重慶理工大學(xué):打造一流物理課程 培育一流本科人才

“老師,這是一條姍姍來遲的感謝。今年二戰(zhàn)華東師范大學(xué),普物實現(xiàn)量變突破,您真是個寶藏老師!”
“老師,我被華南師范大學(xué)擬錄取啦,感謝一路陪伴?!?/p>
“在職老師考研,普物135!謝謝老師的課程,讓我對大學(xué)力學(xué)、電磁學(xué)有了更加系統(tǒng)的認識?!?/p>
……
近期,重慶理工大學(xué)理學(xué)院教師胡南收到了30多條學(xué)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(tǒng)而全面的大學(xué)本科物理課程而獲益匪淺。
據(jù)了解,“渝語蘭”是胡南帶領(lǐng)團隊開展《大學(xué)物理學(xué)》課程群創(chuàng)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準為指引,以“依托教育學(xué)理論、數(shù)字技術(shù)、學(xué)科交叉的知識整合,理論與實驗、線上線下教學(xué)的深度混合,物理課程群教師團隊協(xié)同、學(xué)科競賽和學(xué)生創(chuàng)新科研活動賽創(chuàng)融合”為特色,致力于培養(yǎng)具備科學(xué)思維、創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題能力的本科人才。
課堂教學(xué)中,胡南為學(xué)生答疑解惑。重慶理工大學(xué)供圖
知識整合:
打造“3平臺+7類別”物理數(shù)字資源
在全球化和信息化的今天,跨學(xué)科學(xué)習(xí)對于學(xué)生適應(yīng)快速變化的世界、解決現(xiàn)實世界問題具有重要意義。
在胡南看來,傳統(tǒng)大學(xué)物理教學(xué)面臨著知識形式守舊,無法滿足信息時代創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求;學(xué)生學(xué)習(xí)動力不足,淺參與,學(xué)而不思、思而不究、究而不行;物理學(xué)科素養(yǎng)目標達成度低等亟待解決的問題。
因此,團隊基于認知靈活性建構(gòu)學(xué)習(xí)理論,將物理內(nèi)容分為結(jié)構(gòu)良好領(lǐng)域的“物理知識”和結(jié)構(gòu)不良好領(lǐng)域的“物理思想”“科學(xué)方法”“科學(xué)思維”以及“科學(xué)素養(yǎng)”,形成多維度、進階式課程教學(xué)內(nèi)容體系。同時,整合與中學(xué)重復(fù)的知識,顯性強化如求導(dǎo)變化率、振動位相描述等物理思想,并結(jié)合觀察、實驗、對比、控制變量、分析綜合等科學(xué)方法的教學(xué),重點開展相關(guān)的教學(xué)設(shè)計。
此外,在數(shù)字技術(shù)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平臺+7類別”分層分類的物理數(shù)字資源,包括超星學(xué)習(xí)通、B站“渝語蘭”、微信公眾號“思物理品生活”三大物理資源學(xué)習(xí)平臺,7類582個8842分鐘的課程學(xué)習(xí)視頻和30余萬字的課程學(xué)習(xí)配套文檔,有力支撐了進階式課程內(nèi)容分類教學(xué)。
截至目前,超星學(xué)習(xí)通大學(xué)物理課程總瀏覽量達226萬次;B站“渝語蘭”吸引了復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)等400多所高校的6萬余名學(xué)生在線學(xué)習(xí),課程觀看量達369萬。據(jù)統(tǒng)計,該課程已幫助500余名校外大學(xué)生通過研究生物理相關(guān)課程考試。
“我們希望以知識廣延豐富、形式多樣、線上線下結(jié)合的立體多維課程知識體系,滿足新時代人才培養(yǎng)的需求。”胡南表示。
深度混合:
形成學(xué)習(xí)共同體
胡南深知,簡單地把線上線下內(nèi)容做加法并不能發(fā)揮資源最大效能,也沒有真正從學(xué)習(xí)者的角度培養(yǎng)好每一個不同個體的學(xué)生,開展科學(xué)的混合教學(xué)設(shè)計、革新教學(xué)模式迫在眉睫。
對此,團隊一方面實施輪轉(zhuǎn)式橫縱深度混合式教學(xué),即基于物理知識節(jié)段相對獨立的特點,設(shè)計線上線下交替輪轉(zhuǎn)式混合教學(xué)每一個知識節(jié)段,線上引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),線下開展融入知識的案例探究式教學(xué)?!罢n前思考+線上練習(xí)+課后作業(yè)+隨堂測試+PBL項目”五步進階式教學(xué)任務(wù),驅(qū)動實現(xiàn)“導(dǎo)、學(xué)、練、展、結(jié)、悟”。
在一個學(xué)期多個知識節(jié)段的交替輪轉(zhuǎn)式混合教學(xué)中,團隊進一步強化學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的橫向融合,使學(xué)生在不同應(yīng)用中凝練物理思想,培養(yǎng)復(fù)雜工程應(yīng)用問題中識別、判斷、分析物理核心問題的能力,為專業(yè)人才培養(yǎng)打下堅實基礎(chǔ)。
另一方面,課堂教學(xué)中,團隊以“案”或“例”探究為主題,形成基于“物理實驗、物理難題、工程應(yīng)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恒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(xiàn)知識內(nèi)化;應(yīng)用課堂通過老師選用典型跨學(xué)科工程案例設(shè)計問題鏈,師生探究實現(xiàn)知識在案例中的識別與應(yīng)用學(xué)習(xí);圖譜課堂通過生生互動完成篇章知識圖譜,構(gòu)建知識框架,升華知識體系學(xué)習(xí)。
胡南給學(xué)生上課。重慶理工大學(xué)供圖
在這四類互動課堂基礎(chǔ)上,學(xué)生的參與感和成就感、學(xué)習(xí)的積極性和主動性得到有效提升,有利于形成學(xué)習(xí)共同體。在近兩年的混合教學(xué)課程問卷中,大量學(xué)生回復(fù)在混合教學(xué)中提升了自學(xué)能力、創(chuàng)新能力。每學(xué)期都有學(xué)生給胡南私發(fā)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(chuàng)融合:
高階能力育人成效愈發(fā)凸顯
學(xué)生在深度混合的線上線下教學(xué)中具備一定的分析能力后,團隊將物理類學(xué)科競賽題目轉(zhuǎn)化為學(xué)期PBL(Problem-BasedLearning)項目,提升其團隊協(xié)作、溝通交流、獨立思考等綜合能力。
同時,團隊還通過協(xié)同制作各類數(shù)字資源、開發(fā)理實結(jié)合的課堂案例、選拔指導(dǎo)學(xué)科競賽、吸納學(xué)生參與科研課題、開發(fā)專利、指導(dǎo)學(xué)生撰寫科研論文等形式,實現(xiàn)“融科學(xué)研究進學(xué)科競賽、融學(xué)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(chuàng)融合,團隊充分利用物理實驗資源、物理專業(yè)課程資源、專業(yè)教師資源,形成“大學(xué)物理+大學(xué)物理實驗+專業(yè)物理”三方協(xié)同的賽創(chuàng)融合課程教師團隊,打造基于大學(xué)物理為核心的服務(wù)于校內(nèi)外的物理課程群,并吸納結(jié)課的物理學(xué)科優(yōu)秀學(xué)生,參與課程團隊資源制作、輔導(dǎo)競賽等工作。
近四年來,依托該大學(xué)物理課程,學(xué)生在國家級學(xué)科競賽中實現(xiàn)零的突破,獲國家級二等獎2次,省部級一等獎10次;學(xué)生科研能力顯著提升,參與設(shè)備研發(fā)8項,參與發(fā)明專利20余項,發(fā)表學(xué)生科研論文20余篇。
胡南與獲獎學(xué)生合影。重慶理工大學(xué)供圖
該校電氣與電子學(xué)院學(xué)生繆欣怡曾經(jīng)十分內(nèi)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(yè)后順利考上電子科技大學(xué)研究生。同學(xué)院的李勵鑫、陳樂、胡黔廣,理學(xué)院的唐蔚明、曹杰、陳建宏等學(xué)生,積極參與指導(dǎo)低年級課程PBL項目、學(xué)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(shù),依托知識圖譜實現(xiàn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。同時,借助算法形成課程評價,對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、成績等做相關(guān)度分析,構(gòu)建學(xué)習(xí)行為聚類模型,利用生成式成績預(yù)測系統(tǒng)實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)警、個性化督學(xué),保障教學(xué)效果。(晏紅霞)
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