“新工科”视域下《大学物理》课程模块化教学研究

余艳俐

摘 要：我随着我国社会的发展，教育部门已经对大学的物理课程进行了多次改革，为了更好地适应当前工科发展的需要，本文将分析理工科高职院校《大学物理》课程所存在的诸多问题。比如现在的大学物理教学内容相比之前更为陈旧，缺少与现在前沿的科技融合，验证性的实验过多，学习模式非常枯燥。现在大量需求新工科类的专业人才，因此，《大学物理》课程应当不断改进，以适应社会的发展需要，同时也应当不断转换这门课的考核方式。

关键词：新工科;交叉融合;策略探究;《大学物理》课程

引言

新工科的教育模式要求学校要制定出与现代社会发展相符的最佳教材，同时经过不断改革与创新为学生挑选更好的教材内容，同时通过教师的不断摸索和创造，为学生制定出更加有专业性的培养方案来适合学生的个性化发展，满足每一名学生的要求。同时新工科建设的一项重要内容是能够做到多学科共同发展。通过很多学科之间的交叉融合，能够削弱大学物理课程的专业界限，同时也能够促进新技术的不断产生。为我国培养出具有足够专业知识，对各个学科都能融会贯通的新型复合人才。大学物理实验课程是工科专业学生学习的基础，该实验所包含的思想与方法体现了工科实验的科学性与准确性，因此在工科领域中的作用非常重要。一些非物理专业的学生也能够通过做物理实验，使自己的思维模式更加清晰，并以此提高自己的解决问题的能力。这些能力的提高都将会帮助学生在本专业中得到更长远的发展。

一、高职院校《大学物理》教学现状浅析

现如今，我国《大学物理》教学由于设备，生源，教材选取，上课时间安排等问题，一直以来都存在一些问题。比如学生对实验原理不清楚，对实验操作不能完全掌握，对数据处理存在问题。当然这也与老师有关。老师在上课时讲解的是否清楚，演示的是否完整，数据处理是否讲解，都决定了课程的效果。许多学生反映这门实验比较难做，费时间。本人上课感受很深，看到学生做实验时的迷茫及信心的缺失，我就想任何人对某一项事情要做好，首先是要有信心，而信心的建立和巩固与本学科的教师是很有直接关系的。因此，老师需要找到合适的方法来针对学生的学习，激发学生的兴趣，吸引学生动手做实验，提高学习效率。

（一）教学内容单一陈旧、缺少与其他学科的交叉融合

教师在传统的大学物理教学模式下，很难以将工业上最前沿的技术展示给学生，教材上的内容非常陈旧，知识体系较为单一，学生所做的课后练习只是将教材上的基本简单知识点重复，无法跟上时代进步的潮流，使得学生的学习和兴趣很低，对下一章节的学习没有好奇心，所以导致学生的学习效果也很一般。在物理教学体系中实验也只是被分为了普通物理实验和近代物理实验两门看起来相互独立的学科。同时普通物理实验当中的光电热等相互独立的几部分内容也被安排在了不同的实验室进行，所以光大学物理这一门课程都被分成了很多部分，更不用说与其他学科交叉融合了。

（二）验证性的实验过多，设备很传统，实验过程毫无生趣

大学物理的实验大多数是让学生验证某一已知的现象，学生在验证之前就已经知道了相应的结果，所以在做实验的过程中没有极大的好奇心，对于实验的结果也没有对不确定性的探索，只能够是根据实验步骤按部就班达到预测的实验结果，无法培养出学生的科学素养。除此以外，学生进行实验的仪器已经逐渐趋于数字化、封闭化。学生在操作过程中的难度也不断降低，数据采集也更加方便，实验过程中已经可以排除很多不确定性的因素，这也使得学生在实验的过程中降低了很多兴趣，最终实验对学生的训练作用也体现的不够明显。

（三）被动式的学习模式使学生感到非常枯燥，缺乏有创新性的教学模式

在传统的教学模式下，大学物理课堂也都是通过教师把非常枯燥乏味的各个零散知识点罗列起来一并灌输给学生，学生在听课时显得非常被动，无法激起自己学习的兴趣，也没有足够的好奇心驱使着学生主动探索并从中发现问题。教师在进行课上的实验讲解时，也都是依照课本上的顺序逐步按流程讲解，学生在自己做实验时也能够参照教材上的内容一步步进行实验操作，最后得出预料之内的结果。在这个过程当中，学生的个性化差异没能够得到体现，所以学生的课堂参与度逐渐降低。教师就要通过不断创新自己的教学模式，并把教学内容进行合理的设计，从而提高学生的兴趣能够使他们在课堂上的参与度逐渐增加，这样才能够为学生今后的学习打下坚实的基础。

二、新工科视域下《大学物理》课程教学探究

（一）建立各个学科交叉融合的教学体系

在《大学物理》课堂上可以加入更多的演示型物理实验，演示型物理实验是指由学生亲自操作进行定性和半定量的实验，这样学生在做实验的过程当中就能够亲眼观察到生动有趣的物理实验现象，这种实验用时较短，但能够给学生带来很深刻的印象。以此来激发学生的学习兴趣。其次也可以打破力光电等相互孤立的实验，将他们有效融合到一起，并将此实验项目带到大学的物理课堂当中，实现物理学科内部的交叉与融合。作为一名大学物理教师，也应当不断寻求机械、自动化等一些专业能够与物理实验相契合的平台，将自己所做的科研成果及时以实验的方式做成教学内容，并且能够开发出更多各个学科之间相互融合的大学物理实验项目。这样的实验就能够具有设计性和创新性，也能够引起学生的学习兴趣。

（二）建立出自主开放的《大学物理》教学模式

在传统的教育模式下，教师进行授课，学生认真听讲，这种学习模式非常不利于学生主动接受新知识，因此教师应当明白自己只是课堂上的指引者，引导着学生的学习，并及时引导学生发现问题，思考问题，从而解决问题，让学生明白他们才是自己学习的主人，要秉持着以学生为本的教育理念，加强以学生为中心的大学生慕课和虚拟仿真实验的设计[1]。学生除了在课堂上进行学习以外，还能够通过电脑或手机端登录自己的账号进行学习，也能够在这些互联网上学到更多有针对性的知识，不必再只是单一的重复簡单的知识点，这样学生能够根据自己的学习情况取长补短，使自己的学习的目标更加明确，学习效率也就更高。

（三）注重多种多样的大学物理课程考核方式

学校的考核方式决定了学生学习的大体方向，因此学校必须得重视课程的考核。在对学生进行知识教育的同时必须要注重学生学习的过程性。在这个过程当中，学生除了能够掌握客观知识点以外，也能够学到更多学习能力和思维创造力。而大学里通常会采用提交实验报告的方式来对学生的实验课进行最终考核。这个实验报告是学生最终成绩的唯一评判依据，那么学生在实验的过程中是否学到了更多解决问题和发现问题的能力，是教师很难通过实验报告来发现的。因此这种传统的考核方式完全脱离了实验过程当中的严谨性，必须加以纠正和完善。要通过学生最后提交的实验报告以及学生在做实验过程当中的回答问题的次数，在实验过程中对数据的处理情况，和参加的相关竞赛次数作为最终考核的成绩[2]。

（四）建立出一支综合实力非常强的师资团队

大学的物理实验教师都有非常强大的物理学习背景，他们在该领域也有着自己独到的见解和丰富的理论知识体系。但美中不足的是，这些教师本身也没有系统的学习过其他学科的内容，也没有参与过相关的实践活动，所以从教师的角度来说，他们很难能够做到物理实验课程与其他学科的专业课相互融合[3]。所以这就要求大学的物理实验教师不能止步不前，而应当根据自己的兴趣寻求大学物理实验课程与其他学科能够相互交叉的契合点，主动补充自己的理论知识。

三、新工科建设下《大学物理》模块化教学实践研究

如今，高职院校在应用型本科院校建设的大环境下，《大学物理》课程是很实用的基础公共课，很多工科专业课程都需要大学物理课程的一些知识。与此同时，《大学物理》课程对学生动手能力，实践能力培养起到了至关重要的作用[4]。本文基于不同的专业为例，通过设定教学目标，教学模式，实践应用和考核等，利用模块化教学，对《大学物理》教学进行研究。

（一）模块化教学方案

3.1.1基本的实验教学模块

基本的大学物理实验有十多个，针对各工科专业的特点，加强大学物理基础与工科专业的联系，让大学物理实验的教学为学生专业实践提供基础。因此我们首先要在理论课程上要强调一些物理背景的工科专业与大学物理的关联性，从而在大学物理实验教学中科学设定教学目标，锻炼学生的应用实践能力。根据不同的专业，教学的目标是有所差异，这就给模块化教学提拱了契机，我们根据各专业的不同需求，设置不同的实验以满足相关专业的实用性需求。比方说，机械相关专业，我们着重设置了力学的实验;电子相关专业，设置了半导体电器件特性等电子元件实验;光学相关专业设置一些典型的干涉，衍射，光电效应实验等。这些模块的设置都是根据各专业培养人才的目标而设，这样大大增强了实用性和针对性，有利于锻炼学术的动手能力和独立分析问题解决问题的能力。

3.1.2创新型实验模块

在《大学物理》教学中，不仅考察学生对理论知识的理解能力，更注重锻炼学生的实际操作能力[5]。因此，我们还设置了选修的创新型实验模块，主要针对动手能力强，学有余力的学生。本模块是集实用性，创新性为一体，以培养他们的创新能力和实践能力。例如我们针对电子专业的，设置了新型传感器设计实验;针对计算机专业的，我们设置了计算模拟仿真实验;通过这些实验模块的设置，有效的激发了学生的兴趣，锻炼了他们的动手能力和创新能力。与此同时，这些实验的设置是对学生专业实践课的有效补充，促进了学生的分析问题，解决问题的能力，同时为学生在学科竞赛，挑战杯等比赛打下了坚实的实践基础。

此外，创新型实验模块，我们还添加了科研元素，这主要是依托于我院的相关教师的科研方向设置，以选修实验的方式对学生开放。我们主要以光学方向的实验为主。目前选形成的课程体系理念已经比较先进，课程各模块结构安排符合循序渐进的教育认知规律，教学效果好;配备了一支结构合理、人员稳定、教学经验丰富、科研创新能力强、热心于物理实验教学研究与改革的实验师资队伍，实现了教学与科研良性互动，由教师立足物理实验教学和改革需求开展科学研究，立足于这些创新性实验项目，目前由老师指导学生取得了一些成果，比如论文和专利。

（二）考核评价模块

3.2.1制定原则

注重培养学生能力和自主动手能力的培养，充分发挥学习者的主体能力，满足各阶段学生就读需要，达到调动学生读书积极力、主动的目的，培养具备现代科学技术素质和自主创新的高质量新型技术人才。

3.2.2具体措施

在学生完成全部基本试验项目的总体情况基础上，以学生完成各试验项目中选作内容的数量、品质以及过程中所体现出的创新意识和动手能力为重点依据，最后决定免试学生名单，科学地综合评价学生成绩;另外通过操作考核，根据学生的平时动手操作能力，在注重学生的能力测试的前提下给出其综合考核成绩。具体如下：

1、免试学生名单确定。依据学生平时实验的预习（10%）、操作（40%）、选作内容（20%）、报告（25%）、纪律（5%）等各方面情况，综合评定平时成绩，给予平时成绩优秀的学生物理实验免试资格。选拔优秀学生、激励学生的目的。

2、考试规范

根据上述原则确定确定免试学生。通知参加考试学生具体考试时间，并分组。操作考试实验内容由非任课教师随机排列确定，考试前5分钟公示于学生。操作考试成绩总分以30分记，由实验老师根据考试中学生操作的具体情况，确定考试实验项目及格线，采用末位淘汰制，体现学生相对水平。

3、成绩评定

在免试学生的总评业绩中，结合学生完成本学年选作内容数量及质量的整体情况来综合评判其“优秀”或“良好”。成绩达到及格线的学生，任课教师结合平时成绩，给予该学生总评业绩。未达到所考实验项目及格线的学生，总评成绩确定为不及格。

四、结束语

综上所述，物理学是各个自然学科的基础部分，也是推动科技不断进步的根本动力。而当今社会科技发展日新月异，社会对人才的要求越来越高，在满足社会对人才的需求上，《大学物理》教学的效果起到了举足轻重的作用。作为理工科院校的一名学科基础课，其目的一方面让学生掌握必需的物理学知识，为后续课程的学习奠定基石，另一方面让学生学习高职院校物理课程中的研究思想以及设计方法，培养他们的科研文化素养和创造力，实现培养高素质研究型人才的目标。因此，我们要对其进行不断的改革与创新，打破物理课程的专业限制，与其他学科做到相互融合、相互补充，进而为培养出适合社会现代发展的新型人才。

参考文献

[1]徐瑛，王思涵，李海军，等.基于新工科背景下大学物理实验课程的改革探讨[J].大学物理实验，2021，34（2）：3.

[2]何军，潘长宁，柳闻鹃.新工科背景下大学物理教学改革探讨[J].教育界：高等教育，2018（4）：2.

[3]李冠男，唐剑锋，曹小燕，等.新工科背景下材料专业大学物理课程教学改革探索[J].2021.

[4]刘毅， 温亚芹， 姜帆. 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[J]. 黑龙江科学， 2022， 13（3）：2.

[5]黃新华. 线上与线下的融合——MOOC环境下大学物理课程的教学实践[J]. 科教文汇， 2020（6）：2.