重慶理工大學:打造一流物理課程 培育一流本科人才
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“老師,這是一條姍姍來遲的感謝。今年二戰華東師范大學,普物實現量變突破,您真是個寶藏老師!”
“老師,我被華南師范大學擬錄取啦,感謝一路陪伴。”
“在職老師考研,普物135!謝謝老師的課程,讓我對大學力學、電磁學有了更加系統的認識。”
……
近期,重慶理工大學理學院教師胡南收到了30多條學生的報喜信息。他們來自天南地北,皆因B站“渝語蘭”分享的系統而全面的大學本科物理課程而獲益匪淺。
據了解,“渝語蘭”是胡南帶領團隊開展《大學物理學》課程群創新育人實踐的一個縮影。十多年來,團隊以國家級線上線下混合式一流課程標准為指引,以“依托教育學理論、數字技術、學科交叉的知識整合,理論與實驗、線上線下教學的深度混合,物理課程群教師團隊協同、學科競賽和學生創新科研活動賽創融合”為特色,致力於培養具備科學思維、創新能力和解決復雜工程問題能力的本科人才。
課堂教學中,胡南為學生答疑解惑。重慶理工大學供圖
知識整合:
打造“3平台+7類別”物理數字資源
在全球化和信息化的今天,跨學科學習對於學生適應快速變化的世界、解決現實世界問題具有重要意義。
在胡南看來,傳統大學物理教學面臨著知識形式守舊,無法滿足信息時代創新人才培養需求﹔學生學習動力不足,淺參與,學而不思、思而不究、究而不行﹔物理學科素養目標達成度低等亟待解決的問題。
因此,團隊基於認知靈活性建構學習理論,將物理內容分為結構良好領域的“物理知識”和結構不良好領域的“物理思想”“科學方法”“科學思維”以及“科學素養”,形成多維度、進階式課程教學內容體系。同時,整合與中學重復的知識,顯性強化如求導變化率、振動位相描述等物理思想,並結合觀察、實驗、對比、控制變量、分析綜合等科學方法的教學,重點開展相關的教學設計。
此外,在數字技術的輔助下,團隊打造出物理科普、課程知識、物理前沿遞進式“3平台+7類別”分層分類的物理數字資源,包括超星學習通、B站“渝語蘭”、微信公眾號“思物理品生活”三大物理資源學習平台,7類582個8842分鐘的課程學習視頻和30余萬字的課程學習配套文檔,有力支撐了進階式課程內容分類教學。
截至目前,超星學習通大學物理課程總瀏覽量達226萬次﹔B站“渝語蘭”吸引了復旦大學、浙江大學等400多所高校的6萬余名學生在線學習,課程觀看量達369萬。據統計,該課程已幫助500余名校外大學生通過研究生物理相關課程考試。
“我們希望以知識廣延豐富、形式多樣、線上線下結合的立體多維課程知識體系,滿足新時代人才培養的需求。”胡南表示。
深度混合:
形成學習共同體
胡南深知,簡單地把線上線下內容做加法並不能發揮資源最大效能,也沒有真正從學習者的角度培養好每一個不同個體的學生,開展科學的混合教學設計、革新教學模式迫在眉睫。
對此,團隊一方面實施輪轉式橫縱深度混合式教學,即基於物理知識節段相對獨立的特點,設計線上線下交替輪轉式混合教學每一個知識節段,線上引導學生自主學習,線下開展融入知識的案例探究式教學。“課前思考+線上練習+課后作業+隨堂測試+PBL項目”五步進階式教學任務,驅動實現“導、學、練、展、結、悟”。
在一個學期多個知識節段的交替輪轉式混合教學中,團隊進一步強化學生物理學科素養的橫向融合,使學生在不同應用中凝練物理思想,培養復雜工程應用問題中識別、判斷、分析物理核心問題的能力,為專業人才培養打下堅實基礎。
另一方面,課堂教學中,團隊以“案”或“例”探究為主題,形成基於“物理實驗、物理難題、工程應用、篇章圖譜”四類師生、生生互動課堂。其中,實驗課堂針對角動量守恆等不太好理解的概念或定理定律,開展課堂實驗﹔難題課堂通過生講生評的生生合作,實現知識內化﹔應用課堂通過老師選用典型跨學科工程案例設計問題鏈,師生探究實現知識在案例中的識別與應用學習﹔圖譜課堂通過生生互動完成篇章知識圖譜,構建知識框架,升華知識體系學習。
胡南給學生上課。重慶理工大學供圖
在這四類互動課堂基礎上,學生的參與感和成就感、學習的積極性和主動性得到有效提升,有利於形成學習共同體。在近兩年的混合教學課程問卷中,大量學生回復在混合教學中提升了自學能力、創新能力。每學期都有學生給胡南私發短信,或報喜,或表達感謝。
2021年,該課程被認定為重慶市首批線上線下混合式一流課程﹔2023年,被認定為國家級線上線下混合式一流課程。
賽創融合:
高階能力育人成效愈發凸顯
學生在深度混合的線上線下教學中具備一定的分析能力后,團隊將物理類學科競賽題目轉化為學期PBL(Problem-BasedLearning)項目,提升其團隊協作、溝通交流、獨立思考等綜合能力。
同時,團隊還通過協同制作各類數字資源、開發理實結合的課堂案例、選拔指導學科競賽、吸納學生參與科研課題、開發專利、指導學生撰寫科研論文等形式,實現“融科學研究進學科競賽、融學科競賽進PBL項目、融項目探究方法進課堂案例”。
為進一步深化賽創融合,團隊充分利用物理實驗資源、物理專業課程資源、專業教師資源,形成“大學物理+大學物理實驗+專業物理”三方協同的賽創融合課程教師團隊,打造基於大學物理為核心的服務於校內外的物理課程群,並吸納結課的物理學科優秀學生,參與課程團隊資源制作、輔導競賽等工作。
近四年來,依托該大學物理課程,學生在國家級學科競賽中實現零的突破,獲國家級二等獎2次,省部級一等獎10次﹔學生科研能力顯著提升,參與設備研發8項,參與發明專利20余項,發表學生科研論文20余篇。
胡南與獲獎學生合影。重慶理工大學供圖
該校電氣與電子學院學生繆欣怡曾經十分內斂,在多次參加各級各類比賽后,思維能力、動手能力以及自信心得到極大提升,畢業后順利考上電子科技大學研究生。同學院的李勵鑫、陳樂、胡黔廣,理學院的唐蔚明、曹杰、陳建宏等學生,積極參與指導低年級課程PBL項目、學科競賽和各項科研活動,形成了良好的傳幫帶效果。
胡南表示,下一步,團隊將深度融入人工智能技術,依托知識圖譜實現學生個性化學習。同時,借助算法形成課程評價,對學生的學習行為、成績等做相關度分析,構建學習行為聚類模型,利用生成式成績預測系統實現學生學習預警、個性化督學,保障教學效果。(晏紅霞)
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