[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。

三、大学物理慕课平台建设

目前国内已建有多个较大的慕课平台，各大高校也有自己的线上课程教学资源站点，大学物理慕课通常采用统一开放的模式。鉴于大学物理课程是高校中面向多专业学生的基础课，我们以学校平台为基础，建立单独的大学物理数字资源网络。如图1所示，登录课程平台，通过不同的专业方向入口，选择特色知识点，构成具有专业特色的大学物理课程。大学物理的知识点分为基础、重点和拓展三层结构，学生根据专业方向选择知识内容。教学过程中采取线上线下教学相结合的方式，重点知识点由任课教师指定，而拓展部分则根据学生的兴趣和今后的发展方向自主选择。学生们在学期初选择知识点模块构成自己独特的大学物理课程。这种模式不但培养了学生主动学习、创新性学习的能力，更能深入地实现学生的个性化发展。教师在课程建设过程中，能够结合最新的研究现状和前沿方向，及时增加和更新重点和拓展的知识点，使得课程建设始终与时俱进。图2以机械设计和通信工程专业为例，介绍了知识点模块化设计，章节名称参照马文蔚、周雨青主编的《物理学简明教程》（高等教育出版社出版）[4]。如图2所示，各专业在必修的基础物理知识上，可侧重讲解与专业相关的知识内容，并且在拓展部分，提供多种可选择的交叉融合知识点和专业应用知识。图2简单提供了知识点结构模版，具体内容根据各高校授课采用的不同教材，授课专业修改，并且及时更新拓展知识点。

2020年初，由于疫情原因使得各高校学生延迟返校，所有课程采用线上模式。因此本校各专业的大学物理课程主要在慕课平台完成。首先进入平台网站，根据专业不同选择基础知识点和重点知识点，并且根据个人兴趣和发展方向选择拓展知识点部分，生成课程。授课过程中以线上视频为主、学生观看慕课平台的视频内容，教师结合课堂派直播，讲解重点知识，结合提问和随堂测验方式，检验学习效果。各专业的重点知识点选择不同，其特色已经在慕课平台体现。随着学生陆续返校，授课方式采取线下为主，线上辅助的模式。由于线下课程大学物理全校范围划分为三类，仅能体现文、理和工科不同分类，因此线上课程同样可以起到有效补充。课程建设过程的难点在于视频讲解需要增加远超普通大学物理课程的内容，同一个知识点，在不同的专业中可能为基础知识，也可能为重点知识，需要提供不同的视频。此外，拓展知识部分，尤其需要教师紧密结合科学研究和国内外的前沿知识，并且积极调研学生需要，提供与时俱进的视频内容。课程上线以来，受到学生的广泛好评，尤其是拓展知识部分，不但拓展了学生的知识面，更加激发了学生研究和学习的兴趣。

四、大学物理慕课为中心的课程群建设

大学物理慕课建设要始終跟随专业特色，因此课程平台不仅仅包含物理理论课程这一单独科目。根据不同专业及学生今后的发展需要，我们在平台上增加大学物理实验、交叉学科和前沿进展等内容，增加知识的交叉和融合。如图3所示，大学物理实验是大学物理不可或缺的组成部分，目前绝大多数高校都建设了大学物理实验的线上仿真平台，因此大学物理平台的建设能够和大学物理实验相结合，除了基本实验以外，开设具有专业特色的实验和课程设计，增加专业训练，促进学生发展。在交叉学科部分，以机械电子和材料科学为例，机械电子专业增加电子技术基础、电工技术等课程，材料科学增加材料力学、智能激光精细制造等课程线上资源的链接，从而形成具有专业特色的课程群，学生在进入平台选课的过程中，能够明确本专业的培养方向，知识结构的延续和相关课程的关系。在前沿进展中，尤其要紧抓专业发展方向，结合国内外先进的技术经验，增加与大学物理相关的、能激发学生研究兴趣的内容和知识。如机械电子专业，增加芯片制造、光纤传感器的相关知识，而材料科学则增加热门的超导材料、纳米材料等内容。这种以大学物理慕课为中心的课程群建设，能够形成具有专业特色的课程体系，在专业培养和学生发展方面发挥重要作用。

五、多平台结合增加互动与交流

在“互联网+”的背景下，除了慕课平台，我们采用课堂派和微信等多种智慧教学工具，进一步深化具有专业特色的大学物理教学改革[5]。慕课平台提供课程视频、单元作业和测验。课堂派各专业学生分成类似于线下的班级群，在纯线上授课过程中提供直播和随堂提问平台，并且将物理学原理在各专业背景下的应用做成小视频，及时推送给不同专业的学生。微信则能够及时跟学生互动交流，随时了解学生学习中遇到的难题，并且采用投票等方式，获得学生的及时反馈。这种信息化和立体化的教学模式，进一步加强了教学内容与专业知识的融合和实践，促进了大学物理智能化教学的改革。

六、结束语

大学物理是高校理工科各专业的必修基础课，对于培养学生创新思维，提高学生分析问题和解决问题的能力，具有重要作用。目前的线上课程很难实现针对不同专业学生的特色教学。本文结合了作者的教学实践，探讨了线上教育迅速发展的新形势下大学物理慕课课程改革。通过采用知识点模块分类选择的方法，建设具有专业特色的慕课课程。大学物理慕课教学改革的实施，课程平台的建设和拓展，为传统和现代教学模式的融合发展和灵活运用奠定了基础，有助于培养具有创新性的专业人才。

参考文献

[1]王旭丹，吉莉，丁俊玲，等.慕课浪潮下关于民办高校大学物理教学改革的思考[J].科教文汇（上旬刊），2016（7）：57-58.

[2]张雷，王军.慕课平台之国家精品在线开放课程数据分析[J].数字教育，2019（5）：36-41.

[3]陆慧，张孟，罗锻斌，等.以学生为中心的物理基础课程教学改革[J].大学物理，2019，38（1）：43-46+57.

[4]马文蔚，周雨青.物理学简明教程（1版）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[5]卢树华，田方，王丽辉.大学物理教学信息化探讨与实践[J].大学物理，2019，38（1）：47-52.

Study on the MOOC Teaching Reform of College Physics with Professional Features

ZHANG Shi-an

（College of Physics and Materials Science， East China Normal University， Shanghai 200241， China）

Abstract： The expansion of online education and the actual demand for digital teaching resources in the context of the epidemic have promoted the rapid development of MOOC and MOOC platforms. At the same time， it puts forward new requirements for the teaching reform in higher education， i.e.， building university MOOC courses with professional features and deeply integrating online and offline teaching. By taking College Physics course， which is a compulsory course for science and engineering majors， as an example， selecting four majors， setting up different knowledge point modules， and taking students as the main body， this paper creatively chooses the course content with professional features. This paper also discusses the construction of the expanded course group based on College Physics course platform to further promote students learning and development.

Key words： MOOC; College Physics; professional feature; course platform