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    全校公共基礎課程《大學物理》的工程教育改革


    2014年05月16日 11:55  點擊:[]

    l    指導思想—— 為物理課堂加載知識應用的背景,讓學生學習鮮活的物理,提高學習興趣

    l    改革理念——以物理課程為載體,實現對學生“知識、能力和科學素養”的培養

    l    具體做法

    (一)明確的課程培養指標

        《大學物理》課程以能力培養為導向,結合大學物理課程理論與實驗教學特點及其在學生能力培養中的定位,制定了課程知識與能力培養指標體系,確立課程教學的目標。

    《大學物理》課程的能力培養目標

    一級指標

    二級指標

    三級指標

    1 技術知識和推理

    1.1 物理學基礎知識

    1.1.1 物理學基礎理論知識

    1.1.2 基本實驗研究方法和技能

    1.2 物理知識應用相關的核心工程基礎知識

    1.2.1 實際應用的物理基礎

    1.2.2 工程應用的構思與應用的方法

    2 個人能力、職業能力和態度

    2.1 邏輯推理和解決問題的能力

    2.1.1 發現和表述物理或科學問題

    2.1.2 定義概念、發現規律和建立物理模型

    2.1.3 定性分析和定量計算

    2.2 實驗和發現知識

    2.2.1 發現實驗研究的問題

    2.2.2 建立實驗探索方法與技能

    2.2.3 進行實驗結果的分析與對比

    2.3 個人能力和態度

    2.3.1 邏輯思維和理性思維

    2.3.2 主動學習

    2.3.3 自學和終身學習

    3 人際交往能力

    3.1 團隊工作和交流能力

    3.1.1 書面表達能力

    3.1.2 口頭表達能力

    (二)“物理知識+工程能力+科學素養”的新教學模式

        CDIO(即構思-設計-實現-運行)工程教育模式“強調理論知識與工程應用的聯系,以學生能力培養為最終目的”的教學理念指導下,我們將CDIO工程教育模的理念和方法與大學物理課程的理論教學與實驗教學相結合,在課堂教學環節與實驗教學環節中引入工程教育理念與采用的工程教育方法,提出了的工科《大學物理》課程的工程教學新模式。

     

        該教學模式的整體思路為:課堂內以加載了工程與應用背景的教學內容為基礎,采用具有能力培養針對性的理論教學方法,課堂外以能力培養為導向,運用學生主動型實驗教學方式,實現大學物理理論與實驗教學的創新,以《大學物理》課程為載體達到對學生知識、能力與素養的全面培養。

    (三)全面改革《大學物理》課程教學

         在全校理工專業本科學生的大學物理課堂推行了新教學模式,從教學理念、教學內容、教學方法和考核方式等方面進行了全面的工程教育改革。

    1、加載工程與應用的教學背景,更新理論教學內容,充分展示理論知識與工程應用的聯系。

    為物理知識的學習加載了工程與應用的背景教學,將物理課程教學內容始終置于一定的自然現象與工程應用當中來講述,以工程問題引入物理知識,提供豐富的工程和應用相關的教學素材,增加工程問題解析與工程應用討論,引導學生理解和掌握工程技術方法,改變了純物理性的例題方式,針對某個工程應用或工程問題解決來設置理論知識應用的例題,由此向學生充分展示物理與工程和實際應用相聯系。同時讓學生學習的不止是抽象的物理概念、定理和定律,更是讓他們學習能感知的、生動的物理,有效地避免理論知識與實際應用的脫節,增強學生的工程意識與工程應用能力。

    2、采用具有能力培養針對性的理論教學方法,落實對學生知識、能力和科學素質的全面培養。

        為了將對學生物理知識、能力與科學素質的培養落實到課堂,我們形成了系列的具有能力培養針對性的多樣化教學方法,課堂教學分成三個層次,每個層次包括不同的教學手段,不同的教學手段將完成對學生不同能力的培養和訓練,不同教學方法與特色以及對應的能力培養如表2所示。從而啟發學生從記憶知識變為理解知識,從被動的接受知識變為主動地探尋知識,并充分訓練學生的個人能力和綜合技能。

    多樣化教學方法與特點及實現的能力培養

     教學層次

    教學手段

    教學方法與特色

    培養能力

    教師講解

    教師不再是灌輸知識,而是采用引導與啟發的方式,帶動學生一起去理解知識、去分析和體會的物理思想與科學方法。

    1.1;1.2;2.1;

    2.2

    工程應用解析

    基于與物理知識緊密聯系的工程應用或工程問題解決的剖析,讓學生掌握工程與應用中的物理以及知識應用的方法,理解工程需求是科學發展的動力,科學知識是應用的理論依據與指導。

    1.2;2.1

    課堂討論

    教師根據教學內容設置系列的教學問題,學生提前預習后,由教師組織開展討論學習,改變學生的被動學習為自己參與的探究式學習,強化主動獲取知識的意識與方法。

    1.1;1.2;2.1;

    2.3;3.1

    學生演講

    教師對學生小組布置學習與演講任務,然后在課堂上由學生來組織課堂教學,分團隊進行演講,使學生體驗從知識學習到知識理解、再到知識交流的全過程。

    2.1;2.3;3.1

    學生自學

    根據學生知識與能力現狀,遴選適當課本內容讓學生自學,提交自學報告,使學生掌握自學的方法,鍛煉學生自主學習的能力。

    2.3

    簡單系統設計

    結合學習的物理知識,學生分團隊設計一個知識應用的簡單系統(如一種裝置、器件或功能系統等),并結合生產與應用實際,評估其可行性、創新性與應用價值,使學生掌握知識應用的方法和創新思維方式。

    2.1;2.2

    實驗方案設計

    結合學習的物理知識,學生分團隊提出一個實驗研究方案,包括實驗目系統設計、實驗裝置、測量方法與實驗結果預測等,使學生掌握實驗研究方法及其與理論研究的關系。

    2.2

    物理論文撰寫

    教師與學生共同確定論文題目,學生撰寫一篇有一定的想法和創新性的物理小論文。鍛煉學生的綜合能力。

    3.1

    注:培養能力與表1中對應。

    3、增加過程與能力考核環節,評估在理論教學中學生知識學習與能力訓練的效果。

    我們將學生的課程知識、工程能力、個人能力與科學素養等融入到課程的考核中,并針對學生學習過程與學習效果兩方面進行評估,設計出了“實時過程考核和綜合期末考核”相結合的《大學物理》課程考核體系,將評估貫穿到課程學習的全過程。

     

     

     

     

     

     

     


    (四)課程改革效果

    1、校內教學效果

        我們在本校2010級、2011級、2012級和2013級理工專業學生的大學物理課程教學中應用了我們提出的CDIO工程教學模式,學生人數近8000人。經過四年多的改革,教師明顯感到自己對物理學的認識加深了,自身教學水平得到了提高,學生逐漸端正了對大學物理課程的認識,學生學習興趣普遍增加,課程的整體教學質量逐步提高。近幾年學生對我校大學物理課程教學的滿意度調查結果表明,學生對課程與教學的認可程度逐年增長。

    學生對大學物理課程改革的評價

    接受教育的學生認為,課堂上老師采用引導學習的方式,不再是“滿堂灌”,增加了許多有趣的生活、工程問題,學生可以提出自己的想法與老師探討,更加激發了學生的學習興趣;老師在教學過程中采用課堂討論、學生演講、課堂回答問題、課堂測驗等環節,課后安排了自學報告、簡單系統設計、物理論文撰寫等環節,提高了學生的學習興趣,增強了學生的參與意識,學生的自學能力、表達能力、分析問題能力得到很大提高;課程采用知識與能力結合的教學和考試方式,轉變了學生的學習觀念和學習態度,學生不再是應付考試而學習,認為這樣的教學和考試方式,將使學風會更濃,考風會更正。

    參與教師的評價

    采用CDIO工程教學模式進行教學的老師認為,教師由知識的講授者變為了知識學習和能力培養過程中的引導者,通過新增的應用相關的教學內容和通過特殊的教學環節,提高了學生的學習興趣和求知欲望。還認為物理課程的工程教育改革促進了教師教學觀念的轉變,教師在教學過程中積累了大量的工程應用素材,在培養學生用物理知識分析工程問題的應用能力的同時,自身的工程能力、工程應用水平也明顯提高。

    來訪院校的評價

    20116月,廈門理工大學理學院來我院進行課程建設與教學教改方面的交流,非常認可我們確定的大學物理課程工程教育改革的思路和方案。20123月和4月,西南科技大學理學院和北京石油大學理學院,20143月西華大學、上海第二工業大學,分別來我院訪問時,對我們大學物理的CDIO工程教育改革的方方面面,給予了充分的肯定,對我們的改革成果給予了高度的評價,認為我們進行的是實實在在的改革,非常希望借鑒我們的教學模式和具體做法。

    2、校外的交流成效

    自我們開始進行工程教育改革實踐起,曾多次應邀到國內大學物理論壇、國內國際CDIO會議做報告,交流我們關于大學物理工程教育改革的經驗和成果。

    201011月,應“第六屆大學物理論壇學術會議”組委會邀請,在會上作了“基于CDIO教育模式的大學物理教學方法改革實踐”的會議報告。

    20115月,參加CDIO北京區域性國際會議,并發表了“基于工程教育理念的大學物理CDIO教學模式”的英文論文,而且已被“中國知育網”收錄。

    201110月,“第七屆大學物理論壇學術會議”邀請我們做了會議報告。

    201112月,在全國CDIO工作會議上應邀作會議報告。

        2012年,參加由高等教育出版社主辦和東南大學承辦的《大學物理共享資源建設》報告會;

        2013年,參加由高等教育出版社主辦的高校物理課程教學報告會。

    在系列會議交流期間,我們的教學模式、教學方法、物理教材、多媒體課件都獲得了與會代表的積極反響,對我們的工作表示肯定,甚至與我們進行深入交流,學習經驗,也有院校表示有興趣采用我們編寫的教材和我們提出的大學物理CDIO工程教學模式。

    l      成果展示

        不斷地改革與實踐中,我們編寫了國內第1部面向工程教育的工科大學物理教材,制作了1套具有工程教育特色的多媒體課件,建設了1個工程與素質教育共享資源庫,獲校、省級相關項目資助7項,近3年發表相關教研教改論文12篇,獲教學成果獎2項。

    1、課程資源成果

     

     

     

     

     

     

     


    2、近3年發表的論文

    序號

    作者

    論文名稱

    期刊名稱及類型

    發表時間

    1

    陳敏

    A New Teaching Pattern of College Physics Course Based on CDIO Engineering Education

    2011CDIO北京區域性國際會議論文集

    2011

    2

    代群

    CDIO工程教育模式下的工科大學物理教學改革探索

    第六屆大學物理課程報告論壇論文集

    2011

    3

    高秀英

    基于工程教育理念的大學物理考核方法改革

    第六屆大學物理課程報告論壇論文集

    2011

    4

    黃太星

    基于CDIO教育模式的大學物理教學方法改革實踐

    第六屆大學物理課程報告論壇論文集

    2011

    5

    陳敏

    基于CDIO工程教育理念的工科《大學物理》課程教學新模式

    成都信息工程學院學報

    2012

    6

    李旭

    工科專業物理基礎教學的改革實踐

    成都信息工程學院學報

    2012

    7

    陳敏

    以能力培養為導向的學生主動型實驗教學模式

    2012年中國CDIO工程教育年會論文

    2012

    8

    代群

    圍繞培養目標《大學物理》教育改革與實踐

    第七屆大學物理課程報告論壇論文集

    2012

    9

    李旭

    《理論物理》教學改革與實踐

    第七屆大學物理課程報告論壇論文集

    2012

    10

    高秀英

    公共基礎課《大學物理B》雙語教學改革的探索與實踐

    高校物理課程教學報告會論文集

    2013

    11

    代群

    《大學物理》工程教育改革共享資源建設與實踐

    高校物理課程教學報告會論文集

    2013

    12

    李旭

    工科專業物理基礎課程的教學改革與體會

    高校物理課程教學報告會論文集

    2013

    3、課程項目

    序號

    負責人

    項目名稱

    項目類型

    起止時間

    1

    陳敏

    大眾化教育背景下的高校物理基礎課程分層次教學的探索與實踐

    國家級大學物理組委會項目

    2008-2010

    2

    陳鋒

    面向工程教育的《大學物理》課程改革

    校級教改項目

    2010-2012

    3

    陳敏

    面向工程教育的大學物理實驗教學一體化改革

    四川省高等教育“質量工程”項目

    2011-2014

    4

    朱興華

    基礎物理實驗中心

    四川省高等教育質量工程建設項目

    2011-2014

    5

    代群

    大學物理工程教育共享資源與教學拓展的建設與實踐

    校級教改項目

    2013-2015

    6

    朱世德

    大學物理(含物理實驗)

    四川省精品課程

    2006-2008

    7

    陳敏

    大學物理(含物理實驗)

    四川省精品資源共享課

    2013-2015

    4、課程獲獎

    12013年,以知識、能力與素質培養為目標的大學物理工程教育教學改革與實踐,榮獲第七屆高等教育四川省教學成果二等獎。

    D:\教學\@教研室工作\升大學\圖片\教學成果1.jpg22012年,面向CDIO工程教育的大學物理教學改革與實踐,榮獲2012年度成都信息工程學院教學成果獎一等獎。

    32011年,《面向CDIO工程教育的大學物理多媒體課件》獲第七屆大學物理課程報告論壇“教學資源建設大賽”二等獎;

    42011年,高秀英老師以大學物理教學參加學校青年教師教學競賽,榮獲三等獎;

    52013年,吳文娟老師以大學物理教學參加學校青年教師教學競賽,榮獲一等獎。

     

     

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