國家級一流本科專業(yè)建設背景下的紅外物理課程教學模式改革研究

宦克為 韓雪艷 岳丹 母一寧

摘? 要：一流本科課程建設是提高大學課堂教學質量，促進國家一流本科專業(yè)建設及本科教育發(fā)展的必然趨勢。文章以紅外物理課程為例，從課程建設的發(fā)展歷程，課程建設的總體思路，課程建設的具體措施以及課程建設的具體實例等方面進行本科一流課程建設探究，為國家本科一流課程建設以及本科一流專業(yè)建設提供參考依據。

關鍵詞：紅外物理;一流本科課程;一流本科專業(yè);教學改革

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）08-0039-04

Abstract： The construction of first-class undergraduate courses is an inevitable trend to improve the quality of classroom teaching and promote the construction of national first-class undergraduate majors and the development of undergraduate education. Taking the course of infrared physics as an example， this paper explores the first-class undergraduate course construction from the development process of course construction， the general idea of course construction， the specific measures of course construction and the specific examples of course construction. It can provide reference for the national first-class undergraduate course construction and the first-class undergraduate major construction.

Keywords：infrared physics; first-class undergraduate course; first-class undergraduate majors; the teaching reform

近年來，隨著科學技術的發(fā)展，中國的大學教育發(fā)生了巨大的變化。無論是985高校還是各個地方高校，都在不斷完善自身特色內涵，著重進行學校的學科建設、專業(yè)建設、課程建設等，從而最大程度地突出學校特色，發(fā)揮學校優(yōu)勢，增強學校競爭力。不同層次大學的專業(yè)建設是保證其學校教學質量的基礎，如何有效地融入自身特色一直是各個大學的重要工作，辦出有自身特色的專業(yè)對于高等學校的發(fā)展具有非常重要的意義[1]。

在西方國家，大學的定位是以其專業(yè)特色為基準，各個大學均在努力把握自身特色，發(fā)揮其個性優(yōu)勢，不盲目模仿其他名牌大學。歐美國家的高等教育時刻保持其鮮明個性及風格，不斷發(fā)展其個性內涵，它們?yōu)榱粟A得市場，成為高等教育中的成功者，非常注重自身個性的塑造，從而增強競爭力。因此，如何集中優(yōu)勢資源進行特色建設是一種公認的理念[2]。

課程建設作為建設特色高水平專業(yè)的核心要素，其在高校的地位日益提高。全國不同層次、不同類型的高校均在不斷深化課程建設的內涵，教育部高等教育司司長吳巖在2018年至2020年多次提到課程建設對于專業(yè)建設的重要性，強調課程建設是人才培養(yǎng)的基本要素，只有做好課程建設，才能完善專業(yè)建設，現階段的主要任務是全面整頓本科教學秩序，同時全面進行課程、專業(yè)、教師及質量保障體系建設。因此，各個高校進行本科課程建設，對于提升本科教學質量和人才培養(yǎng)質量有著非常重要的意義[3]。

2018年，教育部連續(xù)出臺了《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》（教高〔2018〕2號）和《關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8號）等相關文件，明確要求全國各高校要不斷完善本科課程內容，淘汰內容粗淺、方式單一的各類型“水課”，深化本科課程內涵，提升本科課程的“兩性一度”，即課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，打造一批高水平的“一流本科課程”，從而從根本上提升本科課程的教學質量。因此，探索以學生為中心的“一流本科課程”打造途徑成為提高大學課堂教學質量、促進特色高水平專業(yè)建設及本科教育發(fā)展的必然趨勢[4-5]。

由于“一流本科課程”的概念是教育部在2018年新提出的重要理念，因此，國內外學者在打造“一流本科課程”、建設“一流本科課程”的途徑探究方面仍屬于起步階段，尚未形成系統化模式。

一、紅外物理課程的基本情況及特點

長春理工大學紅外物理課程在國內起步最早，歷史悠久，經不斷發(fā)展和完善，始終立于同類課程的先進行列。紅外物理課程是國家一流本科專業(yè)電子科學與技術的主干專業(yè)課程，該課程于1991年被評為吉林省優(yōu)秀課程，2005年被評為吉林省精品課程，2006年被評為國家精品課程，2013年被評為國家資源共享課程，2017年被評為吉林省在線開放課程，具有齊全的基本資源（包括授課錄像、電子教案、電子課件、課后習題、參考文獻、試題樣卷等）和拓展資源（包括案例庫、專家講座庫、專業(yè)知識檢索系統、模擬計算程序、實驗演示庫、前沿紅外技術庫等），已經在“愛課程”網站上線7年。課程組每年不斷對課程資源進行更新，截止到2020年12月，課程組更新資源數為404，資源基數為913，更新率為44%，現有在線學習總人數共計3 962人。

紅外物理課程建設中貫穿的教育思想就是培養(yǎng)軍地兩用人才這個主線，從知識結構、整體規(guī)劃都能夠反映出學校的國防專業(yè)教學特色。根據長春理工大學歸屬的變化和社會人才需求的情況，對課程的教學內容進行了改革和調整，使課程結構符合培養(yǎng)目標，從原來較單一的國防專業(yè)人才培養(yǎng)模式，改為既能夠培養(yǎng)國防專業(yè)人才又能夠培養(yǎng)適應地方經濟發(fā)展人才的教育思想，在教學中一方面增加相應內容，一方面強調課程知識體系在拓寬專業(yè)領域和就業(yè)方面起到的作用，收到了良好的效果。該課程具有地方院校培養(yǎng)軍地兩用人才的鮮明特色，適應當前國內外光電子技術產業(yè)發(fā)展的社會人才需求。

根據軍地兩用人才培養(yǎng)的需要和現代社會人才需求情況，按照新的專業(yè)設置重新規(guī)劃了紅外系列教材的出版計劃，重新編寫了《紅外物理》等一系列教材，在新教材中融入了新知識與新技術。編寫新教材的同時編寫配套的實驗教材，在實驗教材中增加實際應用預習題。其中重新改編的《紅外物理》已于2013年8月出版，紅外系列教材2006年獲兵工學校優(yōu)秀教材一等獎。

二、紅外物理課程線上線下混合式教學改革的總體目標及思路

以“兩性一度”為核心，堅持“以本為本”，落實“立德樹人”。以紅外物理課程為例，將思政教育融入到課堂教學中，充實課程內涵，提升課程高階性;充分利用紅外物理課程線上資源，通過現代化手段，將線上信息技術與線下課堂教學進行有機融合，打造特色化教學資源，突出課程創(chuàng)新性;采用線上線下混合式教學設計，利用理論講授、翻轉課堂、興趣教學、科研教學和案例教學等教學手段，不斷深化各級教學設計，并與以學生為中心的核心思想相結合，構建線上線下多維度課程體系，促進線上線下深度結合，增加課程挑戰(zhàn)度;最后通過拓展多階段、定權重的個性化考核模式，檢驗課程是否具有“一流課程”標準，并給出打造建設“一流課程”的有效途徑。

1. 將思政教育融入到課堂教學，建立以實時新聞報道、前沿紅外技術發(fā)展報告等為素材的典型案例庫，講述紅外技術對于國家科技發(fā)展的重要貢獻，讓學生明確世界觀、人生觀和價值觀，激勵學生主動學習，從而提升課程高階性。

2. 通過微信、雨課堂等平臺解決傳統課堂課前、課中、課后的主要問題，利用微信群開展主題班會、討論、答疑，開設紅外物理課程微信公眾號，采集分析學生學習交流大數據，進一步實現針對性教學，通過分析學生的學習數據，給出課程評價，完善教學方法，提升教學效果，突出課程創(chuàng)新性。

3. 開展線上線下深度融合的教學活動，線上活動主要包括生講生評、生生問答、邊講邊練、邊做邊評等，線下活動主要包括研討辯論、案例點評、項目探究、科研教學等，讓學生以小組為單位進行上述活動，特別是參與科研課題的論證、設計、實驗等，進一步提高學生的合作、探究、創(chuàng)新能力，同時強化課程難點，增加理論聯系實際內容比例，并提高學生的動手能力，開展多類型課程設計，增加課程挑戰(zhàn)度。

4. 拓展多階段、定權重的個性化考核模式，通過視頻觀看、課后交流、習題作業(yè)、課堂簽到、在線次數、討論次數、發(fā)帖內容、線上測驗、線下測驗、科研互動、期末考試、科技論文、科技專利等多種科技成果進行考核，檢驗課程是否具有“一流本科課程”標準。

三、紅外物理課程線上線下混合式教學改革具體措施

紅外物理課程采用線上線下混合式四段式教學設計，將線上學習與線下翻轉課堂有機結合，強化課程思政內涵，進行課程的課前設計;保證學生學習效果，有效進行課中及課后設計;強化持續(xù)改進理念，完成教師反思設計;系統地實現以學生為中心的深度融合原則，構建教學環(huán)節(jié)[6]，如圖1所示。

（一）課前設計

在上課之前，給出預習任務，讓學生掌握預習任務，提高學生學習主動性，進行預習視頻、在線問答、在線互動等教學活動。通過雨課堂線上平臺發(fā)布預習視頻（包括各類新聞、科技進展等）、課前問題討論（包括基本概念、重點難點等）。通過以上環(huán)節(jié)，實現教師的督學、學生的導學與促學。

（二）課堂教學

在教學內容方面，有效組織線上教學內容和線下翻轉課堂內容，在把握課程體系的基礎上，將線上視頻內容有機地融合到線下翻轉課堂。以理論指導實踐，結合國內外紅外技術發(fā)展現狀與發(fā)展趨勢，通過實際案例講解紅外輻射理論，將科研內容有機地融入課堂教學，實現科研反哺教學，提升學生動手能力及創(chuàng)新能力，將基本理論與紅外技術發(fā)展相結合，激發(fā)不同層次學生的學習興趣，實現分層次教學。

在教學方法設計方面，對于不同重點和難點的內容，采用不同的教學方法，基礎內容以學生預習自學為主，堅持以學生為中心原則，運用現代信息技術，通過線上平臺完成基礎內容學習，嚴格要求學生筆記，注重學生對于基礎知識的理解掌握，充分發(fā)揮學生學習主動性，進一步配合教師答疑，完成高質量的基礎內容學習。對于重點難點內容，采用生講生評、以練代講、案例點評、研討辯論、項目探究、邊講邊練、邊做邊評、生生問答等多種方式開展線上線下混合式教學設計，主要以翻轉課堂形式為主，注重培養(yǎng)學生的歸納總結、自主創(chuàng)新能力，提升學生對于重點難點內容的理解掌握。配合教師的案例講解、輔導答疑，使學生理論與實踐相結合，提升學生的學習效果，同時，進一步采用啟發(fā)式教學，通過教師的引導，學生的課前自主學習，促使學生深入思考，從不同角度理解重點難點，提升學業(yè)挑戰(zhàn)度。最后，通過線上線下測驗及小測，檢驗學生的學習效果，進而持續(xù)改進。

（三）課后活動

1. 課后拓展

首先，充分利用線上資料庫中的課程案例，包括最前沿的紅外技術介紹、“紅外隱身技術”科普視頻、“紅外遙感技術”原理模擬等。其次，通過雨課堂、智慧樹等線上輔助平臺，統計學生的學習痕跡，進一步利用線上拓展資源，實現學生的督學、導學、促學，進一步提升不同層次學生的學習興趣。利用微信群開展主題班會、討論、答疑，開設紅外物理課程微信公眾號，采集和分析學生學習交流大數據，實現因材施教。最后，可以根據學生的學習情況安排各種線下活動，包括設計興趣實驗，結合科研需求，設計復雜光路的紅外光學系統等。此外，紅外課程組將邀請紅外輻射、紅外探測、紅外成像、紅外光譜等領域專家教授進行線上線下講學交流，為大家講解紅外成像原理、近紅外光譜分析食品成分含量等專業(yè)知識。

2. 課后評價

學生經過上述的多種模式學習之后，進一步接受過程性考核與結果性考核。

學生經過各個環(huán)節(jié)的學習之后，將接受過程性與結果性相結合的學習評價考核。其中線上考核占50%，線下考核占50%。線上成績包括：視頻觀看時長占40%，章節(jié)習題作業(yè)情況占10%，課堂簽到及預習效果占10%，線上討論、發(fā)帖等占10%，在線小測占20%。線下成績主要包括：主觀作業(yè)題，如名詞解釋、問答、課程設計等占比10%，課堂互動情況10%，期末考試占40%，興趣實驗及科技成果占40%。

（四）教學反思

教學反思在線上線下混合式教學過程中占有重要地位，它可以保證整個教學過程不斷的自我完善。任課教師需要根據線上的各種教學痕跡，總結線上線下教學的優(yōu)缺點，并針對發(fā)現的優(yōu)缺點開展有的放矢的教學反思，反思內容主要包括教學設計是否合理、教學方法是否合適、學習成果是否匹配、學習效果是否有效等，并針對反思內容進行有效地改正，不斷完善課程建設。

四、紅外物理課程線上線下混合式教學改革實例

（一）紅外物理課程體系安排

根據軍地兩用人才培養(yǎng)的需要和現代社會人才需求情況，課程知識模塊順序及對應的學時在不同的時期進行相應的調整，目前的結構見表1。

總計64學時，4學分。理論課程和實驗課程的比例為3∶1，加大實驗課程比例的目的是通過實驗使學生增加感性認識，對理論課程加深理解。

（二）紅外物理課程改革案例

在國家資源共享課紅外物理的先導作用下，遵循理論聯系實際的原則，搞活課堂，使專業(yè)理論與實驗、實踐課結合起來，提高學生學習興趣，便于學生能更深入理解課程，加深印象，提高學習效率和效果，具體案例如下：

1. 引進學科前沿成果，在2019年課程教學中加入最新成果應用“世界上最大的紅外天文望遠鏡面世”，緊密結合課程內容講解基本原理;結合專業(yè)教師承擔的應用課題給2016、2017兩屆學生作了“近紅外光譜檢測技術”專題講座。

2. 布置學生寫小論文，根據課程內容，擬定“紅外技術應用的實例及原理”和“某動物的視覺特性研究”等題目，學生的積極性和熱情很高，鞏固了課程所學內容，鍛煉了實際研究能力;把代表先進技術的紅外熱像儀帶進課堂，結合課程內容講解用途和實際操作，并給每個學生拍攝一幅紅外照片留念，提高了感性認識。

3. 紅外物理課程從48學時增加到64學時后，相應增加了擴展內容：一是增加了光學發(fā)展史中與專業(yè)相關部分的《BBC. Light Fantastic（光之舞）》英文原版視頻資料;二是增加了《Light Measurement Hand Book》英文原版教材中與課程相關的部分，并采取由學生自己講授的方法，每個學生分配一部分內容備課并制作多媒體課件講課10分鐘，由教師點評。每個學生的講課都做了錄像，選出優(yōu)秀案例上傳到課程網站上展示，鍛煉了學生的外語、專業(yè)知識、課件制作和講演表達等多方面的能力，收到極佳效果。

4. 資源共享課網站及時維護，更新教學輔助材料，在教學中起到積極作用。

五、結束語

大學的課程設計是以學生為中心，學生的學習效果直接影響學校的人才培養(yǎng)質量，不同的課程設計與不同的課程模式，很大程度影響著學生的學習效果。高校的課程建設是高校專業(yè)建設的核心內容，是提升一流本科教育教學質量的根本，是實現高層次創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)的基本保障，一流課程建設在培養(yǎng)新時代大學生的創(chuàng)新能力方面起著舉足輕重的作用[7]。

紅外物理課程將思政教育與專業(yè)課相結合，讓學生明確世界觀、人生觀和價值觀，提升課程高階性;采用線上線下混合式教學設計，通過慕課、雨課堂等平臺，實施分層次、差異化、多樣化教學，提升課程創(chuàng)新性;通過翻轉課堂、興趣教學、案例教學、科研教學等實現科研反哺教，提升課程挑戰(zhàn)度;通過多階段、定權重個性化考核模式，檢驗課程是否具有“一流本科課程”標準。實現“一流本科課程”教育的“兩性一度”核心，真正落實“立德樹人”，給出打造建設“一流本科課程”的有效途徑。

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基金項目：吉林省教育科學“十三五”規(guī)劃2020年度重點課題“特色高水平專業(yè)建設背景下的‘紅外物理’金課打造途徑探究”（ZD20004）;吉林省高等教育學會科研課題“國家級一流本科專業(yè)建設背景下‘紅外物理’線上線下混合式一流課程建設研究”（JGJX2021D77）、“基于應用型人才培養(yǎng)的紅外光學系統課程建設研究”（JGJX2021D110）、“翻轉課堂環(huán)境下高校專業(yè)概論課程的線上教學模式研究”（JGJX2020D78）;吉林省教育科學“十二五”規(guī)劃課題項目“大學生創(chuàng)業(yè)資源獲取服務模式研究”（GH150132）;吉林省高等教育教學改革研究課題項目“新工科人才的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源獲取能力培養(yǎng)方法研究與實踐”（JLM5964120190719131252）;吉林省高教科研課題項目“以學科特色創(chuàng)業(yè)資源獲取為導向構建新工科大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)機制研究”（JGJX2020D67）

作者簡介：宦克為（1982-），男，漢族，吉林梅河口人，博士，副教授，研究方向為紅外技術與系統。