“一体两课三合作”的应用型本科大学物理过程教学改革与实践
原创 韩星星 竹有章 等 物理与工程
摘 要
西安交通大学城市学院自 2020 年秋季在数学和大学物理等公共基础课程中实施了过程教学试点，即实行了“主讲教师负责制”，加强教学全过程管理，营造一个新的良好的教风和学风。本文回顾总结了本次基于教学效果开展的多环节教学改革过程，在教学思想、教学方法、教学手段以及考核体系方面进行探索与实践，形成了“一体两课三合作”的教改特色。众多学生在改革实践中受益，学习成绩不断提高，培养了学生的动手能力和创新意识，形成了一个良好的班风和学风。本文最后对过程教学进行反思总结，提出了今后教学应该努力的方向。
关键词 过程教学；大学物理；教学效果；教学改革；探索与实践
Abstract Process teaching pilot of the public basic courses such as mathematics and college physics has been implemented since the autumn of 2020 in Xi'an JiaoTong University City College, that is to say, the system of “the teacher in charge of the lecture” has been implemented, strengthen the whole process management of teaching, create a new good teaching and learning atmosphere. This paper reviews and summarizes the multi link teaching reform process based on the teaching effect, explores and practices in teaching ideas, teaching methods, teaching means and assessment system, and forms the teaching reform characteristics of “one system, two courses and three cooperation”. Many students have benefited from the reform practice, and their academic performance has been continuously improved, the practical ability and innovative consciousness of students are cultivated, forming a good class atmosphere and study atmosphere. Finally, the process of teaching reflection summary, put forward the direction of future teaching should work hard.
西安交通大学城市学院是一所应用型本科院校，应用型本科培养目标是学生基于具有自身知识体系解决问题的能力、自主学习的能力以及一定的创新能力。“大学物理”是高校工科专业开设的必修基础课。该课程不但可以使学生打好物理学基础，更重要的是可以培养学生分析问题和解决问题的能力，探索新事物和树立一定的创新意识[1]，这和应用型本科的培养目标不谋而合。
但是随着高等学校的扩招，各高校学生的学习基础、能力差异也逐渐扩大，学生个体的发展目标也不尽相同。以独立院校、民办高校为代表的应用型本科院校，学生普遍缺乏学习的积极性，自律性较差，做事难以持之以恒。我院学生基础薄弱，自我约束能力不足，学习自主性较差。高考招收学生分数大致处于二本的中后段，高考理综成绩多在 200 分以下，物理成绩平均在 50 分左右[2]。因此，一本院校的精英教育所形成的教学思想、教学成果，显然与应用型本科的教学需要和培养目标有一定的差距，为此目前很多教师针对应用型高校“大学物理”教学改革有一定的研究[3-6]，但这些工作只是从某一侧面的研究，比如有的只研究过程教学中的考核制度[7]，有的只研究教学内容和教学方式的改革[8]，目前发表的文献没有考虑“大学物理”基于应用的多环节的教学过程，也没有明确提出“过程教学”这一教学理念。本文从西安交通大学城市学院“大学物理”课程体系改革入手，介绍了基于学习效果的多环节的过程教学的思考与实践，深入研究学习效果与过程教学的因果关系。
1 过程教学改革的内涵
过程教学是依据应用型本科院校的学生特点开展的因材施教的一种教学改革与实践。在大学物理基础课程教学中以课堂教学为基础，灵活采用各种教学方式，从教学内容、教学模式以及考核方式等构建新模式。过程教学是一种交互循环的过程，每一环节相互交织，相互渗透，强调学生的主体作用和思维活动，调动学生学习积极性，促进学生不断去学习，帮助学生从“被动接受”向“主动探索”转变，培养学生独立获取知识的能力，理论联系实际的能力，以及一定的创新能力。
在大学物理的过程教学中推进“主讲教师的负责制”，培养班干部的带头作用，实行“一体两课三合作”。所谓“一体”就是在“保基础、强应用、重能力”的培养目标下，构建适合我院学生的大学物理教学体系；“两课”即大班授课和小班研讨、辅导形成教学闭环，课堂“以教为主”的讲授式教学变为“以学为主”的互动式教学，开展了兴趣小组、小班辅导课的课外教学模式；“三合作”即组成主讲教师、班主任、辅导员以及班干部的课程小组，保持沟通。每班成立学习小组，组长由主讲教师和班干部承担，学生之间帮扶，主讲教师单独辅导，主讲教师和辅导员、班主任协同合作，保证教学有合力，既提升了学生及格率和优秀率，同时又达到锻炼学生的知识应用意识和一定的创新能力。
2 过程教学改革实践
2.1 讲好“第一堂课”，明确过程教学环节和要求
好的开始是成功的一半，大学物理第一堂课起着至关重要的作用。除了常规性的内容，比如讲述大学物理的重要性，大学物理和中学物理的区别以及物理学的框架外，还要把过程教学的计划和考核要求进行明确，进而获得学生的认同，达到教与学的协同发展[9]。（1）建立班级的 QQ 群和云班课，把答疑时间、地点和邮箱等信息公布给学生。（2）制定严格的考核制度。目前课程采用“平时成绩 45%（签到 30% +课前预习 10% +课后作业 30% +单元测试 30%）+考试成绩 55%（期中考试 40% +期末考试 60%）”多方位、多角度的严格考核制度。扣分项有缺课，不交作业和抄袭作业等；加分项有课堂表现、开放性研讨和答疑等。（3）多次测试进行考核。按章节内容大约两周进行一次小测验，批改、讲评，成绩入库。
2.2 构建模块化多层次的课程教学体系
过程教学主要是以学生基础为核心，以学生个性发展为目标，准确把握课程定位。以课程内容改革为重点，注重教学的全方位管理，构造由“课堂主导教学模块、辅导课专项辅导模块和个性发展模块”构成的教学体系。
1） 线上线下混合式教学，突出应用实践训练
课堂教学中，在以大学物理知识为核心的基础上，实现线上、线下混合式教学，构建以后续专业学科为延伸和以知识应用为落脚点的基础模块、应用模块和提高模块。在基础模块中含“大中衔接基本知识拓展综合”三大层次。我院学生主要来自于陕西省内，省外学生比例非常低。陕西省选用的高中物理在内容上，共同必修部分内容是力学，选修 3 系列 3-1、3-2 内容是电磁学，3-3 内容是分子物理学和热力学，3-4 内容是振动和波以及光学，3-5 内容是动量和近代物理（人民教育出版社 2010 年第 3 版）。在高考试卷中针对 3-3 和 3-4 的选修模块出现选做题型，通过对 2019 级电气信息和电子信息工程专业的 260 人进行问卷调查，了解学生 3-3 和 3-4 模块的选修情况。研究分析选修两个模块的学生 47 人，占 18.1%；选修 3-3 模块 103 人，占 39.6%；选修 3-4 模块 110 人，占 42.3%。基于互联网全天候、无地域限制自由学习的特点，在上课之前制定了线上的预习，学生对中学未选修内容或重难点部分进行线上学习。在课堂上以提问的方式检查学习成果，在引出新知识点的同时注重与中学知识进行比较，着重挖掘和扩展原来概念的新内涵，由中学物理自然过渡到大学物理。线上学习的另一部分为利用“云班课”为主的线上交流平台。课前发布课件和视频和预习作业，启发学生进行自主学习和思考，课中根据学生线上完成情况设计教学内容，课后讨论答疑，解惑、拓展，随时随地和学生进行交流和分享。
按照应用型本科生应具备的能力和素质要求，建立和加强学生对物理学与实际应用关系的认知。（1）在不降低教学要求的前提下，降低理论推导过程，减少数学知识的技巧性练习，着重讲解概念的物理意义，强调物理思想、物理图像、物理模型，课堂教学更加重视一般性原理、方法的训练。（2）加强应用能力的培养力度，启发学生思考。以若干个生活或工程实际应用为例，建立理论知识与生活实际或工程应用相对应的关系，加强理论与实践，理论与后续专业课的有机结合。（3）鼓励学生进行自主学习、探究式学习，布置知识应用的探究式的题目，学生查阅资料写出小论文，辅导答疑时间展示学生的探究结果，其他同学提问互动，突出基于知识基础的应用，锻炼学生的知识应用意识和一定的创新能力。
2） 构建兴趣小组，注重探索精神和创新意识培养
由于低年级课程学习上和高中有一定的交集，对于数理基础较好、发展目标较高的学生会产生一定的松懈。如果能及时将他们的注意力转移到具有一定挑战性的实践活动中，让他们体验和感悟科学探究的过程和方法，激发他们持久的学习兴趣和求知欲望。在课堂学习之外积极组建了 12 个物理兴趣小组，每组由 4~6 名同学组成。兴趣小组与大学物理课堂同步进行，选题涉及研究性学习、实验仪器的改进以及自制新仪器等，比如智能压电生物传感器的研究、3D 打印机的维修与使用、混沌现象演示仪的制作、电磁炮的设计与制作等研究课题。小组成员进过选题，查阅大量的学科文献、学习新的知识，分析并合作完成，最后需要撰写科技报告并汇报答辩，经历了完整的科研训练，得到了创新能力培养，对后期的课程学习和学科竞赛有重要的促进作用。
3） 进行小班研讨，培养学生转化知识能力
由于中学的题海战术，学生对知识应用和基本概念的描述是非常缺乏的。为了使学生从应试教育中解脱出来，从能力、方法与科学素养上锻炼人，提高学生的科学素质，对于基础较差但学习较认真的同学进行小班辅导的教学模式改革。每个小班 40 人，利用晚自习或其他空余时间每周进行1个小时的研讨和辅导。以课后简答题和应用题为引子，对学生进行专项训练，经过解题方法解题步骤解题小结学生反馈等步骤，突出学生转化知识的能力。
4） 加强单元测试，分段全方位考核
除了期中考试和期末考试外，加强阶段性测试。大约 2 周进行一次课堂小测验，测验题目 4-5 题，测试时间 20~30 分钟；每两章进行一次大测试，测试放在课后辅导课时间，考试时间 1 个小时。测验成绩入库，全方位公平公正评价学生的平时表现，把学习和考试压力分解到各个阶段，引导学生养成课前预习和课后总结复习的好习惯，培养学生自主学习和探究的能力，激发学生学习热情。期中和期末考题增加简述和应用题型，要求学生用所学知识解释物理现象，设计简单的装置，考察学生对基本理论的理解能力以及应用物理的能力。
5） 成立学习小组，教学更具针对性
从第一课堂到课后的第二课堂继续拓展到学习小组，根据每次测验成绩各班成立动态学习小组，组员由考试成绩低于 60 分的同学