大學(xué)物理生態(tài)教學(xué)模式的探索與構(gòu)建
——以寧德師范學(xué)院為例

關(guān)貴清，林建平，付 紅，顏文悅，陳子翃，敖 暉，楊文宇，林志雅

（寧德師范學(xué)院 數(shù)理學(xué)院，福建 寧德 352100）

以物質(zhì)世界為研究對象的物理學(xué)是一門古老、基礎(chǔ)又重要的學(xué)科，是自然科學(xué)中的一門核心學(xué)科[1].作為本科高等教育中受眾面廣、受益面大、理工醫(yī)農(nóng)林師范類等專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)課，文史經(jīng)等專業(yè)培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和核心素質(zhì)的一門選修課，大學(xué)物理課程在本科人才培養(yǎng)中有著舉足輕重的作用和地位.大學(xué)物理課程在寧德師范學(xué)院的開設(shè)歷史悠久，寧德師院20世紀(jì)70年代建校并開設(shè)物理專業(yè)，2014年物理學(xué)升為本科專業(yè)，課程的教學(xué)經(jīng)過了數(shù)十年的傳承和積淀，經(jīng)歷了一次又一次的改革.隨著學(xué)校專業(yè)門類的不斷擴(kuò)大，大學(xué)物理課程建設(shè)伴隨物理學(xué)專業(yè)的成長并與學(xué)校同呼吸共發(fā)展，在教學(xué)基礎(chǔ)、教學(xué)條件、教學(xué)規(guī)模、師資隊伍等方面不斷發(fā)展，日趨完善和成熟.為貫徹“新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議”精神，“高校要將現(xiàn)代信息技術(shù)深度融入教育教學(xué)，要著力推進(jìn)課程內(nèi)容更新，著力推動課堂革命，改革傳統(tǒng)的教與學(xué)形態(tài)，打造智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，探索實施智能化的精準(zhǔn)教育，提升教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生智能時代核心競爭力”[2].寧德師范學(xué)院物理系于2019 年組建了物理教育慕課教學(xué)團(tuán)隊，并于同年立項福建省教育改革項目“基于‘互聯(lián)網(wǎng)+’的大學(xué)物理生態(tài)教學(xué)模式的探索與構(gòu)建”，2020 年課程組建設(shè)的“欣賞物理學(xué)”課程入選國家級一流本科課程，為學(xué)校大學(xué)物理教學(xué)的改革提供了重要遵循和有力支撐.2020 年初新冠疫情的爆發(fā),更加突顯了基于互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)形態(tài)的重要性和必要性.經(jīng)過三年多的探索和實踐，在疫情期間，大學(xué)物理課程組教師順利完成了疫情下的教學(xué)任務(wù)，為大學(xué)物理生態(tài)教學(xué)模式的探索與構(gòu)建提供了進(jìn)一步的實踐經(jīng)驗.因此無論是傳承傳統(tǒng)教學(xué)的精華還是迎接和適應(yīng)融合互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的新時代本科教學(xué)改革浪潮，無論是適應(yīng)疫情常態(tài)化下的日常教學(xué)還是迎接新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科和新文科建設(shè)下的教學(xué)理念和方法的挑戰(zhàn)，寧德師范學(xué)院大學(xué)物理課程的建設(shè)、改革和發(fā)展都具有深厚的基礎(chǔ)并意義重大.

由于大學(xué)物理課程開設(shè)的廣泛性和普適性.各院校對本門課程的教學(xué)改革和研究做了很多有意義的工作，如從大學(xué)物理內(nèi)容體系重構(gòu)方面做了探索[3-4]；研究大學(xué)物理課程思政的設(shè)計[5-6]；對考核評價模式的思考[7-8]；教學(xué)模式的創(chuàng)新[9]；對大學(xué)物理課程教學(xué)有針對性地探索和研究[10-11].本文根據(jù)寧德師范學(xué)院大學(xué)物理課程開設(shè)的實際情況和現(xiàn)狀，綜合大學(xué)物理教學(xué)的各方面情況，通過對課程教學(xué)理念、內(nèi)容、方法、模式、考核方式等方面的改革，結(jié)合實踐經(jīng)驗，從生態(tài)教學(xué)模式構(gòu)建的角度全方位探索大學(xué)物理課程教學(xué)的改革方法和實施路徑，以期構(gòu)建和諧、高效、智慧、充滿活力和可持續(xù)改進(jìn)的大學(xué)物理教學(xué)生態(tài).

1 生態(tài)教學(xué)模式構(gòu)建的基本理念和主要思路

“生態(tài)”一詞源于古希臘，原意指“住所”或“棲息地”，即指一切生物的生存狀態(tài)，以及它們之間和它們與環(huán)境之間環(huán)環(huán)相扣的關(guān)系.隨著詞意的發(fā)展，生態(tài)又涵蓋與環(huán)境協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的意義.如今，“生態(tài)”一詞已滲透到各個領(lǐng)域，人們常用“生態(tài)”來定義許多美好的事物，如健康的、美麗的、和諧的、生機(jī)勃勃的[12].大學(xué)物理課程改革的思路主要是探索和構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”生態(tài)，將信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)資源有效融入傳統(tǒng)教學(xué).通過調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)模式、改革考核方法，并建設(shè)慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、智慧教學(xué)等靈活多變的形式實施傳統(tǒng)與現(xiàn)代、線上與線下、課內(nèi)與課外等多種形式的混合式教學(xué)，推動大學(xué)物理教學(xué)的課堂改革，培養(yǎng)學(xué)生的泛在學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，從而達(dá)成課程教學(xué)的情感素質(zhì)目標(biāo)和知識能力目標(biāo)，實現(xiàn)以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向的育人理念，落實立德樹人根本任務(wù)，深化教育教學(xué)改革，不斷提升人才培養(yǎng)質(zhì)量.

2 生態(tài)教學(xué)模式構(gòu)建的主要方法和實施路徑

2.1 教學(xué)內(nèi)容生態(tài)化

寧德師范學(xué)院現(xiàn)有全日制本科在校生10 958 人，設(shè)11 個二級學(xué)院，41 個本科專業(yè)，涵蓋教育學(xué)、文學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、法學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)和藝術(shù)學(xué)9個學(xué)科門類，其中理學(xué)、工學(xué)等5個學(xué)科門類需要開設(shè)大學(xué)物理專業(yè)基礎(chǔ)必修課，而其他門類每個學(xué)期也有部分學(xué)生選修與大學(xué)物理相關(guān)的公選課.大學(xué)物理及相關(guān)課程在學(xué)校的受眾面廣，受益面大.由于大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容豐富，大致分為以下六個部分內(nèi)容：關(guān)于物體的機(jī)械運動和時空相對性的力學(xué)和相對論部分；關(guān)于電磁現(xiàn)象及電磁場的規(guī)律和電磁相互作用的電磁學(xué)；關(guān)于大量分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律及其宏觀表現(xiàn)的熱學(xué)部分；關(guān)于宏觀物體的振動與連續(xù)介質(zhì)彈性波的規(guī)律的機(jī)械振動與機(jī)械波部分；關(guān)于光的波動性質(zhì)及規(guī)律，包括光的干涉、衍射和偏振的波動光學(xué)部分；關(guān)于微觀粒子的波粒二象性和量子運動的特征的量子物理部分[1].

面對不同專業(yè)門類、不同學(xué)科背景和不同基礎(chǔ)的授課對象，為做到因材施教和有的放矢，構(gòu)建大學(xué)物理生態(tài)教學(xué)模式首先要從教學(xué)內(nèi)容入手，明確教學(xué)對象和教學(xué)目標(biāo)，梳理教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)定教，研究分級教學(xué)，改革教學(xué)內(nèi)容，分層次分專業(yè)重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時，實施差異化教學(xué)，突出專業(yè)特色，精選教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)針對性.分層分級教學(xué)對應(yīng)表見表1.

表1 大學(xué)物理分層分級教學(xué)對應(yīng)表

一是根據(jù)不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)時要求，強(qiáng)化與專業(yè)和學(xué)科相關(guān)的物理學(xué)內(nèi)容，弱化相關(guān)度較小的內(nèi)容.理論教學(xué)學(xué)時不超過64學(xué)時，最低不低于32 學(xué)時.為適應(yīng)不同專業(yè)的需求，將其內(nèi)容分為大學(xué)物理A、大學(xué)物理B、大學(xué)物理C和大學(xué)物理D.其中大學(xué)物理A提供給電氣工程及其自動化、機(jī)械設(shè)計及其自動化、機(jī)械電子工程和車輛工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，共64 學(xué)時，主要涵蓋力學(xué)、電磁學(xué)和機(jī)械振動部分內(nèi)容，熱學(xué)、光學(xué)和近代物理部分稍做介紹，以自學(xué)為主；大學(xué)物理B提供給數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境科學(xué)與工程、材料化學(xué)、材料化學(xué)、生物科學(xué)、食品科學(xué)和生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，共48學(xué)時，主要涵蓋力學(xué)和電磁學(xué)的內(nèi)容，對于熱學(xué)、機(jī)械振動、光學(xué)和近代物理部分改為學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)；大學(xué)物理C提供給茶學(xué)、護(hù)理學(xué)、藥學(xué)和醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，共36學(xué)時，主要以熱學(xué)部分內(nèi)容為主；大學(xué)物理D 可以作為選修課，主要面向文科和術(shù)科生，共32 學(xué)時，以慕課教學(xué)團(tuán)隊自制的課程“欣賞物理學(xué)”為主要授課內(nèi)容.

二是大學(xué)物理實驗教學(xué)部分內(nèi)容的構(gòu)建上，以課程組教師自行編寫出版的教材《大學(xué)物理實驗》為依據(jù)，提供力、熱、電、光等方面實驗，如長度的測量、單擺、三線擺法測剛體轉(zhuǎn)動慣量、用自由落體運動測重力加速度、慣性秤、用牛頓環(huán)干涉測透鏡曲率半徑、箱式電位差計測量電池的電動勢、交流電橋的原理和設(shè)計、示波器的使用和冰熔解熱的測定[13]等實驗項目供不同專業(yè)選擇.在完成實驗緒論部分教學(xué)后，每個專業(yè)至少選做6個實驗，不少于12 學(xué)時，有興趣或?qū)W有余力的學(xué)生可增做其他實驗.文科和術(shù)科對實驗不做硬性要求，可以開放實驗室供有興趣的學(xué)生選做.

三是降低基礎(chǔ)稍薄弱學(xué)生的學(xué)習(xí)起點和學(xué)習(xí)要求，循序漸進(jìn).對基礎(chǔ)較好的學(xué)生引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)并增設(shè)拓展訓(xùn)練，對學(xué)生實施個體差異化教學(xué).

四是引入課程思政.在教學(xué)內(nèi)容中挖掘思政元素.植入物理學(xué)發(fā)展史、生活中的物理學(xué)和物理學(xué)發(fā)展前沿等人文性和趣味性內(nèi)容.結(jié)合各章節(jié)內(nèi)容以通識教育的內(nèi)容和方式配套講授物理學(xué)的發(fā)展脈絡(luò)和前世今生未來.以感性的內(nèi)容和人文的情懷助推學(xué)生對理性嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢砀拍詈投傻睦斫夂驼莆?，培養(yǎng)學(xué)生的物理情懷、學(xué)習(xí)興趣、科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.

通過以上四點對大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行生態(tài)化構(gòu)建，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，靈活配置，以適應(yīng)不同學(xué)科不同專業(yè)的需求，為新工科、新農(nóng)科、新醫(yī)科、新文科建設(shè)提供切實可行的大學(xué)物理課程教學(xué)，更好地服務(wù)于“四新”背景下的高質(zhì)量人才培養(yǎng).

2.2 教學(xué)模式生態(tài)化

信息時代的大學(xué)生多為互聯(lián)網(wǎng)的“原住民”，他們對互聯(lián)網(wǎng)有一種天然的親切感，利用信息技術(shù)的手段和方法以及互聯(lián)網(wǎng)資源改造教學(xué)，是實現(xiàn)以學(xué)生為中心的教育的必然要求.大學(xué)物理生態(tài)化教學(xué)模式的構(gòu)建關(guān)鍵在于多樣化教學(xué)方法和教學(xué)手段的靈活應(yīng)用與有機(jī)融合.現(xiàn)代教育技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展為多樣化的教學(xué)模式提供了有力保障，改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，改變傳統(tǒng)單一的課堂講授方式，深度融合現(xiàn)代教育信息技術(shù)，豐富教學(xué)手段，靈活教學(xué)過程，打破時空界限，探索傳統(tǒng)現(xiàn)代并舉，線上線下混合和基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的課堂翻轉(zhuǎn)生態(tài)教學(xué)模式是大學(xué)物理生態(tài)化教學(xué)的有效途徑.

為方便線上教學(xué)和學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，課程組自行建設(shè)制作慕課“欣賞物理學(xué)”作為大學(xué)物理課程教學(xué)的熱身和預(yù)備內(nèi)容，既可作為線上教學(xué)內(nèi)容，又可作為線下教學(xué)時的翻轉(zhuǎn)內(nèi)容，自行制作的課程內(nèi)容讓學(xué)生倍感親切.在教學(xué)形式上根據(jù)不同的章節(jié)內(nèi)容可線上、線下、混合、翻轉(zhuǎn)，并采用啟發(fā)式、討論式、探究式、個性化、參與式教學(xué)和習(xí)作課等多種行之有效的教學(xué)方法和形式，加強(qiáng)師生之間、學(xué)生之間的交流，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，啟迪學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自主性，提升學(xué)生應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)學(xué)習(xí)的能力，具體做法如圖1.

圖1 生態(tài)化教學(xué)模式示意圖

一方面學(xué)生可借助網(wǎng)絡(luò)資源和線上智慧學(xué)習(xí)平臺根據(jù)自身基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)習(xí)慣隨時隨地自主選擇學(xué)習(xí)模式，并在平臺上交流互動，提高學(xué)習(xí)效率，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)教學(xué)效率提高，提升教學(xué)效果，有利于培養(yǎng)學(xué)生提出、分析、解決問題的能力；另一方面，教師在無法進(jìn)行線下教學(xué)的情況下，如疫情期間，借助學(xué)習(xí)通、學(xué)堂在線和騰訊QQ、微信等平臺進(jìn)行直播，并將線下的翻轉(zhuǎn)移植到線上，直播授課平臺和線上智慧學(xué)習(xí)平臺交叉融合，相輔相成，并開展“一課多師”教學(xué).線下授課可在智慧教室進(jìn)行，是內(nèi)化知識、解決難點、實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和加強(qiáng)交流的有效方式.無論是線上還是線下，教師可根據(jù)不同專業(yè)和基礎(chǔ)的學(xué)生選擇不同的翻轉(zhuǎn)內(nèi)容和知識點，體現(xiàn)差異化和個性化教學(xué)，實現(xiàn)“線上自主學(xué)習(xí)+線下講授討論翻轉(zhuǎn)+課后延伸”的課前、課中、課后一體化教學(xué)設(shè)計.課前：教師布置任務(wù)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)；課中：師生交流互動；課后延伸：學(xué)生拓展和深度學(xué)習(xí)思考，學(xué)會應(yīng)用，教師反思總結(jié)，實施教師導(dǎo)演、學(xué)生參演、慕課支持、實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的智慧教學(xué).基于“互聯(lián)網(wǎng)+”采用多平臺混合式教學(xué)和課前、課中、課后一體化設(shè)計的生態(tài)教學(xué)模式使學(xué)生學(xué)習(xí)得到全過程支持，教師教學(xué)得到全方位保障，實現(xiàn)多維度混合式教學(xué)的效果.

2.3 考核評價生態(tài)化

制定課程目標(biāo)和達(dá)成度標(biāo)準(zhǔn)，以合理有效的評價體系，激勵學(xué)生學(xué)習(xí)投入，改變只考核學(xué)生對知識掌握程度的閉卷考試，加入對學(xué)生應(yīng)用知識分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力形式多樣的考察，如綜合上課出勤、習(xí)題完成質(zhì)量情況、撰寫學(xué)習(xí)體會、學(xué)科論文、開放式考核、線上學(xué)習(xí)情況的考核等.具體做法：理論成績=期末閉卷考試（50%）+平時成績(30%)+半期考成績（20%)；平時成績包括上課出勤、作業(yè)、課堂表現(xiàn)、線上自主學(xué)習(xí)等；半期考成績?yōu)殚]卷(或開卷)考試成績；實驗考試成績=實驗操作考試（40%）+實驗理論考試（開卷20%)+平時操作技能(10%)+實驗報告(20%）；課中評價（線下）通過同學(xué)互評、教師點評方式對課堂表現(xiàn)評價；期中評價（線下）通過了解、訪談學(xué)生和課程組教師之間的交流進(jìn)行評價；期末（線上）評價通過問卷調(diào)查、網(wǎng)上互動留言和評語及教務(wù)系統(tǒng)的評教評學(xué)進(jìn)行評價.多維度靈活多樣的生態(tài)化考核和評價機(jī)制，不僅能客觀地考查學(xué)生對該門課程的掌握情況，還能激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動機(jī)和興趣，達(dá)成本門課程情感、知識和能力目標(biāo).

3 生態(tài)教學(xué)模式構(gòu)建的初步成效和不足

經(jīng)過不斷的探索和實踐，以寧德師范學(xué)院為例的大學(xué)物理生態(tài)教學(xué)模式的構(gòu)建取得了初步成效，其重點是創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容體系，優(yōu)化重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，融入課程思政元素，達(dá)成了情感和素質(zhì)目標(biāo)，同時又堅持“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)，研究分層分級教學(xué)，根據(jù)不同專業(yè)、不同教學(xué)對象和教學(xué)目標(biāo)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以學(xué)定教，因材施教，內(nèi)容既有廣度又有深度，體現(xiàn)差異化和個性化教學(xué)，實時補(bǔ)充更新教學(xué)資源和教學(xué)內(nèi)容，與時俱進(jìn).創(chuàng)新考核形式，采用多維度靈活多樣化的考核和評價機(jī)制，達(dá)成了情感、知識和能力目標(biāo).其亮點是教學(xué)資源的豐富多彩，教學(xué)模式的靈活多樣，線上線下混合式教學(xué)、MOOC 應(yīng)用和課堂翻轉(zhuǎn)等創(chuàng)新了教與學(xué)的關(guān)系，改變了傳統(tǒng)教學(xué)教師“拼命講”、學(xué)生“被動聽”的單一形式，把教學(xué)關(guān)系由傳統(tǒng)的以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心.

實踐過程中也發(fā)現(xiàn)存在一些不足和問題，比如學(xué)生對學(xué)習(xí)本門課程的重要性和必要性缺乏充分的認(rèn)識；各專業(yè)、各生源地的學(xué)生物理基礎(chǔ)參差不齊；課程內(nèi)容多、學(xué)時少，對本門課程知識體系難以全面、深度地掌握；智慧教學(xué)配套設(shè)備和經(jīng)費少；線上線下混合式教學(xué)和互動需教師花費大量的時間與精力，也需學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和自主性.今后在教學(xué)實踐中還需進(jìn)一步探索如何更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣和自主學(xué)習(xí)的能力，如何更加有效地進(jìn)行個性化和差異化教學(xué)，進(jìn)一步探究如何充分應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)及線上資源，打通和融合線上線下的教與學(xué)，打通理論教學(xué)和實驗教學(xué)，從而構(gòu)建更加生態(tài)化的大學(xué)物理教學(xué)模式.

4 結(jié)語

本文從大學(xué)物理生態(tài)教學(xué)模式構(gòu)建的基本理念、主要思路、主要方法、實施路徑、初步成效和不足等方面對寧德師范學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)的過往、現(xiàn)狀和未來做出總結(jié)、描述和規(guī)劃.在傳承與創(chuàng)新中探索和構(gòu)建了高效、和諧、智慧、充滿活力和可持續(xù)改進(jìn)的“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)物理教學(xué)生態(tài)，為新時代新理念新形勢下本科人才培養(yǎng)中的大學(xué)物理課程提供有力支撐.