跨学科融合视角下大学物理教学改革探讨

张 颖

（咸阳师范学院 陕西 咸阳 712000）

1 学科融合的必要性与背景

1.1 新工科和新高考对大学物理的挑战

新工科和新高考的推行，对大学物理教学提出了更为严峻的挑战。在这一背景下，大学物理不仅需要与时俱进地更新知识体系，还要强化与现代工程技术的融合，培养学生的实践应用能力和创新思维。教学内容应更加贴近前沿科技，如量子信息、新材料等，同时增加实验、项目设计等实践性环节，让学生在亲自动手的过程中深化对物理原理的理解。此外，教师的教学方法也要灵活多变，以适应新高考对学生综合素质的要求，通过讨论、案例分析等方式，激发学生的学习兴趣和探究欲望，从而培养出既懂物理原理，又能将其应用于实际问题解决的新型人才。

1.2 传统教学模式的不足之处

在跨学科融合背景下，大学物理教学的改革变得尤为迫切，而传统教学模式的缺陷也愈加明显。传统教学模式常将物理视作一个孤立的学科领域，过于强调其内部逻辑和知识体系，却忽略了其与其他学科的交融与互补。这种孤立的教学方式导致学生难以在更广阔的视野下理解物理学的真正价值和应用范围。

更为关键的是，传统教学模式往往重理论、轻实践，物理实验和实际应用常被边缘化。学生即便掌握了大量公式和定理，也难以将其灵活应用于解决现实问题。这种脱节不仅削弱了学生学习物理的兴趣，也阻碍了他们创新思维和实践能力的发展。

1.3 跨学科融合教学改革的价值

跨学科融合的教学改革，其真正意义在于塑造一个更为全面、多元和实用的学习环境，使学生能够在这样的环境中自由探索、交叉学习和实践应用。

物理作为自然科学的基础学科，本身就与其他多个学科有着千丝万缕的联系。在传统的教学模式下，这些联系往往被忽视或简化，导致学生难以看到物理学的全貌和其在现实世界中的应用。而跨学科融合的教学改革则致力于打破这种局限，将物理学与数学、化学、生物学、工程学等学科紧密结合，让学生在解决复杂问题时能够灵活运用多学科知识。

此外，这种改革还有助于培养学生的创新思维和批判性思考能力。在跨学科学习中，学生不仅需要整合不同学科的知识，还需要学会从不同角度审视问题，提出新颖的见解和解决方案。

2 跨学科融合的实施方式

2.1 大学物理课程内容的模块化分类

为了实现跨学科融合，首先需要对大学物理课程内容进行合理的模块化分类。这样的分类不仅要符合物理学科内部的逻辑结构，还要考虑到不同专业对物理知识的需求。以力、热、电、磁、光五个主要物理学内容为基础，构建模块化的教学团队，为跨学科的融合奠定基础。

力学模块：在这个模块中，可以进一步划分为静力学、动力学、材料力学、结构力学等子模块。针对工程专业的学生，可以加入实际案例分析，关注结构力学在建筑工程中的应用，使学生能够更好地将理论知识与实际工程问题结合起来。

热学模块：除了热力学和热传导外，还可以引入热工程、能源转换等内容。通过工程热学，学生可以了解不同能源形式之间的转换过程，以及其在工程实践中的应用，为未来工程领域的可持续发展提供基础。

电磁模块：将电学和磁学拆分为更细致的子模块，包括电路分析、电磁感应、电磁波等。在跨学科融合中，强调电磁场在电气工程、通信工程、电子工程等领域中的应用，培养学生解决实际问题的能力。

光学模块：进一步分为几何光学、物理光学、光电子技术、光通信等子模块。通过与工程应用的结合，例如光纤通信原理、激光技术在工业中的应用等，使学生了解光学在现代工程中的广泛应用。

磁学模块：在此模块中，可以包括更多与电磁工程、医学影像等相关的内容。强调磁学在MRI 技术、电磁感应设备等方面的应用，使学生了解磁学在不同领域的实际应用场景。

2.2 模块化教学团队的构建

在构建模块化的教学团队时，每个模块都需要有一位专业带头人，这要求他们不仅在学术上有深厚造诣，还要具备丰富的实际工作经验。

在跨学科合作方面，每个模块的带头人都应该具备跨学科合作的能力。这意味着他们需要与其他模块的带头人建立紧密的合作关系，确保知识的一致性和整体性。

实践经验在模块教学团队的构建中占据关键地位。教师团队的成员应该具备丰富的实践经验，能够引导学生将理论知识应用于解决实际问题。通过实验、案例分析、项目合作等方式激发学生的学习兴趣，培养他们的实践能力。

2.3 全开放选课、分块授课、统一考核

在全开放选课方面，利用线上选课系统，学生可以根据自身专业需求和兴趣选择相应的模块课程。开设线上选课平台，提供详细的课程信息、教师资料以及课程大纲，让学生能够充分了解课程内容和教学团队。

分块授课将大学物理课程按照模块分为不同的时间段进行授课。每个模块的教学由专业带头人带领，结合具体案例进行深入讲解。学生可以更灵活地安排学习时间，根据自己的兴趣和学科需求选择合适的模块。

在考核方面，采用统一的考核体系，确保不同模块的考核标准和形式一致。可以通过考试、课程论文、实际项目等方式进行综合考核。这有助于确保学生全面掌握大学物理知识，同时提高考核的公平性和科学性。

3 专业带头人的角色与责任

3.1 专业带头人在教学大纲制订中的重要性

在团队领导方面，专业带头人在大学物理课程的教学改革中扮演着团队领导者的角色。他们需要协调各个模块的教师，确保整个课程的一体性和协调性。通过领导团队，他们能够促使各模块之间的有机结合，形成全面的物理知识网络。

专业带头人应积极参与物理教学大纲的制订。通过对不同专业需求的分析，确保大纲的灵活性和适应性。在制订大纲的过程中，专业带头人需要充分了解新工科和新高考的背景，以更好地服务于学生的专业能力培养需求。

3.2 模块选择与调整

在大学物理教学中，专业带头人需要根据各个专业的需求，合理选择大学物理课程模块。例如，在新工科背景下，工程专业可能更加注重力学和电磁学的应用，而信息技术专业可能更关注光学和电磁波的相关知识。

除了选择模块，专业带头人还需要定期审查和优化各个模块的内容，以满足不同专业的需求。这包括更新案例、引入新的实践项目，以及关注物理知识在不同领域中的最新应用。通过持续的内容优化，可以确保模块的实践性和前瞻性，更好地服务于学生综合素养的培养。

在模块选择和调整过程中，专业带头人需要促进跨学科整合。这涉及与其他专业带头人的密切合作，确保各模块之间能够有机衔接。

3.3 根据不同专业的需求调整物理教学大纲

专业带头人需要确保大学物理教学大纲具有足够的灵活性和适应性，以应对不断变化的专业需求。通过建立反馈机制，及时调整大纲，使之更符合新兴产业和领域的要求。

针对新工科和新高考的要求，物理教学大纲需要更强调实际应用。专业带头人可以推动整个团队在案例设计、实验教学等方面进行创新，使学生在课堂中能够更直观地理解物理原理在实际问题中的应用。

4 学科融合下教学改革的优势与面临的挑战

4.1 跨学科融合下教学改革的优势

4.1.1 满足新工科要求

在新工科背景下，跨学科融合的教学模式更能够满足不同专业学生的需求。通过模块化分类和灵活的选课制度，学生可以选择符合其专业方向的物理学内容，更好地适应新工科的教学要求。

4.1.2 提高学生的学习积极性和主动性

跨学科融合教学注重学生的主动学习，通过全开放选课和分块授课的方式，激发学生的学习积极性。学生根据自身兴趣和专业需求选择相关模块，会更加投入学习，提高学习的主动性。

4.1.3 增强实际应用能力

跨学科融合教学模式有助于提高学生的实际应用能力。学生在学习过程中接触到真实的案例和项目，更容易将理论知识应用于实际问题的解决，增强解决问题的能力。

4.1.4 适应未来跨学科工作的需求

跨学科融合的教学模式能够培养学生更全面、更灵活的思维方式，使其更好地适应未来跨学科工作的需求。这符合现代社会对于综合素养和跨学科能力的迫切需求，为学生的综合发展提供更为全面的支持。

4.2 跨学科融合教学模式可能面临的挑战与解决方案

学科之间的协同难度是一个显而易见的问题。学科的专业差异和教学语言的不同可能导致协同教学的困难。为了解决这个问题，可以通过加强师资培训来提高教师的跨学科合作能力，建立跨学科教学团队，定期组织学科交流活动，消除学科之间的壁垒。选课制度的改革可通过引入在线选课系统、提供详细信息和加强宣传教育来进行，提升学生对跨学科融合教学模式的认知，提高学生的接受度。教师跨学科合作培养的难题可通过开设跨学科合作培训课程、提供相关资源和案例分析，以及建立跨学科教学团队，促进不同学科教师之间的协同合作来解决。

5 结语

大学物理教学改革以跨学科融合为核心，通过灵活教学和学科协同，旨在提高学生的学科素养和实际应用能力。改革不仅打破了学科界限，促使学生形成了全面的学科观念，还更好地满足了新工科对人才全面素养的需求。采用模块化分类、构建教学团队、全开放选课、分块授课、统一考核等方式，更好满足不同专业学生的需求，激发学生对物理学科的兴趣，培养其跨学科思维和实际应用能力。改革中，学校需加强教师跨学科培训，构建紧密教学团队，确保教学质量和学科整合水平。全开放选课需积极引导学生根据兴趣和专业需求灵活选择。统一考核标准需学科带头人领导，确保各模块考核公平科学。跨学科融合教学改革是一个长期复杂的过程，需要学校、教师和学生共同努力。通过不断优化大纲、强化师资培训、推动选课改革和建立合作教学团队，更好满足新时代对工程技术人才的需求，提供全面的学科体验。