基于应用型人才培养的大学物理分专业教学内容建构探讨

谌雄文　施振刚　杨朋　邓晓鹏　张顺如

【摘 要】大学物理分专业教学是地方本科院校向应用型人才培养转型的必然趋势。本文探讨了按照“三模块一案例”模式重构大学物理教学内容的方式，确保了少课时背景下的大学物理知识体系的完整性和专业个性需求相结合，并应用到教学实践中，取得了良好的教学效果。

【关键词】数理结合；专业基础；专业拓展；应用案例库

0 引言

近年来，地方本科院校的大学物理教学课时相继大幅缩水已是不争的事实。随着地方院校的应用型人才培养改革的深入，要求大学物理教学与专业相结合的呼声也越来越高。从应用层面分析，大学物理教学应该承担培养学生高等数学应用能力和传授各理工科专业必需的物理知识两个核心教学任务。但传统的大学物理教学对各个专业采用统一大纲，统一教学方式，使得大学物理教学的这两个核心任务没有突出专业的个性需求。这给学生造成了大学物理教学与专业课程教学脱节的感觉，慢慢降低了他们学习大学物理的积极性。从某种程度上说，这导致地方院校各理工科专业的管理者减少大学物理的教学课时，甚至取消大学物理教学。

因此，如何重构大学物理教学内容，实现大学物理教学与各理工科专业课程教学需求相结合，是一个值得探讨的课题。很多院校结合自身的实际情况进行了一些有价值的探索。安康学院[1]根据各理工科专业的后续专业课程的需要，精简了大学物理课程的教学内容，根据内容的多少分为《大学物理》A/B/C以解决少课时问题。唐山学院[2]的大学物理理论课程也进行了有益的探讨，采用了 “通用模块”加 “专业模块”的方式解决少课时问题。另外，针对个别专业的大学物理体现专业特色的改革需求，贵州民族大学医药专业把《医学物理学》作为大学物理教材[3]，实现了大学物理与专业的高度融合。广东药学院基础学院[4]也在不同的专业采取不同的教学内容，并采取灵活多样的考核方式。为了保持大学物理知识体系的系统性，我们探讨了一个“三模块一案例”的大学物理内容分专业重构模式，并应用到具体的教学中，取得了良好的效果。

1 按照“三模块”重构大学物理教学内容

大学物理课程的涵盖力、热、光、电、近现代物理等共计11个部分的内容。如全部详细讲授完76个A类核心内容就需126个学时。我校理工科专业最多课时数为96课时，显然无法应付如此大容量的具体内容。因此，我们结合各专业的需求，对大学物理教学内容进行了“三模块”重构，确保了大学物理教学知识体系的完整性，也体现了各专业的专业特色。

1.1 构建“数理平台”模块，培养学生高等数学的应用能力

高等数学是各理工科专业课程的数学运算工具，各理工科专业学科的规律多以高等数学的语言表述。但，高等数学的教学多以抽象的符号为载体，培养学生严密的逻辑思维能力为目标。而在理工学科中，通常利用抽象的数学语言描述形象的专业模型所隐含的基本规律。因此，对于各理工科专业的学生来说，大学物理承担了高等数学和专业课程之间的衔接任务。培养他们利用高等数学解决具体模型的能力是大学物理教学的重要任务之一。

高等数学中的微积分和矢量运算是各理工科专业使用的基本数学工具，而他们的应用几乎贯穿这整个大学物理知识体系。由于力学部分（包括机械振动与机械波）的物理规律直观明了，尽管他们是高等数学的表述形式，也容易为学生接受理解，因此，我们可以借助于这部分的物理规律的教学，重新讲解微积分和矢量的思维以及他们的运算法则。构建抽象数学与具体物理模型相结合的教学平台，可以实现数学的形象化和物理规律的抽象化，从而，培养学生数理结合的思维能力和提高学生的数学运算能力。

“數理平台”模块强调物理规律和数学应用能力培养的双重教学目标，因此，在教学中不能顾此失彼。但针对于不同专业，也有所侧重。如我校光电信息类工科专业以电子信息科学和光学知识为基础，材料类专业以化学知识为基础，力学的物理规律与专业知识体系结合不是很紧密，我们可以以物理规律为载体，重点侧重学生数理模型结合以及数学应用能力的培养。但在数学类专业中，学生的数理结合的能力是培养的重点，因此，教学中，要采取并重原则。

1.2 构建“专业基础”模块，传授学生专业学习所必需的物理知识基础

教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会物理基础课程教学指导分委员会制定的《 理工科类大学物理课程教学基本要求》所涉及的A类教学内容是所有理工科专业的物理知识基础，只是根据专业的特性和各专业人才培养的规格的取向，不同的专业对这些物理知识的需求有着不同侧重而已。例如，我校光电信息科学与工程专业是以电子信息科学与技术以及光学学科为知识基础的专业，因此，大学物理中的光学和电磁学部分与该专业的知识结构有直接联系。但，光电子材料与器件以及光电照明工程是该专业的两个方向，热学部分的物理知识也是必不可少的。我校材料类专业以化学学科为基础，因此，大学物理中的热学部分与该专业知识结构有直接联系。而光电功能材料是材料类专业方向之一，因此，光学和电磁学部分的物理知识也非常重要。由于我校是应用型二本院校，大学物理中的近代物理部分（包括相对论和量子力学）与我校各理工科专业的当前结合度不高，为此，我们取热学、光学、电磁学为我校理工科专业的大学物理教学内容的“专业基础模块”。通过该模块的教学，为我校理工科专业的学生学习专业课程提供必要的物理知识基础支撑。在教学中，我们以物理规律的传授为主，高等数学的应用能力培养为辅。

1.3 构建“专业拓展”模块，保持大学物理知识体系的完整性和体现专业的个性需求

当今，高新技术和对人类社会/生活产生重大影响的高科技发明都离不开物理基本原理，特别是近现代物理的支撑。因此，为了保证理工科学生的可持续发展，我们把大学物理中的相对论和量子力学部分纳入“专业拓展”模块，以专题讲座的形式进行教学，从而保证了大学物理知识结构的完整性。

由于大学物理的教学内容是抽取了各理工科专业的共性需求，因此，教学中，我们应该适当补充介绍物理规律在各理工科专业和工程技术领域的应用，体现各理工科专业的专业个性需求。我们把这部分补充内容纳入到“专业拓展”模块。这部分的教学通过课堂补充教学小案例、专题讲座、指定课外阅读资料来实现。如光电信息类专业，我们在热学中可以补充“光热效应在光学医用仪器中的应用”，在电磁学中可以补充“电磁干扰对激光传播的影响”，在光学中可以补充“光电效应的太阳能电池中的应用”等专题讲座；可以指定“光电传感检测技术”、“半导体材料的光电性质”等为课外阅读资料。对于材料类专业，我们可以在热学中可以补充“光热效应对纳米结构的影响”，在电磁学中可以补充“电磁防护材料的制备与应用”，在光学中可以补充“发光材料的制备与应用”等专题讲座；可以指定“发光材料的制备”等为课外阅读资料。

2 建立专业应用案例库，培养学生对大学物理的认同感

大学物理教师除了教学中主动联系各专业需求以外，还应该鼓励学生主动寻求所学的物理规律在其专业的应用案例，培（下转第12页）（上接第78页）养他们对大学物理是其专业的基础课程的认同感，从而激发他们学习大学物理的主动性。

我们在教学中，有计划的布置了这样的课外作业，并把学生的完成情况计入平时成绩。在实践中，学生都能通过网络搜索和图书馆查阅等途径完成任务。尽管，在大学物理课程开设时，学生还没有系统的专业知识，但他们找到的案例或多或少还是与专业挂钩的。也许学生并没有真真理解其中的专业知识，但还是认同了大学物理的规律在其专业领域内有着重要的应用，从而使他们不排斥大学物理的学习，这为提高大学物理的教学质量奠定了基础。

另外，由于大学物理教师并不具备其它专业系统的知识结构，因此，为了在教学中体现各专业的特色和个性需求，就需要投入大量的精力寻求合适的教学案例。工作量之大，使得一般教师难以坚持，这也是大学物理分专业教学难以全面落实的瓶颈所在。为了突破这一瓶颈，我们把学生所找到的案例进行了优化整理，建立了“光电”类和“材料”类专业的大学物理应用案例库，实现了案例库的教师教学共享，减轻了教师的备课难度，为大学物理分专业实施教学奠定了直接的资源基础。

3 结束语

大学物理分专业教学是地方本科院校向应用型转型的必然要求。为了积累经验，我们选取了我校“光电”类和“材料”类专业进行了“三模块一案例”的分专业教学模式探索。在教学内容上，我们选择力学部分构建了“数理平台”模块，以高等数学的应用为主要教學任务，培养学生数学与物理模型结合的能力；选择热学、光学、电磁学三部分构建了“专业基础”模块，以物理规律的传授为主要教学任务；我们把相对论和量子力学这两个近代物理部分以及各专业的补充知识整合在了“专业拓展”模块，以确保物理知识体系的完整性和体现各专业的个性需求。我们集聚学生的智慧和力量，初步建起了“光电”类和“材料”类专业的“应用案例库”，在培养学生对大学物理教学的认同感的同时，也为大学物理分专业教学积累了有价值的参考资料。

当然，由于大学物理教师缺乏其它理工科专业的系统知识和技能，因此，大学物理分专业教学的建设是一个系统而复杂的工程。我校的改革也处于初步探索阶段，全面实施更有待时日，我们将继续探讨这个课题。

【参考文献】

[1]杨亦云，陈守满.应用型本科院校大学物理分专业教学改革研究[J].2014，26（3）：124-125.

[2]刘敏.唐山学院少学时大学物理教学改革实施方案[J].高校科技，2014（13）：193.

[3]骆最芬.药学专业大学物理课程现状分析及改革思路[J].贵州民族大学学报，2013，138（2）：189-190.

[4]杨永霞，丘翠环，张薇，许静芬，叶红玲，黄耀庭.关于医药院校《大学物理学》教学与考核的探讨[J].新西部，2009（18）：226.

[责任编辑：田吉捷]