大学物理课程面向工科专业学生系统地传授物理知识,以“自主学习能力、知识应用能力、解决问题能力、实践创新能力”之“四维”能力培养为导向,将学生“知识、能力、素质”三位一体的提升作为课程目标,突出价值引领。
一、发展历程
大学物理课程组始于2004年,由西安交通大学物理教研室主任李甲科教授的带领下创建而成。课程的课程发展历程可以分为三个阶段,在2005年开设了《大学物理》基础课,第一个阶段从2005年到2012的建设阶段,自编教材,制定教学大纲, 2012年一直到2020年是第二个发展阶段,这个期间改革课程体系,培养教师团队,根据学院培养目标和学生现状,不断重构和优化教学内容,从2021年开始进入第三个阶段,也就是快速发展的阶段,课程体系持续改进,逐步打造一直成熟的教师团队。在2013-2023发展的十年里在我院乃至同类应用型本科院校打造出一流课程、一流师资、一流团队、一流平台。
为了适应当前培养目标,教学团队在知识体系、能力培养和科学素养家国情怀等方面进行了持续探索,以应用型人才培养目标编写的大学物理教材将应用型贯穿于整个教学内容中,是近些年来应用型和问题式教学经验的结晶。先后出版6部教材,如图1所示,编写 2部讲义及1部习题集。其中由西安交通大学出版社出版的“十一五”规划教材《大学物理》获得了2013年陕西普通高等学校优秀教材二等奖。这些教材已被多所二本院校采用。
2023年获校级成果特等奖(见图2),2023年获批陕西省一流课程(见图3)。
二、教学团队
图4 教学团队成员
大学物理教学团队主要成员5人,教授1人,副教授2人,讲师1人,助教1人,如图4,其中博士学位获得者2人,硕士学位获得者3人。团队中有校级教学名师2人,是一支年龄结构合理,团结协调,具有活力教学团队。教学团队成员均长期从事物理教学,并积极参加各种教学改革,不断进行教学方法和教学手段的探索与研究,在应用型本科的课程优化、教学改革等方面都有丰富的实践经验。督导专家对大学物理教学团队评价:“这是一支成熟、稳健、教学效果优良的教学团队”。
近年来教学团队围绕大学物理一流课程建设,建立青年教师培养制度,重构和完善教学内容、编写相应教材,建立以课堂教学为主线,学生课外学习、实践相结合教学模式,改革教学评价方式、优化考核内容,建立全过程考核为主线的多元化考核机制。团队教学水平,学生学习效果得到显著提高。团队积极引入青年博士教师,高水平的科研团队加入大学物理课程改革与建设、邀请专业教师参加教学法活动等,以科研促教学,以交流促科研;建立了教师投入人才培养的考核机制,通过修订教师考核方案,制定优秀教师奖励办法等多项措施,把培养学生能力成为教师工作的最重要组成部分,有效构建教学相长的师生共同体。
2017年获学院教学比赛二等奖一项;2018年获教育部大学物理教指委讲课比赛陕西省赛区一等奖一项、西北赛区一等奖一项、二等奖一项,全国赛区三等奖一项,陕西省青年教师教学比赛三等奖1项;2019年教育部大学物理教指委讲课比赛陕西省赛区三等奖一项。2021获教育部大学物理教指委讲课比赛陕西省赛区一等奖1项,学院课堂创新大赛三等奖1项,学院青年教师授课比1等奖两项,2023年学院教师授课竞赛一等奖,获奖数量在陕西同类院校中领先,图5为部分获奖证书。
图5 授课竞赛部分获奖证书
三、教学体系
本课程教学以学生为中心,知识传授为载体,能力培养为出发点,全面落实立德树人的总目标。在教学过程中引导学生掌握基本经典物理概念和基本原理,初步掌握近代物理中相对论力学、量子力学初步知识,从而形成较为完整物理学知识体系,这是教学的基础和出发点;引导学生掌握物理学基本思维、基本思路和方法,训练学生、运用物理语言表达状态、过程和规律的能力、运算能力;培养学生能够解决实际问题的思路和方法,从而使学生初步具备分析问题与解决问题的能力,这是应用型人才的基本要求;开展课堂的探究性、创造性教学,把教师单一的教学行为转变为师生互动、讨论,引导学生体会物理学的研究思路和方法;结合开放性物理实验,课外兴趣小组,培养学生实践能力和创新能力,这是应用型人才培养的高阶要求;注重科学素养,科学信念以及毅力、信心、情怀等非智力因素的培养,帮助学生掌握科学的思想方法,树立辩证唯物主义的世界观,培养和提高学生坚韧意志、奋斗精神、社会主义核心价值观和家国情怀等素养。这是落实立德树人教育的根本目标。
课程围绕“知识—能力—价值”三大层次细化工作,提出了“实例驱动、团队引领、以赛促学、以赛促教”的育人模式。通过建设多样化的教学资源,比如授课视频、应用案例库、课程思政库、习题微课、大中衔接微课、应用题微课等电子资源,构建教学+研讨+实践+竞赛“四位一体”的完整闭环,形成循序渐进的四层次课程体系,四者相互催化,螺旋式上升,如图6所示。提升学生自主学习能力,强化应用能力的培养,培养创新意识。
图6 “四位一体”教学体系
四、教学方法
从2007年开始就研究以问题为导向的教学方法,使用“提出问题→分析问题→解决问题”三个环节探索式教学,建立师生学习共同体。近年来引导学生参与、体验、亲身实践、独立思考、合作探究,将学生学习的主体性与教师教学的启发性有机结合,完成了研究性教学和学习的有机融合。
2017年开始使用云班课、雨课堂和学习通等数智化资源,2017年以来结合学校特色及专业需求,基于应用实例库等特色课程资源,以知识点内部逻辑为主线,设计多重创新问题,构建教师善“导”、学生乐于究理的线上线下混合式教学, 2021年在中国大学MOOC平台开设SPOC课程。
五、考核方式
建立过程性评价与终结性评价相结合的多元化教学评价机制。过程性评价侧重观测学生整个学习过程的发展、变化情况,重视学生学习过程的积累,知识的应用以及学习能力的形成。终结性评价分为期中考试和期末考试。课外实践重点考察学生解决实际问题能力和创新意识,同时也考查科学素养培养及课程思政教学的效果。
过程教学期望的成效使优秀学生提高能力,后进学生提高成绩。通过全过程教学实施,课堂小测验、章测验,期中考试,期末考试相互补充,提高学生学习积极性,改革考试内容,强化基本概念,基本原理和方法的理解和运用。具体分值如表1:
表1 过程考核机制
六、教学资源
1. 应用实例库建立
近年来收集了200多个应用实例,包含图片、视频、音频、flash等资源,部分资源库如图7所示。在教学活动中采取应用实例教学法,突破了传统的教学方式的约束,实现知识内容与实际应用的结合,保证学生学习完整性,提高学生学习兴趣。
图7部分应用实例展示
2. 课程思政库建立
挖掘大学物理的课程思政元素,建立了课程思政库,收集了100多个课程思政案例,在培养学生解决实际问题的同时开展课程思政,培养学生的科学素养,厚植爱国主义情怀,引导学生树立正确的“三观”。如图8为部分的课程思政案例。
图8部分课程思政库展示
3. 应用题库建立
建立50多个应用试题,图9为部分学生的应用题作业,学生慢慢从中学机械“刷题”迁移到重知识的应用,能力导向显现。
图9学生应用题作业展示
七、教学研究
教学过程坚持以学生为中心的教学理念,通过重构教学内容,改革教学手段,落实全过程考核,努力提高学生学习兴趣,增强创新能力和意识。从而使学生在知识水平,能力、创新意识和科学素养全面提高。近年来重点深入开展以下几方面的教学改革和研究:大、中物理教学衔接、课程思政全面渗透课堂教学、全过程考核落实与实践,青年教师培养规范化、制度化。近年来主持和大学多项物理相关教学研究课题。参与陕西省教育厅重大攻关课题一项,主持陕西省教育科学“十四五”规划课题4项,陕西高校MOOC中心的在线课程转化教改项目1项,陕西省教育学会课题2项,学院精品课建设,教改课题10余项,发表教学论文10余篇,近两年有两篇教学论文在大学物理教学最有影响的期刊《物理与工程》上发表。