劉小妹 萬佳 高國軍 王穎 王芳 葛兆云 郭紀源 戴俊

(江蘇科技大學(xué)理學(xué)院 江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

1 引言

面對一流大學(xué)、一流學(xué)科和一流專業(yè)、一流課程建設(shè)的高等教育發(fā)展大勢，以及疫情所帶來的線上線下教育變革，各高校都在努力建設(shè)“高階性、創(chuàng)新性、有挑戰(zhàn)度”的“金課”，全力推進學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展．物理學(xué)是理工科各高等院校的一門重要的基礎(chǔ)課程，很多高校也將物理學(xué)課程稱為大學(xué)物理，該課程對于提高學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力有著基礎(chǔ)性的、無可替代的作用．對大學(xué)物理課程進行“金課”建設(shè)勢在必行．

通過對往屆學(xué)生進行關(guān)于大學(xué)物理課程學(xué)習(xí)的抽樣問卷調(diào)查，大學(xué)物理課程的教學(xué)現(xiàn)狀和問題主要集中在以下兩個方面：教學(xué)方法和模式相對較單一；缺少與專業(yè)課程的關(guān)聯(lián)和結(jié)合．因此，在新時代、新形勢下，我們將信息技術(shù)與教育深度融合，進行“課堂革命”，以“金課”標準為出發(fā)點，將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生專業(yè)、學(xué)科前沿、個性化學(xué)習(xí)相結(jié)合[1]，通過MOOC教學(xué)資源，植入物理人文精神和素養(yǎng)的培養(yǎng)，對大學(xué)物理的教學(xué)模式和方法進行全面的改革和探索．

2 面向?qū)I(yè)類別制定大綱 增加專業(yè)應(yīng)用的物理元素

大學(xué)物理作為高校的公共基礎(chǔ)課程，普遍采取組合2～3個自然班級(35人/自然班)為中等規(guī)模班級的形式進行授課．學(xué)校專業(yè)班級眾多，組合班級方式必然要考慮學(xué)生專業(yè)的需求．針對不同物理基礎(chǔ)的學(xué)生和不同的學(xué)科專業(yè)需求，教研室以《非物理類理工學(xué)科大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》為參考，制訂了A，B兩種不同層次的教學(xué)大綱和授課計劃．A類為大學(xué)物理教學(xué)要求的高層次，針對船舶海洋與工程、機械類、電子通信類等專業(yè)的學(xué)生，共112學(xué)時．要求學(xué)生能較全面地理解大學(xué)物理的基本概念及原理等，具有一定物理原理的應(yīng)用能力．B類主要針對能源動力與工程、環(huán)境工程、材料類、化學(xué)類等專業(yè)的學(xué)生設(shè)置，共96學(xué)時．要求課程中重點介紹物理定律、定理等的物理圖像，對教學(xué)中難度較大的內(nèi)容以及繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程做適當取舍，盡量與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相聯(lián)系，以便調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[2]．

不同專業(yè)對于物理知識的需求和應(yīng)用不同，教師怎樣將大學(xué)物理的教學(xué)與學(xué)生的專業(yè)方向相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生跳出物理理論和公式的束縛，體驗物理的樂趣和專業(yè)應(yīng)用性呢？如果能根據(jù)專業(yè)相關(guān)性進行編排，或許更為合適．教師可以調(diào)研授課專業(yè)人才培養(yǎng)方案，研究相關(guān)專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程所需具備的大學(xué)物理知識，形成針對相關(guān)專業(yè)細化的專業(yè)基本教學(xué)目標，制訂具體授課計劃．以總學(xué)時112學(xué)時的教學(xué)班為例，比如船舶與海洋工程、機械設(shè)計制造及其自動化、工程力學(xué)等專業(yè)組合分班，增加力學(xué)部分的教學(xué)學(xué)時；電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、機械電子工程等專業(yè)組合分班，增加電磁學(xué)方面教學(xué)課時；能源與動力工程、輪機工程、化工等專業(yè)組合分班，增加熱力學(xué)方面的教學(xué)學(xué)時．教師在教學(xué)時可以針對性地將理論與專業(yè)實際緊密結(jié)合，突出物理的專業(yè)應(yīng)用性，做到普及性和針對性協(xié)調(diào)發(fā)展．

教學(xué)例題是理解和應(yīng)用知識點的一個具體實踐，教學(xué)例題的設(shè)置就顯得尤為關(guān)鍵．對于跟專業(yè)關(guān)聯(lián)較大的知識點，可以對教學(xué)例題進行修改和變革．將原有例題的情境進行改編，使之貼近學(xué)生專業(yè)背景和實際工程應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加深學(xué)生對自己所學(xué)專業(yè)和大學(xué)物理課程的關(guān)聯(lián)性了解[3]．比如，針對能源動力與工程專業(yè)，講到熱力學(xué)循環(huán)過程時，以汽輪機為基礎(chǔ)設(shè)計例題；針對電子信息科學(xué)與技術(shù)，講到振動的疊加時，以電子測量中信號波譜分析設(shè)計相關(guān)例題；針對土木工程專業(yè)，講到剛體理想模型時，結(jié)合材料力學(xué)及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相應(yīng)例題；針對應(yīng)用化學(xué)及生物學(xué)等生化類專業(yè)，講授近代物理中的光譜知識結(jié)合該專業(yè)對光學(xué)成像及各類生化光譜構(gòu)造例題．

3 引入專業(yè)應(yīng)用線上講座 優(yōu)化線上教學(xué)資源

大學(xué)物理采用線上線下相結(jié)合的混合教學(xué)模式[4]適合當前優(yōu)化教學(xué)效果的需求．線上學(xué)習(xí)主要用于預(yù)習(xí)新課和復(fù)習(xí)鞏固，課堂以精講課程中的重點、難點為主，通過舉例子、擺現(xiàn)象、提問題等方法施行啟發(fā)與討論式教學(xué)．結(jié)合不同專業(yè)特色和需求，提供相應(yīng)的翻轉(zhuǎn)題目，讓學(xué)生們進行討論、分析和總結(jié)，親自實踐物理學(xué)和其他專業(yè)領(lǐng)域、生產(chǎn)生活的融會貫通[5]．

混合式教學(xué)中，對于授課內(nèi)容的教學(xué)設(shè)計，主要用到教研室自建的MOOC教學(xué)資源以及即時通訊APP(QQ,微信)等．以力矩做功/剛體定軸轉(zhuǎn)動動能定理這部分內(nèi)容的教學(xué)(圖1)為例，具體的教學(xué)設(shè)計如下：授課前，通過MOOC課程公告提醒學(xué)生，觀看慕課視頻，完成小測試．學(xué)生完成后，查看慕課作業(yè)的完成情況和反饋，以確定講授時的重點和難點．采用慕課堂簽到，課堂講授教學(xué)內(nèi)容的重點和難點；提供翻轉(zhuǎn)題目讓學(xué)生進行分組討論，教師總結(jié)概括．最后留10min左右的時間，讓學(xué)生做慕課堂隨堂測驗，檢測學(xué)習(xí)效果．教師根據(jù)慕課堂練習(xí)的得分情況，有選擇性地進行講解．

教學(xué)團隊自建的MOOC教學(xué)視頻中增設(shè)了跟專業(yè)結(jié)合的特色部分——物理知識拓展課堂，如圖2中目錄所示．教學(xué)團隊邀請其他專業(yè)的教師，就物理和相關(guān)專業(yè)結(jié)合的某一實際應(yīng)用，從專業(yè)的視角、宏觀的角度提出對該問題的整體理解，然后對其中的具體細節(jié)，結(jié)合用到的物理知識進行仔細分析，給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來一種新的收獲和體驗．例如視頻“船舶中的力學(xué)問題”(圖3)，該視頻由船舶與海洋工程學(xué)院教授朱仁慶講解，以兩個具體實例展示了大學(xué)物理在船舶與海洋工程相關(guān)專業(yè)中的應(yīng)用，一個實例是運用力學(xué)部分動力學(xué)方程具體分析航母攔阻索阻力的變化，另一個實例是運用剛體中浮力和重力力偶作用下平衡性分析說明船舶的穩(wěn)定性問題；“手機觸摸屏工作原理”由電子信息學(xué)院王彪教授講解，運用電學(xué)部分電容器充放電知識點說明手機觸摸原理；“耳機是如何發(fā)出聲音的”(圖3)由理學(xué)院教授戴俊講解，運用磁場力知識點說明耳機工作原理，運用振動疊加原理說明耳機降噪原理．

圖2 大學(xué)物理-1MOOC資源目錄

圖3 MOOC物理知識拓展視頻示例

4 科學(xué)人文素質(zhì)培養(yǎng) 立足全面育人觀念

MOOC教學(xué)視頻中增設(shè)了物理人文培養(yǎng)的特色部分，如圖2中目錄所示：“古今中外漫話物理”．視頻“從經(jīng)驗到科學(xué)的上下3 000年”，如圖4(a)所示，主要講述物理的起源和介紹古代中國的物理學(xué)萌芽發(fā)展，“中國缺席的物理學(xué)大爆發(fā)之路”，如圖4(b)所示，主要講述18世紀至19世紀世界物理學(xué)大發(fā)展，并介紹近代中國科學(xué)落后的原因，特別指出在新中國成立后，中國物理學(xué)的復(fù)蘇以及老一代科學(xué)家的科研精神和家國情懷．

圖4 MOOC漫話物理人文視頻資源示例

視頻“從中國科學(xué)的黃金時代看物理”，講述改革開放后，1995年科教興國戰(zhàn)略提出以來，中國科技和物理蓬勃發(fā)展的盛況與依然存在的一些問題，引起學(xué)生對于基礎(chǔ)科學(xué)的研究對科技、社會、經(jīng)濟等方面發(fā)展重要作用的思考，以及加深對現(xiàn)代物理學(xué)研究的理解．這些特色內(nèi)容中呈現(xiàn)了物理發(fā)展過程中所展現(xiàn)出的人類智慧、物理學(xué)家求真求實的科研品質(zhì)和精神，小小故事中蘊藏著做人做學(xué)的道理，這對學(xué)生來說，是一種物理人文精神的感受和熏陶．

5 綜合考核方法

混合式教學(xué)中考核辦法至關(guān)重要，它對學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)內(nèi)容起著重要的導(dǎo)向作用．我們將學(xué)生網(wǎng)絡(luò)在線自學(xué)、在線自測、在線互動、在線作業(yè)和課堂表現(xiàn)等方面的表現(xiàn)以一定的比例計入學(xué)生的平時成績．鼓勵學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源自主學(xué)習(xí)，加強對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的管控，積極鼓勵學(xué)生進行知識小結(jié)和撰寫課程小論文，并將其計入平時成績．整體來說，混合式教學(xué)充分利用線上學(xué)習(xí)和課堂授課的特點和優(yōu)勢，充分調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性，讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的管理者和引導(dǎo)者[6]．

6 結(jié)論

對大學(xué)物理以專業(yè)為導(dǎo)向進行教學(xué)改革．將相近專業(yè)編排組班．根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標，修改授課計劃，加入專業(yè)拓展內(nèi)容．改革大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容體系，體現(xiàn)課程內(nèi)容的專業(yè)應(yīng)用性．改革教學(xué)方法和手段，采用線上線下混合式教學(xué)法，建設(shè)與專業(yè)結(jié)合、包含豐富的物理人文故事的網(wǎng)上MOOC資源，培養(yǎng)學(xué)生的自然科學(xué)素養(yǎng)和科研能力．以提高大學(xué)物理課程的教學(xué)效果和質(zhì)量為出發(fā)點，以培養(yǎng)出高質(zhì)量、高素質(zhì)的優(yōu)秀人才為教學(xué)目標．