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2018年6月,国务院学位委员会生态学科评议组发布了新的二级学科名单,建立了新的学科体系。该体系突破了传统的学科框架,是顺应学科发展和中国实际发展需要的产物。随着我国经济社会的快速发展,生态环境保护已成为我国高质量和转型发展的刚性要求。在此背景下构建新的研究生课程体系,培养适应社会发展需要的专业人才,不断提高研究生培养质量,是当前生态学高等教育面临的紧迫任务。本文回顾了陕西师范大学(简称“我校”)在生态学专业硕士研究生课程体系改革和专业核心课程建设中的工作并总结其经验,为进一步探索提高生态学专业硕士研究生培养质量提供参考。
一、课程体系改革
(一)存在的相关问题陕西师范大学生态学学科于2000年获得二级学科硕士学位授予权后,按照生物学一级学科下的二级学科来设置课程,构建了首个生态学专业硕士研究生课程体系[1-2]。经过实践,我们发现该课程体系存在诸多问题,主要体现在以下4个方面。其一,毕业要求的最低总学分过高,要求达到35~36学分,学生课业负担过重。其二,专业课(专业必修课与研究方向选修课)的学分占比高达68.6%~75%,课程结构不完整、不平衡以及课程类别单一的问题比较突出。其三,专业课的设置与生物学学科的区分度不够,缺少独立性与针对性。其四,专业课设置偏重于理论知识类课程,且仅设有教学实践课程,未设学术交流和科研实践训练等课程,这在一定程度上弱化了对学生科研实践能力的培养。
(二)具体实践2011年,我校生态学学科获得生态学一级学科博士学位授予权后,我们重新凝练了学科研究方向,通过对国内10余所高校生态学优势学科的调研,并针对我们自身以往存在的主要问题以及硕士研究生最欠缺研究方法类知识、跨学科知识和专业前沿知识的问题,重新构建了由3大模块8类课程构成的生态学专业硕士研究生课程体系。模块1是必修课,包括公共必修课(思政和外语类)和专业必修课(学科基础、科学研究方法与大型仪器分析类);模块2是选修课,包括公共选修课(教育、文史和社科类)、专业选修课(研究方向的理论、方法技术与前沿知识类)和跨学科选修课(生物、地学和环境类);模块3为必修环节,包括学术交流、文献综述与开题报告以及科研训练与教学实践课程。其主要的改革措施包括以下几方面。其一,为体现一级学科独立性的原则,新构建的课程体系删除了细胞分子生物学课程,将高级生态学、生态学研究方法论和生命科学实验规范与大型仪器使用(包括生态伦理)这些课程设为专业必修课。其二,为体现基础与创新统一的原则,删除了与学科相关性小的选修课,遴选了一批确能代表学科特色、反映学科发展方向的专业选修课和专题课,并在每个研究方向设5~6门课程供选修。课程内容涵盖了各研究方向的基础理论、研究方法与分析技术以及前沿知识。
其三,为体现跨学科和资源共享的原则,依托我校生物学一级学科、地理学一级学科和文科的优质课程资源,增设了生物、地学和环境类跨学科选修课以及教育、文史和社科类公共选修课,以使学生能够进一步拓宽知识面,同时落实学科互补、文理渗透的培养理念。其四,为了抓好必修环节所设课程的质量,规定学生在修读其他模块课程的同时须至少参加12次校内外举办的学术讲座和学术交流活动,在参加学位论文开题前必须真正参加过相关野外或室内的科研实践工作,并通过中期检查与开题报告答辩考核其实际完成情况。此项考核不合格者,延期开题。其五,2018年,调整了二级学科设置,并基于本、硕、博贯通培养的原则调整了课程设置。将植物生态学、动物生态学和修复生态学设为二级学科。从原有专业选修课中精选出11门课程作为硕士研究生的专业选修课,并不再规定每个研究方向的选修课,以便于导师根据研究需要和学生特点进行灵活组合。至此,我校生态学专业硕士研究生课程体系改革暂告一段落,新的课程体系方案经学校主管部门审核通过后开始执行。新课程体系较好地解决了过去存在的问题,实现了“瘦身”优化目标,主要体现在以下3个方面。其一,将毕业要求的总学分降至25学分,必修课(14学分)、选修课(7学分)和必修环节(4学分)的学分占比分别达到56%、28%和16%,专业课(专业必修课与专业选修课)的学分占比降至44%,较好地平衡了理论课与实践技能课的关系。其二,3大模块8类课程的框架体现了完整性、前沿性和层次性的构建原则,课程设置目标明确,与二级学科设置和培养目标结合紧密,知识结构更趋多元化、前沿化和特色化。其三,课程体系具有很好的弹性,能为满足个性化培养需求提供支持。通过3个课程模块的组合,可为具有不同知识基础和研究方向的研究生制订不同的培养方案,既能满足培养目标的指向性要求,又能帮助实现研究生的个性化培养。
二、专业核心课程建设
(一)注重教学内容更新与教材建设高级生态学课程内容的重点在于高深层级性,突出当代生态学的核心理论与发展、主流研究方向、新兴热点和重大论题。然而,一些现有教材[3-4]在此方面比较欠缺,在知识内容方面与本科生所用优秀教材[5-6]有较多重复。我们在持续更新教学内容的同时,于2018年编写出高级生态学讲义。这个讲义强调知识内容的前沿性、系统性和应用性,各章内容主要包括重要基础理论、区域生态相关问题和重大科学论题,以显著提升已有专业水准,引导学生进入学术最前沿,拓宽学术视野,形成核心课程的生成力和发挥其引导性作用。
(二)开展团队授课高级生态学课程内容范围广泛,理论性强,且有相当深度,对任课教师的学术素养要求较高,但教师个人的研究领域终究有限,很难精准把握所有内容和深度,单人授课难以达到课程教学要求。因此,我们加强了该课程的师资力量,并将单人授课形式改为团队授课形式。团队中有教授和副教授各3人,博士生导师3人,硕士生导师2人,全部具有博士学位,3人为留学归国教师,1人具有海外访学经历。这些教师学有专长,均服务于教学科研一线,其研究方向覆盖从微观生态学到宏观生态学的主要领域,能精准把握相关领域具有研究性、探索性和争议性的科学问题,实现了师资学术水平的优势互补。
(三)优化教学模式尽管互动式教学是有助于培养研究生怀疑精神的一种课堂教学模式[7],但在教学和研究关系的处理上,应以学术性的研究为取向,灵活地、弹性化地组织教学活动。我们在采用团队授课形式的同时,也将互动式教学模式引入课堂教学,形成了互动式研究性课堂教学模式。教师要在课前一周向学生发送讲授内容的电子讲义和2~3篇重要文献,指出预习要点。在课堂上,教师用大概三分之一的时间讲授重点和难点内容,梳理课程内容,其余时间用于开展课堂讨论与文献解读、提问与答疑、点评与总结等环节,师生间、生生间可充分互动,紧紧围绕相关主题共同探讨。这样的教学模式对于学生提高学习兴趣、准确理解教学内容以及培养研究意识和问题意识大有裨益。此外,我们还采取了与课堂教学模式相匹配的考核方式。考题都来自日常的课后思考题,内容涉及“理论发展历史与科学意义”“假说辨析与评价”“研究现状与发展趋势”“研究热点与学术争议”“研究方法与比较分析”“研究方案设计”等多方面,属于综合性的和开放型的,往往没有标准答案,需要学生课后阅读相关文献才能完成。这种考核实际上是要求学生在课堂教学后重视开展深度学习和研究体验。
(四)开展课程建设成效评估
1.评估方法
课程满意度(coursesatisfaction,CS)的动态变化是客观反映课程教学质量的重要维度与指标。为了量化评估高级生态学课程的建设成效,我们分析了本校2015~2019级生态学专业共计60名学术型硕士研究生对该课程满意度的问卷调查数据,发放、收回和有效的问卷均为60份。问卷设5个级别[8]并打分赋值(见图1)。分别以2015~2016级(25人)和2017~2019级(35人)代表课程建设前后的学生群体。对问卷调查数据的统计分析包括4项内容,即CS各等级的学生百分数,采用独立样本的t-检验分析CS分值在单人授课(2015~2016级)与团队授课(2017~2019级)间的差异,通过单因素方差分析确定CS分值在年级间的变化,CS各等级的学生百分数在年级间的变化。方差同质性检验显示问卷调查数据符合统计分析所需要的正态假定(t-Test:F(58)=1.451,p=0.051;ANOVA:Lev⁃ene-Test(4,55)=1.377,p=0.254)。
2.评估结果及其分析
统计结果如图1所示,5个年级CS分值为87.62±7.46,满意率达到90%,如图(a)所示,明显高于全国学术型研究生对课程教学69.2%的平均满意率以及一流学科建设高校研究生对课程教学72.3%的平均满意率[8],说明本专业硕士研究生对该课程教学的实际体验与预期间的反差远小于全国平均水平。分析结果同时显示,虽然学生对单人授课(CS单人=85.08±8.80)与团队授课(CS团队=89.43±5.81)都达到“比较满意”的等级,但CS团队分值显著高于CS单人分值(t(58)=−2.306,p=0.025),如图(b)所示。尽管CS分值在5个年级间未显示出统计学上的显著差异(F(4,55)=1.451,p=0.230),但呈现出逐年提高的趋势,如图(c)所示。“非常满意”和“比较满意”的学生比例都由2015级的38.5%增加到2019级的50%,感觉“一般”的比例由2015级的15.4%降低到2017~2019级的0,感觉“不太满意”的比例由2015级的7.6%降低到2017~2019级的0,如图(d)所示。这些结果表明,新课程体系建立后实施的课程综合建设措施使课程教学质量得到了显著提升。
三、结语
上述改革实践构建了符合我校生态学专业硕士研究生培养目标与学科特色要求的课程体系,体现了课程体系构建的基本指导思想和原则。高级生态学课程的建设也取得了显著成效,为全面开展专业课程建设积累了经验。经研究证实,互动式研究性课堂教学模式有助于激励硕士研究生提出和思考问题,培养学术志趣和批判性思维,为其在科研实践中获得新见解创造了条件,同时也证明了对课程满意度进行长期动态监测是客观评价课程教学质量和课程建设成效的有效办法。目前,国内硕士研究生教材建设普遍滞后于本科生教材建设,编写高水平、有特色的硕士研究生教材已成当务之急。此外,随着应届考取的硕士研究生比重不断加大,其科研和实际工作能力普遍欠缺的问题日益凸显。因此,在硕士研究生培养过程中极有必要针对这些学生补充相关基础知识,强化能力训练。这需要导师深入了解硕士研究生的知识基础状况,考核其科研和实际工作能力,为不同学生量身定制培养计划。课程体系改革和课程建设并不能一蹴而就,提高教育质量是学校永恒的话题。我们希望通过进一步整合优化现有教育资源,挖掘潜力,全面开展专业课程建设,通过不懈努力不断提高硕士研究生的培养质量。
作者:朱志红 郭华 钱增强 叶新 刘刚单位:陕西师范大学生命科学学院
大学课程教学范文2
近年来,教育部积极推进新工科建设,培养造就了一大批多样化、创新型卓越工程科技人才,为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑,既是当务之急,也是长远之策。加快卓越工程师培养,提升国家“硬实力”,解决“卡脖子”问题,是新工科建设的核心。本文以杭州电子科技大学为例,该校是实施卓越工程师教育培养计划的高校之一,对本科公共物理基础课程的教学改革提出了新的更高的要求。在新工科背景下,大学物理的教育功能也从注重学生对基础知识、基础理论和基本技能的掌握,扩展为全面提高学生的工程实践与应用的综合能力,提升学生的创新意识和能力。为适应新工科建设与发展,充分发挥大学物理课程在新工科中的地位和作用,本文引入成果导向教育(OutcomeBasedEducation,简称OBE,也称为产出导向教育)理念,研究新工科背景下大学物理课程教学内容的改革与实践。
1基于OBE理念开展教学内容改革
OBE理念是一种以学生“学习成果”为导向的教育理念。《华盛顿协议》作为国际上最具影响力的工程教育互认协议,已将OBE理念贯穿于工程教育认证标准的始终。我国始终把握高等教育发展的最先进理念,基于OBE理念树立了“学生中心、产出导向、持续改进”的本科教育新理念,在本科阶段工程教育领域产出了较为丰富的研究成果[1]。这些研究成果多是从专业人才培养方案或课程目标达成评价等方面就某一层面单一阐述OBE理念的实践研究,而对如何应用OBE理念指导大学课程教学设计的实践研究则较为薄弱。大学物理课程是学生学习工程技术知识的基础,同时也是培养学生科学素养和创新能力的重要途径。国内高校积极引入OBE理念,开展了大学物理课程的教学改革。相关研究成果主要集中在理论研究、教学模式改革实践、评价体系等方面[2-4],基于OBE理念的教学内容改革研究较少。近年来,国内多家高校开展了面向“新工科”的大学物理教学内容改革研究,并取得了良好的教学效果[5-6]。教材是教学内容的主要载体。不论国内还是国外,都不乏经典、精品,然而教材不等同于教学内容。根据OBE的“反向设计”理念,相应的教学改革需要根据培养目标设计课程的学生学习成果,重新设计考评方法、设计教学内容、设计教学活动等,各个环节相互支撑。
2大学物理课程教学内容改革的探索
2.1教学内容的改革需要完成从“教什么”到“学什么”的转变传统的大学物理课程内容主要基于教材,知识更新速度落后于科技发展;追求完整的知识体系,注重知识的传授,即“教什么”。OBE理念强调的不是老师讲了多少,而是学生学会了多少,掌握了多少。基于OBE理念,课程设计是“至上而下”反向设计的,以最终目标(学生学习成果)为起点,反向进行课程设计,教学内容根据培养目标来选择,注重学生的学习成果,即“学什么”。为此课程内容应反映前沿性和时代性,加强理论与工程应用、科学问题的结合;通过课程内容改革,合理增加课程难度,拓展课程深度,激发学生的兴趣和潜能。如何改革课程内容,完成从“教什么”到“学什么”的转变,支撑基于OBE理念的课程教学目标,让学习真正激发学生的兴趣和潜能,是本课题组开展课程教学内容改革需要解决的主要问题。
2.2教学内容的优化整合教育部在《关于加快建设发展新工科实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》中提到“树立工程教育新理念,……着力提升学生解决复杂工程问题的能力,加大课程整合力度”,据此,我校大学物理课程教学目标确定为知识、能力和素养三个层次。其中,能力目标包括三个内容:具有独立获取和应用知识的能力;具备科学观察和思维的能力,能应用物理学知识解决日常及工程应用中的简单问题;具备分析问题和解决问题的能力,能利用物理学知识对科学及工程问题进行分析、讨论和制订研究方案。结合新工科专业人才培养目标和大学物理课程教学目标,本课题组将大学物理课程教学内容优化整合为两大部分:“物理学原理”和“应用类专题”。“物理学原理”部分由基本的、核心的原理构成;“应用类专题”部分将除核心原理以外的知识点模块化,并结合实际应用,形成“工程应用和科学问题”专题,构建以科学问题和工程应用实例为大框架、理论知识填充的知识结构。例如质点力学这章的教学内容,“物理学原理”包括力学的基本概念、牛顿运动定律、动量定理和动量守恒定律、动能定理和机械能守恒定律、能量守恒定律;“应用类专题”为“嫦娥工程”,这一专题应用力学原理,从发射、环绕、变轨、着陆、返回五个方面展开简要分析。“嫦娥工程”的“发射”部分从两方面讨论了火箭的速度,一是火箭获得的速度与火箭质量的关系;二是第一、第二、第三宇宙速度的推导。“环绕”部分则由开普勒行星运动三定律引出角动量的定义以及角动量守恒定律。又如稳恒磁场这章的教学内容,“物理学原理”包括稳恒磁场的高斯定理和安培环路定理;“应用类专题”包括磁约束、霍尔效应、直流电动机和磁性材料及其应用。其中“磁约束”这节内容围绕“如何利用磁场来约束高温的等离子体”,描述了磁约束的原理(带电粒子在电场和磁场中的受力),详细讨论均匀磁场和非均匀磁场中的磁约束,介绍了实现磁约束的装置以及与磁约束相关的自然现象。改革后的教学内容具有以下特点:第一,注重知识的区分度。
“物理学原理”的内容是依据教学过程的甄选和反复实践而确定下来的,既突出核心原理,又保证知识体系的完整和内容的基本框架不变。“应用类专题”是依据课程教学目标,将除核心原理以外的大学物理知识点模块化后,融入工程应用实例和科学问题中而形成。第二,强调内容的应用性。“工程应用和科学问题”专题选取了利用大学物理知识可以分析的、与技术应用发展和科学前沿相关的内容,旨在拓宽学生视野,培养学生分析问题、解决问题的能力,适用于分层次教学。在注重内容应用性的同时,也具有一定的学习挑战性。第三,体现教学内容的可教性。课程教学内容的物理学原理部分选取时充分考虑课时,遴选核心知识点突出重点,精选例题加深原理的理解,设置思考题引导学生深入学习。“工程应用和科学问题”专题部分,选题时立足于引导学生提升学习兴趣,注重学生创新能力及综合能力的培养,内容难度适中,适用于以学生为主的研究性学习。
2.3拓展加深“应用类专题”,开展研究性教学传统的教学强调知识的吸收而未能创造条件让学生在实践中去探索、发现。基于OBE理念以学生学习为基本逻辑展开教学,要求教师在充分了解学生特点的基础上,全面设计教学活动和教学环节,探索新型教学模式。教育部关于加快建设发展新工科的意见中也提出“推广实施案例教学、项目式教学等研究性教学方法,注重综合性项目训练”。如何通过创新教学模式,强化创新能力和实践能力的培养,是大学物理课程改革中需要解决的又一重要课题。为满足实施研究性教学的需求,本课题组将“应用类专题”分为三个层次:通识模块、专业限选模块、学生自选模块。“通识模块”是由教学大纲要求掌握的知识点设计而成的工程应用实例或科学问题组成,例如质点力学中“嫦娥工程的发射和环绕过程”,稳恒磁场中的“磁约束”。“专业限选模块”是根据专业特点设计的典型案例,例如静电学中的“口罩的防护学问”,研究驻极体材料在口罩中的应用,涉及的教学内容为“静电场中的电介质”。在教学中引入我国在防疫抗疫中科技工作者的贡献案例并对此进行分析与讨论,增强学生的民族自豪感和爱国主义情怀,树立攀登科学技术高峰的信心,担负起民族复兴的重任。“学生自选模块”则由历届学生的自主选题组成,每学期会评选优秀研究课题并加入此模块。自主选题是学生在大学物理课教学内容的范围内根据自己的兴趣、特长等自由选择的研究课题,例如“EMP(Electromagneticpulse,电磁脉冲)从原理到防御”属于电磁学的研究内容,学生由娃娃机的破解和电磁武器引入电磁脉冲的工作原理,制作了一个产生电磁脉冲的简易装置,并成功攻击毁坏了一些小型电子设备(电子手表,电子闹钟)。又例如“《流浪地球》的数值模拟”,学生应用力学知识通过Matlab模拟了电影《流浪地球》的多个场景。“应用类专题”的教学内容以学生自主开展研究性学习为主,教师全程引导。在教学过程中,学生自主组队选题,先进行调研,收集资料,确定具体的研究内容;然后开展研究工作;取得研究成果以后在课堂上进行展示,成果展示环节中设置提问和回答,对研究内容进行深入的讨论。学生在研究性学习中体验“发现问题―提出问题―分析问题―解决问题”的科学研究过程,提高了学习兴趣,初步培养了科学研究能力,能应用物理知识解决问题,增强了学习的信心。在大学物理教学内容改革的历程中,本课题组最初是针对专业特点调整教学内容,在理论知识讲解中引入工程应用实例,后来通过设置“工程应用和科学问题”专题开展研讨式教学,经过多年的教学改革实践,形成了由“物理学原理”和“应用类专题”组成的教学内容。同时,我校增设了“物理学原理及工程应用”课程,其与大学物理课程平行设置,旨在拓展大学物理课程的深度与广度,加强学生创新能力的培养,满足新工科人才培养的需求。
2.4教学内容、考评方法、教学活动相互支撑在整个课程教学环节中,教学内容不是孤立的,为实现培养目标,取得理想的学习成果,教学内容、考评方法、教学活动都需要精心设计,相互支撑。在改革实践中,本课题组为线上线下混合式教学、翻转课堂等教学模式,整合教学资源,形成集教材、视频、习题、研究性项目、实验等多种内容为一体的教学内容体系。为构建科学有效的考核体系,支撑教学目标的达成,需要以产出为导向,增大学习过程考核成绩在课程总成绩中的比重;细分形成性评价指标,通过作业、研讨式学习、学习活动参与等环节的综合表现对学生的学习过程进行评价。3结语新工科建设对大学物理课程教学提出了更高的要求,物理学科将更强调应用性和与其他学科的关联性。基于OBE理念的大学物理课程教学内容的改革,坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的教育理念,注重实践研究,改革后的教学内容突出核心原理、强化理论与工程应用和科学问题案例的结合。大学物理课程教学内容改革的研究成果将有助于优化教学环节,提高教学质量,持续改进,提高高校人才培养的目标达成度,可为创新工程应用型人才的培养提供可借鉴的实践经验。
作者:吴玲 邵春强 石小燕 尤素萍 单位:杭州电子科技大学理学院
大学课程教学范文3
物理学作为一门基础的自然科学,是理工科学生认识自然现象、学习科学知识、开展创新活动的基础。该学科以实验观察为基础,物理实验和物理理论同等重要,二者都是后续专业实验和科研工作的基础。随着高等教育改革的深入,高校尝试将各种新教学模式、教学手段直接应用于实践教学。物理理论课的讲授很多由线下搬至线上,翻转课堂、MOOC教学等新教学模式在国内外高校发展迅速。由于物理实验课本身的操作局限性,全部转为线上教学难度较大,线上实验使学生无法感知实际操作带来的附加信息[1]。而未来的新兴产业和新兴业态需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。新工科建设之所以体现在“新”字上,不仅是指高等院校对传统工科、新型工科和新兴专业进行“转型升级”“存量更新”和“增量互补”,还体现在对工程学科的建设工作和卓越人才的培养始终要处于“新”的状态[2]。大学物理实验课程作为工科学生实验课的开端,是培养学生实践能力和创新能力的基础,旨在让学生学会运用一般的物理实验方法驾驭基本物理量的测量步骤,挖掘物理理论和实验之间的联系。美国提倡物理设计实验的趣味性,仪器的透明度较高,学生在整个实验过程中可以交流互动讨论;德国要求学生在实验前进行大量准备工作,如阅读大量与实验相关的书籍,熟悉实验仪器使用方法等。我国要求各个学校根据自身情况开展分层次教学,努力培养一专多能的人才,尤其是“双高计划”的提出和“双创”教育的开展,对工科专业的人才实验能力培养提出了更高的要求。实验能力的培养过程也是创新能力、交际能力、观察能力等综合能力的提升过程。对于部分地方院校而言,目前的大学物理实验课程已难以满足新工科建设下的人才培养要求,因此分析大学物理实验课程的教学现状,找准症结,已成为地方高校新工科建设的迫切需求。
1大学物理实验课程的教学现状教学团队对山东省内的理工类高校开设的大学物理实验课程进行调研后发现,大学物理实验课程在课程地位、实验内容、教学模式、教学方式、实验项目、考核评价方式、师资队伍等方面存在一些问题。
1.1课程地位低一方面,高校一般将大学物理实验课程设置为基础通识实验课,其配置远不如新兴的优势学科,存在实验室仪器设备陈旧、实验场地数量和质量不足等问题,影响教学效果,阻碍学生创新能力的培养。另一方面,由于大学物理及大学物理实验课程相对于工科其他课程而言更加难以学习和掌握,而且其在多数工科专业硕士生入学考试中又不是必考科目,因此多数二本及三本院校的学生对这两门课程的学习兴趣不高,甚至存在抵触情绪,重视程度较低。
1.2实验内容与专业不匹配缺乏针对性大学物理实验课程是理工类学生入学后接触的第一门实验实践课,是学生系统学习实验方法和技能的基础。由于各专业对物理实验内容的需求和侧重点不同,对于较容易的实验项目,如长度测量、密度测量等存在重复开设的问题,这对于基础较好的学生而言缺乏挑战和创新;而较难的实验项目,如阿贝成像原理实验、弗兰克-赫兹实验等,又会让基础较差的学生感觉困难,学生做完实验后往往不能真正理解和掌握实验的原理和操作方法,使得实验教学失去了实际意义。实验内容的层次性较模糊,广度与深度缺乏科学性,不同专业的实验内容雷同,针对性较差。
1.3教学模式单一部分高校仍然沿用“教师演员、学生观众”的单一教学模式,学生缺少主动实践的机会,与开设大学物理实验课程的目标相悖,阻碍了学生发现问题、分析问题、解决问题能力的培养,为后续专业课程实验的开展增加了难度,难以满足当前形势下的新工科建设要求。
1.4教学方式枯燥目前,部分高校采用的仍是以教师为主导的实验教学方式,即“讲授—演示—模仿”的三段式教学流程,教学方法固定且单一,教学效果不佳。学生只能被动接受课程内容,缺乏对实验的深入思考,不利于培养学生的探索精神、创新意识和创新能力[3]。
1.5实验项目陈旧在调查的大学物理实验课程的实验项目中,大部分都是偏重经典的和基础的验证性实验,缺少与现代科技、工程技术相结合的综合性实验和设计性研究实验[4]。此外,拓展性和交叉性的实验与当代科技前沿的交融性较差,不能与时代接轨,影响了学生对物理学价值的认知。
1.6考核评价方式单一大学物理实验课程的教学过程包括三个阶段,即实验前、实验中、实验后,因此,对学生的考核评价也应是一个动态监管的过程,不应仅局限于实验报告或实验数据处理是否准确。目前,部分高校将课前预习、实验操作、数据处理和实验报告四部分成绩加权汇总后作为大学物理实验课程的期末总成绩,并将重点放在了实验报告上,导致学生将大部分时间用来撰写实验报告,甚至为了取得好成绩,不惜抄袭、篡改实验数据,这种做法严重违背了物理实验严谨求实的原则。1.7师资队伍建设与现状不协调实验师资队伍建设是创新实验管理、服务实验教学的关键,但目前在师资队伍建设过程中存在一些不协调因素,如职称评聘与业务不协调、年度考核与工作业绩不协调等,这些因素阻碍了实验教师工作的积极性和教师队伍的稳定性。此外,缺乏相应的激励机制、“双师型”教师数量不足、实验教师工程经验较少且指导能力较弱等问题也日益凸显。
2大学物理实验课程的教学改革思路
根据新工科建设的要求,针对当前部分理工类高校大学物理实验课程的教学现状,笔者结合多年来在教学过程中开展的一些尝试,提出以下教学改革思路。
2.1构建多层次的教学体系在深入调研各工科专业对大学物理实验课程教学内容需求的基础上,建立专业集群,并以专业群为基础制订教学计划和教学目标。在保证物理实验知识体系完整的基础上,根据专业集群的教学计划和教学目标,按各课程层次调整教学大纲,做到因材施教。
2.2优化教学内容大学物理实验课程的教学内容是培养学生实验能力和创新能力的基础,高校应高度重视教学内容建设,并在全校层面优化教学内容,将教学重点放在培养学生的创新能力、分析能力、动手实践能力上来,为工科其他课程的开展奠定基础。打破原有的教学理念和思维方式,强化大学物理实验课程在工科学生能力培养方面的突出地位,尽可能在软硬件配套建设方面给予政策和经费支持。在教学内容方面,第一,根据各学科培养方案、课程体系、课程定位,及时调整实验内容,开展分层次模块化教学;突出学科特点,根据学科需求增加相应的实验项目,如为电子、电气类专业适当增加电磁学实验,为航空、航天、机械、土木类专业适当增加力学实验,为化学、仪器仪表类专业适当增加光学实验,增加与专业关联度高、能够反映学科前沿的实验项目。第二,为满足新工科建设要求,进一步加强大学物理实验课程与其他工科课程的交叉融合,在保证顺利完成基础性实验和设计性实验的前提下,增加探索性和开放性实验的比例,帮助学生实现向专业课程实验的过渡;引进和更新与专业课相关的物理实验项目,尤其是将最新的研究成果融入大学物理实验课程的教学之中,能够更好地调动学生的学习积极性和主动性,有利于学生理论联系实际能力、工程实践能力、动手能力的培养。第三,为满足新工科培养复合型人才的要求,在大学物理实验课程中增加人文科学知识内容,充分挖掘中华优秀传统文化和诺贝尔奖中蕴含的隐形教学资源,培养学生的探索精神,增强学生执着钻研的科学素养,提升大学物理实验在科学研究过程中的权威性。第四,充分利用现代技术手段,将具有激励作用的音频和视频以链接或二维码的形式展示给学生,这种方式更符合当代学生的学习习惯。
2.3改革教学模式针对不同专业的特点,构建多元化的大学物理实验课程教学模式,致力于发挥学生的主观能动性。目前,很多重点高校积极探索分层次教学、项目引导式教学[5]、虚实结合的网络化教学、实景体验互动式教学等新型教学模式,从不同方面对原有的大学物理实验课程教学模式进行了改进和补充,使实验项目由校内延伸到校外、从课内拓展到课外,实现了递进式的产学研协同创新。此外,高校应充分利用物理实验类竞赛,鼓励学生积极参赛,挖掘学生潜力,以赛促学,实现教学相长。
2.4转变教学方式在教学方式上,需要师生转变角色定位,充分发挥学生的主体作用。对于不同类型的实验,应采用不同的教学方式。如基础性实验应采用集中授课,有助于学生尽快熟悉实验操作过程;综合性实验应采用同伴教学法,促使学生根据教师创设的问题情境,从多方面、多维度思考问题,培养团队合作意识;创新拓展性实验应采用自主实验法,充分体现个性化教学,激发学生的创新意识。
2.5构建多元化的考核评价体系大学物理实验课程的教学是一个动态过程,加强对实验过程的考查,以及对延拓性实验设计的可行性考查是实现全方位考查的重点工作。教学团队通过调研,制订了“课堂实时评价+过程性评价+素质教育”三者相结合的多元化考核评价标准,标准中包含了“知识能力考核+应用实践能力考核+创新研究能力考核+团队合作意识考核”的内容,更能突出考核的全面性和过程性。在实施过程中,为避免考核标准过于抽象,应将评分细则规范化,分类、分层次进行科学计分。
2.6建设复合型实验教师队伍对于新工科教学改革而言,课程是重点,教师是关键,高素质的实验教师队伍是培养优秀人才的保障。为此,教师一方面要树立自主学习意识,实时关注相关领域的最新科研动态,努力提升自身的理论知识水平和实践水平;另一方面也要积极投身相关专业或学科的研究,为学生营造教学与科研相互促进的和谐教学环境。对学校而言,一方面要加大实验教师队伍考核和管理体系建设力度,激发教师的工作热情;另一方面要通过校企联合培养、引进高素质复合型人才等措施充实实验教师队伍,不断增加“双师型”、复合型教师的人员比例。
3结语
本文基于新工科建设的要求,分析了大学物理实验课程的教学现状,并从构建多层次的教学体系、优化教学内容、改革教学模式、转变教学方式、构建多元化的考核评价体系、建设复合型实验教师队伍等方面阐述了大学物理实验课程的教学改革思路。经过教学改革后的大学物理实验课程既满足了多数学生的基本学习要求,也满足了部分学生的个性化学习需求,最大限度地激发了学生进行创新探索的动力,取得了良好的教学效果,同时也为其他专业的实验课程开展教学改革提供了借鉴和参考。
参考文献
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作者:秦玉娇 李勤玉 单位:曲阜师范大学实验教学与设备管理中心 广西师范大学