專業認證背景下數學物理方法課程教學設計研究

楊韻桐，呂秀麗，牟海維，韓 建

(東北石油大學 電子科學學院，黑龍江 大慶 163318)

0 引言

專業認證的理念是“以學生為中心”、“以產出為導向”、“持續改進”，突出強調學生的學習成果，突出持續改進教育教學，保持和提高學生的培養質量[1]。數學物理課程為理論性較強的數學與自然科學類課程，在專業認證的大背景下，如何將這門理論性較強的課程與專業認證理念相結合成為了很多教師及學生關注的熱點問題。特別是針對具有專業特色的電子信息工程專業的本科生的課程教學，其教學內容及教學設計都直接影響教學效果[2]。為了體現專業認證理念，突出電子信息工程專業特色，本課題組進行電子信息工程專業的數學物理方法教學設計，從課程目標、教學內容、評價體系等方面進行了設計研究。

1 課程目標的設定

結合專業特色及專業認證理念，制定了新版的數學物理方法課程教學大綱，并設計合理的課程目標，及對學生能力的評價給出定性的評價方法。本課程設定了兩個課程目標，這兩個課程目標涵蓋了教學內容、教學方法、教學效果等的評價。

2 教學內容

教學設計是根據課程標準的要求和教學對象的特點，將教學諸要素有序安排，確定合適的教學方案的設想和計劃[2]。因此本課題組結合專業特色及認證理念對數學物理方法的課程施行了合理的教學設計。

2.1 啟發式教學

基礎類的數學課程存在的主要問題是與工程應用結合較少[3]。課程枯燥，學生學習興趣不足。因此合理的設計教學內容，提升學生們的學習主動性很有必要。啟發式教學是以工程問題為切入點，以數學思維作為推理過程，最終使用數學的語言解決工程實際的問題。例如：對于LR(電感和電阻)串聯電路，在開關K合上前電路中沒有電流，求K合上后電路中的電流。這個問題在電路的課程中也求解過，教師使用的是相量法，因此學生們對這個問題是很熟悉的。那么在學習數學物理方法這門課程的時候，將此問題提出，應用拉普拉斯變換進行求解，就會很好地激發學生們的共鳴，進而也將工程應用與本課程結合起來。

2.2 前、堂、思三步合一的教學模式

思考是學習的關鍵，學會獨立思考問題是當今大學生需要掌握的必備技能。

課前復習：在課程內容開始之前，利用釘釘網絡平臺轉發給學生相關的期刊文獻，科普視頻或相關的教學視頻等。調動學生學習的主動性，從而達到提升課題教學質量的目的。

課堂上：教師需要利用課前復習的相關內容，融入到課題的教學中。簡述本次課程內容的歷史發展，比如在講授分離變量法的時候，向學生講述分離變量法的誕生。力學中學習過兩列反向傳播的相干波形成駐波，u1Acos2π(vt-x/λ),u2=Acos2π(vt+x/λ)。那么當兩列波u1與u2相遇，即，u1+u2=Acos(2πvt)cos(2πx/λ)從公式可發現，這是關于時間與位移的函數，且時間與位移互不干擾，因此可以寫為：u(x,t)=X(x)T(t)，由此引出分離變量法的內容。

課后思考：教師使用超星學習通發布作業及思考題，督促學生自主學習，自主思考。

通過以上的前、堂、思三步合一的教學方法設計，可大大提高學生的學習效率。如圖1所示驗證了教學設計的效果。

3 評價體系

3.1 課程考核方法

課題組制定了嚴格的課程考核制度，以檢驗課程目標的達成度為手段，評價學生學習成果的達成度。考核的環節包括課后平時作業、小組討論和期末考試，總成績以百分計，滿分100分。

平時作業：一個章節留一次，教師將作業發布與超新學習通平臺，學生上傳作業，教師評閱給出分數及評語。學生能及時發現知識短板，及時補救。

小組討論：5～8人一組，對于教師提出的特定問題給予分析。例如，在證明柯西黎曼條件的時候，教師在課堂上只對笛卡爾坐標系的情況進行了詳細講解，那么在其他坐標系下，柯西黎曼條件所滿足的公式是怎樣的就留給同學們進行小組討論。組長會給每一個組員分配相應的任務，并記錄組員的貢獻度。最后匯總內容，形成書面材料，并制作小視頻上傳給教師，完成討論內容，這樣鍛煉了學生們主動思考的能力及團隊合作的能力，符合專業認證理念。

期末考試應以專業認證理念為導向，以考察學生分析問題、解決問題的能力為產出的考試思想，多方位多角度考察學生的綜合能力。

3.2 課程目標達成度

課程目標達成度評價包括課程分目標達成度評價和課程總目標達成度評價，教師會針對不同的課程目標設定具體權重比例。如針對課程目標1，16級達成度為0.578，17級為0.661；課程目標2，16級達成度為0.56，17級為0.612。通過對課程目標達程度的分析，可以看到17級的課程目標的達成度均超過了0.6且17級的達成度要高于16級的達成度，說明采取教學設計取得了明顯的效果。

4 教學效果分析

如何判定教學方法的正確性，本課題組分析了電信16級和電信17級電子信息工程專業所有學生的學習成績。電信16級為沒有采取教學設計的年級，電信17級別為采取教學設計的年級。如圖1可知，電信16級學生的成績分布雖然較符合正態分布，但是普遍高分數的學生不多，及格率僅達到了71%。圖1中可以明顯的看出80～100分的學生明顯增多，而及格率也提升到了90.1%。由此可知，教學設計在學生學習中的重要性及合理性。

圖1 電信2016級與2017級數學物理方法考試成績對比圖Fig.1 Comparison of test score of mathematical physics method of 2016 and 2017 Telecommunication students