基于“雙態(tài)課堂 分層教學”的混合式大學物理教學探索*
——以山西工學院為例

任晉萍 高春平 李志堅

(山西工學院通識教育學院 山西 朔州 036002)

1 引言

山西工學院(以下簡稱我校)是以工為主,以工程應用為特色的全日制普通本科高校,學校積極探索應用型高校人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新,堅持“高校+產(chǎn)業(yè)研究院+龍頭企業(yè)/行業(yè)”的特色發(fā)展模式,“立足山西,面向全國,做好朔州的事情”．結合當?shù)亟?jīng)濟和社會發(fā)展需要,針對性地開展技術攻關、科學研究和產(chǎn)業(yè)行業(yè)人員培訓等一系列的高水平服務．在學校理工科的諸多課程中,大學物理以學生受眾廣、內容涵蓋廣、育人資源廣等特點成為開展“教學創(chuàng)新,教學改革”的特色課程．我校學生學習經(jīng)歷不同,有10%為專升本學生,90%為普高學生,學習經(jīng)歷不同決定了他們的知識結構存在差異和接受人文素質教育的差別．但是學生求知欲強,學習目標明確,參與活動積極性高,并且在高中階段學習過物理知識,有一定基礎．因此我校在教學改革中主要解決以下問題:

(1)授課時間短,課程內容涵蓋廣難度大

近年來大學物理課堂教學時間一再壓縮,有限的課堂教學學時對高效完成大學物理教學任務實現(xiàn)教學目標提出了新的挑戰(zhàn)．

(2)課程教學資源不能體現(xiàn)出時代前沿性

學生數(shù)量規(guī)模較大,采用大班授課,教學模式單一,互動少．

(3)學生利用所學物理知識解決實際問題的能力不強、卓越人才的培養(yǎng)效果不明顯等問題．

2 課程簡介與課程目標

物理學是研究物質基本結構、相互作用和物質最基本、最普遍的運動方式及其相互轉化規(guī)律的學科．它的基本理論滲透在自然科學的各個領域,是其他自然科學和工程技術的基礎,影響著人們的思維方式及社會生活．因此,在應用型本科院校中,大學物理對培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力有不可替代的作用．

大學物理講授自然界物質的結構、性質、相互作用及其運動的基本規(guī)律,蘊含著大量思政的思辨過程,是課程思政的天然載體．在知識傳授過程中,利用物理學家的事跡、物理理論的建立、物理定理的推導、物理定律的發(fā)現(xiàn)等,春風化雨、潤物無聲地影響學生、教育學生,增強學生們的民族自信心和自豪感,培養(yǎng)學生不怕困難艱苦奮斗的精神和不迷信權威勇于創(chuàng)新的精神,進而提高學生的綜合素質,達到育人育才的目的．因此我們重新解構大學物理課程的教學目標,在傳授知識的同時,引導學生思考科學家建立科學規(guī)律時的科學方法,注重學生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng),注重學生探索精神和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)．我們堅持育人育才理念,培養(yǎng)一代社會主義新人,現(xiàn)將大學物理分為以下4個層次的目標,如圖1所示．

圖1 大學物理課程“四位一體”教學目標

3 課程教學設計思路

為推動我校應用型高校內涵建設,讓基礎物理教育“潤物無聲,潛移默化”地融入課程思政,使學生在不知不覺間對思政教學的內容產(chǎn)生認同感,并在生活和學習中親身實踐．提升基礎物理課程的時代性、針對性和網(wǎng)絡性,更好地服務于“新工科”人才培養(yǎng)．為了達到上述目的,我校物理教研室首次提出“雙態(tài)課堂,分層教學”課程思政融入大學物理教學探索,教學設計如圖2所示．

圖2 “雙態(tài)課堂,分層教學”混合式教學設計

雙態(tài)課堂即靜態(tài)自學和動態(tài)互學．靜態(tài)自學,學生自主分小組課前利用學習通在線資源,中國大學生慕課平臺觀看教學微視頻預習,并在學習通完成線上課堂檢測、思維導圖做知識梳理并提交作業(yè)．動態(tài)互學,課堂中互助學習,合作探究,解決在靜態(tài)自學中存在的問題．通過生教生,組教組,師教生,學生在解決困惑的過程中思維得到了提升．課后在學習通發(fā)放調查問卷收集對本次授課實施效果的反饋．

分層教學:我校有普本和專升本兩類學生,針對不同學生、不同專業(yè)開展分層分類教學．在雙態(tài)課堂分層教學中,自主合作,探究學習方式．

3.1 立足于線上平臺 利用線上教育資源

教師可以在學期初發(fā)布相關的國家級、省級優(yōu)秀網(wǎng)絡MOOC課程,充分利用這些優(yōu)秀的教學資源供學生提前預習．每次課前時段,比如提前一到兩天時間,教師在學習通自建課發(fā)布課堂學習目標、教學課件、講義、課前練習題等資料,供學生預習與測驗．

3.2 置身其中 采用問題驅動式方法增強學生分析問題和解決問題的能力

課前發(fā)布概念自測題,并要求學生按時提交作業(yè),這種概念自測題按照教材內容展開,并且每個問題的答案都可以在線上視頻學習中明確找到.在此基礎上提出更高階的目標,發(fā)布開放性試題,也可以給學生提供一些最前沿的科研論文,自主學習過程中灌輸和滲透相結合,穿插進行．真正提高學生分析問題和解決問題的能力．

例如講解法拉第電磁感應定律這次課的概念自測題有:

(1)磁生電的條件.

(2)感應電動勢的表達式.

(3)解釋視頻中出現(xiàn)華為手機無線充電的工作原理?電磁感應現(xiàn)象在生活中還有哪些應用?

3.3 學生為中心 動態(tài)互學 靈活組織教學形式

高質量的課程建設要突出學生的課堂主體性．混合式教學受眾主體在學生,建設成效也在學生．因此,為了提升建設的有效性,我們采用多種授課方式,結合智慧教育、網(wǎng)課資源,實施課前自主學習以開放性題目探索為目的,在搜集基礎知識的同時學習通發(fā)布,所學內容在生活中的應用實施小組討論、學生講解等方式,引導學生從被動接受到主動探究,用好信息技術資源,主動涉獵獲取文獻資料,試著撰寫研究材料文案等,讓學生真正樂在其中,有獲得感．課后要求學生線上提交筆記,拓展應用作業(yè)(小組互評)．

3.4 大學物理課程之魂——思政育人

高質量課程思政建設要培根鑄魂．以物理學中優(yōu)秀的思政教育資源為基礎,通過系統(tǒng)專業(yè)的知識體系和知識背后蘊含的科學方法、科學精神、科學素養(yǎng)以及家國情懷等內涵,培養(yǎng)學生成人成才．

習近平總書記指出: “學史明理,學史增信,學史崇德,學史力行．宋代史學家呂祖謙認為:觀史如身在其中,見事之厲害,時而禍患,必掩卷自思,使我遇此事,當作何之”．物理學本身就是在解決一個又一個問題的過程中發(fā)展起來的．物理學發(fā)展史中蘊含著科學的方法論、正確的宇宙觀等內容可以很好地實現(xiàn)寓價值引領于知識傳授,達到育人的目的．以科學素養(yǎng)引領科學情懷,培養(yǎng)學生把愛國情、強國志、報國行自覺融入到建設社會主義強國、實現(xiàn)中華民族偉大復興的奮斗之中．用物理學的科學思維啟迪學生智慧之門,用物理學家的人格魅力引領學生成才之路,用物理學的科技實例激勵學生報國之行．

例如:在講解大學物理緒論部分引入“兩彈元勛”鄧稼先的故事,課上給學生們播放短視頻《等待》,前28年追尋,后28年等待……課堂上學生們被老一輩科學家的愛國主義精神深深感動,抬頭率100%,半數(shù)以上學生流下淚水．在講解伯努利方程應用時,對比1949年國慶閱兵時空軍只有17架飛機能拿得出來,為了彌補飛機的不足,頭9架P-51戰(zhàn)機在前頭先飛,飛完后又繞到隊伍的尾巴上再飛．所以在外人看來以為是26架飛機,實際上是17架,而2019年閱兵領頭的是我國自主研發(fā)的大型戰(zhàn)斗機殲-20,且參與閱兵的飛機數(shù)量達到了168架．“如今山河無恙,這盛世如您所愿”現(xiàn)在我們國家國富兵強,學生內心的自豪感油然而生,再進一步引出大型飛機如何上天?真正實現(xiàn)課程思政“潛移默化,潤物無聲”.

4 多元化課程考核評價體系

我校開展“工程化、智能化、管理化”特色應用型人才培養(yǎng)模式改革．對于應用型本科高校來講,應更注重學生綜合能力的培養(yǎng),以求對學生的綜合能力有一個全面的評價,真正起到引領教學的作用．因此在過程性評價方面我們教研室下功夫開展多元化評價模式．本課程實施課程思政教學改革后,我們教研室探索實施了多元化評價方式,將期末成績占比降低到70%,從而使課程評價能更加有效地滿足“新工科”對于實用性、交叉性和綜合性的要求．考核方式和占比如圖3所示.

圖3 考核方式多元化成績構成

(1)期末考試(占比 70%)．采取閉卷考試,考試內容需覆蓋全部教學目標,并注重以能力考核為主．

(2)在線學習(占比 10%)．以小組為單位進行線上學習,同時制作思維導圖和PPT．

(3)平時作業(yè)(占比 10%)．注重專業(yè)能力的訓練．

(4)學期報告(占比 10%)．結合自身的學習過程,闡述本學期學習基礎物理的收獲與困惑,一是培養(yǎng)學生總結梳理分析能力,二是為后續(xù)課程更新建設提供反饋素材．

5 教學反饋

自2021年試點“雙態(tài)課堂,分層教學”混合式教學改革,我們已在 2 個年級的4個班級中進行了推廣,課程評價統(tǒng)計如圖4所示.從結課時的調查問卷來看,達到了不錯的效果．在2021 年的兩個班級數(shù)據(jù)(149份問卷)中,30.2%的學生認為教師從知識點出發(fā)拓展講的為人處世的道理對他們影響最深,28.2%的學生認為知識背后蘊含的價值觀對其影響最深．在2022年的兩個班級數(shù)據(jù)(117 份問卷)中,49.6%的學生認為教師從知識點出發(fā)拓展講的為人處世的道理對他們影響最深,24.8%的學生認為知識背后蘊含的價值觀對其影響最深．說明我們學習目標中的價值目標達到初步效果．

圖4 2021年和2022年大學物理課程評價統(tǒng)計表

同時對大學物理課堂做了滿意度調查,調查結果如圖5所示.106名學生中,94人參與問卷調查,調查問卷顯示85.1%的學生對雙態(tài)課堂教學模式滿意．73.4%的學生認為當前教學模式有助于培養(yǎng)自主學習能力,幫助很大,并且課前和課后的課件學習也可以主動完成．

圖5 大學物理課程滿意度調查

6 結束語

在應用型本科院校大學物理課程教學中,從學院應用型高校建設目標出發(fā),梳理凝練大學物理育人資源．以引導學生學習正確的科學方法,培養(yǎng)科學精神和養(yǎng)成科學素養(yǎng)為大學物理課程思政育人目標,圍繞以學生為中心,知識、能力、素養(yǎng)有機融合開展育人資源的梳理與凝練,編寫典型教學案例匯編．在教學中,不斷完善將思政元素融入教學內容的過程,多方收集反饋意見,更新教學案例．最大程度上實現(xiàn)了因材施教的個性化培養(yǎng)．