【教学创新大赛】基于新工科人才培养的大学物理教学全域重构

教学创新大赛教学创新成果报告基于新工科人才培养的大学物理教学全域重构摘要:大学物理是高校理工科学生重要的公共基础必修课,可为后续专业课程的学习提供必要的理论支撑、科学思维。传统教学模式下，教师无法关注学生的个体差异，学生学习积极性不足、自觉性差，课堂参与度低。本设计以学生为中心，突出能力培养、促进终身学习,助力新工科建设。重新构建教学内容、教学方法、教学模式和评价机制，形成了“课前自主学习-课中深度学习-课后巩固拓展”的良性循环学习模式。以科学问题和实际案例激发学生学习动机,以充实的教学内容吸引学生的注意力,以多元化的教学方法提升学生积极性和参与度,以过程性评价保障学习的持续性。形成了线上+线下、课内+课外、教师引领+学生自主的多维度课程实施方案，实现了知识传授、能力培养、素养提升和价值塑造的综合培养目标。一、课程情况介绍物理学是自然科学的带头学科，是科技发展的源动力。大学物理作为高校理工类学生的一门公共基础课，对专业课程有重要的支撑作用，课程学习中的能力培养会让学生终身受益。从课程特点来看，《大学物理》涉及的知识点多、难度大、学时紧张，目前很多高校该课程挂科率偏高，这一现象除与课程难度偏大有关外，还与物理思维培养不深，学生学习动机不足，努力程度不够，有很大关系。二、教学痛点问题分析传统的大学物理教学方式实施效果和课程目标普遍有较大差距，主要表现为学生知识掌握程度不理想，对专业课程的支撑作用不足，课程的立德树人效果不突出。原因主要可归纳为以下几个方面:1、价值理念陈旧传统教学重知识传授，轻能力培养，忽略价值导向，课程育人功能有待进一步提高。2、课程内容陈旧现有课程体系学科内容成熟，知识结构固化，缺少“活水”，缺乏前沿性和时代性，缺乏启示性和创造性。另外课程内容深奥难懂，学生学习的积极性低，存在畏难情绪。3、教学方式单一传统的“满堂灌”教学方式是知识的单向性传输,忽视了教与学的互动属性:强化教师的中心作用，弱化学生的主体作用，也忽视了学生的个体差异性:教师无法及时充分了解学生的“学”，教学反馈的课程修正作用得不到体现:信息技术与课堂的融合性不足。4、评价方式单一课程的考核方式单一，缺少对学习过程的评价，忽视评价对学生培养的促进作用。导致学生应试心态严重，为了考过，搞考前突击，而不是持续学习。5、学生基础差异大由于教学水平和高考物理内容的地域性，学生的物理基础差异很大。学生的学习自觉性存在差异，学习积极性不高，中途掉队问题严重。学以致用的能力不足，“学得会、不会用”的情况普遍存在。上述问题需要教师在教学过程中引起足够的重视。三、本团队的教学创新之处针对上述痛点问题，本教学团队提出“德育为先学生中心产出导向研学融合持续改进”的教学理念，以知识、能力、素养和价值综合培养为目标，采用线上线下相结合模式，将启发式、探究式、讨论式、参与式等多种教学方式有机融入教学过程，构建以“学生为中心”的教学新模式，让学生充分动起来，参与教、学、评全过程。通过重构教学模式、教学内容、教学方法与考核方法，打造“五充满”(充满激情、充满互动、充满智慧、充满挑战、充满温度）课堂，让学习更具有趣味性、挑战性，学生更有获得感，激发学生学习动力，促进知识与能力协同发展。具体说明如下:创新点1:教学模式重构——构建“模块化+线上线下混合式”教学模式模块化:根据教学内容的逻辑性和相对独立性将课程划分成8个层次清晰的模块，教学过程中按照每周一个模块的进度进行。模块化教学结合模块测试管理教学过程，学生可以及时准确把握教学进度和成效，阶段性的成就感更能激励共后续内容的学习。线上线下混合:线上，教师发布预习指南，指导学生线上学习，完成对基本知识点的理解:线下，教师通过课堂梳理知识、强调重点、化解难点、随堂测试等环节帮助学生完成知识体系的构建，通过学习通平台进行预习测试和知识点测试:教师全时全域答疑解惑，对知识进行巩固:通过线上设置作业和科学问题，锻炼学生运用知识发现、分析、解决问题的能力，构成一个模块的教学闭环。整个教学过程，学习通平台全程监控学生的学习情况。教师根据平台的数据反馈反思教学，查缺补漏，进一步夯实知识基础。结合线上资源的可重复性和数据反馈的及时性，在教师的督促下，学生物理基础的差异性可以得到克服。在教师的引领下，通过线上学习，学生的自主性得到充分发挥，学习的时间和空间维度得到极大延伸，学习能力得到提升，自学习惯逐渐养成。这些在平台数据、问卷调查和期末考试成绩中均得到有力证明。创新点2:教学内容重构——为课程内容注入“活水”课程团队持续积累思政元素典型案例、具有典型专业特色的物理案例、生活物理案例、与知识点相关的应用案例、学科前沿，及典型的视频和课件资源等，形成资源库并不断更新。教师通过定期集体备课研讨并掌握知识点和案例等资源的融合方法。将适当资源与课程知识内容融通重整，运用于教学过程中，体现知识的趣味性、应用性、前沿性，做到理论联系实际，知识贴近生活，让僵化的知识活起来，深奥的理论形象化，陈旧的内容焕发出时代气息。将基本知识点讲解安排为精炼简短的自建线上内容，同时辅以有趣的物理案例，激活学生好奇心和学习兴趣，让学生带着问题和知识储备进入线下课堂。线下课堂中，教师将思政元素融入教学过程，实现知识育人、思政润心的立德树人目标。结合具体教学内容,穿插讲授物理学发展史与物理规律的建立过程，引导学生领悟物理学思想和科学的思维方法，探索未知、追求真理科学精神;结合具体知识点，以我国的科技成就和物理学家的故事，培养学生的家国情怀，激发学生强烈的民族自信心和自豪感，勇攀科学高峰的责任感和使命感;通过课外延伸内容的布置，增强学生的团队协作意识，培养勇于实践和探索，实事求是,追求真理，精益求精的科学精神和创新意识。知识点讲解环节，区别于传统模式的知识传授，教师按照进度要求，针对学生线上学习中遇到的共性问题，采取合适的教学方法，有针对性的答疑解惑,强化重点、化解难点,注重理论联系实际，引领学生完成知识体系的构建，强化知识运用能力的培养。适当将物理竞赛、数学建模中具体问题引入课堂，与学生一起研判、探究解决方案，培养学生分析问题、解决问题的能力:恰当的将一些科学前沿热点引入课堂，培养学生的科学兴趣、敏锐性和思维能力。多措并举，让课堂充满激情、充满互动、充满智慧、充满挑战，同时又充满温度。创新点3:教学方法重构——形成“课前自主学习-课中深度学习-课后延伸拓展”的良性循环依托线上线下混合教学模式，充分发挥学生的自主学习能力，突出教师的引领、归纳、拓展作用。通过多元化教学方案，融合“教师的课前引导、大班授课、课上点评学生的线上学习、研讨答辩、互动讨论和师生线上/线下讨论”等环节，将参与式、互动式、启发式、问答式、讨论式、讲授式等教法灵活运用于其中，结合演示实验、学科拓展、链式教学等手段，实现线上线下有机结合。课前:充分利用教学平台的“后台监测+网上答疑+在线测试+资源整合”功能。学生在预习指南的指导下，完成线上视频、课件等资源的自主学习；在讨论区与教师、同学间进行讨论，教师还可以将共性的问题置顶；通过后台监测，教师可以分析学习数据，调整课堂教学策略。课中:利用学习通等智慧教学软件实现与学生的实时互动，收集学生反馈。采用启发式讲授、翻转汇报、分组讨论、随堂测试、实验演示、互动研讨等方法帮助学生完成知识体系的构建、深入理解和把握，培养学生的物理思维和创新能力。课后:学生完成作业、拓展任务、分组探究，使得所学知识得以巩固提高，学以致用;教师全程答疑解惑、指导跟踪、分析数据、反思调整教学方案。创新点4∶评价机制重构——构建多元化全过程综合评价机制好的评价机制不应局限于对学生培养给出最终判断，而是通过有效反馈，对整个教学过程有效管理，更好的服务于立德树人的根本目标。本团队基于“考核指标能力化”的要求，建立了‘过程与结果并重、知识与能力并重’的多元化综合评价体系。借助学习通平台,通过阶段考核(预习测试、模块测试、线上讨论、线上视频）(40分）和终结性(60分）考核相结合的形式，实现学生学习活动的全过程监控。由于反馈的及时性，教师可以适时调整教学内容，同时可以及时发现预警学生，采取应对措施。这种评价方式让成绩优异的同学获得阶段性成就感，形成良性循环，自控力弱的同学时刻得到督促，中途不掉队。实践结果表明，这一评价机制提高了学生的课堂参与度和学习主动性，有效促进学生学习能力的培养。四、教学创新成果教学创新改革以学生为中心，以能力培养为目标，通过优化课堂形式和教学内容，变被动学习为主动学习，使教学相长，不断提高教学质量，获得了任课教师和学生的高度评价，取得了很好的教学效果。主要表现为:①课程获评省级线上线下混合式一流课程,团队多名教师获省级、校级荣誉称号和竞赛奖项。方案实施过程中，大学物理团队获批省级和校级项目二十余项，完成了包含教学视频、在线题库、线上测试在内的省级在线平台建设:“基于PBL的混合教学在大学物理课程中的研究与实践”获得省级教学成果三等奖，《大学物理》线上线下混合教学实践研究获得华北区优秀结题项目，本团队也被评为校级优秀教学团队。=2\*GB3②学生成绩和综合能力显著提升。课后的匿名调查结果表明，学生的自学能力、团队合作能力和表达能力均明显提升。各学期教改班试卷成绩均优于传统班。我校在相关学科竞赛，及大学生创新训练计划申报中，取得了很好成绩。以竞赛成果为基础，以本科生为第一作者的论文也得以发表。=3\*GB3③为其他高校教学工作提供了经验参考，得到了省内高教界的广泛关