新工科背景下应用型本科院校大学物理课程模块化教学改革探索

刘 毅，温亚芹，姜 帆

(哈尔滨华德学院，哈尔滨 150025)

在新工科建设大力推进的大背景下，应用型本科院校的基础课程改革势在必行。大学物理课程作为一门理工类专业的必修基础课程，为了最大限度发挥其基础性、前瞻性、衔接性作用，有针对性地满足各专业需求，需全方位进行课程改革。

1 设计教学模块，更新教学内容

在大多数应用型本科院校中，大学物理课程采用的是传统的课程设置模式，以力学、热学、电磁学、波动和振动学四大篇章为主，适当进行教学重难点的不同侧重，制订教学计划和设置教学内容。这样的课程设置保证了知识体系的完整性，也比较符合师生的学习习惯。但在很多工科专业较多，学科跨度较大的院校中，传统的大学物理课程教学模式已经不能满足专业建设的需要。很多专业课程亟需的物理学基础知识并不在大学物理课程的授课范围内，而一些大学物理课程中重点讲解的知识内容对某些专业来说又很少得以应用。

针对应用型本科院校的实际需求，哈尔滨华德学院积极展开了大学物理课程模块化教学改革的探索和实践，将大学物理课程分两学期进行，共设置两大主模块和八个子模块。其中，基础模块和应用模块为两大主模块，基础主模块分为两个子模块，分别为力学和电磁学，具体授课过程中会针对不同专业的教学重难点和内容侧重略有调整。应用主模块分为六个子模块，分别为热学、振动和波动物理学、固体力学及材料学基础、流体力学、光学基础、大学物理实验。其中，大学物理实验模块为全校必选模块，各学院可针对实际需要选择实验项目。其余模块全校各学院以专业知识需求为主要原则，任选两个模块进行组合。教学内容的大面积更新和重新组合有效地解决了大学物理课程与后续专业课程的针对性衔接问题。在设置课程的过程中，应充分寻求和采纳各学院、各专业教师的意见，大到模块设置，小到知识点和教学重难点，均是可以进行研究和讨论的。打破学科壁垒，形成合力，用灵活合理的方式发挥学科间互补性优势也是新工科建设的重要思想之一。

力学和电磁学是物理学的两大最基础领域，其知识内容对于绝大多数工科专业来说是十分重要的。在应用模块方面，可适当引入在传统大学物理教学体系中容易被忽略的教学模块，如流体力学部分。而在模块化改革过程中，流体力学部分的内容被很多机电学院、汽车学院的专业选为了学习内容，这说明相关的物理学知识在这些学院的后续专业课程中能够起到很好的承上启下作用。固体物理模块、光学模块方面的知识内容在很多同类院校的大学物理课程中已经逐渐被边缘化，甚至被整体删减，但在模块化教学改革的研讨中，电信学院和机器人学院分别选择了这两个部分的内容。从这些现象中可以看出，与时俱进地更新大学物理课程的教学内容是十分必要的，突出基础性、针对性、衔接性是模块化教学改革的重点。

2 融合科技前沿，提升科技素养

作为教师，应该时刻关注学生们的心理动态，不断改进教学方法，通过多种方式激发学生们的学习兴趣，组织和引领学生们走进物理学的美妙世界。物理学对于人类的科学技术发展起到了十分关键的作用，教师在授课过程中可以适当引入前沿科学技术的动态，如激光技术对于芯片生产的重要性，隔热材料对于航天事业发展的重要性，转动惯量在陀螺仪基本原理中的重要作用，等等。把授课过程中很多的物理学知识延伸应用到工业领域，以导入语、例题、课后讨论问题等形式引入教学环节，将大大提升学生们的学习主动性。教学内容的大面积更新和教学案例的动态更新对教师也提出了更高的要求，教师应更加积极主动地在教学思想上进行改革，不断关注和学习前沿科技领域的最新成果，并结合自身知识基础选择合理的教学方法，不断丰富和更新教学内容。

在教学中融合前沿科技知识是大学物理课程模块化教学改革的重要组成部分。部分学生在这方面的视野比较狭窄，自身科技素养有待提高。作为大学物理课程的授课教师，应积极探索和收集有利于课程的教学素材，让学生们在课堂上通过对鲜活科技知识的学习更好地理解物理学基本原理，更好地认识自身专业在科技海洋中的定位，提升科技素养，能够从物理学角度分析和解决问题。

3 调整教学重点，突出基础作用

大学物理课程的模块化教学改革不是简单地将知识分解划块，而是从教学理念、课程定位、教学内容、考核方法上进行全方位教学改革。教师应收集大量新颖的教学素材，打破传统观念的束缚，合理调整教学重难点，如以往热学部分的理想气体压强公式就是需要详细推导才能引出的结论。大学物理课程教学过程中类似的推导内容还有很多，占用学时较长，是期末考试中的重点考点。

在有效的课堂教学中，应最大限度增加与转化生产力相关联的知识信息。教学难度较大的、与实际应用性关联不强的教学内容可以适当压缩，或用其他方式延伸到课外。近年来，受客观因素影响，高等院校的很多课程都以线上教学的形式为主，网络授课平台日渐成熟。类似于理想气体压强公式推导过程的教学环节可以用视频的形式在网络课程中展示，方便学有余力的学生进行深入研究，在线下课程中可将授课学时更多地分配到能够服务专业课程和加强工程实践能力培养方面中去。例如，热学模块中卡诺循环的热机效率长期以来都是授课的重难点内容，这一知识点很好地应用到了热力学第一定律、循环过程、等温过程和绝热过程等热学基础知识，在传统视角下这样的教学安排十分合理。但针对汽车专业的学生们来说，奥托循环的原理则更加重要，它是汽车发动机的基本原理，在今后的专业课学习过程中会经常被提及和应用。在这样的情况下，应该进行针对性调整，更加侧重对能够直接帮助学生们学习后续专业课程知识的讲解。从教学实践来看，合理调整教学重点可以让学生们直观了解到目前学习的知识内容与自身专业的重要关联性，大幅度提升学习兴趣和教学效果。同时，拓宽教师的知识含量，让教师对授课对象的专业需求进行深入了解。精准的教学设计和教学重难点调整是模块化教学的又一重要特征。

4 结语

建设基础坚固、模块完备、专业针对性强、新工科特色突出的整套模块化教学体系任重而道远，这对教师的教学理念、综合能力都提出了新的要求。应用型本科院校要适应时代发展趋势，将物理学教学内容与科技发展、专业需求相结合，在育人工程中发挥更加积极的作用。