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基於實驗專案開發的應用型大學物理課程改革探索論文

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1、應用型本科大學物理課程教學要求

基於實驗專案開發的應用型大學物理課程改革探索論文

應用型本科教育是目前國內熱議的高等教育模式,泛指以應用型為辦學定位,而不是以科研為辦學定位的本科院校。應用型本科教育對於滿足中國經濟社會發展,對高層次應用型人才需要以及推進中國高等教育大眾化程序起到了積極的促進作用。如何真正體現教學活動中的“應用型”特色,一直都是各應用型本科院校研究和實踐的重要課題。應用型本科相對於普通本科來講,就課程體系有著自身的特點:即不是建立在學科體系上的課程內容體系,而是以技術體系為依據的課程內容體系,在“基礎紮實、口徑適當、強化能力、注重實踐”目標指導下,強調理論的應用性、技術的先進性。

大學物理作為本科院校,特別是理工類專業的一門重要的基礎課程,自然成為應用型本科專業學生進入應用型課程學習的敲門磚,在課程教學中既不能照搬高水平本科院校的教學模式,更不能弱化大學物理在應用型本科院校的地位,而應該通過深入研究,探索適合於應用型本科院校的大學物理課程教學模式。

在我校進行應用型本科人才培養探索中,我們通過與本科院校進行應用型本科聯合培養模式,獲得寶貴的經驗,在大學物理課程教學,我們另闢蹊徑,大膽提出“理實一體化”的物理課程教學模式。理實一體化方式是職業教育中慣用的教學手段,是“理論教學與實踐教學一體化”的簡稱,是一種理論知識講解和實踐技能訓練並重的教學模式,在知識講解過程中加入技能訓練,在技能訓練過程中加深對知識的理解和掌握。基於物理課程的特點和應用型本科教學的目標,本文中所提到的“實”並非僅僅上述內容的`套改,而是一種重新的定義。

2、大學物理理實一體化的可行性分析

物理課中的實踐部分常常被大家理解為演示實驗,對於中學階段的物理課,實踐部分主要是讓學生更深刻理解理論部分的內容而做的一些演示和實操驗證;普通本科教學中,大學物理實驗往往是一些歷史上比較經典的實驗專案的再現,對於授課教師年復一年,日復一日的重複,毫無新意可言,偶爾的創新也只是處於某些現實的目的,比如如何節省材料、如何讓實驗更容易理解等,從這個角度講,大大降低了教師對實驗課程的興趣和創造力,對學生來講,物理實驗幾乎成了一個已知既定目標,而被教師牽著鼻子走的過程,往往在這個過程中學生只是被動的接受,而無法展開自身的創造性。我校在應用型本科建設中,提出對基礎課程內容要做到怡當適度,適當削減理論部分,化整為零,不過多強調理論體系的完整性,而更多強調如何提高學生的實際操作能力和應用性,為專業課程做好基礎服務。因此,我們著力打造兼具基礎性、實用性、趣味性的物理課程,這其中重要的嘗試之一就是以實驗專案開發為核心的理實一體課程建設。

實驗專案開發重點在於“開發”其主要內涵是依託授課物件的專業需求與興趣爰好,教師制定授課內容模組,並拆解為若干知識點,由師生共同制定課程實施內容,以再現、自組、演示、表演等多種形式完成專案開發,教師加以引導和提示,從而讓學生獲得該知識點內容,各類不同的專案可通過“微課”等方式積累和復現,形成課程的案例庫。比如,對於經典力學的傳統內容“牛頓第二定律”的授課中,常規教學法是直接列出定律內容,然後寫出公式,剩下的就是數學推導了,同樣在大學物理實驗課程中一般會通過氣墊導軌等方式來進行定律的驗證,但往往實驗部分和理論部分課程安排上並沒有必然的聯絡,無法形成閉環;我們教學實踐中發現,這種方式對於應用型本科學生來講行不通,主要原因有以下幾點:

(1)應用型本科的教學目標是讓學生掌握適度的基礎知識,其中物理課要求的較高水平的高等數學知識對於學生來說是一個難點。

(2)物理課程教學目標是旨在讓學生通過本門課程的學習,養成一種良好的學習習慣,並對其專業課程的基礎有一定了解。

(3)一味追求學科體系的完整,造成的理論和實驗之間的差距明顯加大,大學物理實驗和理論內容很難銜接,不僅如此,縱觀整個應用型本科後續專業課程的設定,很容易發現問題,要麼課程設定重複,要麼物理課中的相當部分內容無法有效應用。

為此,我們將理實一體化開發模式應用到大學物理課程中,對教學方式進行了大膽創新,針對不同的專業,制定不同的課程模組:針對不同的模組,對知識體系進行梳理,對課程知識結構中的基本概念、基本原理以及基本理論進行提煉,由師生共同努力,逐步形成多個實驗專案,最終形成豐富的教學案例。針對上述問題,我們的實驗專案開發教學主要做了以下工作:

(1)知識背景鋪墊:讓學生已經基本掌握質點運動的各個基本物理量及關係、自然界中力的型別和力的本質等基礎內容。

(2)生活中尋找運動和力之間的一些關聯性內容,比如“馬拉車跑起來’“汽車加速牽引力”“自由落體”等。

(3)設計力和運動關係的演示性實驗,製作演示器,讓學生利用課下的時間完成設計,並分析出其規律,課堂上進行分享,最後由教師對整個知識進行系統講解。

3 多實驗專案和典型專案案例化的課堂

實驗專案開發是整個的課程教學中的核心,但教師要把握好專案的內容和難度,在一開始的實施過程中,往往教師和學生搞不清楚實驗專案開發教學和專業課程學習中的專案教學及任務驅動教學的區別。專案教學和任務驅動教學都屬於行動導向教學的範疇,專案教學法是指師生通過共同實施一個完整的專案工作而進行的教學活動。而任務驅動教學法是指在教學過程中,以學生為中心,以任務為載體,把教學內容巧妙地隱含在一個個具體任務之中,學生通過獨立或協作完成任務,學習新知識和新技能。實驗專案開發教學方法,簡單講就是以任務驅動的方式去實施專案,只不過這裡的“專案”並不是生產一件具體的、具有實際應用價值的產品,而是大學物理中的知識點。

多實驗專案的開展和典型專案案例化與標準化,是我們課程不斷創新的保障,但真正實施過程中也遇到很多困難:

(1)教學過程充滿了諸多的不確定性,這就對教師提出了更高的要求,並確保有足夠的精力對專案開發進行指導。

(2)教學實施中同樣對學生的要求也比較高,學生應具有足夠的積極性和動手能力,能夠利用課外時間進行實操和學習。

(3)教學的效率有時較低,由於課程中很多內容無法進行實操類實驗,同時考慮到精度問題,往往只有一些現象明顯的實驗專案可以開發。

(4)場地和經費問題如果無法保證的話,實驗專案開發將成為紙上談兵。綜上可見,將實驗專案開發作為理實一體化中的“實”部分運用到大學物理教學中,要以學生的主動積極地參與為前提,以教師的有效引導和組織為保證,以設計出能達到教學目的實驗為材料,以課下準備課上分享(翻轉課堂)為支撐,要做到這些方面的有機結合往往很困難,有時甚至耗費較多時間和精力而收效甚微。

考慮到以上問題,我們在具體實施過程中,採取了一些改進,比如通過對學生進行分組,每個小組作為一個集體參與到實驗案例的開發中去,採取二級考核方式,即教師僅僅對小組表現進行考評,小組成員對本組內其他成員進行評分;再如,對要開發的實驗專案進行多方論證,其中包括相關專業的專業課教師、高年級同學、並請相關部門以學生立項的方式展開;其次,學校和部門給予了充分的重視,採取了諸多措施,創辦第二課堂,每年給予經費支援,並適時舉辦創意大賽等措施。

總之,應用型本科的大學物理課中的理論和實驗應該是有機銜接的,在實際授課中,不應該拘泥於現在理論課的體系完整性和實驗內容的固定性,學校和教師應該通過各種政策和激勵措施讓學生參與到教學活動的設計中來,充分發揮自身的學習能力,養成良好的學習習慣,以期掌握一定的知識,達到教學相長的目標。