韓志茶　高新華

【摘要】隨著教育改革進程的不斷推進，出現(xiàn)了很多新型的教學方法，其中一個就是模塊化教學。將模塊化教學應用到高職院校物理力學教學中，能夠極大地提高教學的質量。本文首先介紹了模塊化教學，然后分析物理模塊化教學的目的和方向，最后探討了物理模塊化教學的計劃。

【關鍵詞】高職院校；物理；模塊化教學

高等院校中的物理課是一門基礎性的理工類課程，其能夠鍛煉學生的辯證唯物主義思想，并且能夠對自然界的一些規(guī)律進行客觀的認識，從而形成自己的價值觀。高職院校相對于本科院校來說，各方面的條件都比較差，因此要想獲得一定的競爭優(yōu)勢，就必須進行教學改革，其中一項重要的內容就是物理模塊化教學。

一、模塊化教學概述

模塊化教學最早出現(xiàn)在20世紀70年代，通過國際勞工組織進行研發(fā)的一種教學模式。模塊化教學主要是以現(xiàn)場教學為主，核心則是技能培訓。模塊化教學在進行教學的過程中比較強調知能一體以及行知合一，并且會集中開展相關的操作技能、實踐經驗、理論知識以及活動方案、方法、方式的同步化教學。模塊化教學的主要培養(yǎng)目標就是實現(xiàn)具體的素質以及能力。

一般情況下，模塊的構成有一個或者多個學習單元，每個學習單元是根據具體的課程要求以及課程內容而劃分的小標題。模塊化教學的主要核心就是能力與素質，能夠在進行各種活動的過程中鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并且解決問題的能力。模塊化教學的特點有經濟性、現(xiàn)實性、靈活性和針對性。模塊化教學的主要目標就是通過最有效的方法以及最短的時間，讓學生來掌握一些技能。傳統(tǒng)的教學中，課時數(shù)比較多，學生上課的時候也很容易遺忘以前的知識，容易產生枯燥的情緒。而進行模塊化教學的時候，主要原則就是夠用、使用，會減少上課的時間，更加重視實踐課程，進行教學的過程中需要是以學生實踐為主，這樣有著較強的實用性以及針對性。根據學生的就業(yè)需要以及培養(yǎng)學生的應用能力來制定教學計劃，這樣具有較高的教學質量。

二、物理模塊化教學改革的目的

大學物理是物理學的一門基礎性課程，也是高職院校中理工類學生必須學會的一門基礎性課程。不同的專業(yè)都有自己的專業(yè)課，并且課程的學時都比較多，因此大學物理的學時就不斷被占用壓縮。目前，很多理工科專業(yè)使用的大學物理教材，要能夠全部教完大概需要140個學時左右。這種情況就導致了高等院校中的物理課程內容多，學時少，要想在規(guī)定的時間內完成所有的教學內容，就很難保證教學的質量。因此，很多高校都開始在大學物理課程中實施模塊化建設，并且隨著地方本科高校轉型改革的不斷發(fā)展，大學物理的改革也獲得了一定的發(fā)展。高職院校要能夠培養(yǎng)應用型人才，并且不斷提高教學要求，重視起對學生實踐能力的培養(yǎng)。

大學物理中的內容是科學研究人員以及工程技術人員應該必備的基礎知識，不同專業(yè)所學的物理原理都能夠在專業(yè)課中得到應用。學生通過大學物理的學習，能夠提高自己的科學素養(yǎng)，提高自己獲取和使用科技的能力，這樣還能夠為以后的專業(yè)學習以及工作就業(yè)打下一些物理基礎。不同的專業(yè)對物理知識的要求也不一樣，因此需要開展模塊化教學。大學物理主要是從宏觀上來鍛煉學生的邏輯推理理論能力、抽象思維能力以及科學實驗能力，而專業(yè)課主要是在微觀上讓學生能夠學會提出問題、分析問題從而解決問題的能力，這兩者應該結合起來。大學物理課程主要是為學生今后從事相關的工作提供一些知識儲備，當學生完全從事此方面工作的時候，能夠學會主動地去學習物理知識。

三、物理模塊化教學改革方向

1.物理教學目標改革

大學物理中力學部分可以分為基礎模塊以及提高模塊，基礎模塊包括質點動力學以及質點運動學方面的內容，提高模塊包括機械波、機械振動、相對論、剛體以及質點組力學等。質點運動學的內容包括曲線運動、加速度、速度、位移、位置矢量、物理模型、坐標系以及參考系等。質點動力學的內容包括能量轉換和守恒定律、機械能守恒定律、勢能、動能、功、沖量、動量守恒定律、動量、牛頓定律的應用、牛頓第一定律、牛頓第二定律、牛頓第三定律等。質點組力學的內容包括質心、外力、內力、動量守恒定律、角動量守恒定律、角動量定理、勢能、動能、機械能守恒定律、兩體問題柯尼希定理等。剛體的內容包括剛體運動以及剛體自由度的分類、剛體平衡方程與運動方程、轉動慣量、轉動動能、動量矩、剛體的平動和定軸轉動、平動運動學以及定軸轉動運動學、剛體繞定點轉動等。

相對論的內容有時空相對性、時間膨脹、長度相對性、同時性相對性、洛倫茲變換與速度的合成、狹義相對論、質能關系、質量與速度的關心、動量、廣義相對論、黑洞、等效原理、時空彎曲等。機械振動的內容有簡諧振動、簡諧運動的合成、簡諧運動的能量、簡諧運動的旋轉矢量表述法、簡諧運動的參量。機械波的內容有機械波、平面簡諧波的參數(shù)、簡諧波、駐波、波的群速、波的能量和能留、波的疊加和干涉、惠更斯原理等。

2.物理教學方法改革

構建大學物理力學知識體系的時候，要根據基礎模塊和提高模塊分別進行。質點運動學中需要介紹相應的物理量，包括速度、加速度、位失等，包括它們在不同參考系下的表達形式。此章節(jié)的核心就是加速度，位矢以及速度都可以通過加速度推導出來。質點動力學的關鍵在于動量定理、機械能守恒定律、動量守恒定律、動能定理。此章節(jié)的核心是力，并且逐漸推導出沖量以及動量定理。根據牛頓第二定律能夠得出加速度跟力之間的關系，因此在教學的時候可以將這兩章聯(lián)系起來。

提高模塊中包含的內容比較多，涉及的知識面比較廣，不同專業(yè)的學生要根據自己的實際情況選擇相應的內容。相對論中主要介紹的是愛因斯坦和牛頓的時空觀、狹義相對論以及洛倫茲變化，因此能夠提高學生的知識面。別的內容都是以牛頓時空觀為基礎的。質點動力學中要重視內力的作用，學會運用質點系中的質心，要重點掌握動能定理以及動量定理，并且需要圍繞力來討論。剛體使不會出現(xiàn)形變的固體，屬于特殊的質點系，需要了解角動量定理、運動規(guī)律。這些內容都會包含力矩的作用，因此為核心知識點，教學的時候需要圍繞力矩。流體力學中包含了液體、固體以及氣體的運動規(guī)律，并且主要研究其內部的應力、毛細現(xiàn)象、表面張力、內部壓強等。關于理想流體還有伯努利方程，其能夠將機械能守恒定律應用到流體力學中。機械能守恒定律能夠將理想流體、剛體以及質點系聯(lián)系起來。

機械振動是一個比較常見的物體運動方式，是物體進行的周期性運動。此章節(jié)主要探討的是簡諧振動。簡諧振動是物體受到線性回復力的影響形成的運行，屬于特殊的力學運動。本章中的物理量包括相位、振幅、周期以及頻率等。對于一個簡諧系統(tǒng)來說，要能夠重視起兩個簡諧振動的合成問題。機械振動傳播的過程中會產生機械波，機械波包括縱波和橫波，要能夠理解周期、波速、波面等物理量。對于能量部分要能夠理解能流密度和能流，要能夠理解機械波的衍射以及特征干涉。運動方程部分的核心知識點就是機械波以及機械振動，因此需要從運動方程展開討論。

四、物理模塊化教學改革計劃

1.建立理論模塊教學計劃

根據不同專業(yè)的實際情況不同，選擇不同層次的教學方案。將高職院校中的物理分為三個類型：第一類針對材料和工程專業(yè)，第二類針對電氣自動化專業(yè)，第三類針對化工、生物技術以及數(shù)學等專業(yè)。大學物理的內容比較多，包括光學、熱學、電磁學以及力學等，本文主要以力學教學為例。力學教學可以分為基礎模塊和提高模塊，基礎模塊包含了質點動力學以及質點運動學，提高模塊包括機械波、機械振動、相對論以及剛體等。

第一類針對材料工程科學的課程。此專業(yè)主要是研究材料的組成結構、分析、加工、合成、設計以及性能的專業(yè)，主要目標就是能夠培養(yǎng)出具備分析應用以及理科基礎，并且適應社會主義市場經濟的應用型人才。此專業(yè)必有的一門基礎性課程就是大學物理，其能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神以及科學素質，讓學生能夠學會分析問題并且解決問題。材料工程專業(yè)的學生，要能夠了解大學物理的基本理論、基本概念以及基本內容，并且要學會一些推理能力，能夠使用物理知識來解決一些問題。因此在設置課程的時候，要包括基礎模塊以及提高模塊中的內容，并且將力學教學安排在第二學期，同時力學教學要能夠占到物理總課時的三分之一左右。

第二類是面對電子專業(yè)以及自動化專業(yè)來進行課程的設置。電子專業(yè)主要是培養(yǎng)出能夠具有創(chuàng)新能力以及較好的實踐能力的高技術人才。自動化專業(yè)主要是能夠培養(yǎng)出具有自動化相關知識技術的創(chuàng)新能力以及實踐能力都比較好的人才。大學物理中的基本方法、基本理論或者是基本概念都能夠培養(yǎng)學生的素養(yǎng)。設置課程的時候包括基礎模塊和提高模塊中的一部分內容，比如機械波、機械振動、剛體以及質點等。力學課程一般是在第二學期，并且其占到大學物理總課時的一半左右。

第三類是針對生物技術專業(yè)、數(shù)學專業(yè)以及化學化工專業(yè)。這類專業(yè)開設物理課程的主要目的就是能夠讓學生有較強的物理基礎，并且學會使用辯證唯物主義的方法來對待問題，不斷提高學生的創(chuàng)新精神和探索精神，從而提高學生的科學研究能力?；瘜W化工專業(yè)中，力學部分的學時要能夠占到大學物理總學時的三分之一左右。數(shù)學和生物技術專業(yè)的大學物理總學時都比較少，力學部分的學時雖然能夠占到三分之一，但是僅僅只有10個學時。一般將力學部分安排在第三學期。對于化學化工專業(yè)來說，力學教學主要包括基礎模塊和提高模塊中的部分內容，比如機械波、機械振動等。對于數(shù)學和生物技術專業(yè)來說，力學部分只主要學習基礎模塊的知識，就能夠滿足學生的需要。選擇力學教學的基礎模塊以及提高模塊的時候，要根據轉業(yè)的特點來制定教學內容，并且編寫講稿以及教案等。要能夠將每一個模塊都拆分開來，并且將知識點進行劃分，并且確定核心的知識點。根據教學知識點來制作物理網絡平臺，這樣能夠形成網絡輔助教學。這種網絡化建設是物理模塊化建設中一個比較重要的內容。

2.建設實驗模塊化

為了保證大學物理模塊化改革的不斷推進，提高教學的質量，保證大學物理有著更高的實用價值，那么就應該在模塊化教學中加入力學實驗。力學實驗包括基礎實驗模塊以及提高實驗模塊?；A實驗模塊有自由落體運動、密度測量、單擺以及長度測量等；提高實驗模塊有聲速測定、弦振動的研究以及碰撞規(guī)律的研究等?；A模塊是各專業(yè)必須完成的，而提高模塊則需要各專業(yè)根據自己的實際情況進行選擇。

五、實例分析

某高職院校以工程流體力學一章為例，開展物理教學模式的改革。下文將進行具體的分析。

1.模塊化教學設置

工程流體力學的知識點比較多，并且有些枯燥，根據模塊化教學的方式將其分為七大模塊，并且根據模塊的實際情況來制定教學方案。靜水力學的教學模式有PPT、CAI、試驗以及習題；連續(xù)性方程的教學模式有板書、習題；能量方程的教學模式有啟發(fā)、板書、CAI以及習題；水頭損失的教學模式有啟發(fā)實驗、習題；管嘴流動的教學模式有啟發(fā)實驗、習題；短管流動的教學模式有啟發(fā)實驗、習題；明渠流動的教學模式有啟發(fā)、模擬應用。這樣將學習任務進行明確，并且將理論知識結合實際生活。

2.課堂教學方法

為了能夠將理論知識結合生活實際，讓學生不僅能夠學會知識還能夠培養(yǎng)應用能力，提高學生學習物理的積極性，提高物理課的趣味性以及專業(yè)性，此高職院校使用了很多教學手段，充分提高了學生的學習熱情，改善了物理課堂的氛圍。首先將模塊分類和實驗、技能作品相結合，整個流程包括下達模塊知識、學習調查模塊相關知識、綜合生活小實驗或者案例提問、根據知識點傳授、學生團體成果展示、學生成果評價解疑、模塊總結等。不同的模塊都要有不同的試驗。模塊一中的實驗包括空化機理實驗、紊動機理實驗、靜水力學試驗以及自循環(huán)虹吸原理試驗；模塊二中的實驗有流量檢測和自動控制試驗、自循環(huán)流動顯示、自循環(huán)流譜流線顯示；模塊三中的實驗有靜壓傳遞自動揚水實驗、水擊綜合實驗、能量方程試驗；模塊四中的實驗有局部水頭損失實驗、水面曲線實驗；模塊五中的實驗有孔口語管嘴出流實驗、動量定律實驗；模塊七的實驗有雷諾實驗。

3.教學考核

模塊化教學中，考核的內容包括平時考核以及期末考核，兩者分別占相應的比例，平時成績占40%，期末成績占60%。平時成績包括作業(yè)、考勤、提問等情況，期末成績就是期末考試的成績。工程流體力學是一門基礎性的課程，進行考試的時候還應該選擇閉卷考試的形式。考卷中要能夠涉及此專業(yè)的所有知識點，并且要符合教學大綱的要求。

六、結束語

隨著教育改革進程的不斷推進，出現(xiàn)了很多新型的教學方法，其中一個就是模塊化教學。高等院校中的物理課是一門基礎性的理工類課程，其能夠鍛煉學生的辯證唯物主義思想，并且能夠對自然界的一些規(guī)律進行客觀的認識，從而形成自己的價值觀。高職院校相對于本科院校來說，各方面的條件都比較差，因此要想獲得一定的競爭優(yōu)勢，就必須進行教學改革，特別是對物理進行模塊化教學改革。