基于信息平台的大学物理实验多元化教学改革探索
摘要
关键词
成果导向 多元化 教学改革
正文
本文系2022年广西壮族自治区高等教育教学改革项目《大学物理实验项目化教学模式的探索与实践》(立项编号C22JWMOOCL35)研究成果
引言: 随着科学技术的快速发展,社会对工程技术人才提出了更高的要求,这将进一步推动我国高等教育领域的工科教育需要持续进行教学改革和实践。以学生为中心,进行能力导向教育,重视教学过程中“教学生学”,充分激发学生在学习中的主动性和创造性,培养学生的团队合作意识和终身学习能力,是当代教育的核心理念。《大学物理实验》课程具有丰富的实验思想、多元化的实验方法、涵盖多学科的实验内容,是大学生进入大学课堂最早系统的认识多种实验设备、学习多种实验技术和数据处理方法的课程,是高等学校各理工科专业都开设的基础必修课程。大学物理实验在培养学生的应用能力和创新能力方面以及科学实验和数据处理等良好习惯的养成方面是其它实践类课程无法取代的,大学物理实验教学怎样持续改进并更好地发挥该课程创新性和实践性的优势特点,对培养学生的专业技能和工程能力具有重要的意义。
在现代科技快速发展的形势下,大学物理实验的教学内容及教学模式也需要顺应科技发展,不断改进。如何以多种教学方式满足多样化需求,并应用现代教育技术丰富教学模式、提高教学质量和效果,是期待解决的问题。随着人才培养模式的成果导向化,作为学校理工科各专业对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程的《大学物理实验》课程,必须以学生为中心并持续改进,以培养创新型科学技术人才为目标,正确定位大学物理实验的教学目标、优化大学物理实验教材内容、加强师资组合及合理多元化的教学模式,从而不断提升目前的大学物理实验教学体系,改进实验教学效果。
1.更新教育理念,理论联系实际。
坚持以学生为中心的教育核心理念,大学物理实验课程的采取理论与实验统筹协调,线上与线下无缝对接,基础实验与提高实验逐层递进的教学理念。教学指导思想为加强基础、培养能力、开拓思维、突出创新。在教学的全过程中融入思政教育,实现培养学生基本实验技能和实验素养的同时,进一步将创新能力的培养和综合素质的提高落到实处。
2.加强慕课、雨课堂等教学信息平台的建设
受到课时和实验场地的限制,大学物理实验课堂教学内容不能够兼顾各个学科专业的特点,有些高校实体设备更新换代的进程赶不上前沿的工程技术、科学技术的步伐,限制了学生的应用能力和创新能力。
自从2008年提出慕课教育以来,慕课的诸多优点便受到青睐,比如慕课的教学可以把课堂空间扩大,把课时无限加宽,并且可以由教师因材施教地设置多种多样的授课方式、给学生以自由开放的学习模式,并逐渐被广泛地应用于各学校、各学科专业的教学实践中。通过慕课平台还可以将工程应用与科技前沿适时展现给学生,有利于培养学生的创新思维。慕课具有平台多校共建的特色,能够充分利用共享教学资源,在拓展了教学内容的同时,兼顾了电子信息、机械制造、能源化工等不同的学科各个专业的实验内容需求和实验技能培养,各专业的学生可以在慕课平台根据所在专业选择性学习。学生在慕课平台学习本学科领域的专业基础的同时更能及时了解最近技术的发展以及科技前沿动态。
大学物理实验教学中慕课堂的使用,教师不仅可以将提前拍摄的包括实验原理、实验内容、操作注意事项等的慕课视频推送到学生手机,而且可以适时线上了解每一位学生的预习情况、及时对课堂教学的内容做出调整,让教学真正做到有的放矢,课后,在课堂上没听懂、实验不顺利的学生可以查看慕课堂资料并和老师进行微信互动。
慕课平台的有效使用不仅能满足不同学科各专业需求的知识内容,而且可以真正做到以人为本,兼顾不同基础、不同层次的学生。
3.成果为导向的多元化教学方法
(1)兼顾不同基础的层次化教学
大学生来自五湖四海、毕业于不同的中学,其中实验基础各不相同,为了兼顾实验零基础的学生能够有效地学习基本实验技能,从而进一步发展提高,也不使得实验基础很好的学生重复中学内容而得不到提高,分层次教学应用而生。大学物理实验课的分层次教学模式采取夯实基础、开拓创新的理念,从力、热、电、磁、光等基础性实验的系统学习到综合设计性实验学习再到近代物理科技前沿的开拓创新型实验学习,形成了学生系统地从接受基础知识到综合工程应用能力的提升,再到学生创新思维的发展和科研素养的培养。
实施层次化教学,首先要求教学内容层次化。利用慕课平台的调研情况合理设置教学层次。第一层次以基础型实验为主,培养学生的基本实验技能和基本的数据分析和处理水平,要求学生达到:(1)正确进行实验操作,明确实验难点与目标,取得正确结果的能力;(2)观察现象,分析判断的能力;(3)实验过程掌控及简单设计实验的能力;(4)正确记录与处理实验数据,分析误差,总结归纳实验结果的能力。第二层次是综合提高型实验,内容以综合设计性实验为主。通过本层次的教学,使学生在掌握实验基本原理的前提下,怎样通过大学物理实验仪器怎样进行设计实验、并判断设计的实验方法是否合理,设计的实验设备精度如何等,提高学生综合运用所学知识和技能分析问题、解决问题的能力。第三层次是研究型创新实验,实验内容涉及近代物理和科技前沿,老师给点题目学生自行完成,老师适时指导。培养学生的创新思维和科研素质。
(2)分模块教学
模块化教学在慕课平台分模块构件的基础上,真正地考虑到每个专业特点的要求。通过不同模块QQ群的建立,教师针对自己负责的模块,根据不同专业的特点和需求,通过模块组合的方式,在教学内容、课时分配、教学方法等多方面进行优化,对不同专业制定不同的教学内容体系,能够在有限的学时内有效地完成教学目标。在实验内容的选取上,注重与专业方向的结合,充实大学物理实验理念在现代工程技术中的应用,让学生认识到大学物理实验课程是各专业课程的知识储备课程和创新思维的引导课程。
(3)分组团队合作教学
大学物理实验的教学对象是全校理工科学生,学生的学科专业各不相同、基础各不相同,如果大家都独立完成一个实验,就不能兼顾各种基础、各种专业的学生,造成基础好的同学得不到应有的提高,基础弱的同学不能顺利完成实验,改进实验教学方法,建立以学生为中心的分组团队合作实验教学模式,鼓励优秀学生脱颖而出,大胆尝试难度较高的实验,并担当小组团队中的小组长,增加了学生之间学习中的互动,带动整个小团队顺利完成实验。这样将有利于增加学生实验的积极性和主动性,启迪学生的创新思维和培养他们的团队合作意识,实现通识教育和精英教育的有机结合。
4.建立多元化的考核制度
大学物理实验课程教学中建立线上线下多元化考核制度及教学评价体系。首先,平时成绩中的预习成绩更加合理化。在大学物理实验教学中,改变传统的查看预习报告的方式评价预习效果,而是随堂定时多模式测验,真正促使学生把预习落到实处。其次,平时成绩中的操作成绩不仅仅由测量结果决定,每台仪器的性能特点不同,仅仅测量结果不能说明每个学生的操作动手能力,而应该动态掌握学生的动手操作情况和综合应用能力,而且要兼顾学生的实验态度和团队意识,合理给出评定。再次,期末考试的内容要注重考察学生的综合应用能力,而不是课堂数据的重现。
展望:把固定内容、固定模式的实验教学转变为以人为本、因材施教的实验教学,从而带动学生由“要我做实验”的被动情绪转变为“我要做实验”的积极状态。结合本校各专业学生实际情况,以持续改进教学活动,提升教学质量为内涵,积极开展教学改革实践,培养学生的创新思维和实践能力,不断提高教学效果。
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