算模擬仿真實驗;通過這些實驗模塊的設置，有效的激發了學生的興趣，鍛煉了他們的動手能力和創新能力。與此同時，這些實驗的設置是對學生專業實踐課的有效補充，促進了學生的分析問題，解決問題的能力，同時為學生在學科競賽，挑戰杯等比賽打下了堅實的實踐基礎。

此外，創新型實驗模塊，我們還添加了科研元素，這主要是依托于我院的相關教師的科研方向設置，以選修實驗的方式對學生開放。我們主要以光學方向的實驗為主。目前選形成的課程體系理念已經比較先進，課程各模塊結構安排符合循序漸進的教育認知規律，教學效果好;配備了一支結構合理、人員穩定、教學經驗豐富、科研創新能力強、熱心于物理實驗教學研究與改革的實驗師資隊伍，實現了教學與科研良性互動，由教師立足物理實驗教學和改革需求開展科學研究，立足于這些創新性實驗項目，目前由老師指導學生取得了一些成果，比如論文和專利。

（二）考核評價模塊

3.2.1制定原則

注重培養學生能力和自主動手能力的培養，充分發揮學習者的主體能力，滿足各階段學生就讀需要，達到調動學生讀書積極力、主動的目的，培養具備現代科學技術素質和自主創新的高質量新型技術人才。

3.2.2具體措施

在學生完成全部基本試驗項目的總體情況基礎上，以學生完成各試驗項目中選作內容的數量、品質以及過程中所體現出的創新意識和動手能力為重點依據，最后決定免試學生名單，科學地綜合評價學生成績;另外通過操作考核，根據學生的平時動手操作能力，在注重學生的能力測試的前提下給出其綜合考核成績。具體如下：

1、免試學生名單確定。依據學生平時實驗的預習（10%）、操作（40%）、選作內容（20%）、報告（25%）、紀律（5%）等各方面情況，綜合評定平時成績，給予平時成績優秀的學生物理實驗免試資格。選拔優秀學生、激勵學生的目的。

2、考試規范

根據上述原則確定確定免試學生。通知參加考試學生具體考試時間，并分組。操作考試實驗內容由非任課教師隨機排列確定，考試前5分鐘公示于學生。操作考試成績總分以30分記，由實驗老師根據考試中學生操作的具體情況，確定考試實驗項目及格線，采用末位淘汰制，體現學生相對水平。

3、成績評定

在免試學生的總評業績中，結合學生完成本學年選作內容數量及質量的整體情況來綜合評判其“優秀”或“良好”。成績達到及格線的學生，任課教師結合平時成績，給予該學生總評業績。未達到所考實驗項目及格線的學生，總評成績確定為不及格。

四、結束語

綜上所述，物理學是各個自然學科的基礎部分，也是推動科技不斷進步的根本動力。而當今社會科技發展日新月異，社會對人才的要求越來越高，在滿足社會對人才的需求上，《大學物理》教學的效果起到了舉足輕重的作用。作為理工科院校的一名學科基礎課，其目的一方面讓學生掌握必需的物理學知識，為后續課程的學習奠定基石，另一方面讓學生學習高職院校物理課程中的研究思想以及設計方法，培養他們的科研文化素養和創造力，實現培養高素質研究型人才的目標。因此，我們要對其進行不斷的改革與創新，打破物理課程的專業限制，與其他學科做到相互融合、相互補充，進而為培養出適合社會現代發展的新型人才。

參考文獻

[1]徐瑛，王思涵，李海軍，等.基于新工科背景下大學物理實驗課程的改革探討[J].大學物理實驗，2021，34（2）：3.

[2]何軍，潘長寧，柳聞鵑.新工科背景下大學物理教學改革探討[J].教育界：高等教育，2018（4）：2.

[3]李冠男，唐劍鋒，曹小燕，等.新工科背景下材料專業大學物理課程教學改革探索[J].2021.

[4]劉毅， 溫亞芹， 姜帆. 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[J]. 黑龍江科學， 2022， 13（3）：2.

[5]黃新華. 線上與線下的融合——MOOC環境下大學物理課程的教學實踐[J]. 科教文匯， 2020（6）：2.