线下一流课程“大学物理”教学实践

刘金秋，郑运强，智春艳

（1.西安工商学院 通识教育学院，陕西 西安 710032；2.中国科学院 西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119）

新高考政策增加了学生的选择权，使文理融合变得更加合理，提高了小学科在高考中的分量，让学生可以学其所好、考其所长，更符合人才的成长规律。在选考学科中，物理、历史作为必选科目，学生必须至少选择其中一门报考，这使得无论偏文还是偏理的考生都有选择的自由。可见物理在高中阶段是非常重要的。同样的，大学物理也非常重要。“大学物理”课程是工科专业一门重要的基础课，它对学生知识结构、智能训练和能力培养等诸多方面都起着重要作用［1］。但是笔者所在学校的“大学物理”课程出现了以下几种矛盾。第一，32学时的理论课课时略少于高校平均水平，内容多，课时少。第二，课程比较难学，枯燥乏味，学习转化率低。第三，教师一人讲，多人听，学生参与度低，教学效果差。第四，学习“大学物理”没有即时效应，短期看不到效果，因此有部分学生表示“大学物理”没什么用。针对以上情况，大学物理教研室做出了如下调整。一是结合专业特点设置教学大纲，并不是所有“大学物理”的知识都讲，以此解决第一个矛盾；二是建立知识体系和素材库，并使用信息化平台，选择多种材料和方式进行教学，激发学生的学习兴趣，以此解决第二个矛盾；三是改变传统章节授课模式，变为模块化教学，让更多的学生参与进来，做到以学生为中心，以此解决第三个矛盾；四是让学生自己动手制作一些作品，做到学以致用，独立思考，以此解决第四个矛盾。以机械制造及其自动化专业为例，将32学时的理论课分为4个模块，每个模块8个学时。

一、结合专业特点设置教学大纲

结合本校教学现状，课程教学无法面面俱到，因此根据专业设置开展“大学物理”教学改革［2］。我院目前开设“大学物理”课程的专业有机械制造及其自动化、电子信息、计算机及软件工程，针对各专业特点及对“大学物理”课程中力学、热学、电磁学、光学及近现代物理学各部分的侧重需求，在内容选择上有不同的安排。教学内容多样化、丰富化，不再局限于原有的理论性较强的教学内容，会加入一些根据不同专业特点选取的教学内容，同时加入一些重要的物理定理、定律在被发现及总结过程中的历史条件及相关科学家的科研精神等内容，以期提高学生的学习积极性，并对学生人文科学素养的提高有很好的帮助。我们采取打破原有课程体系，按模块要求重新整合课程体系的方式，即不搞传统的“压缩式”，而是采取“删减式”，对专业教学计划、课程设置不按整体要求来安排，而是根据不同专业的要求来确定；打破学科和课程界限，将每一个模块看作一个整体；进行理论研究、课程调研，分析调研结果数据，编写课程讲义并制定教学大纲。

二、建立素材库

在“大学物理”课程教学改革中，建立了很多素材库，包括作品库、知识库、图片视频库和典型案例库［1］。其中作品库是将作品按照不同年级与涉及知识的类别进行分类，并给作品制作标签。分为力学作品库、电磁学作品库和光学作品库，分别用到了力学知识、电磁学知识、光学知识及交叉学科知识，如计算机编程、数学计算、机械制造等相关领域的知识。在作品库的作品都有自己的编号，力学作品用L表示、电磁学用D表示、热学用R表示，第一届作品用1表示、第二届用2表示，依次类推。如第一届作品力学中第五号为1-L-5。力学作品有喷气式礼花枪等，电磁学作品有带有屏蔽性质的小船、特斯拉音乐线圈、遥控车、寻迹小车等，光学作品有伪全息投影等。短视频作品有演示牙签吊水瓶，也有磁悬浮演示等。知识库是“大学物理”课程建设中为丰富教学资源而建立和完善的大学物理教学资源系统。除经典物理知识外，将学科领域的最新科技成果、科学技术发展、其他企业单位或研究所等研究的项目纳入知识库。包括大纲、评价方法、典型案例库、习题库和讲义等。图片视频库是将学生作品拍摄成册，展现每一个作品的应用环境和功能，并将所有作品的制作、演示及展出拍成视频集。记录学生作品的名称、作者和简介，以及作品的使用。典型案例库是由从灵感、设计理念、应用前景等方面评选出的高水平作品组建而成。我们在大学物理教学资源库建设方面已经做了大量工作，在此基础上，继续加强和完善资源库的建设工作，为教师的教学、学生的自主学习搭建平台，促进“大学物理”教学的发展。

三、信息化平台的使用

我校使用的主要教学辅助软件是蓝墨云班课App，在这里可以很清楚地记录学生的信息及表现［3］。同时它的功能也比较强大，如签到、投票问卷、头脑风暴、答疑讨论、测试、作业、课堂表现、资料上传等，操作简单，互动方便，资料可留，深受学生的喜欢。

四、教学改革

在教学过程中改变传统的教学方法，借助多种多媒体手段和信息化平台。插入锻炼学生能力的环节。使得教学方法多样化、教学活动丰富化［3］。一个模块的教学流程大致分为三个阶段：课前、课中和课后。课前，教师需要发布材料及模块主题并布置相关任务。学生将根据教师发布的材料写一篇研究报告，发送到蓝墨云班课，同时，学生要着手准备制作与之相关的作品，最后总结用到的知识、原理及其在其他领域的应用并提出研究过程中遇到的问题。课中，首先，安排学生分享小组研究报告并共同讨论，进行大众评审，评选出研究报告最全面、最有创新、最有特点的小组；其次，教师针对学生的疑问，讲解相应的理论知识和知识构架，把理论知识灵活运用于材料问题的解决；最后，进行作品展示和作品答辩，此过程要着重提高学生的团队合作能力、组织能力及语言表达能力。课后，教师不仅要指导学生制作，还要查找相关资料，建立资源库，构建知识体系，学生不仅要进行作品的创作、改进和创新，还要完成相应的作业，对新知识进行巩固和训练，这是一个自我提升和团队共同进步的阶段，同时也是收获最大的阶段。

假设一个班级有30名学生，将30名学生分成10个组，每组3人，一个组长，两个组员。例如，教师在给机械制造及其自动化专业学生讲授力学中《刚体》这一章时，不会按照书本上的章节进行讲授，即不会按照顺序讲解刚体的概念、性质、转动惯量、转动定律等系列知识，而是在课前给学生推送《黑鹰坠落》和《花样滑冰》等视频资料，给学生布置任务。任务一：看了视频后请自行查找相关资料，解释为什么索马里人要打飞机的尾翼；观察花样滑冰运动员旋转的速度和姿势，解释为什么会出现此现象。任务二：这两个视频中都用到了哪些知识，用现有知识能否合理解释。任务三：自行预习《刚体》这一章，了解什么是刚体及刚体的性质。任务四：根据视频资料，每组写一份研究报告，包括视频中用到的原理及相关知识、应用前景、拓展和创新、心得等。任务五：针对视频中用到的原理及其相关知识，查找相关资料并着手准备材料，制作一个相关的作品，作品形式可以是短视频、实物或者实验仪器改装等。课中，用两小节的时间，让学生根据视频资料，分享并讨论各组的研究成果，每组大概6分钟，10组共计60分钟，教师用20分钟总结学生的研究报告，并引出相关知识，学生用10分钟进行大众评审，分别给各组打分，最终每组都会得到一个相应的分数。后面四个学时进行知识串讲，在知识串讲过程中，结合学生提出的问题和现有知识无法解决的问题，以问答形式展开教学，如什么是刚体，刚体是否存在？通过问答引出刚体模型并与质点模型做对比。随即再开展问答讨论模式，与学生共同讨论刚体的性质、角量关系及角量和线量的关系，用连贯理解法，以质点模型及相关理论知识为基础，引出刚体转动定律、转动惯量、动量守恒和能量守恒等刚体知识。结合这些知识，讲述刚体在建筑、机械制造、运动等领域都有广泛的应用。最后回归课前视频资料，解释原因。

教学改革后，看似课时少了，任务少了，实则教师和学生的任务都增加了，教师要指导学生制作作品，解决现实中遇到的问题，查找更多的资料和素材，建立课程体系和知识体系；学生要创新和创造更多作品，学习更多知识以解决制作中问题，紧密结合理论和实践，增强团队精神、合作意识，提升分析问题、解决问题的能力。

五、教学评价

课程考核是教学过程中的一个重要环节和组成部分，是评定学生学习成绩、检查教师教学质量的主要手段［4］。为贯彻落实人才培养目标，进一步加强学习过程管理，深化课堂教学改革，提高人才培养质量，根据我校实际，特制定教学评价方式。构建能力与知识考核并重的“五化”考核评价体系，即考核过程全程化、考核内容综合化、考核形式多样化、评价主体多元化、评分标准导向化。

从终结性评价为主向过程性评价为主转变。改变一张考卷定成绩的僵化模式，调整过程性评价成绩和终结性评价成绩的比例，加大过程性评价成绩在课程考核中的比重，有效发挥平时考评的督促功能和期末考核的检测功能。过程性评价成绩和终结性评价成绩的比例为，平时成绩占60%，期末成绩占40%。平时成绩包括考勤、作业、研究报告、作品成绩和作品答辩成绩。教学过程中每个模块分为研究报告分享阶段、作品展示阶段和作品答辩阶段，每个阶段满分均为100分，按照大众评审分别给研究报告分享阶段、作品展示阶段和作品答辩阶段打分，最终每个组会得到一个总分，每个组员也会由组长评出总分，四个模块最终加权平均得到个人模块成绩，模块成绩占平时成绩的70%，考勤占15%，作业占15%。这个过程中，大众评审起主要作用，充分地把一人评价转化为大众评审。同时充分地展示了学生的个性化发展，有的学生善于写，有的学生善于做，有的学生善于说，充分发挥学生各自特长，进行团队合作，共同努力，共同进步。

从考核知识为主向能力和知识并重转变。课程考核内容的设计要有利于培养学生分析和解决问题的能力，激励学生善于独立思考、敢于质疑并大胆创新，减少客观性、记忆性的考核内容，增加主观性、综合性、实践性的考核内容。

从单一闭卷考试为主向多样化考核为主转变，从单一主体评价向多元主体评价转变。逐步改变仅由教师进行评价的方式，积极开展学生自评、互评，提高学生学习积极性与主动性，逐步实现“评价主体多元化”［5］。

六、教学效果

本着“两手抓、两手都要硬”的原则。一方面要教学，并在教学中实施教学改革，把课堂还给学生，让学生爱物理、爱学习、爱生活［4］；另一方面，所有教师都在积极地充实自己，收集材料，编写讲义和素材库，建立更合适的知识体系和课程体系。这个过程是忙碌的，也是收获的。教师收获了知识，收获了本领，收获了学生的心。

在教学改革中，进行了多次阶段性调查，如通过调查问卷和头脑风暴，检测这一段时间的教学效果，好的继续发扬，有问题的快速解决，以便后面更好地开展教学。其中一份调查问卷样本数为324人，有95%的学生认为有必要进行教学改革，96%的学生认为有必要写研究报告，93%的学生喜欢用作品的形式把理论和实践联系起来，86%的学生认为模块教学有所收获，84%的学生认为有必要分组讨论，90%的学生认为有必要开展多元化评价，76%的学生认为对专业课学习有帮助，84%的学生认为有必要进行作品答辩，83%的学生认为有必要进行互评。同时，在教学过程中，通过将蓝墨云班课的大数据进行对比，发现了如下情况，教学改革后出勤率、前座率、参与度、最后成绩的优秀率（90分以上人数占总人数的百分率）相对于教学改革前有明显的提高。平均出勤率由85%～95%提高至99%～100%，平均前座率由60%～70%提高至90%～100%，平均参与度由65%～80%提高至100%，平均优秀率由10%～20%提高至40%～50%。

结语

基于应用型本科的定位，为增强学生的学习兴趣、提高学习效率，对我校“大学物理”课程进行了一系列改革。在改革过程中有困难、有矛盾、有预想不到的问题，但是我们都努力克服了，最终取得了比较满意的结果，虽然不够完美，但是我们会继续努力、继续探索。