盧 宏 張玉亭

(貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院理學(xué)院 貴州 畢節(jié) 551700) (重慶潼南巴川中學(xué) 重慶 402660)

1 引言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿科技逐步取得技術(shù)性的突破,工程科技進(jìn)步和創(chuàng)新成為推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的重要引擎．為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革,支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)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(jìn)新工科建設(shè),先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”,全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗(yàn),助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)．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(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科實(shí)施卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0的意見》[3-4]．“意見”提出要以新工科建設(shè)為重要抓手,持續(xù)深化工程教育改革,加快培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)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(lǐng),以應(yīng)對(duì)變化、塑造未來為建設(shè)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(xué)物理是高等院校理工專業(yè)學(xué)生的一門重要通識(shí)性必修基礎(chǔ)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(xué)物理課程在為學(xué)生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ),樹立科學(xué)的世界觀,增強(qiáng)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(shí)等方面,具有其他課程不能替代的重要作用．鑒于國家對(duì)新工科人才的迫切需求,對(duì)大學(xué)物理的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和評(píng)價(jià)體系的改革與探索成為從事大學(xué)物理教學(xué)工作者責(zé)無旁貸的使命．

2 大學(xué)物理教學(xué)改革現(xiàn)狀分析

國內(nèi)各大高校在大學(xué)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(xué)實(shí)行三位一體培養(yǎng)體系,推動(dòng)以探索和研究為基礎(chǔ)的教學(xué)模式改革．物理教學(xué)開展分類、分層教學(xué),從第五學(xué)期起開展本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃,二者的培養(yǎng)目標(biāo)分別為從事物理學(xué)前沿基礎(chǔ)研究的物理學(xué)家和從事相關(guān)學(xué)科研究具有良好理科素養(yǎng)的科學(xué)家或工程師[5]．北京大學(xué)物理學(xué)院堅(jiān)持將學(xué)生定位為“處于實(shí)習(xí)階段的學(xué)者和研究者”,全面實(shí)行“以模塊化課程為依托、以科學(xué)研究訓(xùn)練與實(shí)踐為引導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力訓(xùn)練為核心”的培養(yǎng)方案,著重切實(shí)提高學(xué)生探索未知的興趣、對(duì)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(shí)際問題的能力[6]．中國石油大學(xué)的大學(xué)物理課程組圍繞“金課”的要求,從教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建、PREI教學(xué)模式的搭建、教學(xué)成效的考核等方面進(jìn)行了相關(guān)改革和實(shí)踐[7]．中北大學(xué)結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況,基于工程認(rèn)證和新工科背景,對(duì)大學(xué)物理的課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)評(píng)價(jià)4個(gè)方面進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐[8]．

國內(nèi)高校的大學(xué)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(yīng)用型本科院校如何有效開展大學(xué)物理教學(xué)工作,以適應(yīng)新工科的教育發(fā)展需求和培養(yǎng)目標(biāo),是擺在我們面前的重要問題,也是學(xué)校發(fā)展的動(dòng)力所在．

3 地方應(yīng)用型高校大學(xué)物理課程建設(shè)

大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)學(xué)?！暗胤叫?、應(yīng)用型、開放式”的辦學(xué)定位,針對(duì)生源82%來自農(nóng)村、62%是貧困生、73%是少數(shù)民族,這些學(xué)生底子薄、主動(dòng)性差、學(xué)習(xí)能力弱的實(shí)際學(xué)情,為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)的課程定位,確定本課程目標(biāo):(1)知識(shí)目標(biāo):系統(tǒng)掌握物理學(xué)的基本概念、原理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律;熟悉物理交叉學(xué)科的理論前沿和發(fā)展動(dòng)態(tài)．(2)能力目標(biāo):靈活運(yùn)用物理學(xué)基本理論和方法分析、解決生活現(xiàn)象和實(shí)際應(yīng)用問題;初步具有獨(dú)立獲取知識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作解決復(fù)雜工程問題的綜合能力和高級(jí)思維．(3)素質(zhì)目標(biāo):感受物理學(xué)之美,樹立辯證唯物主義的世界觀;樹立實(shí)事求是、開拓創(chuàng)新、精益求精的科學(xué)家精神．(4)價(jià)值目標(biāo):堅(jiān)定理想信念,厚植愛國情懷,樹立扎根西部、振興鄉(xiāng)村的實(shí)干精神;牢固樹立社會(huì)道德和法治意識(shí)．

目前課程建設(shè)持續(xù)迭代更新,歷經(jīng)4個(gè)主要發(fā)展階段．(1)三模式教學(xué)階段:2013年起,學(xué)校合并轉(zhuǎn)型為應(yīng)用類綜合大學(xué),按照不同學(xué)時(shí)、不同學(xué)分劃分的A、B、C三模式教學(xué)．(2)模塊化教學(xué)階段:2015年起,針對(duì)大學(xué)物理與專業(yè)課程學(xué)習(xí)的銜接度不高、支撐度低等問題,在對(duì)不同專業(yè)的需求和支撐度進(jìn)行調(diào)研與分析基礎(chǔ)上,實(shí)施模塊化教學(xué)改革．(3)混合式教學(xué)階段:2018年起,針對(duì)考核形式單一、重知識(shí)輕能力的問題,基于前期模塊化教學(xué),重新整合、優(yōu)化提升教學(xué)內(nèi)容,借助雨課堂等智慧教學(xué)平臺(tái)豐富教學(xué)方法和形式,開展線上線下混合式教學(xué),構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系．(4)多維度模塊化教學(xué)階段:2020年起,針對(duì)教學(xué)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(xué)物理課程得天獨(dú)厚的課程思政育人優(yōu)勢,開展多維度模塊化教學(xué)改革實(shí)踐(圖1),深度融合信息技術(shù),在學(xué)習(xí)通平臺(tái)建設(shè)課堂、章節(jié)習(xí)題庫和課程思政案例資源庫．

圖1 多維度模塊化教學(xué)示意圖

4 大學(xué)物理課程線上教學(xué)實(shí)踐

4.1 責(zé)任擔(dān)當(dāng) 群策群力擔(dān)負(fù)好育人使命

教學(xué)團(tuán)隊(duì)隨時(shí)隨地開展集體教研活動(dòng),在微信群中分享教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)課件、課程思政資料等,一人上課團(tuán)隊(duì)齊聽課,有效開展集體備課、集體教研．切實(shí)做到認(rèn)真?zhèn)浜妹恳淮握n,認(rèn)真講好每一堂課,認(rèn)真改好每一次作業(yè),認(rèn)真育好每一位學(xué)生．

4.2 學(xué)科育人 全方位提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

2020年5月,為深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述和全國教育大會(huì)精神,教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》,堅(jiān)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(yīng),構(gòu)建全員全程全方位育人大格局[9]．理學(xué)類專業(yè)課程,要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練和科學(xué)倫理的教育,培養(yǎng)學(xué)生探索未知、追求真理、勇攀科學(xué)高峰的責(zé)任感和使命感．

大學(xué)物理課程堅(jiān)持“知識(shí)、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(dòng)態(tài)、物理學(xué)史、國內(nèi)外科學(xué)家介紹等有機(jī)融入教學(xué)內(nèi)容．在知識(shí)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(xué)方法論和認(rèn)識(shí)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(xué)生追求真理、嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)和刻苦鉆研的精神,實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備、能力提升、素質(zhì)培養(yǎng)、價(jià)值塑造的協(xié)調(diào)遞進(jìn)式綜合成長．以“電磁感應(yīng)定律”章節(jié)為例,以物理學(xué)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(yīng)定律過程中穿插法拉第、特斯拉等科學(xué)家的故事及成就,進(jìn)一步理解“追求真理、崇尚創(chuàng)新、實(shí)事求是”的科學(xué)精神;應(yīng)用拓展環(huán)節(jié)講解長江三峽水利樞紐工程由32臺(tái)單機(jī)容量為70萬千瓦時(shí)水電機(jī)組,提供了巨大的清潔能源,厚植愛國情懷．同時(shí)對(duì)課后作業(yè)進(jìn)行及時(shí)點(diǎn)評(píng),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(dǎo)學(xué)生從自身學(xué)習(xí)習(xí)慣出發(fā),掌握有效學(xué)習(xí)的方法,厚植做人做事應(yīng)有的正確社會(huì)主義價(jià)值觀．在課程實(shí)施過程中將思政元素遁于無形,與專業(yè)知識(shí)通過“化合反應(yīng)”融為一體[10]．在知識(shí)傳授、能力提升的過程中,潛移默化地提高學(xué)生的高階能力,切實(shí)提高課程育人效果．

4.3 開拓創(chuàng)新 實(shí)施課前、課中、課后三位一體線上教學(xué)

大學(xué)物理線上教學(xué)貫徹以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,采用學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)直播與學(xué)生自主線上學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式,確保線上教學(xué)質(zhì)量．

課前完善學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)資源,發(fā)布過程化引導(dǎo)的自主學(xué)習(xí)視頻和資料,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),了解本節(jié)課的學(xué)習(xí)要求和學(xué)習(xí)內(nèi)容,做到線上課堂教學(xué)有的放矢,解決學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)方法[11-13],強(qiáng)化線上教學(xué)師生、生生互動(dòng)．

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

(2)問題探究教學(xué),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣:以有趣有料的熱點(diǎn)問題、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等導(dǎo)入新課,堅(jiān)持真學(xué)真用,激發(fā)學(xué)生探索需求.

(3)加強(qiáng)實(shí)時(shí)互動(dòng),調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性: 揉碎原有教學(xué)單元,將每節(jié)內(nèi)容打碎重組成多個(gè)知識(shí)點(diǎn),對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)難度成梯度的不同類型題目,有效盤活知識(shí),通過學(xué)習(xí)通適時(shí)發(fā)放,進(jìn)行雙向?qū)崟r(shí)教學(xué)效果反饋,正向激勵(lì)、反向鞭策．為解決學(xué)生渾水摸魚和“只知其然而不知其所以然”,隨機(jī)抽點(diǎn)學(xué)生連麥闡明自己的解題思路,及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng),創(chuàng)設(shè)爭先創(chuàng)優(yōu)、你追我趕的學(xué)習(xí)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(jì)算題,檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況;第二類是無固定答案的討論題,提高學(xué)生靈活應(yīng)用能力;第三類是拓展提升類,要求學(xué)生閱讀科普類圖書和最新科研進(jìn)展的文獻(xiàn)資料,增加知識(shí)的廣度和深度．

5 總結(jié)

大學(xué)物理課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于新工科人才培養(yǎng)目標(biāo),秉承“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的OBE教育理念,本著 “厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、強(qiáng)素質(zhì)、求創(chuàng)新”的基本育人原則,根據(jù)物理學(xué)科特點(diǎn),在一流課程引領(lǐng)下不斷進(jìn)行優(yōu)化迭代,深挖課程思政元素,重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)模式．在實(shí)踐教學(xué)中構(gòu)建了凸顯大學(xué)物理專業(yè)特色和地方特色的“知識(shí)、能力、素質(zhì)與思政融合貫通”的課程多元化教學(xué)模式,促進(jìn)教研融合,強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng),有效提升了新工科復(fù)合型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)水平．