双融合下的“物理教学方法”类课程教学改革实践

李凤营, 张爱华

(渤海大学 物理科学与技术学院, 辽宁 锦州 121013)

教育部印发的教师〔2017〕13号文件《普通高等学校师范类专业认证实施办法(暂行)》[1]中强调,认证以“学生中心、产出导向、持续改进”(outcome-based education, OBE)为基本理念。2022年9月27日,教育部召开发布会[2],介绍了首次修订的《职业教育法》,明确了教育类型的定位,要求进一步深化产教融合、校企合作。在高等职业教育(简称高职)2023—2025年的招生计划中,拟扩招413.3万人,其实在2021年,高职(专科)院校共计招生552.6万人,已是10年前的1.8倍[3]。目前全国职业学校开设了1 300余个专业和12余万个专业点。快速增长的高职(专科)招生必然会导致相关院校师资力量的紧缺,这不得不引起作为高校师范类人才培养者的教师们的深入思考,如何在师范类人才的课堂中探求以“学生中心、产出导向、持续改进”的教学模式。

“以赛促教、以赛促学、以赛促改、以赛促创”一直是高等院校人才培养所倡导的教学目标,在培养师资力量的师范类专业人才的培养方面更应关注这个目标。师范类院校作为未来师资力量培养的重要基地,培养在教育教学中具有创新精神和实践能力的高素质创新型教师应是师范类院校的重要任务。随着教育部明确将学科竞赛工作纳入实践教学与人才培养模式的改革中[4-6],学科竞赛已成为高校培养创新型人才的重要环节。本文以渤海大学物理学教育师范专业“物理教学方法”类课程为例,探索跨专业融合、专创融合(以下简称双融合)下的物理师范类课程教学改革模式。

1 问题提出

在高校中开展双融合下的课程教学改革,既是适应社会人才的需求,也是提高人才素质来更好适应社会竞争的必然选择。教高〔2019〕8号文件《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》[7]中就曾提到,本科课程建设应多体现各个学科思维融合、产业技术与学科理论融合、跨专业能力融合、多学科项目实践融合的一流本科课程理念。渤海大学物理科学与技术学院目前拥有物理学(师范)、电子信息工程、通信工程、微电子科学与工程4个专业,这不仅为推动跨专业融合下的课程教学改革提供了坚实的自然条件保障,同时也为培养创新型人才提供了可能。渤海大学物理科学与技术学院在物理学(师范)类人才培养中建立了高等学校物理师范类人才培养下的双线人才培养目标,既考虑面向中小学的物理学科,又考虑面向高职(专科)师资综合素质的需求,全面推进双融合下的物理(师范)类人才培养模式。

对此,笔者提出了双融合下的“物理教学方法”类课程教学改革实践方法,可为同类或相近课程的教学提供参考和借鉴。

2 双融合下的“物理教学方法”类课程教学改革

电子技术基础课程是渤海大学物理科学与技术学院(简称本院)物理学(师范)、电子信息工程、通信工程、微电子科学与工程4个专业共同拥有的专业基础课程,这足以说明该门课程在各专业人才培养中的重要地位。这门课程也是这4个专业学生培养实践能力、工程素质和创新意识的“起点”。对于物理学(师范)专业人才培养而言,既要考虑专业特点,又要推进理工专业融合,而面向物理学(师范)所开设的“物理教学方法”这门课程的双创融合下的教学改革至关重要。

2.1 “物理教学方法”类课程教学改革路线

为了强化本院物理学师范生教学基本素养,提升学生综合实践能力与创新意识,课程团队探索形成了对象化、层次化及阶段化,即3个对象、3个层次、3个阶段(3-3-3)的“物理教学方法”教学改革路线(图1)。3个对象,即面对小学、中学及高职(专科)设定3个教学目标培养对象;3个层次,即在捕捉、实践及专创实践层次上,分别培养物理学师范生教学设计中捕捉物理现象的能力、实验能力以及专创实践能力,以保证能够培养出适应3个阶段,即基础教育阶段、中学教育阶段、高职(专科)教育阶段的物理学师范生应具备的教学素养。

图1 3-3-3“物理教学方法”教学改革路线Fig.1 3-3-3 teaching reform route of “Physics Teaching Method”

2.2 “物理教学方法”类课程教学模式设计

针对基于OBE模式下的物理学师范生人才培养方案、授课模式、课程进度与社会需求的现状,物理教学方法课程授课团队与电子技术类课程教学团队进行分工协作、优势互补,在协同设置双创融合下的课程融合教学内容与教学方案下,帮助学生构建知识图谱、知识多元化迁移,实现课程教学中的融会贯通。“物理教学方法”类课程教学中采用了工程实践中应用为先导,激发学生学习兴趣的“工程应用+理论教学+实验验证”三融合的教学理念。考虑物理学师范生人才培养实践目标,在课程教学开展中,与电子技术类课程共建项目实验(实践)案例资源库,并行推进双创教育引领下的专业课程教学方法。教学团队设计1-2-2教学模式(图2):设立1条以培养物理学师范生教学素养能力发展的教学主线;设立2种教学方法(即工程实践案例引导法与学生研讨法),促进学生对OBE需求下“物理教学方法”类课程的专创融合、跨专业融合的把握;利用2种教学展示(即教师展示、学生展示),深入推进实际实践应用,最终通过教师点评、师生互评、生生互评的方式,提升师范生教学方法的多样性与教学能力。一方面培养学生在物理学教学方法中不断探究优良的教学方法,另一方面使学生养成良好的创新思维。

物理学传统教学中包括实验与理论2个部分,特别是实验教学是物理教学的重要组成部分,它是概念规律、理论教学必不可少的基础,也是培养学生科学探究与实践能力的保证。因此,“物理教学方法”类课程应对其常规教学设计进一步优化,以达到双融合的目的。教学过程中基于物理理论、推进物理实验与应用的“物理教学方法”类课程教学思维导图如图3所示,并基于此建立了相关物理实验及工程应用案例资源库。

图3 “物理教学方法”类课程教学思维Fig.3 Teaching thinking of “Physics Teaching Method”

在教学设计中, 物理实验展示阶段与物理理论教学阶段可考虑小学生或中学生进行先后顺序的调整, 因为小学生多适应直观认知,而中学生则可以先通过理论学习, 然后利用实验验证来深化理解与掌握相关知识。 物理应用则对3个层次对象要求有所不同, 特别是高职(专科)学生应具备通过实践来解决工程实际问题的能力。 通过图3“物理教学方法”类课程的教学思维训练, 推动物理学师范生在未来的教学中强调以物理知识为载体的物理文化教育, 培养完整的物理认知能力。 如针对气体压强的学习, 3个对象下的教学案例设计思维与流程如图4所示。 通过建立知识与实际工程问题的关联, 激发学生学习动力, 进一步引导学生认识问题, 基于相关理论建立物理模型, 从而发展学生的科学思维,完成科学推理与论证。 在此基础之上, 培养学生学以致用、理念解释或预测物理现象,形成系统性知识, 勾画知识图谱下的知识新体系的能力。 本文分别对3种对象设定了不同的引入视频、实验性质及物理工程应用案例。 最后通过课程思政的小故事, 马德堡半球实验故事, 教育学生做一个“力行、知行合一”的人。

图4 3个对象下的教学案例设计思维与流程Fig.4 The design thinking and process of teaching caseunder three objects

“物理教学方法”类课程在推行1-2-2教学模式中,充分利用超星学习通学习平台,通过在线优秀资源课程+SPOC方式,实现课前、课中、课后一体化的多融合教学方式,将电子技术教学方法融入“物理教学方法”类课程中去,提升学生双线走路能力,培养既适应义务教育阶段教学,又满足中职、中专、高职(专科)类需求的师资人才。

2.3 “物理教学方法”类课程教学环境

“数智时代”的“教”与“学”的界限正在变得模糊,这是2.0时代的一个特征。教育部实施“高等教育数字化战略行动”中打造的“国家智慧教育公共服务平台”[8-9],汇聚了全国金师、金课的在线“金课堂”。这也是信息技术的迅猛发展中互联网+教育的真实体现。无论对教师还是学生,它均能提供一种便捷的一站式服务,在优质资源开放共享中,实现了“人人能学,处处能学,时时可学”的多学畅想。这也是在双向的教与学中推出新型教学环境[10-11](图5)的重要原因。

图5 新型教学环境Fig.5 Novel teaching environment

新型教学环境是一种全新的教学环境, 涉及教学场所、教学时空、教学平台、教学资源及教学模式上的创新与变革。 正如清华大学副校长杨斌教授在与耶鲁大学的对话活动“数智时代的教与学”上的发言所述, “虽然我们不可回避地认知当前的互联网+数智教学还归属于传统课堂形式的一种互联网化平移, 这种本应借助学习者端来推动范式转移的力量还没有得到充分发挥。”[8]现在的学生都是网络的“原住民”, 天生就是以网络精神为自然而然、以互联网与生活的融合为自然而然的一代, 更能够充分发挥出互联网天生具有的线索式学习、社群性学习、角色扮演性学习的优势, 是更乐于从问题导向、广度与深度并重进行探究学习的一群人[12], 也是最能推动教育理念升级迭代“范式转移”优势的一群人。 因此,新型物理环境的构建是非常必要的, 而这种设施环境由于互联网+,使教育新形态冲出本校的教学场所, 要以跨越时空实时进行教与学、实验等。这要求学习有更强的视觉冲击以带来现场“全观”感受,更多彩的互动、跨越时限和时空的温情互动。 这不仅限于教学环境的变化, 也需要对教学用具设置相应的功能。

2.4 “物理教学方法”类课程教学评价

教学评价是指按照一定的教学目标,运用科学可行的标准和方法,对教学活动的过程及其结果进行测量和价值判断的过程[13-14]。事实上,针对“物理教学方法”类课程的教学评价应是一个全动态化的过程,它以课程教育目标为引领,通过设计系列的双向“物理教学方法”教学活动,引领学生参与,并在此基础上建立针对学生学习效果的1-2-2考核方式(图6)。同时,依据此考核结果不断优化调整1-2-2教育模式下的课程设计。1-2-2考核方式全面关注了学生的过程性与总结性的学习效果。在课程前,将设计的教学内容与教学目标上传至超星学习通平台工程实践案例资源库,即构建如图1所示的3-3-3“物理教学方法”教学改革路线中3个阶段的工程实践案例库,在课堂教学过程中,通过师生研讨,互动展示各自的教学课程设计方案,再进行片段的课堂教学模拟,师生互评。课后,所有学生均将教学课程设计上传到超星学习通平台,通过教师评定、生生互评的形式进行评价反馈。将50%的考核比重赋予基本要求达标的过程性评价,20%的考核比重赋予高阶要求达标的过程性评价,而总结性评价调整为30%的比重。

图6 1-2-2教学模式下的考核方式Fig.6 Evaluation method under 1-2-2 teaching model

3 推广及应用

双融合下的物理师范“物理教学方法”类课程1-2-2教学改革模式受到渤海大学其他师范类专业相关任课教师的广泛认可。同时,在省内相关专业学科人才培养交流会中受到与会人员的认同。近年来,渤海大学物理学师范生在年度的微课教学训练中,有约60%的学生采用了此种教学模式进行教学自我训练与提升,并在就业面试中受到用人单位的一致好评。渤海大学直接培养学生参加各类专业竞赛获奖项50余项,获批全国大学生创新创业项目20余项,其中1项利用1-2-2教学改革模式推出《国色添“乡”----意境国学德育绘本》,并成功推广至百余所村落幼儿教育课堂。该学生成果在2022年辽宁省互联网+创新创业大赛红色筑梦之旅赛道中获一等奖。2021年,获批首批工信部校企协同“智慧教育方向”就业创业创新示范实践基地,双融合下的1-2-2教学改革模式充分体现了渤海大学在师范类人才培养上的数智教育实力。基于此教学模式的教学改革成果在2022年的辽宁省本科教学成果奖评定中获批一等奖,获批辽宁省一流课程1门。

4 结 语

以培养既具备中小学物理学科教育能力,又满足面向高职(专科)师资综合素质的需求为目标,物理教学方法课程与电子技术类课程教学团队分工协作、优势互补,提出3-3-3“物理教学方法”教学改革路线。课程经过3年的探索与实践,不断地更新教学理念,团队探索出专创融合下的跨专业、物理师范类“物理教学方法”类课程1-2-2教学改革模式,构建了新型教学环境,推行过程性考核为主的1-2-2教学考核评价方式,凝练了“物理教学方法”类课程教学的思维。授课教师作为师范生的培养者,学生作为授课对象和未来人才培养师,应关注在教学中增强学生的主体意识,提高师生角色的定位。教师是创新的激发者、引导者,要发挥好“袖手颔首”的价值,这样才会有利于学生在未来课堂中对相应角色有更清晰的认知。

致谢感谢2022年度渤海大学教学改革项目“通创融合下的跨学科专创融合教育体系构建”(BHUKCJS2022004)的支持。