與專業(yè)結(jié)合的大學(xué)物理改革的淺議

1、.與專業(yè)結(jié)合的大學(xué)物理改革的淺議引言任麗平等在2019年做的?大學(xué)物理?學(xué)習(xí)現(xiàn)狀調(diào)查與分析，指學(xué)生對(duì)大學(xué)物理的學(xué)習(xí)積極性不高，這個(gè)現(xiàn)象在筆者所在的海南大學(xué)也是似曾相似，幾年后的今天仍然在討論如何破解，同行們都給出各種解決方案1-4，那么，是否可以充分利用如今先進(jìn)的教學(xué)理念，諸如，慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等這些教學(xué)形式，充分利用課堂外的學(xué)習(xí)時(shí)間，在有限的課時(shí)內(nèi)做與專業(yè)結(jié)合的案例教學(xué)5。讓大學(xué)新生提早認(rèn)識(shí)專業(yè)前景，或能燃起學(xué)習(xí)熱情，在學(xué)時(shí)削減的壓力下能做到專業(yè)總學(xué)時(shí)的統(tǒng)籌安排。本文以機(jī)械類專業(yè)為例從兩方面來談大學(xué)物理課程改革，期待與同行共勉。2 與專業(yè)結(jié)合的大學(xué)物理改革2.1 大學(xué)物理與專業(yè)課程關(guān)聯(lián)分析從海

2、南大學(xué)機(jī)電學(xué)院理解到的機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)目的中要求學(xué)生能掌握將光、機(jī)、電、液、氣等相關(guān)技術(shù)綜合應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品和消費(fèi)系統(tǒng)規(guī)劃、集成、設(shè)計(jì)的根本方法，而開設(shè)的與物理直接關(guān)聯(lián)的主要專業(yè)課程不下10門，涵蓋了力、熱、電、光各個(gè)分支，比方，理論力學(xué)、液壓與氣動(dòng)、傳熱學(xué)、激光技術(shù)與應(yīng)用等，不一一羅列了，詳見表1。表1大學(xué)物理核心概念和專業(yè)課程聯(lián)絡(luò)分析表要深化挖掘這些專業(yè)課程與大學(xué)物理知識(shí)體系有關(guān)聯(lián)的部分，弄清物理課程作為專業(yè)課程的根底知識(shí)內(nèi)容，找出各專業(yè)課程在這些根底知識(shí)上遞進(jìn)與開展關(guān)系，可以在備課、教學(xué)中做到心中有數(shù)。比方，所開設(shè)理論力學(xué)專業(yè)課，在2019年李復(fù)和安宇在“普通物理力學(xué)和理論力學(xué)的整合中

3、早有指出理論力學(xué)的牛頓力學(xué)部分也是從牛頓力學(xué)出發(fā)建立完好的牛頓力學(xué)體系， 占總學(xué)時(shí)的一半以上， 甚至可以到達(dá)2/3，大部分物理內(nèi)容與大學(xué)物理力學(xué)部分一樣。6如從初中物理算起，學(xué)到理論力學(xué)課程時(shí)，牛頓力學(xué)重復(fù)學(xué)習(xí)次數(shù)到達(dá)4次之多，這種學(xué)習(xí)不僅浪費(fèi)學(xué)時(shí)，也澆滅了大學(xué)新生的熱情。比方，大學(xué)物理的熱學(xué)部分教學(xué)重點(diǎn)就是能量守恒及轉(zhuǎn)換定律和過程進(jìn)展方向的規(guī)律，而傳熱學(xué)作為機(jī)械大類專業(yè)的一門重要學(xué)科課程，其主要研究的內(nèi)容是能量傳遞與轉(zhuǎn)換的根本規(guī)律、進(jìn)步能量利用率。比方液壓與氣壓傳動(dòng)是機(jī)械動(dòng)力傳動(dòng)中一種重要方式，是機(jī)械類人才需要掌握的重要技能和重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容8-9，該課程中涉及了流體力學(xué)的知識(shí)。這些專業(yè)根底知識(shí)

4、與大學(xué)物理課程中內(nèi)容有重疊，需要在大學(xué)物理課程上進(jìn)展專業(yè)特色優(yōu)化與結(jié)合。再比方，波動(dòng)光學(xué)學(xué)習(xí)時(shí)，很多內(nèi)容與高中階段的內(nèi)容是有重復(fù)的，由于高考的改革，有個(gè)別的學(xué)生沒有選修，但也可以在老師的幫助下通過各種方式來彌補(bǔ)根底知識(shí)體系。大學(xué)物理在該部分內(nèi)容完全可以拓展到激光技術(shù)與應(yīng)用的專業(yè)課程上，這里的遞進(jìn)關(guān)系就是掌握激光的產(chǎn)活力制，從討論普通光源的發(fā)光機(jī)理出發(fā)，區(qū)分自發(fā)輻射和受激輻射，知道原子每一次躍遷具有獨(dú)立性，間歇性，瞬時(shí)性，隨機(jī)性，使得兩個(gè)獨(dú)立的普通光源不是相干光源。那么，介紹激光是很好的相干光源，順勢(shì)導(dǎo)入機(jī)械中如何應(yīng)用激光技術(shù)，例如，激光加工、熱處理、焊接技術(shù)、打孔技術(shù)、切割技術(shù)等。除此之外，其

5、他的與物理關(guān)聯(lián)的其他專業(yè)課程或多或少都會(huì)出現(xiàn)內(nèi)容重疊，隨著專業(yè)的建立和開展，要不斷調(diào)整專業(yè)課程，表1的課程內(nèi)容也會(huì)實(shí)時(shí)更新，通過比照讓內(nèi)容寬而廣的大學(xué)物理的核心概念與專業(yè)課程對(duì)接，老師授課時(shí)能通過案例重點(diǎn)講解，來破解學(xué)時(shí)的緊張和如何進(jìn)步學(xué)生興趣的難題。2.2 與專業(yè)結(jié)合的翻轉(zhuǎn)課堂案例教學(xué)我校在建的智慧樹課程聯(lián)盟、清華大學(xué)在線學(xué)堂為學(xué)生提供了優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂學(xué)習(xí)資源，有了這些資源，也為課堂教學(xué)提供了一個(gè)新思路，緊張的學(xué)時(shí)壓力或能通過課外的時(shí)間加以補(bǔ)充，從而實(shí)行翻轉(zhuǎn)課堂。而翻轉(zhuǎn)課堂可以進(jìn)一步催促自控力弱的學(xué)生的學(xué)習(xí)。那么，翻轉(zhuǎn)課堂肯定要有別于傳統(tǒng)課堂。在翻轉(zhuǎn)課堂上可以開展與專業(yè)結(jié)合的案例教學(xué)，很多同

6、行對(duì)案例教學(xué)做過探究和理論，其效果也不錯(cuò)10。那么，與專業(yè)結(jié)合案例素材要能讓學(xué)生有切身的體會(huì)，筆者認(rèn)為從以下三個(gè)方面來考慮。2.3 結(jié)合本校專業(yè)老師的海南特色的研究課題的案例教學(xué)在力學(xué)部分教學(xué)過程中，與專業(yè)老師合作，結(jié)合本校專業(yè)老師的海南特色的研究課題，在翻轉(zhuǎn)課堂中提出在收割和裝運(yùn)海南特色的農(nóng)作物時(shí)力學(xué)參數(shù)如何表征，學(xué)生在學(xué)習(xí)中勢(shì)必會(huì)有很多的專業(yè)知識(shí)疑問，可以順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生去理解材料力學(xué)理論知識(shí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生從課本上去找相關(guān)力學(xué)參數(shù)，例如，？釷夏？E、切變模量G、梁的彎曲撓度的測(cè)量等相關(guān)概念，再引導(dǎo)低年級(jí)新生去理解高年級(jí)學(xué)生自行設(shè)計(jì)制作的木薯秸稈力學(xué)測(cè)試儀器、香蕉秸稈切割力學(xué)

7、測(cè)試儀器及橡膠果脫殼機(jī)械測(cè)試儀器等11，并把測(cè)試儀器中的物理原理拿到課堂上討論，分析如何建立模型，抓住關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，甚至鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合自己的興趣，在課下主動(dòng)聯(lián)絡(luò)專業(yè)老師，也參與開發(fā)根本力學(xué)參數(shù)測(cè)試儀器。經(jīng)過這樣的學(xué)習(xí)和理論，使學(xué)生感到知識(shí)的價(jià)值，進(jìn)而更加主動(dòng)的去獲取新知識(shí)。2.4 擴(kuò)大專業(yè)視野，結(jié)合國內(nèi)外高校一樣專業(yè)開展動(dòng)向選取適宜案例教學(xué)在力學(xué)部分翻轉(zhuǎn)課堂前，要學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂能初步掌握力學(xué)各個(gè)章節(jié)的根本知識(shí)，再結(jié)合專業(yè)課程液壓與氣動(dòng)內(nèi)涉及到流體力學(xué)知識(shí)，設(shè)定“伯努利方程的應(yīng)用的案例教學(xué)，伯努利方程在水利、造船、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，結(jié)合國內(nèi)外高校的專業(yè)特色研究，這將為機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生

8、更好地接觸和理解物理根本知識(shí)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提供許多鮮活的案例，也能拓寬專業(yè)的視野，激起學(xué)生的求知欲。 在大學(xué)物理電磁學(xué)部分，在翻轉(zhuǎn)課堂上比較穩(wěn)恒電流電路，集成運(yùn)放電路、功放電路，導(dǎo)入模擬電子技術(shù)及數(shù)字電子技術(shù)的課程，可以結(jié)合同行研究成果如工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)中的聲波測(cè)井系統(tǒng)、控制系統(tǒng)中的數(shù)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)中的大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等展開闊專業(yè)視野的討論。12-132.5 與專業(yè)結(jié)合的生活常識(shí)問題的案例教學(xué)在熱學(xué)部分教學(xué)過程中，把生活中熟悉的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和冰箱作為案例，在介紹其工作原理時(shí)，其內(nèi)部介質(zhì)工作過程不可見，使得學(xué)生聽起來似懂非懂，由于工作原理中涉及各種液壓泵、節(jié)流閥、氣動(dòng)元器件的概念及其構(gòu)造復(fù)雜。這些概念是要涉及專業(yè)知識(shí)的，以前未曾學(xué)習(xí)過，所以聽起來會(huì)感覺晦澀難懂，這時(shí)可以在課堂上展開討論，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生去理解專業(yè)課程液壓與氣動(dòng)，從理解相關(guān)的概念引申到液壓元件、根本回路、傳動(dòng)系統(tǒng)及液壓伺服系統(tǒng)的根本原理和根底知識(shí)理解，為今后專業(yè)技能的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，埋下求知的種子。