梁蘭菊,李建全,黃傳鑫,呂依穎,李愛云,張興坊
(棗莊學(xué)院 光電工程學(xué)院,山東 棗莊 277160)
黨的二十大報告提出,我們要努力辦好人民滿意的教育,全面貫徹黨的教育方針,落實立德樹人根本任務(wù),培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人,加快建設(shè)高質(zhì)量教育體系[1]。教育是國之大計、黨之大計;教師是立教之本、興教之源。“大學(xué)物理”課程是新一代信息技術(shù)的基礎(chǔ)支撐課程,為貫徹落實好黨的二十大指示精神,推進教育高質(zhì)量發(fā)展,需加強大學(xué)物理基礎(chǔ)課教師隊伍建設(shè),認(rèn)真落實立德樹人根本任務(wù),做言為士則、行為世范的大先生。
不少學(xué)者針對如何更新教師教學(xué)理念,提升教師教學(xué)教學(xué)能力,創(chuàng)新課堂教學(xué)方法進行實證研究。別敦榮[2]提出通過加強教師培訓(xùn)、突破教材中心地位和培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)進行大學(xué)課堂革命。葉信治等[3]提出構(gòu)建教學(xué)和科研、教學(xué)和服務(wù),以及教學(xué)、科研和服務(wù)協(xié)同育人體系,以適應(yīng)新時代人才培養(yǎng)需要。王喜旺等[4]認(rèn)為回歸課堂教學(xué),開展“課堂革命”成為現(xiàn)階段新建本科院校的首要任務(wù)。艾興等[5]建構(gòu)了基于教師能力標(biāo)準(zhǔn)的“教師專業(yè)水平的校本化發(fā)展層次框架-校本化的教師能力評測-教師發(fā)展的校本需求診斷”三位一體的理論模型,推進教師校本化發(fā)展從理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化。王秀梅等[6]對虛擬教研室建設(shè)提出可行性建議。本文針對教師教學(xué)理念更新、增強教師教學(xué)能力、人才培養(yǎng)質(zhì)量提升和課堂教學(xué)改革做了一些實踐探索,取得了一些成果[7-10]。
“大學(xué)物理”作為理工科專業(yè)的公共基礎(chǔ)課,涉及的理工科專業(yè)較多,存在學(xué)生學(xué)情情況較為復(fù)雜、課程育人功能不完善、重知識輕能力、評價方式單一等問題。課堂教學(xué)學(xué)生被動接受知識,多以知識灌輸為主,師生互動少且缺乏深度交流,教學(xué)模式和方法單一,教師教學(xué)理念落后,教學(xué)內(nèi)容脫離實際生活和最新科技前沿,現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用與教學(xué)覆蓋還不夠全面,貫徹落實立德樹人根本任務(wù)還有所欠缺,因此目前大學(xué)物理教學(xué)與習(xí)近平總書記對教師的殷切期望還有較大差距。為了適應(yīng)新時代教學(xué)改革要求,必須對大學(xué)物理教學(xué)模式進行改革實踐。在此背景下,本文提出基于以學(xué)生為中心的“大學(xué)物理”課堂教學(xué)改革實踐研究,構(gòu)建了價值引領(lǐng)、項目式推進、任務(wù)驅(qū)動的師生學(xué)習(xí)共同體,實現(xiàn)了學(xué)習(xí)有熱度、內(nèi)容有深度、過程有梯度、評價多角度、教學(xué)有高度、思政有溫度的大學(xué)物理“六度”高效課堂。
大學(xué)物理課堂中傳統(tǒng)的教學(xué)方法占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)教學(xué)方法的特點是“教師中心”,課堂教學(xué)是以教師為中心展開的,存在教師從頭講到尾、單方面輸出知識、學(xué)生被動接受知識、學(xué)生課堂教學(xué)參與度低等現(xiàn)象。多年的教學(xué)使教師已經(jīng)形成固定的教學(xué)模式,存在課堂教學(xué)讀PPT課件等問題。隨著信息時代的發(fā)展,學(xué)生獲取知識渠道呈現(xiàn)多元化,這就促使新的教學(xué)理念融入課堂教學(xué),在這一變化過程中,存在教師對新的教學(xué)理念不重視、認(rèn)知度不足等問題,導(dǎo)致教師教學(xué)模式和教學(xué)方法單一。
大學(xué)物理授課內(nèi)容主要依據(jù)教材內(nèi)容進行講解,教材的選擇一般情況是一本主教材,幾本輔助教材。在實際教學(xué)中,存在主要講主教材,忽略輔助教材的現(xiàn)象,結(jié)果導(dǎo)致課堂教學(xué)內(nèi)容“以本為本”,教學(xué)內(nèi)容反映學(xué)科前沿少,與行業(yè)和社會需求有一定的差距,教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度不足,專業(yè)思想滲透不夠。在學(xué)生作業(yè)環(huán)節(jié),主要是以課后習(xí)題為主,缺少拓展性作業(yè)、實踐性作業(yè),無法考察學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力,即教學(xué)內(nèi)容在高階性、創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)度等方面沒有體現(xiàn)出來。
大學(xué)物理教學(xué)課程思政融入課堂教學(xué)挖掘不深,課程思政元素找不到著力點。大學(xué)物理課程教學(xué)內(nèi)容主要以經(jīng)典物理學(xué)為主,經(jīng)典物理學(xué)基本是由國外的科學(xué)家創(chuàng)立,在學(xué)生心目中產(chǎn)生對國外科學(xué)的崇拜,缺乏對中國科學(xué)做出貢獻的認(rèn)同感。課堂教學(xué)中,授課教師重點關(guān)注教學(xué)內(nèi)容的講解,在課程思政融入教學(xué)方面下的功夫少,深度挖掘思維方法、思政元素、價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)等方面課堂教學(xué)融合度不夠,導(dǎo)致貫徹落實立德樹人根本任務(wù)效果不明顯。
傳統(tǒng)大學(xué)物理課堂教學(xué)是教師講學(xué)生聽,存在教師滿堂灌的現(xiàn)象,師生互動少。有些章節(jié)理論性比較強,需要教師帶著學(xué),但是存在部分教師一個學(xué)期的課程都是這樣上,教學(xué)手段落后,教學(xué)模式單一,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足,參與度低,難以體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)理念。以學(xué)生為中心的教學(xué)理念,需要教師花更多精力去了解學(xué)生,啟發(fā)學(xué)生,需要去創(chuàng)新教學(xué)方法。但是部分教師在教學(xué)中擔(dān)心教學(xué)效果不愿意創(chuàng)新,不重視信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境,導(dǎo)致學(xué)生課堂教學(xué)模式固化,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低,自主學(xué)習(xí)能力差,難以激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識。
傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)考核評價模式主要是期末考試成績占70%,平時成績占30%。期末考試主要是以試卷形式考核,平時成績主要是由學(xué)生平時作業(yè)、考勤和實驗成績?nèi)糠纸M成。傳統(tǒng)的考核方式簡單容易操作,但是這種考核方式導(dǎo)致學(xué)生只重視期末考試,而忽略了平時的學(xué)習(xí),學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量得不到有效提升。忽視過程性考核也不能持續(xù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情。期末考試試卷內(nèi)容大多考察學(xué)生對基本物理知識的掌握,對物理知識的應(yīng)用考核的少,使學(xué)習(xí)的物理知識和物理知識應(yīng)用脫節(jié),與應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求有一定的差距。
教師在課堂教學(xué)中的作用具有不可替代性,改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,首要任務(wù)就是改變大學(xué)物理教師的教學(xué)模式,這就需要教師具有自我否定精神和不斷學(xué)習(xí)的精神,最終學(xué)習(xí)和掌握新的教學(xué)理念應(yīng)用于教學(xué)中,對于大多數(shù)教師來說,這是一個痛苦的過程。因此,課堂教學(xué)改革的難點之一就是教師。本文的改進措施就是以物理教研室為單位,對大學(xué)物理教師進行培訓(xùn),以此轉(zhuǎn)變教師教學(xué)行為,提升教師教學(xué)理念和教學(xué)能力。通過教學(xué)革新,大學(xué)物理課程形成了以立德樹人為根本、以學(xué)生為中心、以教師為主導(dǎo)的創(chuàng)新課堂教學(xué)理念。堅持以O(shè)BE和工程教育模式為導(dǎo)向,融合現(xiàn)代信息技術(shù),構(gòu)建價值引領(lǐng)、項目式推進、任務(wù)驅(qū)動的師生學(xué)習(xí)共同體。開展線上線下、課程內(nèi)外深度融合的混合式教學(xué),打造學(xué)習(xí)有熱度、內(nèi)容有深度、過程有梯度、評價多角度、教學(xué)有高度、思政有溫度的“六度”高效課堂。
課堂革命的重點任務(wù)之一是突破教材中心地位。別敦榮教授指出:“一本書的大學(xué)不可能培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型和復(fù)合型人才,更不可能發(fā)展一流的本科教育”。本文采取的措施是在教材的基礎(chǔ)上重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,引入生活中的物理現(xiàn)象和熱點問題,優(yōu)化教學(xué)設(shè)計,拓展課堂知識學(xué)習(xí)的廣度和深度。例如:在動量守恒和動能守恒知識點講解中,引入冬奧會谷愛凌和蘇翊鳴奪取自由滑雪冠軍事件,讓學(xué)生主動思考滑雪運動員在大跳臺比賽中可以始終保持在賽道中的原因和用到的物理規(guī)律。結(jié)合教師的科學(xué)研究方向,將最新的科學(xué)研究成果融入課堂教學(xué),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生閱讀最新科學(xué)文獻,推進學(xué)生開展科學(xué)研究活動。例如:在電磁波章節(jié)中融入太赫茲的科技前沿內(nèi)容,讓學(xué)生加深對電磁波的理解,從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的高度和深度。發(fā)揮產(chǎn)教融合、校企合作優(yōu)勢,積極推進實踐教學(xué),讓學(xué)生走進實驗室、進入教學(xué)課題組、走進企業(yè)等進行實踐鍛煉,讓企業(yè)工程師進入課堂介紹企業(yè)最新的發(fā)展動態(tài),增強理論與實踐結(jié)合,擴充課堂教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱度,引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、科研能力和實踐能力,以此提高課程教學(xué)的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度和興趣度。
傳統(tǒng)的大學(xué)物理課程育人功能不完善,缺少恰當(dāng)?shù)乃颊厝谌?,難以實現(xiàn)“知識傳授”和“價值引領(lǐng)”相統(tǒng)一。針對存在的問題,本文采取的措施是:首先,重視大學(xué)物理課程思政建設(shè),通過引入科學(xué)史實,融入辯證思維,重視實踐教學(xué),激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷和科學(xué)素養(yǎng),提高學(xué)生的辯證思維能力,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀,全面貫徹落實立德樹人根本要求。其次,物理教研室全體教師集體修訂大學(xué)物理教學(xué)大綱,對每一個章節(jié)融入課程思政元素都做了要求,形成了課程思政案例庫,教師授課按照大綱執(zhí)行。最后,教研室開展教研活動,集體討論課程思政授課情況,及時總結(jié)經(jīng)驗并增加新的案例。在大學(xué)物理課堂教學(xué)中,還應(yīng)積極貫徹落實學(xué)校“777互聯(lián)互通”育人工程,形成了思政課教師、專業(yè)教師、輔導(dǎo)員、班主任等全員育人、全程育人、全方位育人的“三全育人”格局。
課堂教學(xué)要開展項目式教學(xué),將大學(xué)物理知識內(nèi)容中的運動學(xué)、力學(xué)、振動與波、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、量子力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容,分為不同的教學(xué)模塊。每個模塊中篩選出一個合適的項目,通過任務(wù)驅(qū)動,要求學(xué)生分組討論、學(xué)生講解、老師引導(dǎo),讓學(xué)生自主完成教學(xué)項目。在實施過程中,加強現(xiàn)代信息技術(shù)融入,充分利用MOOC、雨課堂、騰訊課堂、微信群、物理學(xué)科競賽基地、虛擬仿真實驗室、物理演示與探索試驗等豐富的教學(xué)資源,營造自主、合作、探究式學(xué)習(xí)環(huán)境,實現(xiàn)線上線下、課內(nèi)課外互聯(lián)互通。例如,力學(xué)部分選取復(fù)擺測重力加速度、門的制動、李薩如圖形繪制儀、計算高臺跳水水池的最佳高度等項目;在熱學(xué)部分選取線膨脹系數(shù)試驗儀改進、液體表面張力實驗改進等項目;在光學(xué)部分選取測細(xì)絲直徑、測液體折射率、測二氧化硅薄膜厚度等項目。通過項目式教學(xué),營造自主、合作、探究式學(xué)習(xí)環(huán)境,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱度,搭建了教學(xué)有梯度的課堂。
改變傳統(tǒng)大學(xué)物理考評模式,構(gòu)建多角度的課程評價體系。課程考核由三部分組成:(1)平時成績占30%,主要包括課堂表現(xiàn)、隨堂測試、課后作業(yè)、線上課程學(xué)習(xí)等;(2)單元測試成績占20%,一個單元學(xué)習(xí)結(jié)束對學(xué)生進行考核,考核內(nèi)容包括知識測驗、技能考核、設(shè)計展示、課程論文、專題報告、案例分析、實習(xí)實訓(xùn)報告等;(3)期末考試成績占50%,在期末考試中設(shè)置非標(biāo)準(zhǔn)答案試題,至少占考試試卷的20%,考查學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力。
通過課堂革命和教學(xué)改革創(chuàng)新,大學(xué)物理課堂形成了教師主導(dǎo)、學(xué)生中心,堅持產(chǎn)出導(dǎo)向的教學(xué)理念。在課堂教學(xué)中充分發(fā)揮教研室作用,利用現(xiàn)代信息技術(shù),通過項目式推進,構(gòu)建師生學(xué)習(xí)共同體,開展線上線下、課堂內(nèi)外混合式教學(xué),構(gòu)建學(xué)習(xí)有熱度、內(nèi)容有深度、過程有梯度、評價多角度、教學(xué)有高度、思政有溫度的大學(xué)物理“六度”高效課堂。下面以大學(xué)物理光學(xué)部分“薄膜干涉的應(yīng)用”一堂課的課前、課中和課后為例進行分析說明。
確定目標(biāo)任務(wù)(目標(biāo)驅(qū)動)。教研室的目標(biāo)任務(wù):教研室審查教師教學(xué)內(nèi)容,并組織教研討論,主要是從教學(xué)理念是否新、教學(xué)內(nèi)容是否實、教學(xué)設(shè)計是否巧、教學(xué)方法是否先進、課程思政融入是否恰當(dāng)、課堂教學(xué)考核評價是否多樣等方面進行審查,要求教師不斷完善課堂教學(xué)。教師的目標(biāo)任務(wù):教師根據(jù)教研室反饋,按照教學(xué)大綱要求進行備課,并給學(xué)生布置線上課前預(yù)習(xí)作業(yè),預(yù)習(xí)內(nèi)容包括學(xué)習(xí)清單及重難點,按照項目式推進教學(xué)方法布置項目任務(wù),教師及時了解學(xué)生課前預(yù)習(xí)情況,學(xué)生對知識的掌握程度。學(xué)生的目標(biāo)任務(wù):完成教師布置的預(yù)習(xí)作業(yè),并反饋。
課前學(xué)習(xí)清單(線上完成)。通過觀看視頻、MOOC、云班課、雨課堂等預(yù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容,完成課后作業(yè),重點理解等傾干涉和等厚干涉的區(qū)別,劈尖干涉的規(guī)律和應(yīng)用(學(xué)生自主學(xué)習(xí))。嘗試用MATLAB等計算軟件模擬等傾干涉和等厚干涉(教學(xué)內(nèi)容拓展)。項目任務(wù):用光學(xué)方法測量頭發(fā)絲直徑(非標(biāo)準(zhǔn)答案測試)。
教學(xué)理念體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念?!氨∧じ缮娴膽?yīng)用”這堂課的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法、課程思政、課堂考核都是以學(xué)生為中心展開,整個教學(xué)過程是經(jīng)教研室審核,經(jīng)過多次反復(fù)修改定稿。
教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)高階性,即重難點突出、理論聯(lián)系實際、反應(yīng)學(xué)科前沿、知識拓展有深度?!氨∧じ缮娴膽?yīng)用”這堂課重點講解等傾干涉和等厚干涉的區(qū)別、劈尖干涉的規(guī)律和應(yīng)用。由課本中的實驗內(nèi)容測量肥皂沫的厚度,拓展用MATLAB軟件計算薄膜厚度,并演示測量芯片厚度實驗。芯片厚度測量實驗是團隊教師正在參與國家級項目中其中一個實驗,通過課堂演示實驗便于學(xué)生了解薄膜干涉的應(yīng)用,也可以使學(xué)生了解教師正在從事的科研工作,同時拓展了知識范圍,反映最新科學(xué)前沿。
教學(xué)設(shè)計體現(xiàn)互動性,即打破常規(guī)教學(xué)設(shè)計,圍繞怎么調(diào)動學(xué)生積極性、增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)和師生互動學(xué)習(xí)為目標(biāo)進行教學(xué)設(shè)計?!氨∧じ缮娴膽?yīng)用”這堂課中首先是復(fù)習(xí)前面的學(xué)習(xí)內(nèi)容和分析學(xué)生線上作業(yè)情況。通過課前預(yù)習(xí)作業(yè),給學(xué)生布置一個項目:“用光學(xué)方法測量頭發(fā)絲直徑”作為本節(jié)課引入點。其次重點講解等傾干涉和等厚干涉的區(qū)別和劈尖干涉的規(guī)律和應(yīng)用,在這個過程中教學(xué)設(shè)計堅持問題導(dǎo)向,如提出問題“薄膜干涉結(jié)果取決于光程差,光程差的影響因素有哪些?”“環(huán)形油膜是等厚干涉還是等傾干涉?”等問題,采取教師啟發(fā)式教學(xué),課堂學(xué)生分組討論然后匯報等形式,設(shè)計學(xué)生自主學(xué)習(xí)和師生互動的教學(xué)環(huán)節(jié)。
教學(xué)方法體現(xiàn)先進性,即線上線下結(jié)合、課堂分組討論、課堂隨機檢測、課堂演示實驗等,隨時調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度和積極性,調(diào)動師生的互動性。線上教學(xué)在課堂上應(yīng)用雨課堂、學(xué)習(xí)通、騰訊課堂、云班課與學(xué)生隨時互動,如在師生互動環(huán)節(jié),學(xué)生可以在線上教學(xué)軟件上留言,也可以進行線上測試和線上調(diào)研等。“薄膜干涉的應(yīng)用”課堂教學(xué)中安排了“測膜厚”線上習(xí)題小測試。
課程思政體現(xiàn)融合性,即課堂教學(xué)內(nèi)容一定與思政恰當(dāng)融合。劈尖干涉測量微小尺寸時,將魯班工匠精神融入其中,教育學(xué)生們對待科學(xué)要刻苦鉆研,精益求精。課堂演示測量芯片時,融入目前我國在芯片制作、光刻機等方面取得的進展和存在的差距,激發(fā)同學(xué)們努力學(xué)習(xí)科學(xué)知識,報效祖國的熱情。
課堂考核體現(xiàn)多樣性,即用多種方式考核學(xué)生學(xué)習(xí)狀況?!氨∧じ缮娴膽?yīng)用”這堂課中設(shè)置的主要考核點有分組討論中個人和小組成績、隨堂測試成績、線上測試成績、師生互動成績等,把學(xué)生參與作為考核的重點,參與度高、完成率高的學(xué)生獲得考核成績高。
課后進行教學(xué)總結(jié)是一個重要步驟,需要學(xué)生在線上反饋課堂學(xué)習(xí)情況。通過數(shù)據(jù)分析,情景再現(xiàn)等方式,找到優(yōu)點和不足,好的方面繼承和發(fā)揚下去,不足的方面繼續(xù)優(yōu)化設(shè)計,不斷創(chuàng)新教學(xué)方法。經(jīng)過教學(xué)總結(jié),“薄膜干涉的應(yīng)用”這堂課總體上達到了教學(xué)目標(biāo)要求,師生互動、學(xué)生互動明顯增加。但還是存在一些問題,如何讓每一個學(xué)生在課堂上參與互動、在課外拓展知識用MATLAB軟件計算薄膜厚度方面,學(xué)生存在困難。針對這些問題,課后教學(xué)改進方面我們設(shè)計在小組討論環(huán)節(jié)和線上參與階段增加師生和學(xué)生互動環(huán)節(jié)提升學(xué)生參與度。MATLAB軟件學(xué)習(xí)使用一方面在線上資源中補充MOOC課、課外電子資料,另一方面加強課外線上輔導(dǎo)和線下培訓(xùn),幫助學(xué)生快速掌握MATLAB用法。經(jīng)過教學(xué)總結(jié)后,對教案進行重新優(yōu)化,形成教學(xué)典型案列,以備下次上課使用。
針對“大學(xué)物理”課堂教學(xué)中存在現(xiàn)代教育理念融入不夠、教學(xué)內(nèi)容“兩性一度”體現(xiàn)不足、課程思政融入課堂教學(xué)不深入、評價考核方式單一、以學(xué)生為中心創(chuàng)新教學(xué)和以信息技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境等方面存在的問題,本文提出以教研室為單位加強教師培訓(xùn),以學(xué)生為中心改變教師教學(xué)理念,提升教師教學(xué)能力,轉(zhuǎn)變教師教學(xué)行為,重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容,豐富教學(xué)資源,滲透專業(yè)思想,融合最新科技前沿,構(gòu)建多元化課程考評體系等改進措施,打造“六度”的高效物理課堂,推進課堂教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展。并以“薄膜干涉的應(yīng)用”一堂課的課前、課中和課后典型案例進行說明。實踐結(jié)果表明,“大學(xué)物理”課堂教學(xué)改革取得初步效果,具有一定的推廣應(yīng)用價值。