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

任晉萍 高春平 李志堅(jiān)

(山西工學(xué)院通識(shí)教育學(xué)院 山西 朔州 036002)

1 引言

山西工學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱我校)是以工為主,以工程應(yīng)用為特色的全日制普通本科高校,學(xué)校積極探索應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新,堅(jiān)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(guó),做好朔州的事情”．結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要,針對(duì)性地開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)、科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)行業(yè)人員培訓(xùn)等一系列的高水平服務(wù)．在學(xué)校理工科的諸多課程中,大學(xué)物理以學(xué)生受眾廣、內(nèi)容涵蓋廣、育人資源廣等特點(diǎn)成為開(kāi)展“教學(xué)創(chuàng)新,教學(xué)改革”的特色課程．我校學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)歷不同,有10%為專升本學(xué)生,90%為普高學(xué)生,學(xué)習(xí)經(jīng)歷不同決定了他們的知識(shí)結(jié)構(gòu)存在差異和接受人文素質(zhì)教育的差別．但是學(xué)生求知欲強(qiáng),學(xué)習(xí)目標(biāo)明確,參與活動(dòng)積極性高,并且在高中階段學(xué)習(xí)過(guò)物理知識(shí),有一定基礎(chǔ)．因此我校在教學(xué)改革中主要解決以下問(wèn)題:

(1)授課時(shí)間短,課程內(nèi)容涵蓋廣難度大

近年來(lái)大學(xué)物理課堂教學(xué)時(shí)間一再壓縮,有限的課堂教學(xué)學(xué)時(shí)對(duì)高效完成大學(xué)物理教學(xué)任務(wù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)提出了新的挑戰(zhàn)．

(2)課程教學(xué)資源不能體現(xiàn)出時(shí)代前沿性

學(xué)生數(shù)量規(guī)模較大,采用大班授課,教學(xué)模式單一,互動(dòng)少．

(3)學(xué)生利用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力不強(qiáng)、卓越人才的培養(yǎng)效果不明顯等問(wèn)題．

2 課程簡(jiǎn)介與課程目標(biāo)

物理學(xué)是研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用和物質(zhì)最基本、最普遍的運(yùn)動(dòng)方式及其相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學(xué)科．它的基本理論滲透在自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,是其他自然科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ),影響著人們的思維方式及社會(huì)生活．因此,在應(yīng)用型本科院校中,大學(xué)物理對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力有不可替代的作用．

大學(xué)物理講授自然界物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、相互作用及其運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,蘊(yùn)含著大量思政的思辨過(guò)程,是課程思政的天然載體．在知識(shí)傳授過(guò)程中,利用物理學(xué)家的事跡、物理理論的建立、物理定理的推導(dǎo)、物理定律的發(fā)現(xiàn)等,春風(fēng)化雨、潤(rùn)物無(wú)聲地影響學(xué)生、教育學(xué)生,增強(qiáng)學(xué)生們的民族自信心和自豪感,培養(yǎng)學(xué)生不怕困難艱苦奮斗的精神和不迷信權(quán)威勇于創(chuàng)新的精神,進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì),達(dá)到育人育才的目的．因此我們重新解構(gòu)大學(xué)物理課程的教學(xué)目標(biāo),在傳授知識(shí)的同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生思考科學(xué)家建立科學(xué)規(guī)律時(shí)的科學(xué)方法,注重學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng),注重學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)．我們堅(jiān)持育人育才理念,培養(yǎng)一代社會(huì)主義新人,現(xiàn)將大學(xué)物理分為以下4個(gè)層次的目標(biāo),如圖1所示．

圖1 大學(xué)物理課程“四位一體”教學(xué)目標(biāo)

3 課程教學(xué)設(shè)計(jì)思路

為推動(dòng)我校應(yīng)用型高校內(nèi)涵建設(shè),讓基礎(chǔ)物理教育“潤(rùn)物無(wú)聲,潛移默化”地融入課程思政,使學(xué)生在不知不覺(jué)間對(duì)思政教學(xué)的內(nèi)容產(chǎn)生認(rèn)同感,并在生活和學(xué)習(xí)中親身實(shí)踐．提升基礎(chǔ)物理課程的時(shí)代性、針對(duì)性和網(wǎng)絡(luò)性,更好地服務(wù)于“新工科”人才培養(yǎng)．為了達(dá)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(xué)”課程思政融入大學(xué)物理教學(xué)探索,教學(xué)設(shè)計(jì)如圖2所示．

圖2 “雙態(tài)課堂,分層教學(xué)”混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

雙態(tài)課堂即靜態(tài)自學(xué)和動(dòng)態(tài)互學(xué)．靜態(tài)自學(xué),學(xué)生自主分小組課前利用學(xué)習(xí)通在線資源,中國(guó)大學(xué)生慕課平臺(tái)觀看教學(xué)微視頻預(yù)習(xí),并在學(xué)習(xí)通完成線上課堂檢測(cè)、思維導(dǎo)圖做知識(shí)梳理并提交作業(yè)．動(dòng)態(tài)互學(xué),課堂中互助學(xué)習(xí),合作探究,解決在靜態(tài)自學(xué)中存在的問(wèn)題．通過(guò)生教生,組教組,師教生,學(xué)生在解決困惑的過(guò)程中思維得到了提升．課后在學(xué)習(xí)通發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷收集對(duì)本次授課實(shí)施效果的反饋．

分層教學(xué):我校有普本和專升本兩類學(xué)生,針對(duì)不同學(xué)生、不同專業(yè)開(kāi)展分層分類教學(xué)．在雙態(tài)課堂分層教學(xué)中,自主合作,探究學(xué)習(xí)方式．

3.1 立足于線上平臺(tái) 利用線上教育資源

教師可以在學(xué)期初發(fā)布相關(guān)的國(guó)家級(jí)、省級(jí)優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)MOOC課程,充分利用這些優(yōu)秀的教學(xué)資源供學(xué)生提前預(yù)習(xí)．每次課前時(shí)段,比如提前一到兩天時(shí)間,教師在學(xué)習(xí)通自建課發(fā)布課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)、教學(xué)課件、講義、課前練習(xí)題等資料,供學(xué)生預(yù)習(xí)與測(cè)驗(yàn)．

3.2 置身其中 采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式方法增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力

課前發(fā)布概念自測(cè)題,并要求學(xué)生按時(shí)提交作業(yè),這種概念自測(cè)題按照教材內(nèi)容展開(kāi),并且每個(gè)問(wèn)題的答案都可以在線上視頻學(xué)習(xí)中明確找到.在此基礎(chǔ)上提出更高階的目標(biāo),發(fā)布開(kāi)放性試題,也可以給學(xué)生提供一些最前沿的科研論文,自主學(xué)習(xí)過(guò)程中灌輸和滲透相結(jié)合,穿插進(jìn)行．真正提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力．

例如講解法拉第電磁感應(yīng)定律這次課的概念自測(cè)題有:

(1)磁生電的條件.

(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式.

(3)解釋視頻中出現(xiàn)華為手機(jī)無(wú)線充電的工作原理?電磁感應(yīng)現(xiàn)象在生活中還有哪些應(yīng)用?

3.3 學(xué)生為中心 動(dòng)態(tài)互學(xué) 靈活組織教學(xué)形式

高質(zhì)量的課程建設(shè)要突出學(xué)生的課堂主體性．混合式教學(xué)受眾主體在學(xué)生,建設(shè)成效也在學(xué)生．因此,為了提升建設(shè)的有效性,我們采用多種授課方式,結(jié)合智慧教育、網(wǎng)課資源,實(shí)施課前自主學(xué)習(xí)以開(kāi)放性題目探索為目的,在搜集基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)學(xué)習(xí)通發(fā)布,所學(xué)內(nèi)容在生活中的應(yīng)用實(shí)施小組討論、學(xué)生講解等方式,引導(dǎo)學(xué)生從被動(dòng)接受到主動(dòng)探究,用好信息技術(shù)資源,主動(dòng)涉獵獲取文獻(xiàn)資料,試著撰寫研究材料文案等,讓學(xué)生真正樂(lè)在其中,有獲得感．課后要求學(xué)生線上提交筆記,拓展應(yīng)用作業(yè)(小組互評(píng))．

3.4 大學(xué)物理課程之魂——思政育人

高質(zhì)量課程思政建設(shè)要培根鑄魂．以物理學(xué)中優(yōu)秀的思政教育資源為基礎(chǔ),通過(guò)系統(tǒng)專業(yè)的知識(shí)體系和知識(shí)背后蘊(yùn)含的科學(xué)方法、科學(xué)精神、科學(xué)素養(yǎng)以及家國(guó)情懷等內(nèi)涵,培養(yǎng)學(xué)生成人成才．

習(xí)近平總書記指出: “學(xué)史明理,學(xué)史增信,學(xué)史崇德,學(xué)史力行．宋代史學(xué)家呂祖謙認(rèn)為:觀史如身在其中,見(jiàn)事之厲害,時(shí)而禍患,必掩卷自思,使我遇此事,當(dāng)作何之”．物理學(xué)本身就是在解決一個(gè)又一個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的．物理學(xué)發(fā)展史中蘊(yùn)含著科學(xué)的方法論、正確的宇宙觀等內(nèi)容可以很好地實(shí)現(xiàn)寓價(jià)值引領(lǐng)于知識(shí)傳授,達(dá)到育人的目的．以科學(xué)素養(yǎng)引領(lǐng)科學(xué)情懷,培養(yǎng)學(xué)生把愛(ài)國(guó)情、強(qiáng)國(guó)志、報(bào)國(guó)行自覺(jué)融入到建設(shè)社會(huì)主義強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的奮斗之中．用物理學(xué)的科學(xué)思維啟迪學(xué)生智慧之門,用物理學(xué)家的人格魅力引領(lǐng)學(xué)生成才之路,用物理學(xué)的科技實(shí)例激勵(lì)學(xué)生報(bào)國(guó)之行．

例如:在講解大學(xué)物理緒論部分引入“兩彈元?jiǎng)住编嚰谙鹊墓适?課上給學(xué)生們播放短視頻《等待》,前28年追尋,后28年等待……課堂上學(xué)生們被老一輩科學(xué)家的愛(ài)國(guó)主義精神深深感動(dòng),抬頭率100%,半數(shù)以上學(xué)生流下淚水．在講解伯努利方程應(yīng)用時(shí),對(duì)比1949年國(guó)慶閱兵時(shí)空軍只有17架飛機(jī)能拿得出來(lái),為了彌補(bǔ)飛機(jī)的不足,頭9架P-51戰(zhàn)機(jī)在前頭先飛,飛完后又繞到隊(duì)伍的尾巴上再飛．所以在外人看來(lái)以為是26架飛機(jī),實(shí)際上是17架,而2019年閱兵領(lǐng)頭的是我國(guó)自主研發(fā)的大型戰(zhàn)斗機(jī)殲-20,且參與閱兵的飛機(jī)數(shù)量達(dá)到了168架．“如今山河無(wú)恙,這盛世如您所愿”現(xiàn)在我們國(guó)家國(guó)富兵強(qiáng),學(xué)生內(nèi)心的自豪感油然而生,再進(jìn)一步引出大型飛機(jī)如何上天?真正實(shí)現(xiàn)課程思政“潛移默化,潤(rùn)物無(wú)聲”.

4 多元化課程考核評(píng)價(jià)體系

我校開(kāi)展“工程化、智能化、管理化”特色應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式改革．對(duì)于應(yīng)用型本科高校來(lái)講,應(yīng)更注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),以求對(duì)學(xué)生的綜合能力有一個(gè)全面的評(píng)價(jià),真正起到引領(lǐng)教學(xué)的作用．因此在過(guò)程性評(píng)價(jià)方面我們教研室下功夫開(kāi)展多元化評(píng)價(jià)模式．本課程實(shí)施課程思政教學(xué)改革后,我們教研室探索實(shí)施了多元化評(píng)價(jià)方式,將期末成績(jī)占比降低到70%,從而使課程評(píng)價(jià)能更加有效地滿足“新工科”對(duì)于實(shí)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(jī)構(gòu)成

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

(2)在線學(xué)習(xí)(占比 10%)．以小組為單位進(jìn)行線上學(xué)習(xí),同時(shí)制作思維導(dǎo)圖和PPT．

(3)平時(shí)作業(yè)(占比 10%)．注重專業(yè)能力的訓(xùn)練．

(4)學(xué)期報(bào)告(占比 10%)．結(jié)合自身的學(xué)習(xí)過(guò)程,闡述本學(xué)期學(xué)習(xí)基礎(chǔ)物理的收獲與困惑,一是培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)梳理分析能力,二是為后續(xù)課程更新建設(shè)提供反饋素材．

5 教學(xué)反饋

自2021年試點(diǎn)“雙態(tài)課堂,分層教學(xué)”混合式教學(xué)改革,我們已在 2 個(gè)年級(jí)的4個(gè)班級(jí)中進(jìn)行了推廣,課程評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)如圖4所示.從結(jié)課時(shí)的調(diào)查問(wèn)卷來(lái)看,達(dá)到了不錯(cuò)的效果．在2021 年的兩個(gè)班級(jí)數(shù)據(jù)(149份問(wèn)卷)中,30.2%的學(xué)生認(rèn)為教師從知識(shí)點(diǎn)出發(fā)拓展講的為人處世的道理對(duì)他們影響最深,28.2%的學(xué)生認(rèn)為知識(shí)背后蘊(yùn)含的價(jià)值觀對(duì)其影響最深．在2022年的兩個(gè)班級(jí)數(shù)據(jù)(117 份問(wèn)卷)中,49.6%的學(xué)生認(rèn)為教師從知識(shí)點(diǎn)出發(fā)拓展講的為人處世的道理對(duì)他們影響最深,24.8%的學(xué)生認(rèn)為知識(shí)背后蘊(yùn)含的價(jià)值觀對(duì)其影響最深．說(shuō)明我們學(xué)習(xí)目標(biāo)中的價(jià)值目標(biāo)達(dá)到初步效果．

圖4 2021年和2022年大學(xué)物理課程評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)表

同時(shí)對(duì)大學(xué)物理課堂做了滿意度調(diào)查,調(diào)查結(jié)果如圖5所示.106名學(xué)生中,94人參與問(wèn)卷調(diào)查,調(diào)查問(wèn)卷顯示85.1%的學(xué)生對(duì)雙態(tài)課堂教學(xué)模式滿意．73.4%的學(xué)生認(rèn)為當(dāng)前教學(xué)模式有助于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力,幫助很大,并且課前和課后的課件學(xué)習(xí)也可以主動(dòng)完成．

圖5 大學(xué)物理課程滿意度調(diào)查

6 結(jié)束語(yǔ)

在應(yīng)用型本科院校大學(xué)物理課程教學(xué)中,從學(xué)院應(yīng)用型高校建設(shè)目標(biāo)出發(fā),梳理凝練大學(xué)物理育人資源．以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)正確的科學(xué)方法,培養(yǎng)科學(xué)精神和養(yǎng)成科學(xué)素養(yǎng)為大學(xué)物理課程思政育人目標(biāo),圍繞以學(xué)生為中心,知識(shí)、能力、素養(yǎng)有機(jī)融合開(kāi)展育人資源的梳理與凝練,編寫典型教學(xué)案例匯編．在教學(xué)中,不斷完善將思政元素融入教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程,多方收集反饋意見(jiàn),更新教學(xué)案例．最大程度上實(shí)現(xiàn)了因材施教的個(gè)性化培養(yǎng)．