大学物理与专业结合的探究与实践

1 引言

教育部《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》明确提出，需要深化课程改革，推动基础课程与专业教育深度融合。在新工科、新文科建设背景下，传统公共基础课程“重理论、轻应用”的教学模式已难以满足复合型人才培养需求，亟需通过案例教学实现知识迁移与能力提升。《教育强国建设规划纲要（2024-2035 年）》提出要培养拔尖创新人才，实现基础学科突破，引领学科交叉融合再创新，推进理工结合、工工贯通、医工融合、农工交叉。

大学物理是理工科学生的必修基础课，对培养学生的科学思维、创新能力和实践技能具有关键作用，然而，传统大学物理教学存在与专业脱节的问题，导致学生学习兴趣不高、知识应用能力薄弱，将专业案例融入基础课程，能够帮助学生构建“理论—应用—创新”的完整的知识体系，提升解决复杂工程问题的能力，同时增强课程吸引力，契合新时代培养复合型人才的需求，也是高等教育中推动科技创新和解决实际问题的关键途径。

2、大学物理与专业结合的必要性

2.1 提升学生学习兴趣

传统大学物理教学多以理论知识传授为主，内容抽象且与学生专业关联度低，导致学生学习积极性不高。将物理知识与专业场景结合，能让学生直观感受到物理原理在专业领域的应用价值，如机械专业学生通过刚体力学分析机械结构稳定性，葡萄酒工程专业学生借助薄膜干涉知识理解葡萄酒瓶玻璃厚度均匀性的测量工作原理，从而激发学习主动性。

2.2 强化知识应用能力

大学物理是理工科专业的基础，其核心价值在于培养学生运用物理思维解决专业问题的能力。脱离专业背景的物理教学，容易使学生陷入“学用脱节”的困境。通过专业结合，学生能在掌握物理原理的基础上，学会将其转化为分析专业问题的工具，如纺织专业学生利用光的干涉、偏振知识研究棉纤维成熟程度测量，生物工程专业学生通过机械振动知识探讨实现生物反应器内培养液的均匀混合的路径。

2.3 适应人才培养需求

现代产业对高素质复合型人才的需求日益迫切，要求学生具备扎实的基础理论和较强的专业实践能力。大学物理与专业结合，能够打破基础课程与专业课程的壁垒，构建连贯的知识体系，使学生在学习初期就建立“基础支撑专业、专业反哺基础”的认知，为后续专业学习和职业发展奠定基础。

3. 大学物理与专业结合的实施路径

3.1 构建分层教学内容体系

根据不同专业对物理知识的需求差异，设计“基础共性 + 专业个性”的分层教学内容。基础共性部分保留经典物理核心内容，如力学、电磁学、热学等，确保学生掌握基础原理；专业个性部分则结合专业特点增设应用模块，例如：机械工程专业增加刚体转动、振动与波在机械设计中的应用；电子信息专业强化电磁场与电磁波等内容；光源与照明专业侧重光的干涉、光的偏振在照度监测中的应用。

3.2 创新教学方法与手段

案例教学法：选取专业领域的典型案例，通过物理原理分析案例背后的规律。例如，在讲解波动光学时，结合光学工程专业的激光测距技术，分析光的干涉、衍射原理在测量中的应用；在静电场教学中，结合畸形儿专业的机械制造喷涂技术，探讨库仑定律的具体应用。

项目式学习法：设置跨学科项目任务，让学生以小组为单位，运用物理知识解决专业相关问题。如组织电子信息专业学生完成“电磁兼容性分析在电路设计中的应用研究”，通过项目实践深化知识理解。组织光源与照明学生完成照度计的设计以及应用。

信息化教学手段：利用仿真软件、虚拟实验平台等工具，构建可视化的专业应用场景。例如，通过 COMSOL Multiphysics 软件模拟电磁场在电机中的分布，帮助电信专业学生直观理解电磁感应原理；利用 PhET 仿真实验平台，让化工专业学生模拟流体在管道中的流动状态，加深对流体力学规律的认识。

3.3 优化实践教学环节

专业导向的实验设计：在物理实验中增设与专业相关的综合性实验。机械专业可开设“机械振动测量与分析实验”，通过传感器采集机械结构的振动信号，运用振动理论分析结构稳定性；环境专业可设计“流体流动与污染物扩散模拟实验”，结合流体力学实验装置研究流速与扩散系数的关系。

校企协同实践：与企业合作建立实践基地，组织学生参与实际工程项目中的物理问题分析。邀请企业工程师参与课堂教学，分享物理原理在产业中的应用经验。

4. 大学物理与专业结合的实践成效

4.1 学生学习效果显著提升

在机械工程专业的教学实践中，实施物理与专业结合的教学改革后，学生的课堂参与度从改革前的 65% 提升至 92% ，物理课程期末考试平均分提高6 分，专业基础课程（的及格率也得到了一定程度的提升。学生反馈“物理知识不再是抽象的公式，而是解决专业问题的实用工具”。

4.2 知识应用能力增强

通过项目式学习和专业实验，学生的跨学科应用能力明显提高。在物理竞赛、挑战杯、各级创新创业大赛中，多支团队运用物理原理完成专业相关作品，如“基于电磁感应的智能停车库定位系统”“利用热胀冷缩原理的管道泄漏检测装置”等，体现了物理知识与专业创新的深度融合。

4.3 教学评价体系完善

建立“过程性评价 + 专业应用能力评价”的多元评价体系，不仅关注学生对物理理论的掌握程度，更重视其运用物理知识解决专业问题的能力。评价指标包括案例分析报告、项目实践成果、专业实验数据处理能力等，全面反映学生的综合素养，为教学改进提供依据。

5. 结语

大学物理与专业结合是适应高等教育改革和人才培养需求的必然趋势，其核心在于打破学科壁垒，实现知识的融会贯通。通过构建分层教学内容、创新教学方法、优化实践环节，能够有效提升学生的学习兴趣和知识应用能力，为培养具有扎实基础和专业素养的复合型人才提供支撑。未来，还需进一步加强跨学科师资队伍建设、深化校企合作，不断完善教学体系，推动大学物理教学改革向更深层次发展。

参考文献：

[1] 陈丽、陈巧玲。大学物理教学与专业融合的探索 [J]. 物理教学探讨，2023 (2):15-18.

[2] 王文新、徐翠艳。理工科专业大学物理分层教学模式研究 [J].高等教育研究，2022 (5):45-49.

[3] 钟燕、蔡丹、杨涛。项目式学习在大学物理与专业结合教学中的应用 [J]. 物理通报，2021 (10):23-26.