建设具有专业特色的大学物理慕课教学改革研究

[摘 要] 线上教育的扩张和疫情背景下对数字教学资源的切实需求，促进了慕课及慕课平台的迅猛发展，同时也提出了高等教育中教学改革的新要求：建设具有专业特色的、线上线下教学深度融合的大学慕课课程。以大学理工科必修的大学物理课程为例，分别选取四个专业，设置不同的知识点模块，创新性地以学生为主体选择具有专业特色的课程内容，讨论了基于大学物理课程平台的拓展课程群建设，进一步促进学生的学习和发展。

[关键词] 慕课;大学物理;专业特色;课程平台

[基金项目] 2018—2021年度國家自然科学基金“稀土离子掺杂微晶玻璃上转换发光超快量子调控的研究”（11774094）

[作者简介] 张诗按（1978—），男，福建泉州人，博士，华东师范大学物理与材料科学学院研究员，主要从事超快光学成像研究。

[中图分类号] G642      [文献标识码] A     [文章编号] 1674-9324（2021）23-0049-04    [收稿日期] 2021-02-01

近年来，随着信息技术的飞速发展，“慕课”——Massive Open Online Courses （MOOC）这一基于互联网平台的大规模、在线、开放式教学模式，迅速席卷了全球教育界，开创了全新的教育模式，促进了教学内容、方法和教学管理机制的变革，给高等教育教学改革带来了新的机遇和挑战[1]。慕课的开展改变了传统教师在课堂讲授的教学模式，实现了“以学生为中心”的混合式、探究式、合作式学习，极大调动了学生的主动性和创新性。此外，基于互联网平台的慕课，真正实现了任何人在任何时间、任何地点进行任何知识学习的设想，深刻影响到人类的生产和生活方式。如今的大学生生活在高速发展的互联网时代，他们对基于互联网的学习和从互联网获得知识具有天然的亲切感，因此慕课的发展是高等教育发展的必然要求。此外，新冠疫情导致的社交隔离特殊情形下，必须以线上教育取代线下教育，迫使广大教育工作者不得不改变传统的教学模式。这种新形势下，教学改革需要使我们进一步思考，如何不断完善和提高新兴的在线开放课程，如何将线上教学和线下课堂深度融合，从基于专业发展的角度建立特色的慕课课程。

自从2018年1月公布首批490门国家精品在线开放课程以来，我国在线开放课程建设和应用蓬勃发展，成效显著。越来越多的慕课平台投入使用，几千门慕课上线，使我国的慕课总量位居世界第一[2]。作为一个新生事物，在线开放课程还需要不断完善和优化。课程质量可以通过各种精品课程评选来优中选优，但是课程的设置却很难从专业角度形成适合学生发展的知识结构和课程群。因此广大选课者尤其是高校学生面对纷繁复杂的课程，很难有针对性地选择适合自己需要的慕课。本文以大学理工科必修的大学物理为例，以机械设计、机械电子、材料科学与工程、通信工程四个专业为模板，探索具有专业特色的大学物理慕课教学改革。

一、大学物理课程特点

物理学是人们在长期探索自然的过程中，不断发展出来的研究物质运动规律和基本结构的学科，是自然科学和工程技术的重要基础。大学物理是高等教育理工科学生的基础必修课，不仅为其他课程的学习打下知识基石，而且能够培养学生探索客观物质世界的创新思维和科学素养[3]。大学物理主要包含力学、热学、光学、电磁学和近代物理等，线下教学中，针对大学多种多样的专业，即使使用同一本教材，教师也会根据专业差异将大学物理课程分为2～3类，知识点的讲解和考查难易不同。如机械类专业侧重力学和热学，光电信息类专业则侧重光学和电磁学。慕课平台上大学物理的相关课程很多，但绝大多数都是对某一本教材的完整的、无侧重性地讲解，缺乏专业特色和具有延展性的知识点的扩展和融合。因此，本文基于大学物理课程的高普及性、专业可塑性，提出全新的课程改革思路，将线上大学物理课程的知识点模块化，学生根据自己的专业特色，自由选择和组合基础的和重点的知识点，并且在大学物理慕课的基础上，根据研究兴趣和今后的发展方向，拓展出相关知识点和线上课程的链接，促进知识的交叉融合，一方面建设具有专业特色的大学物理课程，一方面以大学物理课程为中心，以学生发展为导向，完善相关的课程群建设。

二、具有专业特色的大学物理课程侧重点分析

本文以机械设计、机械电子、材料科学和通信工程四个专业为例，探讨具有专业特色的大学物理慕课改革。以往的线下教育中，这四个专业的大学物理课程学时设置和课程内容差别不大，主要由教师根据专业特色在授课过程中选择侧重点。但如果学生在慕课平台选课，则难以找到具有专业特色的在线课程。机械设计和机械电子通常为同一学院的不同专业分支，但是在培养方案上略有不同，机械设计侧重于系统的设计制造，对于机械原理、机械材料等要求较高，在大学物理授课过程中，应该侧重于力学部分内容的讲解，如物体的受力分析、动能定理、碰撞、机械振动等;而机械电子专业学生在了解力学知识的基础上，可以深入学习电磁学部分内容，如电容器和电容、静电场中的电介质、安培环路定理等。材料科学专业要求学生掌握材料的制备和表征，而目前新型光电和纳米结构材料是国际上研究的前沿，材料的加工和表征需要用到激光光源和激光光谱。因此在材料科学专业的授课过程中，波动光学中关于光的相干性、光的干涉和衍射必不可少。通信工程专业的学生要求有较强的电子电路应用和设计能力，因此电磁学部分的内容是其侧重点，此外随着量子通讯技术的发展，通信工程学生需要掌握一部分量子物理基础，如波函数和薛定谔方程等。

不同专业的学生对于大学物理课程知识点的需求不同，因此线上课程设置必须考虑到不同个体的需要。在大学物理课程的设计中，根据专业培养计划和学生发展，将大学物理课程知识点分为基础知识点、重点知识点和拓展知识点。其中基础知识点和重点知识点同属于所有专业必修的大学物理知识，但重点知识点根据专业特色调节，两者相加等同于线下课程根据专业特色进行大学物理课程分类。由于是线上课程，能够选择的重点知识点更多，其分类方式与线下相比更为灵活，可以实现每一专业具有各自专业特色的大学物理课程。而拓展知识点部分，其一可选取与专业相关的大学物理教材中的选修知识;其二可根据专业发展方向，或者学生发展兴趣，灵活添加各类紧密结合国内外研究发展前沿的知识内容，从而实现以学生为主体，每一学生具有适合自己的大学物理课程。课程的考核方式线上线下结合，主要以专业划分，基础知识点和重点知识点统一考核内容，拓展知识点部分以论述或设计为主。