基于“双态课堂 分层教学”的混合式大学物理教学探索*——以山西工学院为例

任晋萍 高春平 李志坚

(山西工学院通识教育学院 山西 朔州 036002)

1 引言

山西工学院(以下简称我校)是以工为主,以工程应用为特色的全日制普通本科高校,学校积极探索应用型高校人才培养模式创新,坚持“高校+产业研究院+龙头企业/行业”的特色发展模式,“立足山西,面向全国,做好朔州的事情”．结合当地经济和社会发展需要,针对性地开展技术攻关、科学研究和产业行业人员培训等一系列的高水平服务．在学校理工科的诸多课程中,大学物理以学生受众广、内容涵盖广、育人资源广等特点成为开展“教学创新,教学改革”的特色课程．我校学生学习经历不同,有10%为专升本学生,90%为普高学生,学习经历不同决定了他们的知识结构存在差异和接受人文素质教育的差别．但是学生求知欲强,学习目标明确,参与活动积极性高,并且在高中阶段学习过物理知识,有一定基础．因此我校在教学改革中主要解决以下问题:

(1)授课时间短,课程内容涵盖广难度大

近年来大学物理课堂教学时间一再压缩,有限的课堂教学学时对高效完成大学物理教学任务实现教学目标提出了新的挑战．

(2)课程教学资源不能体现出时代前沿性

学生数量规模较大,采用大班授课,教学模式单一,互动少．

(3)学生利用所学物理知识解决实际问题的能力不强、卓越人才的培养效果不明显等问题．

2 课程简介与课程目标

物理学是研究物质基本结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动方式及其相互转化规律的学科．它的基本理论渗透在自然科学的各个领域,是其他自然科学和工程技术的基础,影响着人们的思维方式及社会生活．因此,在应用型本科院校中,大学物理对培养学生分析问题与解决问题的能力有不可替代的作用．

大学物理讲授自然界物质的结构、性质、相互作用及其运动的基本规律,蕴含着大量思政的思辨过程,是课程思政的天然载体．在知识传授过程中,利用物理学家的事迹、物理理论的建立、物理定理的推导、物理定律的发现等,春风化雨、润物无声地影响学生、教育学生,增强学生们的民族自信心和自豪感,培养学生不怕困难艰苦奋斗的精神和不迷信权威勇于创新的精神,进而提高学生的综合素质,达到育人育才的目的．因此我们重新解构大学物理课程的教学目标,在传授知识的同时,引导学生思考科学家建立科学规律时的科学方法,注重学生分析问题和解决问题能力的培养,注重学生探索精神和创新意识的培养．我们坚持育人育才理念,培养一代社会主义新人,现将大学物理分为以下4个层次的目标,如图1所示．

图1 大学物理课程“四位一体”教学目标

3 课程教学设计思路

为推动我校应用型高校内涵建设,让基础物理教育“润物无声,潜移默化”地融入课程思政,使学生在不知不觉间对思政教学的内容产生认同感,并在生活和学习中亲身实践．提升基础物理课程的时代性、针对性和网络性,更好地服务于“新工科”人才培养．为了达到上述目的,我校物理教研室首次提出“双态课堂,分层教学”课程思政融入大学物理教学探索,教学设计如图2所示．

图2 “双态课堂,分层教学”混合式教学设计

双态课堂即静态自学和动态互学．静态自学,学生自主分小组课前利用学习通在线资源,中国大学生慕课平台观看教学微视频预习,并在学习通完成线上课堂检测、思维导图做知识梳理并提交作业．动态互学,课堂中互助学习,合作探究,解决在静态自学中存在的问题．通过生教生,组教组,师教生,学生在解决困惑的过程中思维得到了提升．课后在学习通发放调查问卷收集对本次授课实施效果的反馈．

分层教学:我校有普本和专升本两类学生,针对不同学生、不同专业开展分层分类教学．在双态课堂分层教学中,自主合作,探究学习方式．

3.1 立足于线上平台 利用线上教育资源

教师可以在学期初发布相关的国家级、省级优秀网络MOOC课程,充分利用这些优秀的教学资源供学生提前预习．每次课前时段,比如提前一到两天时间,教师在学习通自建课发布课堂学习目标、教学课件、讲义、课前练习题等资料,供学生预习与测验．

3.2 置身其中 采用问题驱动式方法增强学生分析问题和解决问题的能力

课前发布概念自测题,并要求学生按时提交作业,这种概念自测题按照教材内容展开,并且每个问题的答案都可以在线上视频学习中明确找到.在此基础上提出更高阶的目标,发布开放性试题,也可以给学生提供一些最前沿的科研论文,自主学习过程中灌输和渗透相结合,穿插进行．真正提高学生分析问题和解决问题的能力．

例如讲解法拉第电磁感应定律这次课的概念自测题有:

(1)磁生电的条件.

(2)感应电动势的表达式.

(3)解释视频中出现华为手机无线充电的工作原理?电磁感应现象在生活中还有哪些应用?

3.3 学生为中心 动态互学 灵活组织教学形式

高质量的课程建设要突出学生的课堂主体性．混合式教学受众主体在学生,建设成效也在学生．因此,为了提升建设的有效性,我们采用多种授课方式,结合智慧教育、网课资源,实施课前自主学习以开放性题目探索为目的,在搜集基础知识的同时学习通发布,所学内容在生活中的应用实施小组讨论、学生讲解等方式,引导学生从被动接受到主动探究,用好信息技术资源,主动涉猎获取文献资料,试着撰写研究材料文案等,让学生真正乐在其中,有获得感．课后要求学生线上提交笔记,拓展应用作业(小组互评)．

3.4 大学物理课程之魂——思政育人

高质量课程思政建设要培根铸魂．以物理学中优秀的思政教育资源为基础,通过系统专业的知识体系和知识背后蕴含的科学方法、科学精神、科学素养以及家国情怀等内涵,培养学生成人成才．

习近平总书记指出: “学史明理,学史增信,学史崇德,学史力行．宋代史学家吕祖谦认为:观史如身在其中,见事之厉害,时而祸患,必掩卷自思,使我遇此事,当作何之”．物理学本身就是在解决一个又一个问题的过程中发展起来的．物理学发展史中蕴含着科学的方法论、正确的宇宙观等内容可以很好地实现寓价值引领于知识传授,达到育人的目的．以科学素养引领科学情怀,培养学生把爱国情、强国志、报国行自觉融入到建设社会主义强国、实现中华民族伟大复兴的奋斗之中．用物理学的科学思维启迪学生智慧之门,用物理学家的人格魅力引领学生成才之路,用物理学的科技实例激励学生报国之行．

例如:在讲解大学物理绪论部分引入“两弹元勋”邓稼先的故事,课上给学生们播放短视频《等待》,前28年追寻,后28年等待……课堂上学生们被老一辈科学家的爱国主义精神深深感动,抬头率100%,半数以上学生流下泪水．在讲解伯努利方程应用时,对比1949年国庆阅兵时空军只有17架飞机能拿得出来,为了弥补飞机的不足,头9架P-51战机在前头先飞,飞完后又绕到队伍的尾巴上再飞．所以在外人看来以为是26架飞机,实际上是17架,而2019年阅兵领头的是我国自主研发的大型战斗机歼-20,且参与阅兵的飞机数量达到了168架．“如今山河无恙,这盛世如您所愿”现在我们国家国富兵强,学生内心的自豪感油然而生,再进一步引出大型飞机如何上天?真正实现课程思政“潜移默化,润物无声”.

4 多元化课程考核评价体系

我校开展“工程化、智能化、管理化”特色应用型人才培养模式改革．对于应用型本科高校来讲,应更注重学生综合能力的培养,以求对学生的综合能力有一个全面的评价,真正起到引领教学的作用．因此在过程性评价方面我们教研室下功夫开展多元化评价模式．本课程实施课程思政教学改革后,我们教研室探索实施了多元化评价方式,将期末成绩占比降低到70%,从而使课程评价能更加有效地满足“新工科”对于实用性、交叉性和综合性的要求．考核方式和占比如图3所示.

图3 考核方式多元化成绩构成

(1)期末考试(占比 70%)．采取闭卷考试,考试内容需覆盖全部教学目标,并注重以能力考核为主．

(2)在线学习(占比 10%)．以小组为单位进行线上学习,同时制作思维导图和PPT．

(3)平时作业(占比 10%)．注重专业能力的训练．

(4)学期报告(占比 10%)．结合自身的学习过程,阐述本学期学习基础物理的收获与困惑,一是培养学生总结梳理分析能力,二是为后续课程更新建设提供反馈素材．

5 教学反馈

自2021年试点“双态课堂,分层教学”混合式教学改革,我们已在 2 个年级的4个班级中进行了推广,课程评价统计如图4所示.从结课时的调查问卷来看,达到了不错的效果．在2021 年的两个班级数据(149份问卷)中,30.2%的学生认为教师从知识点出发拓展讲的为人处世的道理对他们影响最深,28.2%的学生认为知识背后蕴含的价值观对其影响最深．在2022年的两个班级数据(117 份问卷)中,49.6%的学生认为教师从知识点出发拓展讲的为人处世的道理对他们影响最深,24.8%的学生认为知识背后蕴含的价值观对其影响最深．说明我们学习目标中的价值目标达到初步效果．

图4 2021年和2022年大学物理课程评价统计表

同时对大学物理课堂做了满意度调查,调查结果如图5所示.106名学生中,94人参与问卷调查,调查问卷显示85.1%的学生对双态课堂教学模式满意．73.4%的学生认为当前教学模式有助于培养自主学习能力,帮助很大,并且课前和课后的课件学习也可以主动完成．

图5 大学物理课程满意度调查

6 结束语

在应用型本科院校大学物理课程教学中,从学院应用型高校建设目标出发,梳理凝练大学物理育人资源．以引导学生学习正确的科学方法,培养科学精神和养成科学素养为大学物理课程思政育人目标,围绕以学生为中心,知识、能力、素养有机融合开展育人资源的梳理与凝练,编写典型教学案例汇编．在教学中,不断完善将思政元素融入教学内容的过程,多方收集反馈意见,更新教学案例．最大程度上实现了因材施教的个性化培养．