“新工科”背景下大学物理实...探究——以武汉工程大学为例_祝丹.pdf

-1-理论研究创新创业理论研究与实践 2023 年 2 月第 3 期“新工科”背景下大学物理实验教学模式改革探究以武汉工程大学为例祝丹1，2，刘璐1，2（1.武汉工程大学数理学院，湖北武汉 430205；2.湖北省物理实验教学示范中心，湖北武汉 430205）摘要：2017 年，教育部推行“新工科”建设，以支持和服务 中国制造 2025 战略规划1-2。秉承“新工科”建设内涵，武汉工程大学于 2017 年探究大学物理实验课程的改革途径。该文通过分析武汉工程大学大学物理实验课程近五年来教学改革后的现状和仍然存在的问题，确立培养“新时代复合创新型人才”的目标，通过遴选优质教学资源、创新多样化的教学方法等有效手段，提升学生自主学习能力，探究大学物理实验课程“线上线下混合式”教学模式改革途径。关键词：“新工科”；大学物理实验；线上线下混合式；教学模式改革；“互联网+”；设计与实施中图分类号：G641 文献标识码:A 文章编号:2096-5206（2023）02（a）-0001-06Research on Teaching Mode Reform of College Physics Experiment under the Background of New EngineeringTake Wuhan Institute of Technology as an ExampleZHU Dan1,2,LIU Lu1,2(1.School of Mathematics and Physics,Wuhan Institute of Technology,Wuhan Hubei,430205,China;2.Hubei Experimental Physics Teaching Demonstration Center,Wuhan Hubei,430205,China)Abstract:Since 2017,the Ministry of Education has promoted the construction of new engineering to support and serve the strategic plan of Made in China 20251-2.Adhering to the connotation of the construction of new engineering,Wuhan Institute of Technology has explored the course reform approach of college physics experiment since 2017.In this article,through analysis of wuhan university of engineering of the university physics experiment course for nearly five years after the teaching reform of the present situation and existing problems,and still establish composite innovative talents new era of the training target,by selecting high quality teaching resources,diverse teaching methods such as effective means innovation,promote students autonomous learning ability,to explore the reform way of online and offline hybrid teaching mode of college physics experiment course.Key words:New engineerin;University physics experiment;Online and offline hybrid;Teaching model reform;Internet+;Design and implementation基金项目：2021 年武汉工程大学教学研究项目：“强化基础拓新，提升思政内涵”新工科物理实验课程体系的探索与实践（X2021045）。作者简介：祝丹（1980-），女，湖北武汉人，硕士，实验师，研究方向：物理实验教学、教育管理。通讯作者：刘璐（1966-），女，湖北钟祥人，本科，高级实验师，研究方向：物理实验教学、教育管理，通讯邮箱:。的“新工科”人才培养目标，以及“双万计划”一流课程建设目标，发现现有的教学模式仍然存在提质创新的空间，因此探索“线上线下混合式”教学模式改革之路可作为我校今后一段时间的工作重点。1大学物理实验教学现状2022 年 8 月，通过“混合式”+“教学改革”关键字，在中国知网上共检索到相关研究论文 3 397 篇，其中同时包含关键词“线上线下”的文章共 578 篇，“混合式”+“教学改革”+“线上线下”文献发表年度分布见图1。通过查阅文献，在高岩等撰写的 基于混合式课程的教学评价设计与思考 一文中，我们发现：目前国内高校广泛开展混合式课程建设理论研究和实践探索，武汉工程大学物理实验课程团队主持的教研项目“互联网+”与物理实验现场实践的综合教学模式研究 于 2017 年获批校级教研项目3。在总结这一教学改革研究成果的基础上，2019 年参考“培养实践能力强、创新力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才”-2-理论研究创新创业理论研究与实践 2023 年 2 月第 3 期其中大量研究针对的是某一具体课程混合式教学模式的设计、资源优化等4。各校选用教学模式时都是基于自身的教学资源等确定的。每种混合式教学模式都存在弊端，各校也需要针对自己的现状来分析，找到解决方法。混合式教学方式侧重点比较见表 1。我校在前期开展“互联网+”背景下的教学改革，取得了一定的成绩，但是仍然存在以下问题，需要我们思考解决的办法：1.1 线上学习资源较少，容易流于形式物理学是一门探究物质基本结构和运动规律的自然科学,是学生进入大学后接触的一门实践性和操作性非常强的基础性学科,而物理演示与探索实验的多寡以及实验设备的先进性,在一定程度上影响着学生对物理学的兴趣5。大学物理实验是面向全校理、工科（非物理类）一、二年级本科生开设的必修基础课程。在理工科院校的教学过程中，大学物理属于基础课程，对理工科专业的专业课程及后继实践衔接起着承上启下的作用6。学生在高中阶段接受物理实验方面的专项训练较少，为了培养他们的动手能力及科学实验的方法，我们自制了多个实验操作演示视频，供他们进行线上课前的预习。而这种做法相当于将教师的讲课地点从实验室换到了网络平台，讲课时间提前到了进实验室上课之前，学生还是处于被动接受学习的状态。部分学生为了应对在线学习课时统计，会选择挂机让视频自动播放，并没有认真观看视频的内容。线上学习资源类型不丰富，学习方式单一且缺少过程监管，对学生自主学习积极性的激发不够。1.2 线下学习目标不明确，实验反思不足学生进入实验室开展大学物理实验之前，必须先完成线上学习任务及书写实验预习报告。部分学生由于学业负担重、不重视基础课等原因，在课前线上学习没有落实到位的情况下，并未认真书写预习报告。到实验室做实验也是简单地重复教师讲授的实验操作步骤，匆匆完成实验操作和数据测量，对实验原理并没有进行认真领会，对实验过程反思不足，不利于学生实践创新意识和工程思维能力的培养。1.3 成绩评定方式需改进，引领自主学习目前的成绩评定方式综合考虑了“线上阶段”“线下阶段”及“实验创新”这三个部分学生的完成情况。“线上阶段”要求学生达到一定的在线学习时长、完成每个实验项目预设的 3-5 道选择题，学生完成度较高；“线下阶段”主要考查学生实验操作及实验报告的完图 1“混合式”+“教学改革”+“线上线下”文献发表年度分布表 1 混合教学方式侧重点比较侧重点内容描述线上为主主要利用各种在线学习平台开展教学活动，线下教学活动作为补充。线下为主以线下开展教学活动为主，丰富的线上教学资源作为补充。循环模式线上教学和线下教学轮流开展，形成教学活动的闭环。双师模式线上教学活动采用同一师资、统一教学内容，线下安排教师开展小班辅导。个性化针对科研、竞赛等高层次学习需求，提供线上线下学习资源，供学生自由选择。-3-理论研究创新创业理论研究与实践 2023 年 2 月第 3 期成情况，学生只要把握住实验报告的完成质量，这一部分得分也不会低；“实验创新”属于额外加分项，为了获得这部分加分，学生需要投入大量的时间和精力，所以能得到这部分加分的学生较少，每学期不超过总人数的 0.2%。由此可见，现有的成绩评定方式对“培养未来多元化、创新型卓越工程人才”的辅助作用有限，没有充分发挥引领学生自主学习、实践创新的作用。1.4 队伍建设有待加强，创新能力不足教师是教学过程的组织者、谋划者、引导者、参与者和合作者。目前在实验技术队伍建设上存在一些问题，影响了实验技术队伍的稳定性，降低了他们的工作积极性，主要表现在：（1）实验技术岗位设置与岗位补充机制不完善，存在缺岗或者缺编情况；（2）岗位培训体系与教师再发展要求不匹配，业务水平提升有限，工作创新能力不足，缺少对实验教学工作的总结和反思；（3）对实验技术人员工程技能培训不足，与“新工科”背景下的课程建设目标不匹配等。通过查阅文献我们发现，我校目前的改革现状及存在的问题，也存在于其他学校中。因此，如何切实有效的将改革进行下去，实现既定的人才培养目标，需要我们大家一起认真思考。2大学物理实验教学改革思路与目标按照武汉工程大学“十四五”事业发展规划中对课程建设的工作目标要求，我们明确了大学物理实验课程的教学改革思路和目标为：以培养学生实践能力、创新能力为宗旨，积极推行小班化教学，倡导以提升教学效果为目的的创新课堂教学方法，强化课堂设计，强化现代信息技术与教学过程的深度融合，采用多元化的教学模式和多样化的教学方法，对现有实验内容进行教学改革,充分调动学生学习的积极性,激发学生的活力,提高学生的综合素质,以便为各类岗位培养复合型、应用型科技人才7。强化师生互动、生生互动，解决好培养学生创新性、批判性思维的问题，让课堂活起来，探索“激发学生自主学习的积极性、培育学生的科技创新能力和提高工程实践技能、培养新时代复合创新型人才”的途径，构建“线上线下混合式”教学模式。3大学物理实验教学改革设计与实施3.1 以人才培养目标为核心教学设计的目的是为了更好地实现预期的目标，因此我们制定了大学物理实验课程人才培养目标：（1）培养学生掌握物理实验基本知识和实验技能，为今后的学习和工作奠定良好的实验基础；（2）培养与提高学生动手操作、分析判断、归纳总结、撰写实验报告、设计和创新实验方法等科学实验能力；（3）引导学生重视理论联系实际，培养他们实事求是的科学作风、认真严谨的科学态度以及积极的探索精神。3.2 以引导学生自主学习为导向在教学过程中，学生为学习的主体，学习最终由学生自己完成，为了引导和激发学生自主学习，提升学生的参与度和学习积极性，我们确立了“线上线下混合式”的教学模式：（1）“线上”阶段：遴选优质资源，进行思政教育。我们设置线上学习阶段的目标是激发和培养学生自主学习的能力。学生是这一阶段的主体，为在不便监管的情况下让学生主动、高效地达成学习目标，我们做了以下几方面的工作：多角度出发遴选优质教学资源。例如建立相关实验的科技背景视频、预习说明视频、实验仪器介绍视频、社会日常应用视频等内容丰富、形式多样的视频资料，让学生通过线上学习，既了解了实验原理“为什么”，还学习了利用这一原理我们可以“做什么”，将讲授实验原理和操作过程的教学内容进行延伸，并适时、精准引入课程思政元素，从思想上解决学生不明白为什么而学的问题，激发