于慧 張永梅 許麗萍

(中北大學(xué)理學(xué)院 山西 太原 030051)

1 引言

工程教育是為國家輸送工程技術(shù)與管理人才的主要渠道，在我國高等教育中占有極其重要的地位，而工程教育認(rèn)證是高質(zhì)量工程教育的保證，其核心理念“強(qiáng)調(diào)教育過程要始終以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，重點關(guān)注教育產(chǎn)出和實際成效，并在持續(xù)改進(jìn)過程中促使教學(xué)質(zhì)量不斷提升”．隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級以及創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的深入實施，加快工程教育的改革和創(chuàng)新，提高工程技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量迫在眉睫．2016年6月，中國成為國際工程師互認(rèn)協(xié)議——《華盛頓協(xié)議》的正式成員，為工程教育改革的進(jìn)一步深化提供了良好契機(jī)．

“新工科”概念正是在此大背景下提出的．它是立足于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的高等工程教育改革指向標(biāo)[1]．“‘新’工科之‘新’， ‘新’在理念——應(yīng)對變化，塑造未來；‘新’在途徑——繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)同與共享；‘新’在要求——培養(yǎng)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才”[1,2]．“新工科”建設(shè)要求培養(yǎng)出具有很好理工科基礎(chǔ)的復(fù)合型、綜合性創(chuàng)新人才[3]，而“大學(xué)物理”作為高校理工科學(xué)生最重要的通識教育課程之一，它對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力有不可替代的作用．面對“新工科”，大學(xué)物理課程又該如何應(yīng)對呢？

2017年5月，中北大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè)通過國際工程教育專業(yè)認(rèn)證，標(biāo)志著我校工程教育與國際工程教育的正式接軌．在順應(yīng)時代變革的“新工科”要求下，進(jìn)一步提升大學(xué)物理課程品質(zhì)，提高工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量成為亟需解決的問題．以此為契機(jī)，在歷年來教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上，我們對工程教育認(rèn)證和新工科背景下大學(xué)物理課程品質(zhì)提升模式進(jìn)行了探索與實踐．本文將重點圍繞課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)評價等4個方面介紹我校工程教育認(rèn)證和新工科建設(shè)過程中大學(xué)物理課程的教育教學(xué)改革，以期與同行進(jìn)行一番交流．

2 大學(xué)物理課程品質(zhì)提升模式構(gòu)建

2.1 大學(xué)物理課程目標(biāo)的制定

本課題組在參與我校儀器與電子學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)工程教育認(rèn)證的教育教學(xué)改革過程中，對照課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐，重新修訂大學(xué)物理教學(xué)大綱，設(shè)定了3個大學(xué)物理課程目標(biāo)，如表1所示．這些課程目標(biāo)的達(dá)成，能夠?qū)υ搶I(yè)畢業(yè)要求12條中的如下3條起到支撐作用，如表2所示．

表1 測控技術(shù)與儀器專業(yè)大學(xué)物理課程目標(biāo)

表2 大學(xué)物理課程目標(biāo)對測控技術(shù)與儀器專業(yè)工程認(rèn)證的支撐

說明：★★★表示強(qiáng)支撐，★★表示中等支撐，★表示弱支撐.

2.2 大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

我校是一所有著70多年歷史的省部共建省屬重點大學(xué)，其中近50個理工科專業(yè)開設(shè)了大學(xué)物理課程．由于不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不同，對物理知識的需求也不盡相同．在教學(xué)內(nèi)容組織上，針對不同的學(xué)科和專業(yè)，在保證物理學(xué)知識體系完整性的同時，教學(xué)內(nèi)容各有側(cè)重，并用小專題的形式將教學(xué)內(nèi)容與科學(xué)前沿、高新技術(shù)適度關(guān)聯(lián)起來[4]．這些小專題成為了物理學(xué)通向相關(guān)專業(yè)的“窗口”，選講內(nèi)容偏重于近代物理學(xué)和高新技術(shù)物理的理論進(jìn)展及實際工程應(yīng)用，還包含一些跨學(xué)科跨專業(yè)的交叉學(xué)科問題，重點介紹其中包含的物理基礎(chǔ)、物理思想和方法．“側(cè)重點+小專題”的教學(xué)內(nèi)容改革解決了大學(xué)物理教學(xué)中普遍性與特殊性的矛盾，對于更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬學(xué)生在未來新工科建設(shè)和發(fā)展中的視野，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新意識都是非常有意義的[4]．部分專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容如表3所示．

表3 大學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容按專業(yè)類別的優(yōu)化

2.3 大學(xué)物理教學(xué)模式的改革

(1)基于BOPPPS的大學(xué)物理授課模式

BOPPPS模式基于構(gòu)建主義理論，根據(jù)人類認(rèn)知的過程和水平，將大學(xué)物理教學(xué)過程分為6部分．“B”“O”“P”“P”“P”“S”分別表示“Bridge-in”——導(dǎo)言或引入、“Objective”——學(xué)習(xí)目標(biāo)、“Pre-assessment”——前測、“Participation Learning”——參與式學(xué)習(xí)、“Post-assessment”——后測、“Summary”——總結(jié)．這6部分相互聯(lián)系，連貫起來組成完整、有效的課堂教學(xué)模式．該模式目前主要用于高校教師的教學(xué)技能培訓(xùn)，我們嘗試將其引入到了大學(xué)物理課堂教學(xué)中．

首先，教師用美麗的“鳳頭”吸引學(xué)生的注意力——Bridge-in．每節(jié)課伊始，教師會從具有啟發(fā)性和趣味性的工程應(yīng)用或日常生活入手，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”優(yōu)勢，借用視頻、動畫或圖片等引出本次的教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，引發(fā)學(xué)生思考，把學(xué)生迅速帶入物理情境之中． 例如在講授熱力學(xué)第一定律時，以曾讓天才愛因斯坦都吃驚的中國古代玩具“永動鳥”引入話題——“無電無磁無發(fā)條，頭上點水開始搖，只要杯中水不斷，日日夜夜不停腳．” 難道世人真的創(chuàng)造出了“永動機(jī)”——這個永遠(yuǎn)在不停喝水的小鳥？這樣的引入使課堂教學(xué)妙趣橫生，引人入勝，為下一步的教學(xué)打下了良好的基礎(chǔ)．之后通過一系列中間環(huán)節(jié)的討論，得到第一類永動機(jī)是不可能實現(xiàn)的；在此基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生利用互聯(lián)網(wǎng)，查找關(guān)于 “永動鳥”的相關(guān)資料，把參與式教學(xué)由課堂拓展到課外，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，把握物理規(guī)律．

接下來，教師明確清晰地表述通過本章節(jié)學(xué)習(xí)擬達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)，使每一位學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向——Objective．針對具體教學(xué)內(nèi)容，采用“通過XX內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠利用XX概念、XX原理、XX數(shù)學(xué)工具解決XX具體問題”的表述方式，使學(xué)生明晰在學(xué)習(xí)過程中需要掌握的基本概念、基本原理、基本方法、重點內(nèi)容以及能夠解決哪些具體問題等等．

第三步，以提問或討論的方式，及時了解學(xué)生對后面學(xué)習(xí)內(nèi)容需要用到的前期知識的掌握程度——Pre-assessment．這一步實際上起到了承前啟后的作用，既是對以前所學(xué)重點難點的回顧，也是對后續(xù)討論所用相關(guān)知識的預(yù)習(xí)，從而為達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)做好知識儲備．

第四步，具體內(nèi)容講解過程中，采用多樣化的輔助教學(xué)方法，如提問、討論、做中學(xué)、學(xué)中做、案例教學(xué)等，誘導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，提高學(xué)生的參與度——Participation Learning．參與式學(xué)習(xí)是教學(xué)過程中的重要組成部分，在這一環(huán)節(jié)，我們始終將分層次要求、分層次提問、分層次指導(dǎo)貫穿于整個教學(xué)過程中，確保不同層次的學(xué)生均有機(jī)會參與課堂教學(xué)，分享成功的喜悅[4]，達(dá)到“因材施教，整體提高”的教學(xué)目標(biāo)．

第五步，針對教學(xué)重難點，科學(xué)設(shè)計檢測內(nèi)容，對是否達(dá)成教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行后測，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)成效——Post-assessment．題型設(shè)計一般以題組的形式出現(xiàn)，一類三題，一題三問，一題多解，由易到難，由簡到繁，循序漸進(jìn)．

最后，每次課結(jié)束前，教師與學(xué)生一起總結(jié)教學(xué)重難點內(nèi)容，強(qiáng)化課堂學(xué)習(xí)效果——Summary．這一環(huán)節(jié)主要采取學(xué)生為主，教師補(bǔ)充的教學(xué)模式，鼓勵學(xué)生自己總結(jié)各章節(jié)主要內(nèi)容，總結(jié)學(xué)習(xí)收獲．

(2)豐富多彩的教學(xué)實踐活動

實際上，大學(xué)物理的教學(xué)過程一直注重引導(dǎo)學(xué)生將物理學(xué)的方法和理論應(yīng)用到工程實際中去，體會學(xué)有所用的樂趣.每學(xué)期要求學(xué)生提交兩份物理學(xué)原理在工程技術(shù)中的應(yīng)用報告，并以PPT形式在課堂上進(jìn)行講解，講解完后學(xué)生、教師進(jìn)行點評．通過這樣的形式“翻轉(zhuǎn)課堂”，強(qiáng)化教學(xué)過程管理，逐步培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和解決實際問題的能力．

此外，通過積極開展專題辯論、物理學(xué)原理應(yīng)用報告會、學(xué)科競賽、科研創(chuàng)新等形式多樣、內(nèi)容豐富的課外教學(xué)實踐活動，實現(xiàn)全體學(xué)生的發(fā)展和學(xué)生個體的全面發(fā)展，為工程認(rèn)證和新工科要求的創(chuàng)新性、復(fù)合型人才的培養(yǎng)奠定良好基礎(chǔ)．

2.4 大學(xué)物理教學(xué)評價體系的重構(gòu)

科學(xué)合理的教學(xué)評價體系的構(gòu)建，是提升大學(xué)物理課程品質(zhì)，促進(jìn)人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)的有效途徑．大學(xué)物理課程在教學(xué)評價體系的重構(gòu)過程中始終堅持 “育人”為本，遵循全面評價原則、縱向發(fā)展評價原則和改進(jìn)教學(xué)的評價原則，建立了一個內(nèi)容多維、方法多樣、既重視結(jié)果又強(qiáng)調(diào)過程的教學(xué)評價體系．

(1)全面評價原則

基于對評價影響要素的分解，從出勤、課堂問答情況、小測驗、課后作業(yè)、物理學(xué)應(yīng)用報告、期末考試、課外實踐等環(huán)節(jié)對學(xué)生進(jìn)行多角度、多方面的評價，構(gòu)建過程性綜合評價方式，調(diào)動學(xué)生對學(xué)習(xí)過程的參與熱情，促進(jìn)學(xué)生身心、素質(zhì)和能力的全面發(fā)展．

(2)縱向發(fā)展評價原則

基于學(xué)生的個體差異性，關(guān)注學(xué)生個體在原有基礎(chǔ)上的提高，充分肯定每一位學(xué)生的進(jìn)步，保持學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，構(gòu)建強(qiáng)調(diào)發(fā)展與激勵的學(xué)業(yè)評價模式．

(3)改進(jìn)教學(xué)的評價原則

基于教學(xué)評價改進(jìn)教學(xué)的功能，在學(xué)生學(xué)業(yè)考評過程中，始終堅持全面評價原則和縱向發(fā)展評價原則，通過專家聽課、同行評課、學(xué)生問卷等評價方式改進(jìn)教學(xué)過程中的不良環(huán)節(jié)，激勵教師調(diào)整和完善教學(xué)工作，激勵學(xué)生不斷進(jìn)取，促進(jìn)“新工科”人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)．

3 大學(xué)物理課程品質(zhì)提升模式實踐與應(yīng)用

在我校工程教育認(rèn)證和新工科建設(shè)過程中，以大學(xué)物理省級精品資源共享課平臺及歷年來教改項目為依托，我們對大學(xué)物理課程從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)評價等多個方面進(jìn)行了一系列新的改革，成效顯著．

通過《中北大學(xué)第三期教師教學(xué)發(fā)展基金項目學(xué)生反饋調(diào)查表》問卷調(diào)查可以得知，新的大學(xué)物理課程教學(xué)改革受到了學(xué)生的歡迎．在對“大學(xué)物理教學(xué)改革的認(rèn)可度”方面，粗略統(tǒng)計表明，普通班75 %以上的學(xué)生選了A和B(A：非常同意;B:同意；C：一般)，說明這種教學(xué)改革得到了大多數(shù)想要在大學(xué)物理的學(xué)習(xí)中有所收獲的學(xué)生的認(rèn)可；而針對卓越班的調(diào)查表中，75%的學(xué)生選了A，25%的學(xué)生選了B．在“對這門課和對老師的觀點、建議”中，學(xué)生普遍認(rèn)為：“新方法的使用效果非常好，更容易激發(fā)同學(xué)們的興趣”“新方法使用的課堂，更能引導(dǎo)我去思考，上課更輕松，下課完成作業(yè)也比較輕松”“新方法兼顧到了專業(yè)自身特點，能夠為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)，也有利于培養(yǎng)我們的工程實踐能力”“新的評價方式更‘人性化’，能夠很好地調(diào)動大家參與學(xué)習(xí)的熱情，更有利于我們的全面發(fā)展”，等等．

實施大學(xué)物理課程改革后，學(xué)生對大學(xué)物理的學(xué)習(xí)興趣顯著提高，適應(yīng)物理學(xué)習(xí)的能力和學(xué)習(xí)物理的主觀能動性明顯增強(qiáng)，課程學(xué)習(xí)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量獲得有效提升，不僅學(xué)習(xí)成績進(jìn)步明顯，而且在各類課外科技競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動中表現(xiàn)優(yōu)異，屢獲佳績．

4 結(jié)束語

工程教育認(rèn)證和新工科建設(shè)呼喚我國高等工程教育改革的新思路，也對大學(xué)物理課程品質(zhì)提出了新要求．本文重點圍繞課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)評價等4個方面介紹了我校在工程教育認(rèn)證和新工科建設(shè)過程中大學(xué)物理課程的教育教學(xué)改革．

初步實踐證明，新模式能夠有效提升教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力，提高科學(xué)人文素質(zhì)，養(yǎng)成良好的物理思維習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力，較好地體現(xiàn)了“厚基礎(chǔ)，重實踐，強(qiáng)素質(zhì)，求創(chuàng)新”的基本育人原則，是有效提升大學(xué)物理課程品質(zhì)和工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量的一條值得借鑒的可行途徑．