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2018年6月,國務院學位委員會生態學科評議組發布了新的二級學科名單,建立了新的學科體系。該體系突破了傳統的學科框架,是順應學科發展和中國實際發展需要的產物。隨著我國經濟社會的快速發展,生態環境保護已成為我國高質量和轉型發展的剛性要求。在此背景下構建新的研究生課程體系,培養適應社會發展需要的專業人才,不斷提高研究生培養質量,是當前生態學高等教育面臨的緊迫任務。本文回顧了陜西師范大學(簡稱“我校”)在生態學專業碩士研究生課程體系改革和專業核心課程建設中的工作并總結其經驗,為進一步探索提高生態學專業碩士研究生培養質量提供參考。
一、課程體系改革
(一)存在的相關問題陜西師范大學生態學學科于2000年獲得二級學科碩士學位授予權后,按照生物學一級學科下的二級學科來設置課程,構建了首個生態學專業碩士研究生課程體系[1-2]。經過實踐,我們發現該課程體系存在諸多問題,主要體現在以下4個方面。其一,畢業要求的最低總學分過高,要求達到35~36學分,學生課業負擔過重。其二,專業課(專業必修課與研究方向選修課)的學分占比高達68.6%~75%,課程結構不完整、不平衡以及課程類別單一的問題比較突出。其三,專業課的設置與生物學學科的區分度不夠,缺少獨立性與針對性。其四,專業課設置偏重于理論知識類課程,且僅設有教學實踐課程,未設學術交流和科研實踐訓練等課程,這在一定程度上弱化了對學生科研實踐能力的培養。
(二)具體實踐2011年,我校生態學學科獲得生態學一級學科博士學位授予權后,我們重新凝練了學科研究方向,通過對國內10余所高校生態學優勢學科的調研,并針對我們自身以往存在的主要問題以及碩士研究生最欠缺研究方法類知識、跨學科知識和專業前沿知識的問題,重新構建了由3大模塊8類課程構成的生態學專業碩士研究生課程體系。模塊1是必修課,包括公共必修課(思政和外語類)和專業必修課(學科基礎、科學研究方法與大型儀器分析類);模塊2是選修課,包括公共選修課(教育、文史和社科類)、專業選修課(研究方向的理論、方法技術與前沿知識類)和跨學科選修課(生物、地學和環境類);模塊3為必修環節,包括學術交流、文獻綜述與開題報告以及科研訓練與教學實踐課程。其主要的改革措施包括以下幾方面。其一,為體現一級學科獨立性的原則,新構建的課程體系刪除了細胞分子生物學課程,將高級生態學、生態學研究方法論和生命科學實驗規范與大型儀器使用(包括生態倫理)這些課程設為專業必修課。其二,為體現基礎與創新統一的原則,刪除了與學科相關性小的選修課,遴選了一批確能代表學科特色、反映學科發展方向的專業選修課和專題課,并在每個研究方向設5~6門課程供選修。課程內容涵蓋了各研究方向的基礎理論、研究方法與分析技術以及前沿知識。
其三,為體現跨學科和資源共享的原則,依托我校生物學一級學科、地理學一級學科和文科的優質課程資源,增設了生物、地學和環境類跨學科選修課以及教育、文史和社科類公共選修課,以使學生能夠進一步拓寬知識面,同時落實學科互補、文理滲透的培養理念。其四,為了抓好必修環節所設課程的質量,規定學生在修讀其他模塊課程的同時須至少參加12次校內外舉辦的學術講座和學術交流活動,在參加學位論文開題前必須真正參加過相關野外或室內的科研實踐工作,并通過中期檢查與開題報告答辯考核其實際完成情況。此項考核不合格者,延期開題。其五,2018年,調整了二級學科設置,并基于本、碩、博貫通培養的原則調整了課程設置。將植物生態學、動物生態學和修復生態學設為二級學科。從原有專業選修課中精選出11門課程作為碩士研究生的專業選修課,并不再規定每個研究方向的選修課,以便于導師根據研究需要和學生特點進行靈活組合。至此,我校生態學專業碩士研究生課程體系改革暫告一段落,新的課程體系方案經學校主管部門審核通過后開始執行。新課程體系較好地解決了過去存在的問題,實現了“瘦身”優化目標,主要體現在以下3個方面。其一,將畢業要求的總學分降至25學分,必修課(14學分)、選修課(7學分)和必修環節(4學分)的學分占比分別達到56%、28%和16%,專業課(專業必修課與專業選修課)的學分占比降至44%,較好地平衡了理論課與實踐技能課的關系。其二,3大模塊8類課程的框架體現了完整性、前沿性和層次性的構建原則,課程設置目標明確,與二級學科設置和培養目標結合緊密,知識結構更趨多元化、前沿化和特色化。其三,課程體系具有很好的彈性,能為滿足個性化培養需求提供支持。通過3個課程模塊的組合,可為具有不同知識基礎和研究方向的研究生制訂不同的培養方案,既能滿足培養目標的指向性要求,又能幫助實現研究生的個性化培養。
二、專業核心課程建設
(一)注重教學內容更新與教材建設高級生態學課程內容的重點在于高深層級性,突出當代生態學的核心理論與發展、主流研究方向、新興熱點和重大論題。然而,一些現有教材[3-4]在此方面比較欠缺,在知識內容方面與本科生所用優秀教材[5-6]有較多重復。我們在持續更新教學內容的同時,于2018年編寫出高級生態學講義。這個講義強調知識內容的前沿性、系統性和應用性,各章內容主要包括重要基礎理論、區域生態相關問題和重大科學論題,以顯著提升已有專業水準,引導學生進入學術最前沿,拓寬學術視野,形成核心課程的生成力和發揮其引導性作用。
(二)開展團隊授課高級生態學課程內容范圍廣泛,理論性強,且有相當深度,對任課教師的學術素養要求較高,但教師個人的研究領域終究有限,很難精準把握所有內容和深度,單人授課難以達到課程教學要求。因此,我們加強了該課程的師資力量,并將單人授課形式改為團隊授課形式。團隊中有教授和副教授各3人,博士生導師3人,碩士生導師2人,全部具有博士學位,3人為留學歸國教師,1人具有海外訪學經歷。這些教師學有專長,均服務于教學科研一線,其研究方向覆蓋從微觀生態學到宏觀生態學的主要領域,能精準把握相關領域具有研究性、探索性和爭議性的科學問題,實現了師資學術水平的優勢互補。
(三)優化教學模式盡管互動式教學是有助于培養研究生懷疑精神的一種課堂教學模式[7],但在教學和研究關系的處理上,應以學術性的研究為取向,靈活地、彈性化地組織教學活動。我們在采用團隊授課形式的同時,也將互動式教學模式引入課堂教學,形成了互動式研究性課堂教學模式。教師要在課前一周向學生發送講授內容的電子講義和2~3篇重要文獻,指出預習要點。在課堂上,教師用大概三分之一的時間講授重點和難點內容,梳理課程內容,其余時間用于開展課堂討論與文獻解讀、提問與答疑、點評與總結等環節,師生間、生生間可充分互動,緊緊圍繞相關主題共同探討。這樣的教學模式對于學生提高學習興趣、準確理解教學內容以及培養研究意識和問題意識大有裨益。此外,我們還采取了與課堂教學模式相匹配的考核方式。考題都來自日常的課后思考題,內容涉及“理論發展歷史與科學意義”“假說辨析與評價”“研究現狀與發展趨勢”“研究熱點與學術爭議”“研究方法與比較分析”“研究方案設計”等多方面,屬于綜合性的和開放型的,往往沒有標準答案,需要學生課后閱讀相關文獻才能完成。這種考核實際上是要求學生在課堂教學后重視開展深度學習和研究體驗。
(四)開展課程建設成效評估
1.評估方法
課程滿意度(coursesatisfaction,CS)的動態變化是客觀反映課程教學質量的重要維度與指標。為了量化評估高級生態學課程的建設成效,我們分析了本校2015~2019級生態學專業共計60名學術型碩士研究生對該課程滿意度的問卷調查數據,發放、收回和有效的問卷均為60份。問卷設5個級別[8]并打分賦值(見圖1)。分別以2015~2016級(25人)和2017~2019級(35人)代表課程建設前后的學生群體。對問卷調查數據的統計分析包括4項內容,即CS各等級的學生百分數,采用獨立樣本的t-檢驗分析CS分值在單人授課(2015~2016級)與團隊授課(2017~2019級)間的差異,通過單因素方差分析確定CS分值在年級間的變化,CS各等級的學生百分數在年級間的變化。方差同質性檢驗顯示問卷調查數據符合統計分析所需要的正態假定(t-Test:F(58)=1.451,p=0.051;ANOVA:Lev?ene-Test(4,55)=1.377,p=0.254)。
2.評估結果及其分析
統計結果如圖1所示,5個年級CS分值為87.62±7.46,滿意率達到90%,如圖(a)所示,明顯高于全國學術型研究生對課程教學69.2%的平均滿意率以及一流學科建設高校研究生對課程教學72.3%的平均滿意率[8],說明本專業碩士研究生對該課程教學的實際體驗與預期間的反差遠小于全國平均水平。分析結果同時顯示,雖然學生對單人授課(CS單人=85.08±8.80)與團隊授課(CS團隊=89.43±5.81)都達到“比較滿意”的等級,但CS團隊分值顯著高于CS單人分值(t(58)=?2.306,p=0.025),如圖(b)所示。盡管CS分值在5個年級間未顯示出統計學上的顯著差異(F(4,55)=1.451,p=0.230),但呈現出逐年提高的趨勢,如圖(c)所示。“非常滿意”和“比較滿意”的學生比例都由2015級的38.5%增加到2019級的50%,感覺“一般”的比例由2015級的15.4%降低到2017~2019級的0,感覺“不太滿意”的比例由2015級的7.6%降低到2017~2019級的0,如圖(d)所示。這些結果表明,新課程體系建立后實施的課程綜合建設措施使課程教學質量得到了顯著提升。
三、結語
上述改革實踐構建了符合我校生態學專業碩士研究生培養目標與學科特色要求的課程體系,體現了課程體系構建的基本指導思想和原則。高級生態學課程的建設也取得了顯著成效,為全面開展專業課程建設積累了經驗。經研究證實,互動式研究性課堂教學模式有助于激勵碩士研究生提出和思考問題,培養學術志趣和批判性思維,為其在科研實踐中獲得新見解創造了條件,同時也證明了對課程滿意度進行長期動態監測是客觀評價課程教學質量和課程建設成效的有效辦法。目前,國內碩士研究生教材建設普遍滯后于本科生教材建設,編寫高水平、有特色的碩士研究生教材已成當務之急。此外,隨著應屆考取的碩士研究生比重不斷加大,其科研和實際工作能力普遍欠缺的問題日益凸顯。因此,在碩士研究生培養過程中極有必要針對這些學生補充相關基礎知識,強化能力訓練。這需要導師深入了解碩士研究生的知識基礎狀況,考核其科研和實際工作能力,為不同學生量身定制培養計劃。課程體系改革和課程建設并不能一蹴而就,提高教育質量是學校永恒的話題。我們希望通過進一步整合優化現有教育資源,挖掘潛力,全面開展專業課程建設,通過不懈努力不斷提高碩士研究生的培養質量。
作者:朱志紅 郭華 錢增強 葉新 劉剛單位:陜西師范大學生命科學學院
大學課程教學范文2
近年來,教育部積極推進新工科建設,培養造就了一大批多樣化、創新型卓越工程科技人才,為我國產業發展和國際競爭提供智力和人才支撐,既是當務之急,也是長遠之策。加快卓越工程師培養,提升國家“硬實力”,解決“卡脖子”問題,是新工科建設的核心。本文以杭州電子科技大學為例,該校是實施卓越工程師教育培養計劃的高校之一,對本科公共物理基礎課程的教學改革提出了新的更高的要求。在新工科背景下,大學物理的教育功能也從注重學生對基礎知識、基礎理論和基本技能的掌握,擴展為全面提高學生的工程實踐與應用的綜合能力,提升學生的創新意識和能力。為適應新工科建設與發展,充分發揮大學物理課程在新工科中的地位和作用,本文引入成果導向教育(OutcomeBasedEducation,簡稱OBE,也稱為產出導向教育)理念,研究新工科背景下大學物理課程教學內容的改革與實踐。
1基于OBE理念開展教學內容改革
OBE理念是一種以學生“學習成果”為導向的教育理念。《華盛頓協議》作為國際上最具影響力的工程教育互認協議,已將OBE理念貫穿于工程教育認證標準的始終。我國始終把握高等教育發展的最先進理念,基于OBE理念樹立了“學生中心、產出導向、持續改進”的本科教育新理念,在本科階段工程教育領域產出了較為豐富的研究成果[1]。這些研究成果多是從專業人才培養方案或課程目標達成評價等方面就某一層面單一闡述OBE理念的實踐研究,而對如何應用OBE理念指導大學課程教學設計的實踐研究則較為薄弱。大學物理課程是學生學習工程技術知識的基礎,同時也是培養學生科學素養和創新能力的重要途徑。國內高校積極引入OBE理念,開展了大學物理課程的教學改革。相關研究成果主要集中在理論研究、教學模式改革實踐、評價體系等方面[2-4],基于OBE理念的教學內容改革研究較少。近年來,國內多家高校開展了面向“新工科”的大學物理教學內容改革研究,并取得了良好的教學效果[5-6]。教材是教學內容的主要載體。不論國內還是國外,都不乏經典、精品,然而教材不等同于教學內容。根據OBE的“反向設計”理念,相應的教學改革需要根據培養目標設計課程的學生學習成果,重新設計考評方法、設計教學內容、設計教學活動等,各個環節相互支撐。
2大學物理課程教學內容改革的探索
2.1教學內容的改革需要完成從“教什么”到“學什么”的轉變傳統的大學物理課程內容主要基于教材,知識更新速度落后于科技發展;追求完整的知識體系,注重知識的傳授,即“教什么”。OBE理念強調的不是老師講了多少,而是學生學會了多少,掌握了多少。基于OBE理念,課程設計是“至上而下”反向設計的,以最終目標(學生學習成果)為起點,反向進行課程設計,教學內容根據培養目標來選擇,注重學生的學習成果,即“學什么”。為此課程內容應反映前沿性和時代性,加強理論與工程應用、科學問題的結合;通過課程內容改革,合理增加課程難度,拓展課程深度,激發學生的興趣和潛能。如何改革課程內容,完成從“教什么”到“學什么”的轉變,支撐基于OBE理念的課程教學目標,讓學習真正激發學生的興趣和潛能,是本課題組開展課程教學內容改革需要解決的主要問題。
2.2教學內容的優化整合教育部在《關于加快建設發展新工科實施卓越工程師教育培養計劃2.0的意見》中提到“樹立工程教育新理念,……著力提升學生解決復雜工程問題的能力,加大課程整合力度”,據此,我校大學物理課程教學目標確定為知識、能力和素養三個層次。其中,能力目標包括三個內容:具有獨立獲取和應用知識的能力;具備科學觀察和思維的能力,能應用物理學知識解決日常及工程應用中的簡單問題;具備分析問題和解決問題的能力,能利用物理學知識對科學及工程問題進行分析、討論和制訂研究方案。結合新工科專業人才培養目標和大學物理課程教學目標,本課題組將大學物理課程教學內容優化整合為兩大部分:“物理學原理”和“應用類專題”。“物理學原理”部分由基本的、核心的原理構成;“應用類專題”部分將除核心原理以外的知識點模塊化,并結合實際應用,形成“工程應用和科學問題”專題,構建以科學問題和工程應用實例為大框架、理論知識填充的知識結構。例如質點力學這章的教學內容,“物理學原理”包括力學的基本概念、牛頓運動定律、動量定理和動量守恒定律、動能定理和機械能守恒定律、能量守恒定律;“應用類專題”為“嫦娥工程”,這一專題應用力學原理,從發射、環繞、變軌、著陸、返回五個方面展開簡要分析。“嫦娥工程”的“發射”部分從兩方面討論了火箭的速度,一是火箭獲得的速度與火箭質量的關系;二是第一、第二、第三宇宙速度的推導。“環繞”部分則由開普勒行星運動三定律引出角動量的定義以及角動量守恒定律。又如穩恒磁場這章的教學內容,“物理學原理”包括穩恒磁場的高斯定理和安培環路定理;“應用類專題”包括磁約束、霍爾效應、直流電動機和磁性材料及其應用。其中“磁約束”這節內容圍繞“如何利用磁場來約束高溫的等離子體”,描述了磁約束的原理(帶電粒子在電場和磁場中的受力),詳細討論均勻磁場和非均勻磁場中的磁約束,介紹了實現磁約束的裝置以及與磁約束相關的自然現象。改革后的教學內容具有以下特點:第一,注重知識的區分度。
“物理學原理”的內容是依據教學過程的甄選和反復實踐而確定下來的,既突出核心原理,又保證知識體系的完整和內容的基本框架不變。“應用類專題”是依據課程教學目標,將除核心原理以外的大學物理知識點模塊化后,融入工程應用實例和科學問題中而形成。第二,強調內容的應用性。“工程應用和科學問題”專題選取了利用大學物理知識可以分析的、與技術應用發展和科學前沿相關的內容,旨在拓寬學生視野,培養學生分析問題、解決問題的能力,適用于分層次教學。在注重內容應用性的同時,也具有一定的學習挑戰性。第三,體現教學內容的可教性。課程教學內容的物理學原理部分選取時充分考慮課時,遴選核心知識點突出重點,精選例題加深原理的理解,設置思考題引導學生深入學習。“工程應用和科學問題”專題部分,選題時立足于引導學生提升學習興趣,注重學生創新能力及綜合能力的培養,內容難度適中,適用于以學生為主的研究性學習。
2.3拓展加深“應用類專題”,開展研究性教學傳統的教學強調知識的吸收而未能創造條件讓學生在實踐中去探索、發現。基于OBE理念以學生學習為基本邏輯展開教學,要求教師在充分了解學生特點的基礎上,全面設計教學活動和教學環節,探索新型教學模式。教育部關于加快建設發展新工科的意見中也提出“推廣實施案例教學、項目式教學等研究性教學方法,注重綜合性項目訓練”。如何通過創新教學模式,強化創新能力和實踐能力的培養,是大學物理課程改革中需要解決的又一重要課題。為滿足實施研究性教學的需求,本課題組將“應用類專題”分為三個層次:通識模塊、專業限選模塊、學生自選模塊。“通識模塊”是由教學大綱要求掌握的知識點設計而成的工程應用實例或科學問題組成,例如質點力學中“嫦娥工程的發射和環繞過程”,穩恒磁場中的“磁約束”。“專業限選模塊”是根據專業特點設計的典型案例,例如靜電學中的“口罩的防護學問”,研究駐極體材料在口罩中的應用,涉及的教學內容為“靜電場中的電介質”。在教學中引入我國在防疫抗疫中科技工作者的貢獻案例并對此進行分析與討論,增強學生的民族自豪感和愛國主義情懷,樹立攀登科學技術高峰的信心,擔負起民族復興的重任。“學生自選模塊”則由歷屆學生的自主選題組成,每學期會評選優秀研究課題并加入此模塊。自主選題是學生在大學物理課教學內容的范圍內根據自己的興趣、特長等自由選擇的研究課題,例如“EMP(Electromagneticpulse,電磁脈沖)從原理到防御”屬于電磁學的研究內容,學生由娃娃機的破解和電磁武器引入電磁脈沖的工作原理,制作了一個產生電磁脈沖的簡易裝置,并成功攻擊毀壞了一些小型電子設備(電子手表,電子鬧鐘)。又例如“《流浪地球》的數值模擬”,學生應用力學知識通過Matlab模擬了電影《流浪地球》的多個場景。“應用類專題”的教學內容以學生自主開展研究性學習為主,教師全程引導。在教學過程中,學生自主組隊選題,先進行調研,收集資料,確定具體的研究內容;然后開展研究工作;取得研究成果以后在課堂上進行展示,成果展示環節中設置提問和回答,對研究內容進行深入的討論。學生在研究性學習中體驗“發現問題―提出問題―分析問題―解決問題”的科學研究過程,提高了學習興趣,初步培養了科學研究能力,能應用物理知識解決問題,增強了學習的信心。在大學物理教學內容改革的歷程中,本課題組最初是針對專業特點調整教學內容,在理論知識講解中引入工程應用實例,后來通過設置“工程應用和科學問題”專題開展研討式教學,經過多年的教學改革實踐,形成了由“物理學原理”和“應用類專題”組成的教學內容。同時,我校增設了“物理學原理及工程應用”課程,其與大學物理課程平行設置,旨在拓展大學物理課程的深度與廣度,加強學生創新能力的培養,滿足新工科人才培養的需求。
2.4教學內容、考評方法、教學活動相互支撐在整個課程教學環節中,教學內容不是孤立的,為實現培養目標,取得理想的學習成果,教學內容、考評方法、教學活動都需要精心設計,相互支撐。在改革實踐中,本課題組為線上線下混合式教學、翻轉課堂等教學模式,整合教學資源,形成集教材、視頻、習題、研究性項目、實驗等多種內容為一體的教學內容體系。為構建科學有效的考核體系,支撐教學目標的達成,需要以產出為導向,增大學習過程考核成績在課程總成績中的比重;細分形成性評價指標,通過作業、研討式學習、學習活動參與等環節的綜合表現對學生的學習過程進行評價。3結語新工科建設對大學物理課程教學提出了更高的要求,物理學科將更強調應用性和與其他學科的關聯性。基于OBE理念的大學物理課程教學內容的改革,堅持“學生中心、產出導向、持續改進”的教育理念,注重實踐研究,改革后的教學內容突出核心原理、強化理論與工程應用和科學問題案例的結合。大學物理課程教學內容改革的研究成果將有助于優化教學環節,提高教學質量,持續改進,提高高校人才培養的目標達成度,可為創新工程應用型人才的培養提供可借鑒的實踐經驗。
作者:吳玲 邵春強 石小燕 尤素萍 單位:杭州電子科技大學理學院
大學課程教學范文3
物理學作為一門基礎的自然科學,是理工科學生認識自然現象、學習科學知識、開展創新活動的基礎。該學科以實驗觀察為基礎,物理實驗和物理理論同等重要,二者都是后續專業實驗和科研工作的基礎。隨著高等教育改革的深入,高校嘗試將各種新教學模式、教學手段直接應用于實踐教學。物理理論課的講授很多由線下搬至線上,翻轉課堂、MOOC教學等新教學模式在國內外高校發展迅速。由于物理實驗課本身的操作局限性,全部轉為線上教學難度較大,線上實驗使學生無法感知實際操作帶來的附加信息[1]。而未來的新興產業和新興業態需要的是實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才。新工科建設之所以體現在“新”字上,不僅是指高等院校對傳統工科、新型工科和新興專業進行“轉型升級”“存量更新”和“增量互補”,還體現在對工程學科的建設工作和卓越人才的培養始終要處于“新”的狀態[2]。大學物理實驗課程作為工科學生實驗課的開端,是培養學生實踐能力和創新能力的基礎,旨在讓學生學會運用一般的物理實驗方法駕馭基本物理量的測量步驟,挖掘物理理論和實驗之間的聯系。美國提倡物理設計實驗的趣味性,儀器的透明度較高,學生在整個實驗過程中可以交流互動討論;德國要求學生在實驗前進行大量準備工作,如閱讀大量與實驗相關的書籍,熟悉實驗儀器使用方法等。我國要求各個學校根據自身情況開展分層次教學,努力培養一專多能的人才,尤其是“雙高計劃”的提出和“雙創”教育的開展,對工科專業的人才實驗能力培養提出了更高的要求。實驗能力的培養過程也是創新能力、交際能力、觀察能力等綜合能力的提升過程。對于部分地方院校而言,目前的大學物理實驗課程已難以滿足新工科建設下的人才培養要求,因此分析大學物理實驗課程的教學現狀,找準癥結,已成為地方高校新工科建設的迫切需求。
1大學物理實驗課程的教學現狀教學團隊對山東省內的理工類高校開設的大學物理實驗課程進行調研后發現,大學物理實驗課程在課程地位、實驗內容、教學模式、教學方式、實驗項目、考核評價方式、師資隊伍等方面存在一些問題。
1.1課程地位低一方面,高校一般將大學物理實驗課程設置為基礎通識實驗課,其配置遠不如新興的優勢學科,存在實驗室儀器設備陳舊、實驗場地數量和質量不足等問題,影響教學效果,阻礙學生創新能力的培養。另一方面,由于大學物理及大學物理實驗課程相對于工科其他課程而言更加難以學習和掌握,而且其在多數工科專業碩士生入學考試中又不是必考科目,因此多數二本及三本院校的學生對這兩門課程的學習興趣不高,甚至存在抵觸情緒,重視程度較低。
1.2實驗內容與專業不匹配缺乏針對性大學物理實驗課程是理工類學生入學后接觸的第一門實驗實踐課,是學生系統學習實驗方法和技能的基礎。由于各專業對物理實驗內容的需求和側重點不同,對于較容易的實驗項目,如長度測量、密度測量等存在重復開設的問題,這對于基礎較好的學生而言缺乏挑戰和創新;而較難的實驗項目,如阿貝成像原理實驗、弗蘭克-赫茲實驗等,又會讓基礎較差的學生感覺困難,學生做完實驗后往往不能真正理解和掌握實驗的原理和操作方法,使得實驗教學失去了實際意義。實驗內容的層次性較模糊,廣度與深度缺乏科學性,不同專業的實驗內容雷同,針對性較差。
1.3教學模式單一部分高校仍然沿用“教師演員、學生觀眾”的單一教學模式,學生缺少主動實踐的機會,與開設大學物理實驗課程的目標相悖,阻礙了學生發現問題、分析問題、解決問題能力的培養,為后續專業課程實驗的開展增加了難度,難以滿足當前形勢下的新工科建設要求。
1.4教學方式枯燥目前,部分高校采用的仍是以教師為主導的實驗教學方式,即“講授—演示—模仿”的三段式教學流程,教學方法固定且單一,教學效果不佳。學生只能被動接受課程內容,缺乏對實驗的深入思考,不利于培養學生的探索精神、創新意識和創新能力[3]。
1.5實驗項目陳舊在調查的大學物理實驗課程的實驗項目中,大部分都是偏重經典的和基礎的驗證性實驗,缺少與現代科技、工程技術相結合的綜合性實驗和設計性研究實驗[4]。此外,拓展性和交叉性的實驗與當代科技前沿的交融性較差,不能與時代接軌,影響了學生對物理學價值的認知。
1.6考核評價方式單一大學物理實驗課程的教學過程包括三個階段,即實驗前、實驗中、實驗后,因此,對學生的考核評價也應是一個動態監管的過程,不應僅局限于實驗報告或實驗數據處理是否準確。目前,部分高校將課前預習、實驗操作、數據處理和實驗報告四部分成績加權匯總后作為大學物理實驗課程的期末總成績,并將重點放在了實驗報告上,導致學生將大部分時間用來撰寫實驗報告,甚至為了取得好成績,不惜抄襲、篡改實驗數據,這種做法嚴重違背了物理實驗嚴謹求實的原則。1.7師資隊伍建設與現狀不協調實驗師資隊伍建設是創新實驗管理、服務實驗教學的關鍵,但目前在師資隊伍建設過程中存在一些不協調因素,如職稱評聘與業務不協調、年度考核與工作業績不協調等,這些因素阻礙了實驗教師工作的積極性和教師隊伍的穩定性。此外,缺乏相應的激勵機制、“雙師型”教師數量不足、實驗教師工程經驗較少且指導能力較弱等問題也日益凸顯。
2大學物理實驗課程的教學改革思路
根據新工科建設的要求,針對當前部分理工類高校大學物理實驗課程的教學現狀,筆者結合多年來在教學過程中開展的一些嘗試,提出以下教學改革思路。
2.1構建多層次的教學體系在深入調研各工科專業對大學物理實驗課程教學內容需求的基礎上,建立專業集群,并以專業群為基礎制訂教學計劃和教學目標。在保證物理實驗知識體系完整的基礎上,根據專業集群的教學計劃和教學目標,按各課程層次調整教學大綱,做到因材施教。
2.2優化教學內容大學物理實驗課程的教學內容是培養學生實驗能力和創新能力的基礎,高校應高度重視教學內容建設,并在全校層面優化教學內容,將教學重點放在培養學生的創新能力、分析能力、動手實踐能力上來,為工科其他課程的開展奠定基礎。打破原有的教學理念和思維方式,強化大學物理實驗課程在工科學生能力培養方面的突出地位,盡可能在軟硬件配套建設方面給予政策和經費支持。在教學內容方面,第一,根據各學科培養方案、課程體系、課程定位,及時調整實驗內容,開展分層次模塊化教學;突出學科特點,根據學科需求增加相應的實驗項目,如為電子、電氣類專業適當增加電磁學實驗,為航空、航天、機械、土木類專業適當增加力學實驗,為化學、儀器儀表類專業適當增加光學實驗,增加與專業關聯度高、能夠反映學科前沿的實驗項目。第二,為滿足新工科建設要求,進一步加強大學物理實驗課程與其他工科課程的交叉融合,在保證順利完成基礎性實驗和設計性實驗的前提下,增加探索性和開放性實驗的比例,幫助學生實現向專業課程實驗的過渡;引進和更新與專業課相關的物理實驗項目,尤其是將最新的研究成果融入大學物理實驗課程的教學之中,能夠更好地調動學生的學習積極性和主動性,有利于學生理論聯系實際能力、工程實踐能力、動手能力的培養。第三,為滿足新工科培養復合型人才的要求,在大學物理實驗課程中增加人文科學知識內容,充分挖掘中華優秀傳統文化和諾貝爾獎中蘊含的隱形教學資源,培養學生的探索精神,增強學生執著鉆研的科學素養,提升大學物理實驗在科學研究過程中的權威性。第四,充分利用現代技術手段,將具有激勵作用的音頻和視頻以鏈接或二維碼的形式展示給學生,這種方式更符合當代學生的學習習慣。
2.3改革教學模式針對不同專業的特點,構建多元化的大學物理實驗課程教學模式,致力于發揮學生的主觀能動性。目前,很多重點高校積極探索分層次教學、項目引導式教學[5]、虛實結合的網絡化教學、實景體驗互動式教學等新型教學模式,從不同方面對原有的大學物理實驗課程教學模式進行了改進和補充,使實驗項目由校內延伸到校外、從課內拓展到課外,實現了遞進式的產學研協同創新。此外,高校應充分利用物理實驗類競賽,鼓勵學生積極參賽,挖掘學生潛力,以賽促學,實現教學相長。
2.4轉變教學方式在教學方式上,需要師生轉變角色定位,充分發揮學生的主體作用。對于不同類型的實驗,應采用不同的教學方式。如基礎性實驗應采用集中授課,有助于學生盡快熟悉實驗操作過程;綜合性實驗應采用同伴教學法,促使學生根據教師創設的問題情境,從多方面、多維度思考問題,培養團隊合作意識;創新拓展性實驗應采用自主實驗法,充分體現個性化教學,激發學生的創新意識。
2.5構建多元化的考核評價體系大學物理實驗課程的教學是一個動態過程,加強對實驗過程的考查,以及對延拓性實驗設計的可行性考查是實現全方位考查的重點工作。教學團隊通過調研,制訂了“課堂實時評價+過程性評價+素質教育”三者相結合的多元化考核評價標準,標準中包含了“知識能力考核+應用實踐能力考核+創新研究能力考核+團隊合作意識考核”的內容,更能突出考核的全面性和過程性。在實施過程中,為避免考核標準過于抽象,應將評分細則規范化,分類、分層次進行科學計分。
2.6建設復合型實驗教師隊伍對于新工科教學改革而言,課程是重點,教師是關鍵,高素質的實驗教師隊伍是培養優秀人才的保障。為此,教師一方面要樹立自主學習意識,實時關注相關領域的最新科研動態,努力提升自身的理論知識水平和實踐水平;另一方面也要積極投身相關專業或學科的研究,為學生營造教學與科研相互促進的和諧教學環境。對學校而言,一方面要加大實驗教師隊伍考核和管理體系建設力度,激發教師的工作熱情;另一方面要通過校企聯合培養、引進高素質復合型人才等措施充實實驗教師隊伍,不斷增加“雙師型”、復合型教師的人員比例。
3結語
本文基于新工科建設的要求,分析了大學物理實驗課程的教學現狀,并從構建多層次的教學體系、優化教學內容、改革教學模式、轉變教學方式、構建多元化的考核評價體系、建設復合型實驗教師隊伍等方面闡述了大學物理實驗課程的教學改革思路。經過教學改革后的大學物理實驗課程既滿足了多數學生的基本學習要求,也滿足了部分學生的個性化學習需求,最大限度地激發了學生進行創新探索的動力,取得了良好的教學效果,同時也為其他專業的實驗課程開展教學改革提供了借鑒和參考。
參考文獻
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作者:秦玉嬌 李勤玉 單位:曲阜師范大學實驗教學與設備管理中心 廣西師范大學