在大学物理课程中开展“跨学科”教学

摘 要 文章针对“跨学科”的研究，结合大学物理课程教学，从课程设置、课程内容、课程教学方法、课程语言等方面实现 “跨学科”的教学改革。

关键词 物理学 学科 跨学科

中图分类号：G424 文献标识码：A

Carry out "Interdisciplinary" Teaching in College Physics Courses

HU Nan[1]， SONG Sipei[2]

（[1] School of Optoelectronic Information， Chongqing University of Technology， Chongqing 400054；

[2] Department of Physics， Chongqing No. 95 Middle School， Chongqing 400084）

Abstract Study of "interdisciplinary"， combining teaching college physics course， and "interdisciplinary" teaching reform in terms of curriculum， course content， teaching methods， curriculum and language.

Key words physics； discipline； interdisciplinary

20世纪20年代美国提出“ 跨学科 ”一词，引起了广泛的研究。跨学科被界定为 “打破学科壁垒 ，将不同学科的理论或方法有机地融为一体”。①我国大学跨学科研究起步较晚，且存在着较多的问题 ：缺乏宏观上跨学科的有效管理体制、运行机制以及有效的跨学科研究平台；教师的跨学科意识不强，对跨学科片面理解为知识交叉等等。②结合大学物理学课程，分析“跨学科”本质，脱离单纯的“跨”学科知识，创新性提出了基于大学物理学课程的跨学科教学理论和方法，并运用于实践，希望能推进“跨学科”教学的发展。

1 物理学之于跨学科

物理学本身就是一个较开放的综合学科，适合开展跨学科融合。人类采用科学分析与科学综合的方法使人类能逐步了解即统一又多样性的世界。“学科”是人类在认识世界的过程中采用科学分析的方法将世界分解成的亚体系。科学的分化与整合相互交织、 互为补充、 彼此转化。分化是为了更深更广的整合 ，而更深更广的整合又使新的分化成为可能。③“跨学科”是一种科学综合。

物理学教学改革需要体现跨学科特性。传统物理学学科壁垒森严，教学模式固定，教学缺乏跨学科的沟通和联系，课程远离时代。教师苦教，学生厌学，严重脱离了物理学本身的意义，背离了教学目标。因此，教学改革在改革教学内容格局的同时要在教学的各个方面实现跨学科教学，与专业时代契合，提升学生学习兴趣，提高教学质量，实现教学目标。

2 大学物理中的 “跨学科”教学

2.1 从“跨”学科到“跨学科”

“跨学科”多数被片面理解为学科知识之间的“跨”，即知识的交叉，而未能体现其本质。“学科”根本上是一种特有的体系 ，它包含除学科知识之外的学科价值、 学科方法论、 学科语言、 学科学术风格以及学科认同等基本要素。所以，跨学科不只是“跨”，而应是学科所具有的特点的交叉和融合，这才是“跨学科”的本质。

2.2 大学物理中的跨学科实践

2.2.1 分层分类教学实现“跨学科”

在课程内容设置上，一方面纵向以物理学基本知识为轴线，另一方面向与专业切合的交叉学科横向辐射，加强学科间的渗透、交融及综合。充分调研专业方向，把后续专业课作为跨学科教学的主要依据，建立了公共大学物理课程四个层次、五个类别的教学体系。譬如光电类侧重于力学、电磁学、光学、近代等；材料类侧重于电磁学、光学、近代物理等等；另一方面，加大近现代物理知识在教学中的比重。近代物理是高新技术的基石，体现新方法新思想，养一定的创新能力，与时代接轨，更能体现科学的综合，如：激光技术、等离子体、液晶、超导、全息等。

2.2.2 中心课题设置实现“跨学科”

在分层分类的基础上，建立以 “中心题目”为载体的大学物理跨学科教学形式。构建物理课教师和专业课教师为主的“跨学科”教学小组；通过学科分析，提取有价值的“中心题目”；编写出中心题目为主体，分别适用于我校电子、车辆、材料、生物等专业的大学物理补充教材；针对中心题目，突出物理知识的基本点，阐明与专业结合的应用点。譬如，对于光电类，结合波动光学知识设定“光栅衍射与光谱分析及其应用”、“基于衍射原理的无损检测应用”等中心题目；结合电磁学知识设定“无处不在的场”“基于场与物质作用的安全用电指导”“电磁波的传播特点”等中心题目。对于机械类，结合力学知识设定“力矩在机械装置中的应用”“车辆运行中简单的力学原理”“建筑中的力学应用”等。对于生物类，结合力学运动学知识，设定“加速度与人体生理反应”，“太空漫步失重的人体反应与克服”，结合电磁学设定“人体心电图信号”，结合光学的“基于电磁波特性的医学探测器”等等。我们希望逐年累积，形成有效的“中心题目”资源库，更有效地开展课堂的跨学科教学。

2.2.3 文理教学方法交融实现“跨学科”

理工科课程教学的特点是逻辑性很强，理工科老师课堂教学严谨度高，常常让学生会试听疲劳。而文科教学的特点是发散性，围绕着一个中心，老师无不是旁征博引、浮想联翩，像一篇散文，但又形散神不散。学生在听课时跟着老师欣赏华美语句的同时还若有所思，若有所悟。

鉴于此，我们在大学物理的教学过程中逐步形成以物理学史的人文事迹和跨学科的中心题目为教学兴趣刺激点。在一个核心知识开始讲解时，用物理学史的人文事迹的发散式展开教学，引起学生学习的兴趣，在知识点讲解完后，再以跨学科的中心课题讲解跨学科应用案例。这样循环反复，通过教学法的文理融合促进教学质量的提高。譬如，经典力学动力学学习之前，引入亚里士多德、伽利略、牛顿等事迹与科学发现过程的人文讲解，力学基础知识学习后，完成对中心课题《桥梁中的力学原理》《汽车的扭矩》等的跨学科定性讲解。结合多媒体技术，我们也逐步构建起这样的配套知识库，当然，这样的累积需要不断地更新，结合当今实例，更新兴趣刺激点。

2.2.4 课程语言相通实现“跨学科”

课程语言，主要指某种知识含义在该课程当中的名称或称谓。通过开展跨学科专题调研以及多年的教学实践，我们发现在分支学科课程和平行学科课程中存在很多相同、相关和相容的知识点，而仅仅因为各自课程的语言不一致，而无端形成了壁垒，增加了重复知识，也阻碍了对知识的深入理解。比如大学物理学的“矢量”概论和高等数学中的“向量”概论，在讲解时应该一并提到，并重点阐述内涵；大学物理学中的“力矩”概念与理论力学的“力偶”“力偶矩”“扭矩” “转矩”等相同相关概念的理解和学习；大学物理学中的“弹性形变”与材料力学的“应力”“应变”的学习；大学物理学“波函数”“波的分解和合成”与信息光学中“光信号”“光信号衍射和叠加”，与数字信号处理中“电信号”“电信号的分解和合成”“滤波”等的相通之处；大学物理学中“光栅衍射”与生物物理学的“光谱分析技术”的关联性等等。我们希望通过跨越课程语言描述的不同，深挖知识内涵，强调其本质含义，将知识融会贯通。

3 小结

通过不同形式的“跨学科”教学实践，跨学科教学能很好激发学生学习物理的兴趣，使学生体会到物理学在其自身所学专业中的重要性，增强了学习物理的主观能动性，有效地提高大学物理课程的教学质量。

基金项目：校级教研教改课题《基于大学物理课程的“跨学科教学”研究与实践》项目编号：1000301

注释

① 秦国柱，冯用军.高等教育跨学科研究：中美比较的视角.江苏高教，2005（14）.

② 左晓甜.美国研究型大学的跨学科战略及其启示.高等理科教育，2012.3（2）：77-78.

③ 马力晖.论高校跨学科创新团队建设.当代教育理论与实践，2014.6（1）：14-16.