摘 要：分析大學(xué)物理課程與專業(yè)課程關(guān)聯(lián)的核心概念，利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)堂在線學(xué)習(xí)基本知識作為重要補(bǔ)充，結(jié)合地方特色專業(yè)研究的最新成果、國內(nèi)外相同專業(yè)的研究成果及生活常識問題等方面在翻轉(zhuǎn)課堂上展開物理相關(guān)案例教學(xué)，同時，知識的整合的探討也為專業(yè)總學(xué)時優(yōu)化和專業(yè)的建設(shè)發(fā)展提供一定的參考，進(jìn)一步提高機(jī)械類本科教育的質(zhì)量和水平。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理改革 機(jī)械專業(yè) 翻轉(zhuǎn)課堂 案例教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1578（2017）07-0032-02

1 引言

任麗平等在2011年做的《大學(xué)物理》學(xué)習(xí)現(xiàn)狀調(diào)查與分析，指學(xué)生對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)積極性不高，這個現(xiàn)象在筆者所在的海南大學(xué)也是似曾相似，幾年后的今天依然在探討如何破解，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)模式，充分利用課堂外的學(xué)習(xí)時間，在有限的課時內(nèi)做與專業(yè)結(jié)合的案例教學(xué)[5]。讓大學(xué)新生提前認(rèn)識專業(yè)前景，或能燃起學(xué)習(xí)熱情，在學(xué)時削減的壓力下能做到專業(yè)總學(xué)時的統(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

從海南大學(xué)機(jī)電學(xué)院了解到的機(jī)械類專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)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)品和生產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)劃、集成、設(shè)計的基本方法，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、光各個分支，比如，理論力學(xué)、液壓與氣動、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)系分析表

要深入挖掘這些專業(yè)課程與大學(xué)物理知識體系有關(guān)聯(lián)的部分，弄清物理課程作為專業(yè)課程的基礎(chǔ)知識內(nèi)容，找出各專業(yè)課程在這些基礎(chǔ)知識上遞進(jìn)與發(fā)展關(guān)系，能夠在備課、教學(xué)中做到心中有數(shù)。

比如，所開設(shè)理論力學(xué)專業(yè)課，在2004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)建立完整的牛頓力學(xué)體系， 占總學(xué)時的一半以上， 甚至可以達(dá)到2/3，大部分物理內(nèi)容與大學(xué)物理力學(xué)部分相同。[6]如從初中物理算起，學(xué)到理論力學(xué)課程時，牛頓力學(xué)重復(fù)學(xué)習(xí)次數(shù)達(dá)到4次之多，這種學(xué)習(xí)不僅浪費學(xué)時，也澆滅了大學(xué)新生的熱情。

比如，大學(xué)物理的熱學(xué)部分教學(xué)重點就是能量守恒及轉(zhuǎn)換定律和過程進(jìn)行方向的規(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)換的基本規(guī)律、提高能量利用率。比如液壓與氣壓傳動是機(jī)械動力傳動中一種重要方式，是機(jī)械類人才需要掌握的重要技能和重點學(xué)習(xí)內(nèi)容[8]-[9]，該課程中涉及了流體力學(xué)的知識。這些專業(yè)基礎(chǔ)知識與大學(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)行專業(yè)特色優(yōu)化與結(jié)合。

再比如，波動光學(xué)學(xué)習(xí)時，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，有個別的學(xué)生沒有選修，但也可以在教師的幫助下通過各種方式來彌補(bǔ)基礎(chǔ)知識體系。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)生機(jī)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立性，間歇性，瞬時性，隨機(jī)性，使得兩個獨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，其他的與物理關(guān)聯(lián)的其他專業(yè)課程或多或少都會出現(xiàn)內(nèi)容重疊，隨著專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展，要不斷調(diào)整專業(yè)課程，表1的課程內(nèi)容也會實時更新，通過對比讓內(nèi)容寬而廣的大學(xué)物理的核心概念與專業(yè)課程對接，教師授課時能通過案例重點講解，來破解學(xué)時的緊張和如何提高學(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)提供了一個新思路，緊張的學(xué)時壓力或能通過課外的時間加以補(bǔ)充，從而實行翻轉(zhuǎn)課堂。而翻轉(zhuǎn)課堂可以進(jìn)一步督促自控力弱的學(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)，很多同行對案例教學(xué)做過探索和實踐，其效果也不錯[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，筆者認(rèn)為從以下三個方面來思考。

2.3 結(jié)合本校專業(yè)教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)教師合作，結(jié)合本校專業(yè)教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海南特色的農(nóng)作物時力學(xué)參數(shù)如何表征，學(xué)生在學(xué)習(xí)中勢必會有很多的專業(yè)知識疑問，可以順勢引導(dǎo)學(xué)生去了解材料力學(xué)理論知識，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，讓學(xué)生從課本上去找相關(guān)力學(xué)參數(shù)，例如，楊氏模量E、切變模量G、梁的彎曲撓度的測量等相關(guān)概念，再引導(dǎo)低年級新生去了解高年級學(xué)生自行設(shè)計制作的木薯秸稈力學(xué)測試儀器、香蕉秸稈切割力學(xué)測試儀器及橡膠果脫殼機(jī)械測試儀器等[11]，并把測試儀器中的物理原理拿到課堂上探討，分析如何建立模型，抓住關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，甚至鼓勵學(xué)生結(jié)合自己的興趣，在課下主動聯(lián)系專業(yè)教師，也參與開發(fā)基本力學(xué)參數(shù)測試儀器。經(jīng)過這樣的學(xué)習(xí)和實踐，使學(xué)生感到知識的價值，進(jìn)而更加主動的去獲取新知識。

2.4 擴(kuò)大專業(yè)視野，結(jié)合國內(nèi)外高校相同專業(yè)發(fā)展動向選取合適案例教學(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)各個章節(jié)的基本知識，再結(jié)合專業(yè)課程液壓與氣動內(nèi)涉及到流體力學(xué)知識，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)生更好地接觸和理解物理基本知識在機(jī)械設(shè)計中的應(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)測量系統(tǒng)中的聲波測井系統(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)測系統(tǒng)等展開闊專業(yè)視野的討論。[12]-[13]

2.5 與專業(yè)結(jié)合的生活常識問題的案例教學(xué)

在熱學(xué)部分教學(xué)過程中，把生活中熟悉的汽車發(fā)動機(jī)和冰箱作為案例，在介紹其工作原理時，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、氣動元器件的概念及其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這些概念是要涉及專業(yè)知識的，以前未曾學(xué)習(xí)過，所以聽起來會感覺晦澀難懂，這時可以在課堂上展開討論，讓學(xué)生查閱相關(guān)資料，順勢引導(dǎo)學(xué)生去了解專業(yè)課程液壓與氣動，從了解相關(guān)的概念引申到液壓元件、基本回路、傳動系統(tǒng)及液壓伺服系統(tǒng)的基本原理和基礎(chǔ)知識了解，為今后專業(yè)技能的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，埋下求知的種子。

3 結(jié)語

這個改革方案的細(xì)節(jié)還需仔細(xì)斟酌，能給予重視，并進(jìn)一步深入開展課題相關(guān)研究，如從大學(xué)新生的專業(yè)創(chuàng)新引導(dǎo)等角度給出詳細(xì)的步驟，如何協(xié)調(diào)教師選擇對口專業(yè)的研究，如何豐富和實施案例教學(xué)模式，如何評定教學(xué)效果，如何解決地方高?；A(chǔ)課教師科研薄弱的難題等。

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作者簡介：郭惠（1980-），女，福建福安人，海南大學(xué)材料與化工學(xué)院講師，碩士，主要從事再生能源及大學(xué)物理教學(xué)研究。