大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程創(chuàng)新教學(xué)改革與實(shí)踐

李永濤，張紅光，陳 偉，葉 蓓，王增旭，何學(xué)敏，劉利清

(1.南京郵電大學(xué) 教務(wù)處，江蘇 南京 210023； 2.南京郵電大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南京 210023)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高校理工科專業(yè)學(xué)生必修基礎(chǔ)課程，為后繼專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及進(jìn)一步獲取有關(guān)知識(shí)奠定必要的物理基礎(chǔ)，也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本訓(xùn)練，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的重要課程。在新時(shí)代信息技術(shù)的沖擊下，傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)仍然面臨著很多方面的挑戰(zhàn)[1]。唯有創(chuàng)新教學(xué)才能促進(jìn)教育教學(xué)發(fā)展，尤其在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還存在著很多教學(xué)方法上的問(wèn)題，比如：?jiǎn)l(fā)式、引導(dǎo)式、項(xiàng)目式、案例式等教學(xué)方法很少得到應(yīng)用[2]。

為提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量，堅(jiān)持實(shí)施教師集體備課制度，充分發(fā)揮“傳幫帶”作用，建設(shè)理念先進(jìn)的、有梯度的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。近年來(lái)，南京郵電大學(xué)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)確識(shí)變、科學(xué)應(yīng)變、主動(dòng)求變，積極應(yīng)對(duì)高等教育發(fā)展的新形勢(shì)、新問(wèn)題，針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的痛點(diǎn)問(wèn)題，積極開(kāi)展大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程創(chuàng)新教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。

1 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中的痛點(diǎn)問(wèn)題

大多數(shù)高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式為主[3]。課前學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，寫(xiě)好預(yù)習(xí)報(bào)告；課中教師先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)講解。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)儀器的操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；課后學(xué)生書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，做好數(shù)據(jù)處理，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這種固化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程產(chǎn)生了“四不夠”的教學(xué)痛點(diǎn)。

痛點(diǎn)1：學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)重視程度不夠。

學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)興趣不濃，存在思想松懈及對(duì)課程的定位認(rèn)知不足等問(wèn)題，課程講授與專業(yè)發(fā)展銜接不夠，課堂講授形式、內(nèi)容、方式等創(chuàng)新不足、吸引力不夠。

痛點(diǎn)2：學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)的參與度不夠。

課程課時(shí)緊、內(nèi)容多，講授式教學(xué)方式提供給學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)機(jī)會(huì)少，“照本宣科”式、“滿堂灌”式等講解不能引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，“大班化”教學(xué)易致學(xué)生參與度低。

痛點(diǎn)3：信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合不夠。

以純板書(shū)或純課件等為主教學(xué)形式過(guò)于簡(jiǎn)單，學(xué)生不容易集中精力參與課堂，教師掌握信息化教學(xué)技術(shù)不足，信息技術(shù)與教育教學(xué)的融合方式單一，不夠具體，有待創(chuàng)新和完善。

痛點(diǎn)4：課程考核方式的創(chuàng)新性不夠。

課程考核“重”考試成績(jī)、“輕”過(guò)程化管理；考核次數(shù)“少”、考核層次“淺”；考核方式過(guò)于“單一”，考核時(shí)間過(guò)于“集中”；考核“偏”解題能力培養(yǎng)、“欠”創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

2 課程教學(xué)理念

以不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為目的，深度貫徹OBE教育理念中的“以學(xué)生為中心”“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”“持續(xù)改進(jìn)”三大核心理念[4]。堅(jiān)持教師教學(xué)的溫度助燃學(xué)生學(xué)習(xí)的熱度為核心的“七度愛(ài)心”創(chuàng)新教學(xué)理念，開(kāi)展大學(xué)物理創(chuàng)新性教學(xué)改革與實(shí)踐。做到教學(xué)內(nèi)容有“深度”(以教材為基礎(chǔ)，結(jié)合最新科技發(fā)展成果優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，挖掘課程深度)；教學(xué)手段切“角度”(依據(jù)講授知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容切入角度，選擇合適的教學(xué)手段，突出針對(duì)性和啟發(fā)性，注重新穎性和精煉性，讓學(xué)生融入課堂)；教學(xué)進(jìn)程講“梯度”(遵循認(rèn)知規(guī)律層層遞進(jìn)，加強(qiáng)師生間溝通與聯(lián)系)；任課教師帶“溫度”(教師關(guān)心、關(guān)愛(ài)學(xué)生，建立新型師生關(guān)系；挖掘課程思政元素，融入課程教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)思想和社會(huì)責(zé)任感)；學(xué)生學(xué)習(xí)有“熱度”(改變“沉默”的課堂現(xiàn)狀，增強(qiáng)教學(xué)的針對(duì)性)；教學(xué)考核多“維度”(采用形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，做到及時(shí)反饋教學(xué)效果)；提升教學(xué)質(zhì)量重“效度”，如圖1所示。

圖1 《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》課程“七度愛(ài)心”教學(xué)理念

3 課程教學(xué)創(chuàng)新舉措

3.1 聚焦德育目標(biāo)，創(chuàng)新課程思政

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后系統(tǒng)接觸科學(xué)、認(rèn)識(shí)世界和自然規(guī)律的專業(yè)基礎(chǔ)課程，且兼有一定的人文屬性和知識(shí)底蘊(yùn)，在實(shí)施“課程思政”方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在后續(xù)“課程思政”全面推行的過(guò)程中，可以取得先入為主的良好實(shí)效和壓艙石的作用，也將成為實(shí)踐課程思政和檢驗(yàn)其成效的雙層平臺(tái)[5,6]。

文章中，我們對(duì)基于區(qū)塊鏈的電子數(shù)據(jù)存證系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試，分析該系統(tǒng)功能的可用性、界面的合理性和數(shù)據(jù)交互的正確性等。

堅(jiān)持立德樹(shù)人為根本宗旨，對(duì)教師開(kāi)展課程思政教學(xué)指導(dǎo)，積極推動(dòng)微課思政教學(xué)建設(shè)，提升教師教學(xué)的吸引力和感染力。挖掘?qū)嶒?yàn)課程思政元素，優(yōu)選實(shí)驗(yàn)課程思政案例，建立課程思政指標(biāo)點(diǎn)，構(gòu)建課程思政教學(xué)體系及知識(shí)點(diǎn)課程思政矩陣圖，推進(jìn)和創(chuàng)新思政教育在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程中的全覆蓋。

3.2 創(chuàng)新教育教學(xué)方式，體現(xiàn)以“學(xué)”為中心

打破傳統(tǒng)的板書(shū)、課件等教學(xué)模式，引入雨課堂、慕課堂、騰訊課堂等線上教學(xué)工具實(shí)施基于慕課線上自學(xué)、線下組織課堂教學(xué)相結(jié)合的線上線下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式[7]。充分發(fā)揮教師主導(dǎo)和學(xué)生主體作用，真正做到“以學(xué)為中心”的教育轉(zhuǎn)變，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與參與度，活躍課堂氣氛，延伸教學(xué)組織形式的時(shí)空維度，克服課程課時(shí)緊、內(nèi)容多的矛盾，提高教學(xué)效果。

3.3 創(chuàng)新信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合

建設(shè)完成的《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》在線開(kāi)放課程已在中國(guó)大學(xué)慕課平臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)學(xué)期，選課量達(dá)3.3萬(wàn)人次。其內(nèi)容涉及實(shí)驗(yàn)原理講解、實(shí)驗(yàn)操作演示、基本實(shí)驗(yàn)工具講解等。開(kāi)發(fā)、上線了虛擬2D仿真電學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和3D仿真光學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這為創(chuàng)新教育教學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)[8]。在教學(xué)過(guò)程中，建立信息化的新型課堂師生互動(dòng)模式，全面開(kāi)展多種信息化教學(xué)，將在線開(kāi)放課程平臺(tái)、雨課堂、騰訊課堂、微信交流群等多種信息化手段融入課程教學(xué)，及時(shí)掌握學(xué)生的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)狀況，與學(xué)生時(shí)時(shí)處處互動(dòng)交流，真正做到了信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。

3.4 創(chuàng)新教學(xué)考核方式，科學(xué)評(píng)價(jià)教學(xué)效果

從物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握、理解、應(yīng)用的低層次思考到分析、綜合、評(píng)價(jià)的高層次思考角度，建立多元化課程考核體系，如圖2所示。借助在線開(kāi)放課程、慕課堂、雨課堂等學(xué)習(xí)平臺(tái)，針對(duì)課前線上預(yù)習(xí)、課中參與度、課后知識(shí)鞏固、線上互動(dòng)、分階段測(cè)試、考試成績(jī)、案例分析、開(kāi)放課題等學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行形成性評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的達(dá)成結(jié)果實(shí)施終結(jié)性評(píng)價(jià)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

圖2 多元化課程考核體系

4 課程創(chuàng)新成果和教學(xué)效果

貫徹執(zhí)行大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程以“學(xué)”為中心的“七度愛(ài)心”教學(xué)理念，針對(duì)“四不夠”的教學(xué)問(wèn)題，采取“四創(chuàng)新”的教學(xué)舉措，積極實(shí)施教學(xué)改革創(chuàng)新。經(jīng)過(guò)近幾年的教學(xué)創(chuàng)新改革實(shí)踐，師生教學(xué)相長(zhǎng)，取得了豐富教學(xué)成果和明顯的教學(xué)成效。

4.1 學(xué)生方面成效體現(xiàn)

(1)學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)

圖3 班級(jí)期末成績(jī)數(shù)據(jù)分析

4.2 學(xué)生科研及競(jìng)賽

近年來(lái)，班級(jí)學(xué)生以第一作者身份發(fā)表SCI論文6篇，EI核心論文4篇，核心論文2篇，省級(jí)論文4篇；獲得省級(jí)優(yōu)秀畢設(shè)團(tuán)隊(duì)2項(xiàng)；省優(yōu)秀畢業(yè)論文1項(xiàng)；獲得江蘇省第十六屆大學(xué)生物理及實(shí)驗(yàn)作品競(jìng)賽二等獎(jiǎng)級(jí)以上4項(xiàng)；2017全國(guó)大學(xué)生智能互聯(lián)創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)1項(xiàng)；第五屆江蘇省互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎(jiǎng)1項(xiàng)；2017年美國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽一等獎(jiǎng)2名、二等獎(jiǎng)2名。

4.3 教師方面成效體現(xiàn)

本課程在開(kāi)展教學(xué)改革創(chuàng)新以來(lái)，教師積極參加各級(jí)各類(lèi)的教學(xué)研討交流會(huì)，與兄弟學(xué)?；?dòng)交流，推廣大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的成效。近年來(lái)教師獲批省部級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目6項(xiàng)；校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目2項(xiàng)；發(fā)表教學(xué)改革論文9篇。團(tuán)隊(duì)教師獲省級(jí)微課比賽二等獎(jiǎng)1項(xiàng)；獲江蘇省大學(xué)生物理及實(shí)驗(yàn)作品競(jìng)賽優(yōu)秀指導(dǎo)教師4項(xiàng)；校級(jí)教師授課比賽一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，二等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著信息科技的發(fā)展，高等教育面臨巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，面對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的“四不夠”痛點(diǎn)，依據(jù)首創(chuàng)以“學(xué)”為中心的“七度愛(ài)心”教學(xué)理念，采取“四創(chuàng)新”教學(xué)改革和實(shí)踐，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不斷提高教師和學(xué)生的能力和素養(yǎng)，充分激活課程在育人中的潛能，取得了豐富的課程教學(xué)創(chuàng)新成果和實(shí)踐效果。