丁 云 高 雷 曹海霞 李成金 孫曉燕

(蘇州城市學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 江蘇 蘇州 215000)

1 引言

2017年2月18日，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開的高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)上，對(duì)新時(shí)期工程人才培養(yǎng)正式提出了“新工科”概念．新工科是科學(xué)、人文、工程，包括復(fù)合型、綜合性人才的培養(yǎng)，工程教育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密聯(lián)系，相互支撐，對(duì)工程教育的改革創(chuàng)新勢(shì)在必行．近年來，“雙一流”和新工科建設(shè)為人才培養(yǎng)提出了更為具體、更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，新工科的人才培養(yǎng)，不只需要理工科知識(shí)，還需要學(xué)生在更廣泛的專業(yè)交叉和融合中學(xué)習(xí)，把傳統(tǒng)的被動(dòng)接受式學(xué)習(xí)改為主動(dòng)地探究體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，把單一的面對(duì)面教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌鲜浇虒W(xué)，把以教師為中心的課堂轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的課堂，關(guān)注點(diǎn)在學(xué)生的“學(xué)”，而非教師的“教”．這為普通物理教學(xué)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)．

OBE(outcome based education)是基于成果導(dǎo)向的教育理念和教學(xué)方法．于20世紀(jì)80年代由美國人提出，隨后迅速流行于歐洲，而且廣泛應(yīng)用于工程教育中．PBL教學(xué)方法，其全稱是“problem-based learning”，20世紀(jì)90年代開始就在歐美醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)普遍推廣起來．PBL是以問題為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，由學(xué)習(xí)小組為單位，圍繞某一個(gè)具體問題進(jìn)行討論，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神，體現(xiàn)了以人為本的教育理念．近年來，各高校教師在新的課程教學(xué)模式的改革之路上有著不斷的探索．例如文獻(xiàn)[1]以“測(cè)試技術(shù)”課程為例，進(jìn)行了基于OBE理念的線上課程設(shè)計(jì)與探索．文獻(xiàn)[2]基于OBE，為學(xué)生設(shè)定清晰明確的層級(jí)性學(xué)習(xí)目標(biāo)，總結(jié)了自己的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)與學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)．文獻(xiàn)[3]結(jié)合信號(hào)與系統(tǒng)課程介紹了PBL教學(xué)法結(jié)合線上線下教學(xué)，解決課程理論性強(qiáng)、難以理解的問題，幫助學(xué)生深度掌握課程知識(shí)．文獻(xiàn)[4]以武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)部大三學(xué)生為研究對(duì)象，對(duì)比了“互聯(lián)網(wǎng)+PBL”與傳統(tǒng)PBL教學(xué)模式的優(yōu)劣．

普通物理是基礎(chǔ)課程，教學(xué)內(nèi)容變化小，很容易造成教師講授沒有新意，學(xué)生沒有學(xué)習(xí)興趣．目前傳統(tǒng)的班級(jí)講授模式仍然是大學(xué)物理的常態(tài)，且由于教師、教室等教育資源短缺的情況，多采用大班教學(xué)，沿用傳統(tǒng)的教師講授式教學(xué)模式，無法照顧學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)需要．此外，在高等學(xué)?；A(chǔ)的教與學(xué)中，應(yīng)該注重理論課程與實(shí)際生活、現(xiàn)代科技的緊密融合，學(xué)以致用，注重抽象理論知識(shí)的具體化以及學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)．我們采用基于OBE與PBL融合的教學(xué)模式，結(jié)合線上線下混合式教學(xué)，幫助學(xué)生獲得實(shí)際問題、工程問題的分析能力和解決能力．此外為踐行新工科理念，本課程除了結(jié)合生活、生產(chǎn)及科研活動(dòng)蘊(yùn)含的物理學(xué)應(yīng)用外，還適時(shí)地引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己專業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與研究，貫徹學(xué)以致用、知行合一原則．

2 普通物理課程改革目標(biāo)

普通物理課程開設(shè)在學(xué)生學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)，具備一定的微積分基礎(chǔ)知識(shí)之后．但是由于普通物理包含的內(nèi)容抽象、復(fù)雜，傳統(tǒng)講授與多媒體放映結(jié)合的教學(xué)模式過于單一，學(xué)生理解難度大，同時(shí)本課程是理工科基礎(chǔ)課程，需要考慮與后續(xù)專業(yè)課程的結(jié)合，這就要求普通物理教學(xué)中注重演示實(shí)驗(yàn)，注重緊密聯(lián)系生活、生產(chǎn)及科研活動(dòng)中物理學(xué)的應(yīng)用，聯(lián)系專業(yè)應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力．基于OBE與PBL融合的普通物理課程改革目標(biāo)如下.

(1)理解知識(shí).全面和深入學(xué)習(xí)力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)和近代物理的基本理論，能用自己的語言描述基本物理原理．廣泛了解物理的生活應(yīng)用、工程應(yīng)用和現(xiàn)代物理發(fā)展中的前沿問題，能分析其中的基本原理．

(2)掌握方法.能用科學(xué)的思想分析問題，明確物理情境，理解物理過程．獲得以科學(xué)的思想方法認(rèn)識(shí)自然現(xiàn)象的能力．

(3)提升素養(yǎng).知悉物理學(xué)史，理解物理學(xué)發(fā)展的一般規(guī)律，實(shí)驗(yàn)與理論相互促進(jìn)的關(guān)系，形成唯物史觀．

(4)培養(yǎng)能力.能自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)；能參與小組討論并與團(tuán)隊(duì)成員有效合作；能參與課題匯報(bào)、討論；能客觀評(píng)價(jià)同學(xué)表現(xiàn)；掌握基本的查閱文獻(xiàn)、撰寫論文能力．實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授+能力培養(yǎng)+價(jià)值引領(lǐng)”的高階目標(biāo)．

3 課程教學(xué)改革理念及思路

(1)注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提升

普通物理課程在線教學(xué)資源豐富，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)有依托、有抓手．依托中國大學(xué)慕課平臺(tái)，同時(shí)利用雨課堂、QQ群等信息化平臺(tái)開展教學(xué)，覆蓋課前、課中與課后3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)活動(dòng)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)有依據(jù)．

(2)教學(xué)目標(biāo)旨在培養(yǎng)學(xué)生能力、素養(yǎng)

課程內(nèi)容設(shè)計(jì)除基本的知識(shí)點(diǎn)外，還包含物理學(xué)史追溯、創(chuàng)新性演示實(shí)驗(yàn)、物理知識(shí)的前沿應(yīng)用等，營(yíng)造生動(dòng)、直觀的教學(xué)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力和創(chuàng)新能力．

(3)實(shí)現(xiàn)“課程思政”與教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)融合

基于立德樹人，發(fā)掘課程內(nèi)容中所蘊(yùn)含的求實(shí)精神、科學(xué)的世界觀、工匠精神、創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)美感和社會(huì)主義核心價(jià)值觀，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，鼓勵(lì)學(xué)生自覺探索新知，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好專業(yè)知識(shí)，為投身祖國建設(shè)夯實(shí)基礎(chǔ)的責(zé)任感．

(4)改革考核方式，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

基于OBE理念改革普通物理考核體制，完善形成性、多元化評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建，引導(dǎo)并培養(yǎng)學(xué)生平時(shí)的深度學(xué)習(xí)習(xí)慣和能力．

4 課程教學(xué)改革方法及途徑

4.1 依托在線課程資源 實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

我們提前錄制了微課程，包括重難點(diǎn)、例題講解和習(xí)題講解，使學(xué)生在線自學(xué)以及課后練習(xí)有依托、有抓手．利用雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容并進(jìn)行線上答疑交流．在課程中實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，通過小組研討與師生互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)師生之間的共享、共鳴、共情，共進(jìn)步，雙教雙學(xué)同頻共振，教師的作用體現(xiàn)為積極引導(dǎo)和帶動(dòng)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究，有效促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合和吸收．

線下我們采用翻轉(zhuǎn)課堂，具體的實(shí)施方案為：

(1)依托中國大學(xué)慕課平臺(tái)提供線上慕課.

(2)學(xué)生分為A、B兩大組，每大組再分為若干個(gè)小組，每小組成員5～6人．

(3)本課程每周4課時(shí)，分兩次進(jìn)行．A、B兩組交替進(jìn)行線上學(xué)習(xí)和線下研討，即教師每次上課只面對(duì)一個(gè)大組學(xué)生，借助“雨課堂”線下管理記錄學(xué)生平時(shí)上課的學(xué)習(xí)態(tài)度與課堂活躍度．

4.2 基于PBL教學(xué)方法 線下課堂內(nèi)容有深度也有廣度

普通物理課程整體教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)旨在教會(huì)學(xué)生物理學(xué)是什么(基礎(chǔ)內(nèi)容)、學(xué)好物理能做什么(技術(shù)應(yīng)用)以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、人文素質(zhì)和科學(xué)精神(個(gè)人層面)．

教學(xué)導(dǎo)入過程中引入相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的前沿應(yīng)用，剖析相關(guān)領(lǐng)域涉及的物理思想和方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．注重演示實(shí)驗(yàn)，同時(shí)課堂討論中剖析往屆學(xué)生參加省級(jí)、國家級(jí)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作品大賽的得獎(jiǎng)作品，與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，營(yíng)造生動(dòng)、直觀、真實(shí)的教學(xué)環(huán)境．這些作品中的一部分是將定性實(shí)驗(yàn)提升為定量實(shí)驗(yàn)．一方面，引導(dǎo)學(xué)生用自己的專業(yè)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題；另一方面，啟發(fā)學(xué)生從定性到定量的科學(xué)發(fā)展方向．課堂教學(xué)中本課程注重知識(shí)內(nèi)容的實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)相關(guān)的小組討論題，包括小實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、生活中物理現(xiàn)象的解釋等，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用專業(yè)知識(shí)技術(shù)，解決實(shí)際問題，發(fā)展創(chuàng)新能力．

強(qiáng)化課后延伸拓展功能．為了培養(yǎng)學(xué)生開闊的學(xué)術(shù)視野和敏銳的學(xué)術(shù)洞察力，采取“課題作業(yè)”+“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”的鍛煉方式，使學(xué)生課余忙起來，充實(shí)起來．課題作業(yè)由5～6人組成小組，對(duì)教師布置的小課題進(jìn)行文獻(xiàn)查閱，撰寫報(bào)告．創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目加強(qiáng)學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)，一定程度上鍛煉了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的實(shí)踐能力、合作能力和創(chuàng)新能力．

4.3 “課程思政”與教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)融合

通過整合專業(yè)知識(shí)與思政元素，從以下6個(gè)方面貫徹立德樹人的理念.

(1)求實(shí)精神.通過物理學(xué)基本概念、基本定理和基本理論的產(chǎn)生和發(fā)展過程，培養(yǎng)學(xué)生追求真理的勇氣、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研的作風(fēng)．

(2)科學(xué)的世界觀.學(xué)習(xí)物理學(xué)的研究方法、物理學(xué)史和科學(xué)家的成長(zhǎng)歷程，形成科學(xué)的世界觀．

(3)工匠精神.通過物理學(xué)知識(shí)涉及的生產(chǎn)、生活實(shí)際，特別是大國重器、科學(xué)重器的介紹，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的能力，為相關(guān)領(lǐng)域培育技術(shù)骨干．

(4)創(chuàng)新意識(shí).激發(fā)學(xué)生求知熱情，培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新欲望，有敢于挑戰(zhàn)舊觀念的創(chuàng)新意識(shí)．

(5)科學(xué)美感.引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)的均衡對(duì)稱、和諧統(tǒng)籌，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的審美觀．

(6)社會(huì)主義核心價(jià)值觀.增強(qiáng)法治意識(shí)、國家安全、愛國主義情懷，增強(qiáng)學(xué)生綜合素養(yǎng)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好專業(yè)知識(shí)、為投身祖國建設(shè)夯實(shí)基礎(chǔ)的責(zé)任感．

4.4 改變考核方式 促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)

基于OBE理念，本課程采取形成性評(píng)價(jià)方法，科學(xué)評(píng)定課程學(xué)習(xí)成績(jī)．課程總評(píng)成績(jī)由在線學(xué)習(xí)部分10%+課堂討論(雨課堂大數(shù)據(jù)和隨堂討論)20%+課題作業(yè)10%+創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目10%+期中成績(jī)20%+期末成績(jī)30%．具體成績(jī)考評(píng)細(xì)則如表1所示.

表1 普通物理2課程成績(jī)考評(píng)細(xì)則

續(xù)表1

5 課程教學(xué)改革創(chuàng)新特色

自從開展基于OBE與PBL融合的教學(xué)模式以來，我們不斷更新和完善課程內(nèi)容，確保學(xué)生學(xué)習(xí)效果持續(xù)提升．即加強(qiáng)師生、生生之間的及時(shí)交流探討，也切實(shí)提高了學(xué)生課程知識(shí)的掌握效果．教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示，整個(gè)教學(xué)過程圍繞課程目標(biāo)形成線上學(xué)習(xí)、線下講授和研討、課后完成課題作業(yè)、進(jìn)行知識(shí)拓展和探究創(chuàng)新的創(chuàng)新型閉環(huán)．課程改革的創(chuàng)新特色主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面.

圖1 普通物理教學(xué)設(shè)計(jì)

(1)學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為自主、個(gè)性化的主動(dòng)學(xué)習(xí)

學(xué)生按照教師給出的預(yù)習(xí)作業(yè)，觀看對(duì)應(yīng)慕課視頻后，課堂研討積極參與．課后通過在線互動(dòng)、課題作業(yè)交流以及課程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)作品指導(dǎo)，深度學(xué)習(xí)效果好．

(2)教學(xué)目標(biāo)從知識(shí)傳授轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰μ嵘?/p>

通過多元化的學(xué)習(xí)活動(dòng)，提升學(xué)生未來發(fā)展所需要的多種能力．包括自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、分析評(píng)價(jià)能力、論文撰寫能力、表達(dá)思辨能力．

(3)學(xué)習(xí)活動(dòng)體現(xiàn)“學(xué)生主體、教師組織、增強(qiáng)互動(dòng)、共同開展”理念

線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)體現(xiàn)了學(xué)生與教學(xué)資源的互動(dòng)；小組討論、課堂討論、課題作業(yè)互評(píng)、實(shí)驗(yàn)作品設(shè)計(jì)與制作體現(xiàn)了學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)；課堂討論、教師批改預(yù)習(xí)作業(yè)并布置課堂討論、教師批改作業(yè)并交流反饋、教師在線和面對(duì)面答疑等體現(xiàn)了教師與學(xué)生的互動(dòng)．整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)使學(xué)生真正地忙起來，動(dòng)起來，學(xué)起來，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和高階思維能力．

(4)課程從結(jié)果性考試變?yōu)樾纬尚栽u(píng)價(jià)

本課程的考核方式提供了多元化和階段性的反饋，幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展，調(diào)整自己的學(xué)習(xí)行為．

6 總結(jié)

本文以普通物理課程為例，闡述了新工科背景下普通物理教學(xué)改革實(shí)踐與探索．普通物理課程改革基于OBE教育理念，在線上線下混合式教學(xué)中將課程思政與PBL教學(xué)法有機(jī)融合，課程內(nèi)容上注重線下教學(xué)的廣度與深度，注重緊密聯(lián)系生活、生產(chǎn)及科研活動(dòng)中物理學(xué)的應(yīng)用，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己專業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)踐，貫徹學(xué)以致用、知行合一原則．教學(xué)過程中注重學(xué)生多種能力的培養(yǎng)，并采取雨課堂等現(xiàn)代信息技術(shù)手段開展課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，形成了良好的教學(xué)生態(tài)．