李振華

(廣東理工學(xué)院 智能制造學(xué)院, 廣東 肇慶 526100)

CDIO理念是近年來在國際工程教育領(lǐng)域廣泛倡導(dǎo)的一種教育模式,它強(qiáng)調(diào)工程教育的實(shí)踐性和創(chuàng)新性,將工程實(shí)踐與理論教學(xué)相結(jié)合,旨在培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。CDIO理念的核心內(nèi)容包括4個(gè)環(huán)節(jié),即構(gòu)思(conceive)、設(shè)計(jì)(design)、實(shí)施(implement)和運(yùn)行(operate)[1]。其中,構(gòu)思指在工程實(shí)踐中,借助實(shí)踐項(xiàng)目培養(yǎng)和提升學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力,其對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的發(fā)展具有重要作用;設(shè)計(jì)指在問題分析的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生制訂解決方案、進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力,強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)在實(shí)際工程中的應(yīng)用;實(shí)施指在設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的能力,強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)在工程教育中的重要性;運(yùn)行指在設(shè)計(jì)方案實(shí)施后,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行運(yùn)行、維護(hù)和管理的能力,注重培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和工程實(shí)踐能力[2]。以CDIO理念為指導(dǎo),對(duì)大學(xué)物理課程進(jìn)行優(yōu)化和改革,將科研、人才培養(yǎng)和社會(huì)服務(wù)進(jìn)行深度融合,可突出大學(xué)物理的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),為工科工程類教育奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)階段大學(xué)物理課程教學(xué)存在的問題分析

大學(xué)物理涉及的知識(shí)較為廣泛,融入了許多科學(xué)技能和思維方式,能夠?qū)W(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和工程能力等進(jìn)行引導(dǎo)和培養(yǎng)。但現(xiàn)階段大學(xué)物理課程教學(xué)理論性較強(qiáng),教學(xué)方法單一,物理實(shí)驗(yàn)和理論知識(shí)脫節(jié),缺乏完善的教學(xué)評(píng)價(jià)體系,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺失,獨(dú)立思考能力欠缺,其未來高質(zhì)量就業(yè)和可持續(xù)發(fā)展面臨一定阻礙。

1.1 物理課程內(nèi)容的理論性較強(qiáng)

物理作為一門實(shí)踐性科學(xué),需要通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐來加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。但現(xiàn)行的大學(xué)物理課程教學(xué)偏重理論內(nèi)容傳授,忽視了實(shí)踐活動(dòng)開展的重要性,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和科學(xué)研究思維的培養(yǎng)受限[3]。首先,大學(xué)物理課程教學(xué)過于依賴?yán)碚撝R(shí)的傳授,忽視了實(shí)踐應(yīng)用的重要性。在此種授課模式下,學(xué)生被要求死記硬背大量公式和概念,少有機(jī)會(huì)將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)的認(rèn)識(shí)停留在抽象的理論層面,對(duì)其實(shí)際意義和應(yīng)用場(chǎng)景缺乏深入理解。其次,大學(xué)物理課程教學(xué)缺乏對(duì)實(shí)踐內(nèi)容的設(shè)計(jì)和組織,導(dǎo)致學(xué)生解決實(shí)際問題的能力缺失。實(shí)踐操作是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和科學(xué)研究思維的重要途徑,但大學(xué)物理課程的部分實(shí)踐操作只包含簡(jiǎn)單的演示實(shí)驗(yàn),導(dǎo)致學(xué)生難以掌握實(shí)驗(yàn)步驟、操作技巧和數(shù)據(jù)處理等實(shí)踐技能,無法進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)觀測(cè)和分析,進(jìn)而更難培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,使其專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)受限。

1.2 大學(xué)物理課程教學(xué)方法單一

當(dāng)前部分高校大學(xué)物理課程教學(xué)方法單一,缺乏創(chuàng)新性和吸引力,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣缺失,教學(xué)效果較低。首先,部分高校大學(xué)物理課程教學(xué)方法相對(duì)傳統(tǒng)。教師通過講解理論知識(shí)和推導(dǎo)公式的方式傳授物理知識(shí),較少應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù),缺乏創(chuàng)新性,這種枯燥的教學(xué)方式導(dǎo)致部分學(xué)生難以對(duì)物理學(xué)的概念和原理產(chǎn)生深入探索的興趣,限制了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索能力的發(fā)展。其次,大學(xué)物理材料和教學(xué)資源相對(duì)欠缺。目前,部分高校大學(xué)物理課程教學(xué)材料主要包括教科書和教師講義,這些材料更新不及時(shí),缺乏與學(xué)生實(shí)際生活和興趣相關(guān)的內(nèi)容,教師較少利用現(xiàn)代科技手段和互聯(lián)網(wǎng)資源來豐富教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生難以對(duì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生興趣[4]。最后,部分高校大學(xué)物理課程的教學(xué)設(shè)計(jì)缺乏創(chuàng)新性,教學(xué)內(nèi)容過于抽象和理論化,與學(xué)生實(shí)際生活的聯(lián)系缺失,導(dǎo)致學(xué)生缺乏深入學(xué)習(xí)和探索物理學(xué)知識(shí)的動(dòng)機(jī),主動(dòng)參與課程教學(xué)的積極性降低。

1.3 物理實(shí)驗(yàn)與理論內(nèi)容相脫節(jié)

目前,部分高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)只涉及基礎(chǔ)技能的操作,較少涉及創(chuàng)新思維、設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng),存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論內(nèi)容脫節(jié)的問題,與CDIO理念相背離。首先,部分高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)涉及內(nèi)容較為表面,教師往往只是指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一些固定的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象觀察,缺乏培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和問題解決能力的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,限制了學(xué)生對(duì)物理原理的深入理解及其應(yīng)用能力的提升。其次,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論內(nèi)容之間的聯(lián)系較弱。部分高校大學(xué)物理課程的理論知識(shí)通常通過書本和課堂講解進(jìn)行傳授,實(shí)驗(yàn)活動(dòng)則在實(shí)驗(yàn)室開展,理實(shí)分離的教學(xué)方式導(dǎo)致了實(shí)際應(yīng)用與理論知識(shí)之間的脫節(jié),學(xué)生難以將所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,無法體會(huì)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用[5]。最后,部分高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)缺乏靈活性和自主性。教師負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),學(xué)生只需要按照預(yù)定的步驟進(jìn)行操作,并得出結(jié)論即可,此種缺乏自主性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)限制了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和獨(dú)立思考能力的培養(yǎng),無法滿足CDIO理念對(duì)學(xué)生工程能力的要求。

1.4 大學(xué)物理課程評(píng)價(jià)體系缺失

CDIO理念對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力、設(shè)計(jì)能力、實(shí)施能力和操作能力等提出了具體要求,但當(dāng)前大學(xué)物理課程教學(xué)評(píng)價(jià)體系更多地偏向于對(duì)學(xué)生記憶和理解層面的考核,缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等的全面評(píng)價(jià)[6]。首先,傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系沒有采取多樣化和綜合性的評(píng)價(jià)方法,以考試成績(jī)?yōu)槲ㄒ辉u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),過分注重學(xué)生對(duì)具體理論知識(shí)的記憶和理解程度,忽略了學(xué)生在工程實(shí)踐中創(chuàng)新能力和問題解決能力的發(fā)展,使得學(xué)生專注于短期記憶和考試成績(jī)提升,忽視了長(zhǎng)期能力培養(yǎng)。其次,部分高校大學(xué)物理課程評(píng)價(jià)體系缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的全面評(píng)估。傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)往往注重對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作正確性和結(jié)果準(zhǔn)確性的評(píng)判,忽略了對(duì)學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)際問題的過程中創(chuàng)造性思維發(fā)展情況的評(píng)價(jià),導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)缺乏積極性和創(chuàng)造性,只追求答案的正確與否,忽視探索、分析和創(chuàng)新的重要性。

2 CDIO理念指導(dǎo)下大學(xué)物理課程教學(xué)改革的必要性

大學(xué)物理作為高校理工科專業(yè)的必修課程,其在CDIO理念的指導(dǎo)下推進(jìn)課程教學(xué)改革,能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和能力,提升大學(xué)物理課程教學(xué)質(zhì)量,適應(yīng)時(shí)代對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的要求。

2.1 培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)與能力

作為國際工程教育領(lǐng)域廣泛倡導(dǎo)的教育模式,CDIO理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)踐操作,注重培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。在CDIO理念的指導(dǎo)下,優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),有助于引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考。首先,在CDIO理念下優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能。傳統(tǒng)的大學(xué)物理課程以理論知識(shí)講授為主,學(xué)生容易產(chǎn)生厭倦感,缺乏深入理解和掌握物理概念的動(dòng)力。而在CDIO理念下,學(xué)生將直接參與工程實(shí)踐,親身體驗(yàn)物理定律和原理的應(yīng)用,學(xué)習(xí)過程更加生動(dòng)有趣,學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情得到激發(fā),進(jìn)而主動(dòng)參與知識(shí)的學(xué)習(xí)和研究[7]。其次,在CDIO理念下優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。CDIO理念要求學(xué)生全程參與課程的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行,通過實(shí)踐提高學(xué)生解決問題的能力。這種實(shí)踐性的學(xué)習(xí)方式能夠激勵(lì)學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立學(xué)習(xí)、獨(dú)立自考的習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。最后,在CDIO理念下優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力。在CDIO理念下的大學(xué)物理課程要求學(xué)生與團(tuán)隊(duì)成員合作解決問題,學(xué)生可以在學(xué)習(xí)知識(shí)與技能的過程中,與他人進(jìn)行有效的分工合作和良好的溝通,分享自主學(xué)習(xí)和思考的成果。

2.2 有效提升大學(xué)物理課程教學(xué)質(zhì)量

在CDIO理念下優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的有機(jī)結(jié)合,旨在培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)參與和實(shí)踐的能力、跨學(xué)科合作和綜合能力,以及創(chuàng)新的能力,從而提升大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量,為學(xué)生未來的工程實(shí)踐和科研奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先,CDIO理念強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的密切聯(lián)系。以CDIO理念為指導(dǎo)優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行有效銜接,其中理論教學(xué)可以幫助學(xué)生掌握基本的物理知識(shí)和理論,而實(shí)踐教學(xué)可以幫助學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的理解和應(yīng)用的能力,進(jìn)而有效提升大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量。其次,CDIO理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科合作和綜合能力的培養(yǎng)[8]。大學(xué)物理綜合性較強(qiáng),需要與其他學(xué)科進(jìn)行深入的交叉融合。在CDIO理念指導(dǎo)下的大學(xué)物理課程可以與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科進(jìn)行合作,打破學(xué)科界限,促進(jìn)學(xué)科交叉融合,增加物理課程的實(shí)用性和應(yīng)用性,培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和合作能力,使其具備解決復(fù)雜問題的綜合能力。

2.3 適應(yīng)時(shí)代對(duì)高校學(xué)生能力的要求

基于CDIO理念優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),可以使高校學(xué)生獲取更多物理學(xué)知識(shí)與技能,為他們?cè)谖磥響?yīng)對(duì)各行各業(yè)的挑戰(zhàn)做好充分準(zhǔn)備。首先,基于CDIO理念優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。隨著時(shí)代的發(fā)展,創(chuàng)新已成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要驅(qū)動(dòng)力。物理學(xué)涉及材料科學(xué)、能源科學(xué)等眾多領(lǐng)域。基于CDIO理念優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),可以引入實(shí)踐性的教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力,培養(yǎng)他們的觀察力、問題解決能力,從而提高創(chuàng)新能力。其次,基于CDIO理念優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),能夠提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力[9]。在現(xiàn)代社會(huì),各行各業(yè)對(duì)人才的工程實(shí)踐能力要求越來越高。在CDIO理念指導(dǎo)下優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),可以通過案例分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)方法,使學(xué)生在實(shí)際操作中應(yīng)用物理知識(shí),了解實(shí)際工程項(xiàng)目需求,提高工程實(shí)踐能力,符合時(shí)代對(duì)人才提出的新要求。最后,基于CDIO理念優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。在現(xiàn)實(shí)社會(huì)中,團(tuán)隊(duì)合作已成為一種不可或缺的工作方式。以CDIO理念為指導(dǎo)優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),可以設(shè)置小組項(xiàng)目,讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中合作完成物理項(xiàng)目,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和溝通能力,幫助學(xué)生更好地適應(yīng)未來工作中的團(tuán)隊(duì)合作環(huán)境。

3 基于CDIO理念優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué)的路徑

CDIO理念強(qiáng)調(diào)學(xué)科與產(chǎn)業(yè)的融合,注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,對(duì)學(xué)生未來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量就業(yè)具有重要意義。CDIO理念中的設(shè)計(jì)和構(gòu)思與學(xué)生思維培養(yǎng)存在密切聯(lián)系,運(yùn)行和實(shí)施與學(xué)生實(shí)踐能力聯(lián)系密切。因此,CDIO理念指導(dǎo)下優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué)體系,需要明確課程教學(xué)目標(biāo),以項(xiàng)目式教學(xué)為驅(qū)動(dòng),整合大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,完善教學(xué)評(píng)估體系,將基礎(chǔ)知識(shí)傳授、技能鍛煉和實(shí)踐應(yīng)用聯(lián)系起來,將學(xué)生培養(yǎng)成為符合時(shí)代需求的高質(zhì)量人才。

3.1 明確大學(xué)物理課程教學(xué)目標(biāo)

明確大學(xué)物理課程教學(xué)目標(biāo)是落實(shí)CDIO理念的首要任務(wù),具體涵蓋教育內(nèi)容和學(xué)術(shù)要求的規(guī)劃和制訂[10]。首先,教師在制訂教學(xué)目標(biāo)前需要深入了解學(xué)生需求。例如,通過調(diào)研、問卷調(diào)查、與學(xué)生交流等方式,收集和整理學(xué)生的學(xué)科背景、興趣愛好、學(xué)習(xí)風(fēng)格和未來職業(yè)發(fā)展方向等信息,更好地理解學(xué)生需求,為他們提供既有挑戰(zhàn)性又能滿足學(xué)習(xí)需求的物理課程。其次,將學(xué)科素養(yǎng)列入教學(xué)目標(biāo)。大學(xué)物理課程教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、批判性思維和創(chuàng)新能力等學(xué)科素養(yǎng),幫助學(xué)生更深層次地掌握物理學(xué)的基本原理和應(yīng)用技能。再次,大學(xué)物理課程教學(xué)目標(biāo)需要與職業(yè)需求和社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)。隨著科技的快速發(fā)展,物理學(xué)在工程、生命科學(xué)、信息技術(shù)等領(lǐng)域扮演著重要的角色。因此,教師應(yīng)根據(jù)當(dāng)前職業(yè)市場(chǎng)的需求和社會(huì)的變化,為大學(xué)物理課程制訂能夠?yàn)閷W(xué)生就業(yè)和未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的教學(xué)目標(biāo)。最后,大學(xué)物理課程教學(xué)目標(biāo)需要包含跨學(xué)科及實(shí)踐能力要求。物理學(xué)與其他學(xué)科密切相關(guān),如數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等,通過設(shè)置跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo),可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維,為他們解決實(shí)際問題奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.2 設(shè)計(jì)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)大學(xué)物理課程教學(xué)模式

CDIO理念指導(dǎo)下的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)大學(xué)物理課程教學(xué)模式,應(yīng)在教學(xué)過程中選擇合適的主題,將其設(shè)計(jì)成具有探究性和趣味性和研究項(xiàng)目,引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)踐,并在完成項(xiàng)目的過程中不斷深化學(xué)科知識(shí),掌握知識(shí)的應(yīng)用技巧,將其內(nèi)化為自身解決實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新思維,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和綜合素質(zhì)[11]。以能源為主題,設(shè)計(jì)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的流程如下。首先,項(xiàng)目選擇與設(shè)計(jì)。以能源利用為主題的物理項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)模式,需要選擇與設(shè)計(jì)合適的項(xiàng)目,教師可以選擇一些簡(jiǎn)單而有趣的項(xiàng)目,如太陽能電池板的制作和應(yīng)用、風(fēng)能發(fā)電機(jī)的制作、水能發(fā)電機(jī)的制作等,幫助學(xué)生直觀地了解能源的轉(zhuǎn)化和利用過程。其次,學(xué)生參與實(shí)踐。教學(xué)過程中,教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生積極參與項(xiàng)目的實(shí)踐,指導(dǎo)他們親自動(dòng)手制作能源利用設(shè)備,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和測(cè)試,便于其更好地理解能源的原理和應(yīng)用,培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。最后,深化學(xué)習(xí)與知識(shí)應(yīng)用。項(xiàng)目實(shí)踐結(jié)束后,學(xué)生應(yīng)該進(jìn)一步深化學(xué)習(xí)和知識(shí)應(yīng)用,如通過撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、參加小組討論、展示項(xiàng)目成果等形式,來總結(jié)和分享他們的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和成果。同時(shí),教師也可以引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中,如設(shè)計(jì)能源利用方案,提出節(jié)能減排的建議等,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。此外,項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,可以引入其他學(xué)科的知識(shí),如數(shù)學(xué)、化學(xué)等,與物理知識(shí)進(jìn)行融合,注重跨學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用。例如,可以設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于光的傳播和衍射的項(xiàng)目,讓學(xué)生通過數(shù)學(xué)模型和化學(xué)實(shí)驗(yàn),深入理解光的特性和現(xiàn)象,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維能力。

3.3 優(yōu)化大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

在CDIO理念指導(dǎo)下優(yōu)化大學(xué)物理課程,要進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和實(shí)踐能力。首先,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)需要引入更多與工程實(shí)踐相關(guān)的案例,讓學(xué)生通過參與真實(shí)的工程項(xiàng)目掌握物理理論知識(shí),了解物理實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場(chǎng)景和解決問題的方法[12]。例如,可以設(shè)計(jì)一個(gè)與光學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生通過實(shí)際操作來研究光的折射、反射等現(xiàn)象,并將此類物理原理應(yīng)用于實(shí)際工程。其次,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)需要在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引入一些創(chuàng)新性內(nèi)容,以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新潛力,培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和科學(xué)精神。以常見的物理實(shí)驗(yàn)“金屬絲楊氏彈性模量測(cè)量實(shí)驗(yàn)”為例,在教學(xué)中可以有以下創(chuàng)新的點(diǎn):通過介紹金屬絲在建筑、航天等領(lǐng)域的應(yīng)用,來增強(qiáng)學(xué)生的興趣和實(shí)際應(yīng)用意識(shí);要求學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),如選擇不同材料的金屬絲、不同直徑的金屬絲等開展實(shí)驗(yàn),從而培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí);可以教授學(xué)生如何通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算彈性模量,并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)處理,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力;可以介紹相關(guān)的測(cè)量?jī)x器和技術(shù),如應(yīng)變儀、激光測(cè)距儀等,讓學(xué)生了解現(xiàn)代技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,提高學(xué)生的科技素養(yǎng)。最后,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要以專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù),對(duì)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行有效延伸。例如,電子學(xué)和系統(tǒng)工程等工程類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理中電磁感應(yīng)和剛體相關(guān)內(nèi)容時(shí),教師可以將杠桿實(shí)驗(yàn)、麥克斯韋滾擺實(shí)驗(yàn)、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)等納入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,并引出汽車ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng),引導(dǎo)學(xué)生基于所學(xué)知識(shí)分析系統(tǒng)運(yùn)行原理,使學(xué)生對(duì)上述實(shí)驗(yàn)及原理產(chǎn)生更深刻的認(rèn)知。

3.4 完善物理課程教學(xué)評(píng)估體系

CDIO理念下優(yōu)化大學(xué)物理課程教學(xué),不僅需要深入理解教學(xué)大綱、明確教學(xué)目標(biāo)、創(chuàng)新教學(xué)方法,而且需要構(gòu)建完善的教學(xué)評(píng)估體系。首先,采取多元評(píng)估方法。結(jié)合大學(xué)物理課程的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)目標(biāo),采用多種評(píng)估方法,如將項(xiàng)目展示、項(xiàng)目完成情況等納入評(píng)估體系,并根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)制訂合理的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),以評(píng)估學(xué)生的知識(shí)掌握、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、問題解決能力、創(chuàng)新思維等綜合能力[13]。其次,權(quán)衡不同評(píng)估方法的權(quán)重和相對(duì)重要性。根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的不同,適當(dāng)調(diào)整各個(gè)評(píng)估方法的比例和考察要點(diǎn),確保評(píng)估體系能全面反映學(xué)生在不同方面所取得的學(xué)習(xí)成果。最后,建立評(píng)估反饋機(jī)制,為學(xué)生提供個(gè)性化的反饋和指導(dǎo)。教師可通過批注作業(yè)、討論回顧、個(gè)別輔導(dǎo)等方式,指導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和改正錯(cuò)誤、提升學(xué)習(xí)效果。此外,教師自身也應(yīng)對(duì)教學(xué)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行階段性反思和總結(jié),通過教學(xué)日志、同行評(píng)課、教學(xué)觀摩等方式,借鑒其他教師的經(jīng)驗(yàn),不斷改進(jìn)教學(xué)策略和方法,提高自身的教學(xué)能力。

4 結(jié)語

CDIO理念是一種以培養(yǎng)工程人才為目標(biāo)的教學(xué)方法論,它強(qiáng)調(diào)將理論知識(shí)與實(shí)踐技能相結(jié)合,注重學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)。CDIO理念下大學(xué)物理課程教學(xué)優(yōu)化是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程,需要不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步明確大學(xué)物理教學(xué)目標(biāo),創(chuàng)新教學(xué)思路,優(yōu)化教學(xué)方法和內(nèi)容,完善教學(xué)評(píng)估體系,不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力,使其更好地適應(yīng)現(xiàn)代市場(chǎng)需求。