全校公共基础课程《大学物理》的工程教育改革

l    指导思想—— 为物理课堂加载知识应用的背景，让学生学习鲜活的物理，提高学习兴趣

l    改革理念——以物理课程为载体，实现对学生“知识、能力和科学素养”的培养

l    具体做法

（一）明确的课程培养指标

    《大学物理》课程以能力培养为导向，结合大学物理课程理论与实验教学特点及其在学生能力培养中的定位，制定了课程知识与能力培养指标体系，确立课程教学的目标。

《大学物理》课程的能力培养目标

（二）“物理知识+工程能力+科学素养”的新教学模式

    在CDIO(即构思-设计-实现-运行)工程教育模式“强调理论知识与工程应用的联系，以学生能力培养为最终目的”的教学理念指导下,我们将CDIO工程教育模的理念和方法与大学物理课程的理论教学与实验教学相结合，在课堂教学环节与实验教学环节中引入工程教育理念与采用的工程教育方法，提出了的工科《大学物理》课程的工程教学新模式。

 

    该教学模式的整体思路为：课堂内以加载了工程与应用背景的教学内容为基础，采用具有能力培养针对性的理论教学方法，课堂外以能力培养为导向，运用学生主动型实验教学方式，实现大学物理理论与实验教学的创新，以《大学物理》课程为载体达到对学生知识、能力与素养的全面培养。

（三）全面改革《大学物理》课程教学

     在全校理工专业本科学生的大学物理课堂推行了新教学模式，从教学理念、教学内容、教学方法和考核方式等方面进行了全面的工程教育改革。

1、加载工程与应用的教学背景，更新理论教学内容，充分展示理论知识与工程应用的联系。

为物理知识的学习加载了工程与应用的背景教学，将物理课程教学内容始终置于一定的自然现象与工程应用当中来讲述，以工程问题引入物理知识，提供丰富的工程和应用相关的教学素材，增加工程问题解析与工程应用讨论，引导学生理解和掌握工程技术方法，改变了纯物理性的例题方式，针对某个工程应用或工程问题解决来设置理论知识应用的例题，由此向学生充分展示物理与工程和实际应用相联系。同时让学生学习的不止是抽象的物理概念、定理和定律，更是让他们学习能感知的、生动的物理，有效地避免理论知识与实际应用的脱节，增强学生的工程意识与工程应用能力。

2、采用具有能力培养针对性的理论教学方法，落实对学生知识、能力和科学素质的全面培养。

    为了将对学生物理知识、能力与科学素质的培养落实到课堂，我们形成了系列的具有能力培养针对性的多样化教学方法，课堂教学分成三个层次，每个层次包括不同的教学手段，不同的教学手段将完成对学生不同能力的培养和训练，不同教学方法与特色以及对应的能力培养如表2所示。从而启发学生从记忆知识变为理解知识，从被动的接受知识变为主动地探寻知识，并充分训练学生的个人能力和综合技能。

多样化教学方法与特点及实现的能力培养

教学层次	教学手段	教学方法与特色	培养能力
教 师 课 堂 讲 授	教师讲解	教师不再是灌输知识，而是采用引导与启发的方式，带动学生一起去理解知识、去分析和体会的物理思想与科学方法。	1.1;1.2;2.1; 2.2
	工程应用解析	基于与物理知识紧密联系的工程应用或工程问题解决的剖析，让学生掌握工程与应用中的物理以及知识应用的方法，理解工程需求是科学发展的动力，科学知识是应用的理论依据与指导。	1.2;2.1
学 生 参 与 环 节	课堂讨论	教师根据教学内容设置系列的教学问题，学生提前预习后，由教师组织开展讨论学习，改变学生的被动学习为自己参与的探究式学习，强化主动获取知识的意识与方法。	1.1;1.2;2.1; 2.3;3.1
	学生演讲	教师对学生小组布置学习与演讲任务，然后在课堂上由学生来组织课堂教学，分团队进行演讲，使学生体验从知识学习到知识理解、再到知识交流的全过程。	2.1;2.3;3.1
	学生自学	根据学生知识与能力现状，遴选适当课本内容让学生自学，提交自学报告，使学生掌握自学的方法，锻炼学生自主学习的能力。	2.3
课 外 专 项 训 练	简单系统设计	结合学习的物理知识，学生分团队设计一个知识应用的简单系统（如一种装置、器件或功能系统等），并结合生产与应用实际，评估其可行性、创新性与应用价值，使学生掌握知识应用的方法和创新思维方式。	2.1;2.2
	实验方案设计	结合学习的物理知识，学生分团队提出一个实验研究方案，包括实验目系统设计、实验装置、测量方法与实验结果预测等，使学生掌握实验研究方法及其与理论研究的关系。	2.2
	物理论文撰写	教师与学生共同确定论文题目，学生撰写一篇有一定的想法和创新性的物理小论文。锻炼学生的综合能力。	3.1

注：培养能力与表1中对应。

3、增加过程与能力考核环节，评估在理论教学中学生知识学习与能力训练的效果。

我们将学生的课程知识、工程能力、个人能力与科学素养等融入到课程的考核中，并针对学生学习过程与学习效果两方面进行评估，设计出了“实时过程考核和综合期末考核”相结合的《大学物理》课程考核体系，将评估贯穿到课程学习的全过程。

 

 

 

 

 

 

 

（四）课程改革效果

1、校内教学效果

    我们在本校2010级、2011级、2012级和2013级理工专业学生的大学物理课程教学中应用了我们提出的CDIO工程教学模式，学生人数近8000人。经过四年多的改革，教师明显感到自己对物理学的认识加深了，自身教学水平得到了提高，学生逐渐端正了对大学物理课程的认识，学生学习兴趣普遍增加，课程的整体教学质量逐步提高。近几年学生对我校大学物理课程教学的满意度调查结果表明，学生对课程与教学的认可程度逐年增长。

① 学生对大学物理课程改革的评价

接受教育的学生认为，课堂上老师采用引导学习的方式，不再是“满堂灌”，增加了许多有趣的生活、工程问题，学生可以提出自己的想法与老师探讨，更加激发了学生的学习兴趣；老师在教学过程中采用课堂讨论、学生演讲、课堂回答问题、课堂测验等环节，课后安排了自学报告、简单系统设计、物理论文撰写等环节，提高了学生的学习兴趣，增强了学生的参与意识，学生的自学能力、表达能力、分析问题能力得到很大提高；课程采用知识与能力结合的教学和考试方式，转变了学生的学习观念和学习态度，学生不再是应付考试而学习，认为这样的教学和考试方式，将使学风会更浓，考风会更正。

② 参与教师的评价

采用CDIO工程教学模式进行教学的老师认为，教师由知识的讲授者变为了知识学习和能力培养过程中的引导者，通过新增的应用相关的教学内容和通过特殊的教学环节，提高了学生的学习兴趣和求知欲望。还认为物理课程的工程教育改革促进了教师教学观念的转变，教师在教学过程中积累了大量的工程应用素材，在培养学生用物理知识分析工程问题的应用能力的同时，自身的工程能力、工程应用水平也明显提高。

③ 来访院校的评价

2011年6月，厦门理工大学理学院来我院进行课程建设与教学教改方面的交流，非常认可我们确定的大学物理课程工程教育改革的思路和方案。2012年3月和4月，西南科技大学理学院和北京石油大学理学院，2014年3月西华大学、上海第二工业大学，分别来我院访问时，对我们大学物理的CDIO工程教育改革的方方面面，给予了充分的肯定，对我们的改革成果给予了高度的评价，认为我们进行的是实实在在的改革，非常希望借鉴我们的教学模式和具体做法。

2、校外的交流成效

自我们开始进行工程教育改革实践起，曾多次应邀到国内大学物理论坛、国内国际CDIO会议做报告，交流我们关于大学物理工程教育改革的经验和成果。

② 2011年5月，参加CDIO北京区域性国际会议，并发表了“基于工程教育理念的大学物理CDIO教学模式”的英文论文，而且已被“中国知育网”收录。

③ 2011年10月，“第七届大学物理论坛学术会议”邀请我们做了会议报告。

④ 2011年12月，在全国CDIO工作会议上应邀作会议报告。

    ⑤ 2012年，参加由高等教育出版社主办和东南大学承办的《大学物理共享资源建设》报告会；

    ⑥ 2013年，参加由高等教育出版社主办的高校物理课程教学报告会。

在系列会议交流期间，我们的教学模式、教学方法、物理教材、多媒体课件都获得了与会代表的积极反响，对我们的工作表示肯定，甚至与我们进行深入交流，学习经验，也有院校表示有兴趣采用我们编写的教材和我们提出的大学物理CDIO工程教学模式。

l      成果展示

    在不断地改革与实践中，我们编写了国内第1部面向工程教育的工科大学物理教材，制作了1套具有工程教育特色的多媒体课件，建设了1个工程与素质教育共享资源库，获校、省级相关项目资助7项，近3年发表相关教研教改论文12篇，获教学成果奖2项。

1、课程资源成果

 

 

 

 

 

 

 

2、近3年发表的论文

3、课程项目

4、课程获奖

（1）2013年，以知识、能力与素质培养为目标的大学物理工程教育教学改革与实践，荣获第七届高等教育四川省教学成果二等奖。

（2）2012年，面向CDIO工程教育的大学物理教学改革与实践，荣获2012年度成都信息工程学院教学成果奖一等奖。

（3）2011年，《面向CDIO工程教育的大学物理多媒体课件》获第七届大学物理课程报告论坛“教学资源建设大赛”二等奖；

（4）2011年，高秀英老师以大学物理教学参加学校青年教师教学竞赛，荣获三等奖；

（5）2013年，吴文娟老师以大学物理教学参加学校青年教师教学竞赛，荣获一等奖。