新工科背景下地方應用型本科高校大學物理線上教學實踐*

盧 宏 張玉亭

(貴州工程應用技術(shù)學院理學院 貴州 畢節(jié) 551700) (重慶潼南巴川中學 重慶 402660)

1 引言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿科技逐步取得技術(shù)性的突破,工程科技進步和創(chuàng)新成為推動人類社會發(fā)展的重要引擎．為主動應對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革,支撐服務創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略[1-2],2017年2月以來,教育部積極推進新工科建設,先后形成了“復旦共識”“天大行動”和“北京指南”,全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗,助力高等教育強國建設．2018年10月,教育部與工業(yè)和信息化部及中國工程院印發(fā)《關于加快建設發(fā)展新工科實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》[3-4]．“意見”提出要以新工科建設為重要抓手,持續(xù)深化工程教育改革,加快培養(yǎng)適應和引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才．“新工科”的內(nèi)涵是以立德樹人為引領,以應對變化、塑造未來為建設理念,以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑,培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才．

大學物理是高等院校理工專業(yè)學生的一門重要通識性必修基礎課,在發(fā)展“新工科”教育,培養(yǎng)“新工科”人才方面具有重要作用．大學物理課程在為學生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎,樹立科學的世界觀,增強分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)探索精神的創(chuàng)新意識等方面,具有其他課程不能替代的重要作用．鑒于國家對新工科人才的迫切需求,對大學物理的教學內(nèi)容、教學方法和評價體系的改革與探索成為從事大學物理教學工作者責無旁貸的使命．

2 大學物理教學改革現(xiàn)狀分析

國內(nèi)各大高校在大學物理改革與探索中做了很多有意義的嘗試,已取得諸多成果．清華大學實行三位一體培養(yǎng)體系,推動以探索和研究為基礎的教學模式改革．物理教學開展分類、分層教學,從第五學期起開展本科生科研訓練計劃,二者的培養(yǎng)目標分別為從事物理學前沿基礎研究的物理學家和從事相關學科研究具有良好理科素養(yǎng)的科學家或工程師[5]．北京大學物理學院堅持將學生定位為“處于實習階段的學者和研究者”,全面實行“以模塊化課程為依托、以科學研究訓練與實踐為引導的自主學習和創(chuàng)新能力訓練為核心”的培養(yǎng)方案,著重切實提高學生探索未知的興趣、對新現(xiàn)象及新概念的敏銳性和洞察力以及批判性思維的能力和解決實際問題的能力[6]．中國石油大學的大學物理課程組圍繞“金課”的要求,從教學內(nèi)容體系的構(gòu)建、PREI教學模式的搭建、教學成效的考核等方面進行了相關改革和實踐[7]．中北大學結(jié)合學校實際情況,基于工程認證和新工科背景,對大學物理的課程目標、教學內(nèi)容、教學模式和教學評價4個方面進行教學改革與實踐[8]．

國內(nèi)高校的大學物理改革大多集中在雙一流院校和省屬高校,市屬高校較少涉及,這大大限制了地方高校的新工科人才輸出質(zhì)量．在新工科背景下,地方應用型本科院校如何有效開展大學物理教學工作,以適應新工科的教育發(fā)展需求和培養(yǎng)目標,是擺在我們面前的重要問題,也是學校發(fā)展的動力所在．

3 地方應用型高校大學物理課程建設

大學物理教學團隊根據(jù)學?！暗胤叫?、應用型、開放式”的辦學定位,針對生源82%來自農(nóng)村、62%是貧困生、73%是少數(shù)民族,這些學生底子薄、主動性差、學習能力弱的實際學情,為后續(xù)專業(yè)學習奠定基礎的課程定位,確定本課程目標:(1)知識目標:系統(tǒng)掌握物理學的基本概念、原理和運動規(guī)律;熟悉物理交叉學科的理論前沿和發(fā)展動態(tài)．(2)能力目標:靈活運用物理學基本理論和方法分析、解決生活現(xiàn)象和實際應用問題;初步具有獨立獲取知識和團結(jié)協(xié)作解決復雜工程問題的綜合能力和高級思維．(3)素質(zhì)目標:感受物理學之美,樹立辯證唯物主義的世界觀;樹立實事求是、開拓創(chuàng)新、精益求精的科學家精神．(4)價值目標:堅定理想信念,厚植愛國情懷,樹立扎根西部、振興鄉(xiāng)村的實干精神;牢固樹立社會道德和法治意識．

目前課程建設持續(xù)迭代更新,歷經(jīng)4個主要發(fā)展階段．(1)三模式教學階段:2013年起,學校合并轉(zhuǎn)型為應用類綜合大學,按照不同學時、不同學分劃分的A、B、C三模式教學．(2)模塊化教學階段:2015年起,針對大學物理與專業(yè)課程學習的銜接度不高、支撐度低等問題,在對不同專業(yè)的需求和支撐度進行調(diào)研與分析基礎上,實施模塊化教學改革．(3)混合式教學階段:2018年起,針對考核形式單一、重知識輕能力的問題,基于前期模塊化教學,重新整合、優(yōu)化提升教學內(nèi)容,借助雨課堂等智慧教學平臺豐富教學方法和形式,開展線上線下混合式教學,構(gòu)建多元化評價體系．(4)多維度模塊化教學階段:2020年起,針對教學內(nèi)容缺乏高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的問題,充分發(fā)揮大學物理課程得天獨厚的課程思政育人優(yōu)勢,開展多維度模塊化教學改革實踐(圖1),深度融合信息技術(shù),在學習通平臺建設課堂、章節(jié)習題庫和課程思政案例資源庫．

圖1 多維度模塊化教學示意圖

4 大學物理課程線上教學實踐

4.1 責任擔當 群策群力擔負好育人使命

教學團隊隨時隨地開展集體教研活動,在微信群中分享教學經(jīng)驗、教學課件、課程思政資料等,一人上課團隊齊聽課,有效開展集體備課、集體教研．切實做到認真?zhèn)浜妹恳淮握n,認真講好每一堂課,認真改好每一次作業(yè),認真育好每一位學生．

4.2 學科育人 全方位提高學生科學素養(yǎng)

2020年5月,為深入貫徹落實習近平總書記關于教育的重要論述和全國教育大會精神,教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》,堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié),把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系,使各類課程與思政課程同向同行,將顯性教育和隱性教育相統(tǒng)一,形成協(xié)同效應,構(gòu)建全員全程全方位育人大格局[9]．理學類專業(yè)課程,要注重科學思維方法的訓練和科學倫理的教育,培養(yǎng)學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感．

大學物理課程堅持“知識、能力、素質(zhì)與思政融合貫通”,將自然辯證法、人文內(nèi)涵、科技動態(tài)、物理學史、國內(nèi)外科學家介紹等有機融入教學內(nèi)容．在知識體系構(gòu)建過程中注重物理方法和物理思維,樹立辯證唯物主義的世界觀、科學方法論和認識論;在能力培養(yǎng)提升過程中注重物理建模、辯證思維,培養(yǎng)學生追求真理、嚴謹務實和刻苦鉆研的精神,實現(xiàn)學生知識儲備、能力提升、素質(zhì)培養(yǎng)、價值塑造的協(xié)調(diào)遞進式綜合成長．以“電磁感應定律”章節(jié)為例,以物理學史中的統(tǒng)一思想,由電生磁引發(fā)磁生電的疑問;在講解電磁感應定律過程中穿插法拉第、特斯拉等科學家的故事及成就,進一步理解“追求真理、崇尚創(chuàng)新、實事求是”的科學精神;應用拓展環(huán)節(jié)講解長江三峽水利樞紐工程由32臺單機容量為70萬千瓦時水電機組,提供了巨大的清潔能源,厚植愛國情懷．同時對課后作業(yè)進行及時點評,融入中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化《荀子·修身》中“ 道雖邇,不行不至;事雖小,不為不成”和《三國志·蜀志傳》中“勿以惡小而為之,勿以善小而不為”,引導學生從自身學習習慣出發(fā),掌握有效學習的方法,厚植做人做事應有的正確社會主義價值觀．在課程實施過程中將思政元素遁于無形,與專業(yè)知識通過“化合反應”融為一體[10]．在知識傳授、能力提升的過程中,潛移默化地提高學生的高階能力,切實提高課程育人效果．

4.3 開拓創(chuàng)新 實施課前、課中、課后三位一體線上教學

大學物理線上教學貫徹以學生為中心的教學理念,采用學習通網(wǎng)絡直播與學生自主線上學習相結(jié)合的方式,確保線上教學質(zhì)量．

課前完善學習通線上學習資源,發(fā)布過程化引導的自主學習視頻和資料,引導學生自主學習,了解本節(jié)課的學習要求和學習內(nèi)容,做到線上課堂教學有的放矢,解決學生學習漫無目的的問題．

課中采用基于構(gòu)建主義理論BOPPPS的6階段教學方法[11-13],強化線上教學師生、生生互動．

(1)注重上課儀式感:教師上課前整理儀容儀表,準備電腦、手寫板、教材、教案等,以飽滿的精神面貌提前進入超星課堂．課前5 min進行拍照簽到和預習成效檢測,有效減少學生在線不聽課、躺在床上懶散聽課等問題.

(2)問題探究教學,激發(fā)學習興趣:以有趣有料的熱點問題、實驗現(xiàn)象等導入新課,堅持真學真用,激發(fā)學生探索需求.

(3)加強實時互動,調(diào)動學習積極性: 揉碎原有教學單元,將每節(jié)內(nèi)容打碎重組成多個知識點,對每個知識點設計難度成梯度的不同類型題目,有效盤活知識,通過學習通適時發(fā)放,進行雙向?qū)崟r教學效果反饋,正向激勵、反向鞭策．為解決學生渾水摸魚和“只知其然而不知其所以然”,隨機抽點學生連麥闡明自己的解題思路,及時進行點評,創(chuàng)設爭先創(chuàng)優(yōu)、你追我趕的學習環(huán)境．

課后布置3類作業(yè)．第一類是有固定答案的選擇、填空、判斷和計算題,檢驗學生對知識的掌握情況;第二類是無固定答案的討論題,提高學生靈活應用能力;第三類是拓展提升類,要求學生閱讀科普類圖書和最新科研進展的文獻資料,增加知識的廣度和深度．

5 總結(jié)

大學物理課程教學團隊基于新工科人才培養(yǎng)目標,秉承“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的OBE教育理念,本著 “厚基礎、重實踐、強素質(zhì)、求創(chuàng)新”的基本育人原則,根據(jù)物理學科特點,在一流課程引領下不斷進行優(yōu)化迭代,深挖課程思政元素,重構(gòu)教學內(nèi)容,改進教學模式．在實踐教學中構(gòu)建了凸顯大學物理專業(yè)特色和地方特色的“知識、能力、素質(zhì)與思政融合貫通”的課程多元化教學模式,促進教研融合,強化學生創(chuàng)新精神和實踐能力培養(yǎng),有效提升了新工科復合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)水平．