大学物理模块化教学改革教学案例分析

刘毅，罗树军，王文宇

（1.哈尔滨华德学院，黑龙江哈尔滨 150025；2.黑龙江农垦科技职业学院，黑龙江哈尔滨 150431）

大学物理是高等院校开设的一门严格精密的公共基础课程，既有理论性学习，又结合实验内容，是由多种学科内容交叉产生的综合性工科内容，一般研究物质与运动，是高等院校，尤其是工科类高等院校的重要的基础课程之一。要更好地将大学物理模块化教学进行应用实践，就需要基于当前大学物理教学实际，分析其存在的问题，提出更好的解决策略。

1 大学物理教学现状以及问题

1.1 灌输式课堂，教学模式单一

受限于环境条件、 教学理念、 技术应用等多项因素，当前大学物理课堂的教学模式还是以教师为主导的灌输式课堂教学。通常采用统一的教学大纲和教学规划，往往采用传统教育教学手段，比如板书结合多媒体投影的方式，再结合部分实验内容，以教师知识型输出为教学课堂的基本教学手段，对专业课程开展欠缺因材施教、创新创意、应用意识等潜在支撑，没有充分发挥大学物理作为基础课程的广泛作用。以教师主导、教师讲授、教师灌输的传统教学，没有以人为本地将学生作为教育教学的核心，没有正确认识到学生才是教育教学的主体，不利于学生独立思考、自主探究、自我分析、自我发展，对学生的创新意识、知识消化、技能习得、专业实践产生了消极作用[1]。

1.2 教学学时较少，课程安排紧凑

随着科技发展的逐步深入，课程安排也在不断变化改革。大学物理作为基础学科内容，其课时安排受到专业课课时安排的影响。随着高校教育教学的需求以及教学课程的变化，大学物理课时往往因专业课的排课、增课、增科而逐渐压缩，但是大学物理课程内容却和压缩课时前的内容一样，甚至因为时代与技术发展的要求，需要增加与时俱进的教学内容，这就致使教学内容所需课时与实际教学课时产生矛盾和冲突。要在当前有限的学时内完成大学物理课标要求的教学内容，会导致课程安排相对紧凑，教学也只能以基本教学为主，做到涉略，但没有进行深入探究，极大地影响了教育教学质量，可以说日益压缩的课时已经无法满足大学物理课程的教学需求。

1.3 教学培养方案统一，不符合需求

在当前多数高校中，大学物理是专业基础课，因此一个教师可能会给多个需要上大学物理专业基础课的班级进行上课，这些班级来自同一个专业，但水平有差距，或者班级来自各个不同专业，但是统一上课。面对有一定水平差距，且专业不同的学生，教师往往采用统一的教学规划和教学方案，设置相同的实验课程[2]。在大学物理教育教学中，教师往往没有针对不同专业学生的不同知识结构需求进行不同的培养方案规划，没有将教学内容进行基础模块和提高模块的模块设置，而是将学习内容与学生专业割裂开来，没有让学生以自身专业为基石，得到充分的专业能力锻炼，不利于促进基础物理与专业课程的有机融合，也不利于在具体应用和实际实践过程中，发挥教育教学的先导作用。

1.4 教学内容问题

高校大学物理是将物理的基础内容进行丰富的展现，教学内容较为全面，主要涉及力学、热学、电磁学、光学、狭义相对论和量子物理基础等，注重对经典物理的传承，但比较缺乏新兴交叉学科的内容，缺少与学生专业的适应性结合，较少涉及时代前沿的关联应用，缺少最前沿的物理知识，不能很好地协调实际大学物理课程以及大学物理教育教学的时代诉求之间的矛盾。在实际大学物理教育教学过程中，还受限于环境条件、课程学时、课标要求等多项因素，无法应对丰富庞杂的教学内容，比较难做到教育教学的面面俱到，因此课程片段化、课程内容孤立化、课程学习枯燥化[3]。整体上不利于大学物理教育与专业课的互促作用，也制约了大学物理教育教学的自我发展。

2 大学物理模块化教学策略

2.1 调整教育教学体系，提高时代适应性

大学物理模块化教学需要根据教学内容、 培养目标、专业需求、应用实践，打破传统灌输式教育教学体系，扩展教学内容的丰富性和时代性，培养学生的创新意识、自主探究、专业能力，满足不同专业有机融合的诉求，培养适应性人才，提升应用的实效性，构筑新的大学物理教育教学体系，提高时代适应性[4]。从课程体系设置方面来说，要统筹考虑大学物理课程的学科特点，将教学内容与专业课内容进行有机融合，加强实践性、应用型课程的实效性；从课程设置来说，要根据需要将大学物理以公共基础课或者专业基础课做分别安排，公共基础课可以在有限的课时里有重点地进行课程安排，部分课程可以结合在线教育平台和公开网课进行教学，专业基础课要与专业课相结合，适当增加专业适应性相关课程的课时，将实践性、实验性课程纳入小学期，或者以课后时间提升学生探究能力。

2.2 实现教学内容的有机结合

教学内容有机结合是模块化教学策略中的重要部分，因此详细地探讨一下大学物理课程的教学改革如何实现教学内容的有机结合。模块化教学是一种采用教学内容划分的目标性教学，将原有的教学内容根据课程间的内在联系进行模块化分割，使得整个教学内容既是独立的、又是整体的，再结合多样化的教育手段和教学方式方法进行教学。教学内容不应局限于传统教材的知识体系，应探索更加针对专业需求和适应科技前沿发展的教学内容。例如将力学和电磁学列为基础教学模块，设置为各院系的统一教学内容。将气体动理论、热力学基础、振动和波动、流体力学、近代物理、波动光学、半导体物理等模块列为可选模块，各院系可根据专业需求选择其中的两到三个模块作为教学内容[5]。

2.3 建立多维度考核评估机制

当前大学物理的主要考核维度是课堂签到、 课堂表现以及期末闭卷考试等，但是整体考核评估机制还不够全面、立体、多样。要根据模块化教育教学改革的特点，以模块学习评估、综合评估为两个评估模块，再将模块学习时的课堂表现、作业表现、实验表现、综合考核表现作为评估的子模块，并以探究性学习、问题性学习的学习成果、成果分享、论文作为提高模块的考核项目，增加学生自评、小组评价、教师评价等多个评价主体[6]，对学生大学物理课程参与度、积极性、学习效率、学习效果都有所体现。

3 大学物理模块化光学教学

结合上述策略，按照教学内容模块化策略，针对大学物理光学模块，以教学理论和实验为例子，进行相应的教学案例探讨。首先设定较大的模块化框架，以上述方式将光学课程内容划分成三个模块：光的干涉、光的衍射、光的偏振，并以理论核心知识和实验教学为不同教学手段模块进行划分，实现理论知识与实验实践的知行合一。

首先，将光学分成理论教学和实验教学两大模块。其次，在理论教学模块中，再分为基础模块和提高模块。

在基础模块中将课程设置为三个模块： 一是光的干涉模块，其考点主要包括干涉产生的条件和方法、杨氏干涉和薄膜干涉的规律，其核心知识主要包括光波的独立性和叠加性、 杨氏双缝干涉的装置和干涉图样的特点、等厚干涉的特点、等倾干涉的特点，该模块相关联的其他知识还包括干涉相长相消、 光波叠加时的光程差和相位差、薄膜干涉等；二是光的衍射模块，其考点主要包括不同装置的衍射现象和规律，其核心知识主要包括夫琅禾费衍射、菲涅尔衍射、惠更斯-菲涅尔原理，该模块相关联的其他知识还包括半波带及波带片、单缝多缝光栅等；三是光的偏振模块，其考点主要包括检验和获取不同偏振光，其核心知识主要包括五种偏振状态、双折射、五种偏振态的检验和获取，该模块相关联的其他知识还包括偏振度、单轴晶体、偏振片以及波片等。

在提高模块中，考点主要包括干涉、衍射、偏振的光强分布规律，核心知识主要包括杨氏双缝干涉测量光波波长、偏振光的干涉检验、物质的旋光性、光栅衍射测量光波波长，该模块相关联的其他知识还包括干涉间距公式、光栅方程、偏振光干涉装置和干涉图样等[7]。

在实验模块中，主要设置杨氏双缝干涉实验、夫琅禾费单缝衍射实验、 光的偏振现象的观察与分析三个实验内容。

4 大学物理模块化力学教学

结合上述策略，按照不同专业和层次模块化策略，针对大学物理力学模块，以类型化模块为例子，对以大学物理为专业基础课的专业进行相应的教学案例探讨。

首先，大学物理的学科核心素养是科学素质、创新精神、问题分析、问题解决、物理工具利用，这些都是高等院校工科专业学生需要的综合素养，将根据专业不同把大学物理分为大学物理知识课程模块和大学物理实验课程模块两大模块。其次，将大学物理知识课程内容设置基础模块和提高模块，基础模块主要包含的学科内容为质点运动学、质点动力学，提高模块主要包含的内容为质点组、刚体、相对论、机械振动、机械波等[8]。再者，将大学物理实验课程内容也分为基础模块和提高模块，基础模块包含长度测量、单摆、密度测量、自由落体运动等实验内容，提高模块包含碰撞规律的研究、弦振动的研究、声速测定等实验内容。

再根据不同专业的专业需求分为不同专业模块类型，但不论什么专业都必修知识课程模块和实验课程模块的基础内容，以下是三种专业模块类型：其一是培养理科基础能力、 分析应用综合能力的材料、 工程专业，大学物理核心素养也是这些专业的学生所必须具备的核心素养，因此知识课程模块和实验课程模块中，都必修提高模块的全部内容； 其二是培养行业实际应用能力、继承和创新创业能力、技术应用能力的电子、自动化专业，在知识课程模块的提高模块中进行质点组、刚体、机械振动、机械波的学习，在实验课程模块中可以至少选修两个；其三是培养理科基础能力、辩证唯物主义思维研究能力的化工、数学等其他工科专业，在知识课程模块的提高模块中进行质点组、刚体、机械振动、机械波的学习，在实验课程模块中可以至少选修一项。

5 结语

综上所述，更好地将大学物理模块化教学进行应用实践，能够培养具备创新意识、理论扎实、能力突出、具备综合素养的专业知识技能型高、尖、精人才，通过针对性、模块式的教学计划和教学内容设置，结合多样化、适应性强的教学方式方法，采用全面立体的考核模式，基于大学物理的课程内容和教学目标，将模块化教学有机融合起来，进一步进行大学物理教育教学探索。