劉毅，羅樹軍，王文宇

（1.哈爾濱華德學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150025；2.黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150431）

大學(xué)物理是高等院校開設(shè)的一門嚴(yán)格精密的公共基礎(chǔ)課程，既有理論性學(xué)習(xí)，又結(jié)合實驗內(nèi)容，是由多種學(xué)科內(nèi)容交叉產(chǎn)生的綜合性工科內(nèi)容，一般研究物質(zhì)與運動，是高等院校，尤其是工科類高等院校的重要的基礎(chǔ)課程之一。要更好地將大學(xué)物理模塊化教學(xué)進行應(yīng)用實踐，就需要基于當(dāng)前大學(xué)物理教學(xué)實際，分析其存在的問題，提出更好的解決策略。

1 大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀以及問題

1.1 灌輸式課堂，教學(xué)模式單一

受限于環(huán)境條件、 教學(xué)理念、 技術(shù)應(yīng)用等多項因素，當(dāng)前大學(xué)物理課堂的教學(xué)模式還是以教師為主導(dǎo)的灌輸式課堂教學(xué)。通常采用統(tǒng)一的教學(xué)大綱和教學(xué)規(guī)劃，往往采用傳統(tǒng)教育教學(xué)手段，比如板書結(jié)合多媒體投影的方式，再結(jié)合部分實驗內(nèi)容，以教師知識型輸出為教學(xué)課堂的基本教學(xué)手段，對專業(yè)課程開展欠缺因材施教、創(chuàng)新創(chuàng)意、應(yīng)用意識等潛在支撐，沒有充分發(fā)揮大學(xué)物理作為基礎(chǔ)課程的廣泛作用。以教師主導(dǎo)、教師講授、教師灌輸?shù)膫鹘y(tǒng)教學(xué)，沒有以人為本地將學(xué)生作為教育教學(xué)的核心，沒有正確認(rèn)識到學(xué)生才是教育教學(xué)的主體，不利于學(xué)生獨立思考、自主探究、自我分析、自我發(fā)展，對學(xué)生的創(chuàng)新意識、知識消化、技能習(xí)得、專業(yè)實踐產(chǎn)生了消極作用[1]。

1.2 教學(xué)學(xué)時較少，課程安排緊湊

隨著科技發(fā)展的逐步深入，課程安排也在不斷變化改革。大學(xué)物理作為基礎(chǔ)學(xué)科內(nèi)容，其課時安排受到專業(yè)課課時安排的影響。隨著高校教育教學(xué)的需求以及教學(xué)課程的變化，大學(xué)物理課時往往因?qū)I(yè)課的排課、增課、增科而逐漸壓縮，但是大學(xué)物理課程內(nèi)容卻和壓縮課時前的內(nèi)容一樣，甚至因為時代與技術(shù)發(fā)展的要求，需要增加與時俱進的教學(xué)內(nèi)容，這就致使教學(xué)內(nèi)容所需課時與實際教學(xué)課時產(chǎn)生矛盾和沖突。要在當(dāng)前有限的學(xué)時內(nèi)完成大學(xué)物理課標(biāo)要求的教學(xué)內(nèi)容，會導(dǎo)致課程安排相對緊湊，教學(xué)也只能以基本教學(xué)為主，做到涉略，但沒有進行深入探究，極大地影響了教育教學(xué)質(zhì)量，可以說日益壓縮的課時已經(jīng)無法滿足大學(xué)物理課程的教學(xué)需求。

1.3 教學(xué)培養(yǎng)方案統(tǒng)一，不符合需求

在當(dāng)前多數(shù)高校中，大學(xué)物理是專業(yè)基礎(chǔ)課，因此一個教師可能會給多個需要上大學(xué)物理專業(yè)基礎(chǔ)課的班級進行上課，這些班級來自同一個專業(yè)，但水平有差距，或者班級來自各個不同專業(yè)，但是統(tǒng)一上課。面對有一定水平差距，且專業(yè)不同的學(xué)生，教師往往采用統(tǒng)一的教學(xué)規(guī)劃和教學(xué)方案，設(shè)置相同的實驗課程[2]。在大學(xué)物理教育教學(xué)中，教師往往沒有針對不同專業(yè)學(xué)生的不同知識結(jié)構(gòu)需求進行不同的培養(yǎng)方案規(guī)劃，沒有將教學(xué)內(nèi)容進行基礎(chǔ)模塊和提高模塊的模塊設(shè)置，而是將學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生專業(yè)割裂開來，沒有讓學(xué)生以自身專業(yè)為基石，得到充分的專業(yè)能力鍛煉，不利于促進基礎(chǔ)物理與專業(yè)課程的有機融合，也不利于在具體應(yīng)用和實際實踐過程中，發(fā)揮教育教學(xué)的先導(dǎo)作用。

1.4 教學(xué)內(nèi)容問題

高校大學(xué)物理是將物理的基礎(chǔ)內(nèi)容進行豐富的展現(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容較為全面，主要涉及力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、狹義相對論和量子物理基礎(chǔ)等，注重對經(jīng)典物理的傳承，但比較缺乏新興交叉學(xué)科的內(nèi)容，缺少與學(xué)生專業(yè)的適應(yīng)性結(jié)合，較少涉及時代前沿的關(guān)聯(lián)應(yīng)用，缺少最前沿的物理知識，不能很好地協(xié)調(diào)實際大學(xué)物理課程以及大學(xué)物理教育教學(xué)的時代訴求之間的矛盾。在實際大學(xué)物理教育教學(xué)過程中，還受限于環(huán)境條件、課程學(xué)時、課標(biāo)要求等多項因素，無法應(yīng)對豐富龐雜的教學(xué)內(nèi)容，比較難做到教育教學(xué)的面面俱到，因此課程片段化、課程內(nèi)容孤立化、課程學(xué)習(xí)枯燥化[3]。整體上不利于大學(xué)物理教育與專業(yè)課的互促作用，也制約了大學(xué)物理教育教學(xué)的自我發(fā)展。

2 大學(xué)物理模塊化教學(xué)策略

2.1 調(diào)整教育教學(xué)體系，提高時代適應(yīng)性

大學(xué)物理模塊化教學(xué)需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、 培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)需求、應(yīng)用實踐，打破傳統(tǒng)灌輸式教育教學(xué)體系，擴展教學(xué)內(nèi)容的豐富性和時代性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、自主探究、專業(yè)能力，滿足不同專業(yè)有機融合的訴求，培養(yǎng)適應(yīng)性人才，提升應(yīng)用的實效性，構(gòu)筑新的大學(xué)物理教育教學(xué)體系，提高時代適應(yīng)性[4]。從課程體系設(shè)置方面來說，要統(tǒng)籌考慮大學(xué)物理課程的學(xué)科特點，將教學(xué)內(nèi)容與專業(yè)課內(nèi)容進行有機融合，加強實踐性、應(yīng)用型課程的實效性；從課程設(shè)置來說，要根據(jù)需要將大學(xué)物理以公共基礎(chǔ)課或者專業(yè)基礎(chǔ)課做分別安排，公共基礎(chǔ)課可以在有限的課時里有重點地進行課程安排，部分課程可以結(jié)合在線教育平臺和公開網(wǎng)課進行教學(xué)，專業(yè)基礎(chǔ)課要與專業(yè)課相結(jié)合，適當(dāng)增加專業(yè)適應(yīng)性相關(guān)課程的課時，將實踐性、實驗性課程納入小學(xué)期，或者以課后時間提升學(xué)生探究能力。

2.2 實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的有機結(jié)合

教學(xué)內(nèi)容有機結(jié)合是模塊化教學(xué)策略中的重要部分，因此詳細(xì)地探討一下大學(xué)物理課程的教學(xué)改革如何實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的有機結(jié)合。模塊化教學(xué)是一種采用教學(xué)內(nèi)容劃分的目標(biāo)性教學(xué)，將原有的教學(xué)內(nèi)容根據(jù)課程間的內(nèi)在聯(lián)系進行模塊化分割，使得整個教學(xué)內(nèi)容既是獨立的、又是整體的，再結(jié)合多樣化的教育手段和教學(xué)方式方法進行教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容不應(yīng)局限于傳統(tǒng)教材的知識體系，應(yīng)探索更加針對專業(yè)需求和適應(yīng)科技前沿發(fā)展的教學(xué)內(nèi)容。例如將力學(xué)和電磁學(xué)列為基礎(chǔ)教學(xué)模塊，設(shè)置為各院系的統(tǒng)一教學(xué)內(nèi)容。將氣體動理論、熱力學(xué)基礎(chǔ)、振動和波動、流體力學(xué)、近代物理、波動光學(xué)、半導(dǎo)體物理等模塊列為可選模塊，各院系可根據(jù)專業(yè)需求選擇其中的兩到三個模塊作為教學(xué)內(nèi)容[5]。

2.3 建立多維度考核評估機制

當(dāng)前大學(xué)物理的主要考核維度是課堂簽到、 課堂表現(xiàn)以及期末閉卷考試等，但是整體考核評估機制還不夠全面、立體、多樣。要根據(jù)模塊化教育教學(xué)改革的特點，以模塊學(xué)習(xí)評估、綜合評估為兩個評估模塊，再將模塊學(xué)習(xí)時的課堂表現(xiàn)、作業(yè)表現(xiàn)、實驗表現(xiàn)、綜合考核表現(xiàn)作為評估的子模塊，并以探究性學(xué)習(xí)、問題性學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)成果、成果分享、論文作為提高模塊的考核項目，增加學(xué)生自評、小組評價、教師評價等多個評價主體[6]，對學(xué)生大學(xué)物理課程參與度、積極性、學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)效果都有所體現(xiàn)。

3 大學(xué)物理模塊化光學(xué)教學(xué)

結(jié)合上述策略，按照教學(xué)內(nèi)容模塊化策略，針對大學(xué)物理光學(xué)模塊，以教學(xué)理論和實驗為例子，進行相應(yīng)的教學(xué)案例探討。首先設(shè)定較大的模塊化框架，以上述方式將光學(xué)課程內(nèi)容劃分成三個模塊：光的干涉、光的衍射、光的偏振，并以理論核心知識和實驗教學(xué)為不同教學(xué)手段模塊進行劃分，實現(xiàn)理論知識與實驗實踐的知行合一。

首先，將光學(xué)分成理論教學(xué)和實驗教學(xué)兩大模塊。其次，在理論教學(xué)模塊中，再分為基礎(chǔ)模塊和提高模塊。

在基礎(chǔ)模塊中將課程設(shè)置為三個模塊： 一是光的干涉模塊，其考點主要包括干涉產(chǎn)生的條件和方法、楊氏干涉和薄膜干涉的規(guī)律，其核心知識主要包括光波的獨立性和疊加性、 楊氏雙縫干涉的裝置和干涉圖樣的特點、等厚干涉的特點、等傾干涉的特點，該模塊相關(guān)聯(lián)的其他知識還包括干涉相長相消、 光波疊加時的光程差和相位差、薄膜干涉等；二是光的衍射模塊，其考點主要包括不同裝置的衍射現(xiàn)象和規(guī)律，其核心知識主要包括夫瑯禾費衍射、菲涅爾衍射、惠更斯-菲涅爾原理，該模塊相關(guān)聯(lián)的其他知識還包括半波帶及波帶片、單縫多縫光柵等；三是光的偏振模塊，其考點主要包括檢驗和獲取不同偏振光，其核心知識主要包括五種偏振狀態(tài)、雙折射、五種偏振態(tài)的檢驗和獲取，該模塊相關(guān)聯(lián)的其他知識還包括偏振度、單軸晶體、偏振片以及波片等。

在提高模塊中，考點主要包括干涉、衍射、偏振的光強分布規(guī)律，核心知識主要包括楊氏雙縫干涉測量光波波長、偏振光的干涉檢驗、物質(zhì)的旋光性、光柵衍射測量光波波長，該模塊相關(guān)聯(lián)的其他知識還包括干涉間距公式、光柵方程、偏振光干涉裝置和干涉圖樣等[7]。

在實驗?zāi)K中，主要設(shè)置楊氏雙縫干涉實驗、夫瑯禾費單縫衍射實驗、 光的偏振現(xiàn)象的觀察與分析三個實驗內(nèi)容。

4 大學(xué)物理模塊化力學(xué)教學(xué)

結(jié)合上述策略，按照不同專業(yè)和層次模塊化策略，針對大學(xué)物理力學(xué)模塊，以類型化模塊為例子，對以大學(xué)物理為專業(yè)基礎(chǔ)課的專業(yè)進行相應(yīng)的教學(xué)案例探討。

首先，大學(xué)物理的學(xué)科核心素養(yǎng)是科學(xué)素質(zhì)、創(chuàng)新精神、問題分析、問題解決、物理工具利用，這些都是高等院校工科專業(yè)學(xué)生需要的綜合素養(yǎng)，將根據(jù)專業(yè)不同把大學(xué)物理分為大學(xué)物理知識課程模塊和大學(xué)物理實驗課程模塊兩大模塊。其次，將大學(xué)物理知識課程內(nèi)容設(shè)置基礎(chǔ)模塊和提高模塊，基礎(chǔ)模塊主要包含的學(xué)科內(nèi)容為質(zhì)點運動學(xué)、質(zhì)點動力學(xué)，提高模塊主要包含的內(nèi)容為質(zhì)點組、剛體、相對論、機械振動、機械波等[8]。再者，將大學(xué)物理實驗課程內(nèi)容也分為基礎(chǔ)模塊和提高模塊，基礎(chǔ)模塊包含長度測量、單擺、密度測量、自由落體運動等實驗內(nèi)容，提高模塊包含碰撞規(guī)律的研究、弦振動的研究、聲速測定等實驗內(nèi)容。

再根據(jù)不同專業(yè)的專業(yè)需求分為不同專業(yè)模塊類型，但不論什么專業(yè)都必修知識課程模塊和實驗課程模塊的基礎(chǔ)內(nèi)容，以下是三種專業(yè)模塊類型：其一是培養(yǎng)理科基礎(chǔ)能力、 分析應(yīng)用綜合能力的材料、 工程專業(yè)，大學(xué)物理核心素養(yǎng)也是這些專業(yè)的學(xué)生所必須具備的核心素養(yǎng)，因此知識課程模塊和實驗課程模塊中，都必修提高模塊的全部內(nèi)容； 其二是培養(yǎng)行業(yè)實際應(yīng)用能力、繼承和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、技術(shù)應(yīng)用能力的電子、自動化專業(yè)，在知識課程模塊的提高模塊中進行質(zhì)點組、剛體、機械振動、機械波的學(xué)習(xí)，在實驗課程模塊中可以至少選修兩個；其三是培養(yǎng)理科基礎(chǔ)能力、辯證唯物主義思維研究能力的化工、數(shù)學(xué)等其他工科專業(yè)，在知識課程模塊的提高模塊中進行質(zhì)點組、剛體、機械振動、機械波的學(xué)習(xí)，在實驗課程模塊中可以至少選修一項。

5 結(jié)語

綜上所述，更好地將大學(xué)物理模塊化教學(xué)進行應(yīng)用實踐，能夠培養(yǎng)具備創(chuàng)新意識、理論扎實、能力突出、具備綜合素養(yǎng)的專業(yè)知識技能型高、尖、精人才，通過針對性、模塊式的教學(xué)計劃和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置，結(jié)合多樣化、適應(yīng)性強的教學(xué)方式方法，采用全面立體的考核模式，基于大學(xué)物理的課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，將模塊化教學(xué)有機融合起來，進一步進行大學(xué)物理教育教學(xué)探索。