專業認證背景下水保卓越班風沙物理學課程改革

蒙仲舉 黨曉宏 韓彥隆

摘 ?要：在專業認證背景下，結合風沙物理學課程特點，從教學模式構建、教學大綱修訂、課程內容優化、教學方法改進與教學效果考核評價等方面進行探討，為培養高素質的應用型人才奠定理論基礎。

關鍵詞：風沙物理學;能力培養;課程改革

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）01-0123-05

Abstract： Under the background of professional certification， combined with the characteristics of the Aeolian Physics course， the discussion will be carried out from the aspects of teaching mode construction， syllabus revision， course content optimization， teaching method improvement and teaching effect evaluation， etc.， laying a foundation for the cultivation of high-quality applied talents theoretical basis.

Keywords： Aeolian Physics; ability training; curriculum reform

本科教育是大學的根本，專業建設水平決定本科教育質量。2018年教育部發布《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》，對我國的高等院校教學質量提出了更高要求，同時也創造了機遇。高等教育對科學知識的發展比以往任何時候都更加迫切，對卓越人才的渴望也比以往任何時候都強烈。已經完成的本科院校審核評估，推進了人才培養的多樣化，以育人為中心，切實提高人才培養質量。專業認證審核評估是提高和保障高等教育質量的重要途徑。十九大報告提出新農科建設，為我國農林高校改革與建設指明了新方向。新農科建設的內涵是指與以往與農科相比較的概念，是為了更好適應農村現代化發展所需而提出的未來我國農科教育的方向。新農科要求我們打破對學科邊界的認知，深入推進農科與工科、理科、文科、醫學等學科相互融合，促進其創新發展，進而培養出一批具有多學識、高素質的復合型、應用型農林人才。

風沙物理學是水土保持與荒漠化防治專業的核心基礎課程，本課程是在流體力學的基礎上與運用力學、物理學相結合，用來研究風和地表沙物質的相互作用規律及風沙流運動規律的學科。通過本課程的學習，要求學生運用數理知識掌握風和沙物質的基本性質、風沙流運動規律、風沙地貌的形成與發展過程、土壤風蝕的相關計算，為本科生今后從事荒漠化防治工作、荒漠化防治科學研究及沙產業相關工作建立牢固的理論基礎及操作技能。滿足學生就業所需的同時，為進一步指導減輕風沙流活動強烈地區所帶來災害需采取的各種措施，如封閉、固定、阻攔、輸導、改向和消散等工作提供科學依據。該課程屬于新興交叉學科領域，既要求數學、物理等基礎知識扎實，也強調氣象、土壤、地質等專業知識廣泛，長期以來一直是本專業重點建設的課程。水保卓越班培養的學生，旨在建立科教聯合、學研結合、協同育人的培養機制。在前期審核評估過程中，作為水土保持與荒漠化防治的特色精品課程，我們發現風沙物理學課程在學生知識結構建立、教學效果等傳統評價指標成績顯著。但是，在學生能力及素質結構建設方面還有很大提升空間，尤其是在專業認證背景下突出以學生為中心，成果為導向，對畢業生的核心能力素質提高亟待加強。

一、基于成果為導向的教學模式構建

在“學生中心、產出導向、持續改進”三大認證教育理念中，產出導向教育是最核心的理念，是一種以學生的學習成果為導向的教育理念，產出導向教育也被稱為成果導向教育。成果導向教育是當今教育領域的熱門話題，為傳統的教學模式與教學過程注入了新的血液，為教學中因社會所需而新興的課程指引了方向。學生學習成果通過教學設計和教學實施取得，成果導向教育理念要求教學模式和課程設計遵循社會、企業的“需求”，保證教育目標和結果相一致，為社會、企業的需求提供人才輸送;教學模式和課程設計應該根據社會、產業的需求進行培養目標確定，然后確定學生畢業要求，最后設置課程體系（表1），最大程度滿足社會、企業的需求。

打破常規教師灌輸-學生被動接收-考試的教學模式，以學生為中心，基于認知（知識理解、推理能力）-應用（實踐、解決問題）-綜合分析（交流、系統思維）-設計（動作技能）將課程培養目標分解，針對課程單元內容完成對位目標要求，教學方法協同對應各單元課程內容（圖1）。通過對培養目標、單元內容的細化分解，對風沙物理學課程進行了系統梳理，明確章節主要內容支撐畢業要求對學生能力的培養，流體力學基礎主要支撐畢業要求對研究能力的培養;風沙地貌及動力學機制訓練學生綜合分析能力;風洞實驗支撐對動手設計能力的培養。

二、修訂課程教學大綱

根據調研分析高校課程改革升級案例與實際情況相結合，提出新農科人才培養的目標和標準，針對上述標準制定教學大綱。課程教學大綱融匯了教師的教學理念、教學內容與教學方法，是教師和學生在教學過程中重要的契約性教學文件?，F行教學大綱的課程設計從構建課程體系開始，然后確定畢業要求、接著到培養目標，再到需求，過分強調學生必須掌握什么、適當了解什么;課程體系的構建以學科為導向，教學圍繞教師所選用的教材進行，忽略了學生學完該門課程能做什么，即如何應用的問題;某種程度上忽視了專業的需求，教育的結果往往難以滿足社會、產業的需求。因此，通過外出調研，回訪以往畢業生和用人單位反饋，圍繞人才培養方案，對教學大綱做出了調整，要求對專業課程與風沙物理相關的流體力學原理進行學習并進行風沙運動案例分析，培養學生綜合運用課程知識的能力，對一定區域的風沙地表過程進行科學闡釋并能提出科學合理的建議，培養團隊合作能力，加深多課程知識的理解和掌握，提高采用科學方法分析、解決實際問題的能力。教學大綱構成要素包括課程名稱、課程類別、開課學期、授課教師、學時學分等信息（表2），對預期成果期望值的評價可根據教學內容、教學方法對學生進行問卷調查（表3），從各個調查問題來看，對所有問題完全了解和比較了解的同學占75%以上;課程的學時和學分、課程的修讀要求、授課內容及重難點、課程的授課形式、課外學習要求和課程的學習評價方案等問題完全了解和比較了解的同學達到85%以上。從這些數據來看，學生對于課程教學大綱的了解程度良好，都可以理解大部分內容。

三、優化課程內容

基于專業認證標準及我校專業定位，改善課程結構不合理、課程資源開發利用不充分等現狀對課程內容進行優化設計。受本課程課時數限制及該課程與地貌學、氣象學、土壤學、沙漠學等課程間部分內容重復的影響，將原來開設的大氣熱力學特征、沙物質基本性質以及風沙地貌等內容進行整合，結合學生階梯能力培養的各層面循序漸進融合。在現有規定學時內，弱化與實際應用聯系不大的公式推導;利用現代化網絡手段掌握相關專業知識更新和完善狀況，可減輕教材更新速度對授課內容的影響，同時也可彌補教材不足的問題;基于優化的知識鏈條模塊，加強應用性知識配比，如將最新科研成果引入課堂，讓學生切實感受到所學知識與現實需求的關聯，激發學生潛能。結合工程實踐深化教學內容，保持與行業同步，增加國內外發展趨勢介紹，拓寬學生視野。

四、合理安排教學方法

達成培養目標的關鍵是合理安排教學方法，從學生角度出發，引導學生動腦、動手。因此，結合本課程實際情況，在傳統教學方法的基礎上，根據教學內容和目標，將多種教學方法有機融合。教學過程中通過啟發式、討論式、互動式增加教師與學生的互動，教師提出問題，讓學生以小組為單位進行協作和討論，充分發揮學生的主體作用。例如在風速、輸沙觀測實驗課教學中，將課前、課中、課后環節利用雨課堂與學生教學結合起來。在課前，教師通過雨課堂發布預習實驗內容，要求學生掌握風速和輸沙觀測實驗的基礎知識點、實驗目的、設計原理和實驗具體操作，這便于為學生在課上開展實驗時提供理論基礎知識，開始實驗前，教師對每個小組實驗原理、操作等問題進行提問和補充，并強調實驗注意事項和實驗安全。實驗時，教師抽查各小組實驗進展，便于及時為實驗同學提供指導，并根據小組實驗進度，設置新的實驗內容，在保證完成教學任務的同時，為有余力、有興趣的學生提供新的實驗，做到“因材施教”。同時實驗過程中教師應對學生完成實驗的質量、嚴謹程度、是否達到實驗目的等進行考察。實驗結束后，要求學生按時完成并提交實驗報告，實驗報告涉及風速、輸沙觀測實驗的目的、原理、操作、數據處理以及風速廓線和風沙流結構圖表繪制，此外還要求學生針對本次實驗進行總結分析，提出困惑或疑問，教師在批閱實驗報告時，不僅要給出成績，還要針對學生提出的問題給予解答，共性的問題利用課堂時間統一講解。

根據課程目標設置相宜的教學方式，針對課程目標1的相關內容，主要采用啟發式教學，比如在講到流體靜力學方程時，就生活中高速行駛的汽車起塵和煙囪冒煙的問題進行設問，激發學生的興趣，然后通過理論知識進行驗證。在講解沙物質的性質內容，通過實物展示不同沙漠、沙地、河道沙的沙樣，實物對比來讓學生掌握沙漠沙的主要特點。針對課程目標2培養學生分析問題的能力，采用視頻資料，通過實地案例引入戈壁、沙漠風沙天氣，引導學生思考、分析、討論沙塵起動的條件及特征。在講授到沙塵暴時，讓學生分組，以組為單位查找資料，采用翻轉課堂，讓學生做ppt，從學生的角度給大家講授沙塵暴，之后老師根據學生的講述情況進行補充和總結。針對課程目標3的相關內容，采用項目教學法，如將學生置于生產實踐現場處理風沙危害問題，引導其解決問題，對培養實用型專業人才非常有效。

五、優化考核方式，注重過程考核

按照專業認證的要求，課程考核要支撐所有教學目標的達成，特別是除理論知識技術之外能力的提高，這樣才能保證課程有效支撐其對應的畢業要求指標點。長期以來，風沙物理學課程一直采用平時表現、作業和實驗作為平時成績，占總成績30%，期末考試成績占70%的考核方式，也考慮到了平時成績的權重分配。但是，基于專業認證體系中，本課程現有的作業和實驗成績沒有按照指標點進行分配，不能體現出各指標點影響因子的差異性。因此，在修訂風沙物理學課程教學大綱時，將考核方式調整為由課堂互動表現和作業環節組成，占20%;實驗環節由實驗操作技能和實驗報告完成情況共同組成，強調了實驗的參與過程和動手能力，占20%;筆試則按照課程指標點要求涉及的知識點及比例出題，占60%（表4）。同時，風沙物理學課程教學目標強調對學生團隊協作能力的培養，要求學生能夠在團隊中擔任不同角色，主動與其他成員共享信息，合作開展實驗。例如，在進行沙物質的起動風速實驗中，在方案制定階段要進行土壤前期配比、制作沙床，這就要求小組成員合理分工，發揮自己的專長，實驗過程中，儀器調試和同步監測，需要各組員之間密切配合才能順利完成。學生的理論學習最終會回歸到社會，通過本課程實驗合作，建立互相之間的信任和包容，增強學習興趣，樹立專業文化自信，引導學生形成正確的三觀，培養形成既有專業知識儲備，又熱愛生活，充滿熱情的高素質創新人才。

六、注重培養創新創業能力

隨著社會發展的需求，學生的自主創新創業能力被社會所認可。在現代教育模式體制下，培養學生自主創新創業能力，是實現高等教育跨越式發展的必要之需，也是幫助學生實現理想、展現價值的必要之需。學校應從以下方面注重創新創業能力的培養：樹立正確的教育觀念，秉承著以人為本，開放創新的教育理念，將創新創業思想貫穿于全部教學教育過程中;將培養學生創新創業能力作為重要任務，引導學生不僅有就業理念，更要有創新理念;在實踐實驗、綜合實習過程中引導學生結合理論知識大膽創新;加強創新創業師資隊伍建設，通過系統培訓提高教師專業知識水平，與此同時，持續加強教師理論知識與實踐相結合的綜合能力。做好企業人才與高校教師相互引進工作，利用相互優勢，教學相長;加強教師與企業的溝通，明確市場所需，在創新創業教育中多下功夫，為高校培養培養高素質的創新創業人才提供師資保障，確保學生接受到更具體、更多元、更有針對性的創新創業教育;開創新的教學方式，傳統教學以教師講授為主，學生往往處于被動狀態，對于知識的接受度不高，知識利用率低，難以在實踐中創新?，F如今翻轉課堂為以學生為中心，為增加師生互動創造了可能，應利用多種授課方式，利用現代化教學方式盡量與學生相匹配，有意識地培養學生獨立思考、創新創業的能力。模擬工作情景，提升學生的活學活用能力;積極營造創新創業氛圍，相關部門要做好本專業科研創新知識的科普工作，加強師生在創新創業方面的管理與投資，利用自身優勢為師生提供發展平臺，助力師生創新;完善創新創業體系，根據學校實際情況及不同階段學生的發展特性所需，制定切合有效系統性的創新創業的能力培養方式，并與其評價體系相對應。從教師到學生、思想到行動、理論到實踐多角度培養創新創業能力。

響應國家培養創新型人才政策及在學校和學院的大力支持下，風沙物理學課程組積極指導學生參加“挑戰杯”全國大學生系列科學技術競賽、全國沙產業創新創業大賽等活動。在指導教師和學生的相互配合下，結合所學知識，銳意創新，秉承著“生態優先，綠色發展”的創業理念，結合社會需求，用實際行動助力沙產業發展。學生通過進行創新產品選取、重復試驗、路演答辯等相關環節，不僅表現良好取得了第八屆全國創新創業大賽沙產業大賽全國二等獎、全國優秀獎的優異成績，而且還能在實踐中發現問題、提出問題、解決問題，此舉措極大地提升了學生的學習興趣、激發了學生的創造力。

七、結束語

我國實施專業認證，為培養優秀人才提供了有效途徑。具有發展速度快、時間短、研究范圍逐漸擴大等特點的風沙物理學作為水土保持與荒漠化專業不可或缺的一門核心課程，承載著多方面的要求?；谠撜n程自身的特征以專業認證為導向，依據學生能力形成規律，對風沙物理學課程的內容、教學模式、教學方法和考核方式進行改革，在改革教學過程中教師也在不斷反思，總結經驗教訓，把如何將學與做結合到日常教學中。在人才培養的過程中綜合考慮學科交融的特點，因材施教的同時注重學生創新創業能力的培養，提高學生的綜合素質，最終實現培養學生實踐創新能力和應用能力的目標，彰顯人才培養的特色。

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