專業(yè)認(rèn)證下的數(shù)學(xué)物理方法課程教學(xué)設(shè)計(jì)

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摘要:專業(yè)認(rèn)證背景下，針對(duì)“數(shù)學(xué)物理方法”課程中存在的教學(xué)與工程實(shí)際脫軌、課程內(nèi)容枯燥、教學(xué)方法單一等主要問(wèn)題，對(duì)課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)體系進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。采用啟發(fā)式教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生求知欲，運(yùn)用學(xué)習(xí)前、堂、思三步合一的教學(xué)模式提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，制定適合專業(yè)特色的評(píng)價(jià)體系，從而通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)達(dá)到提升教學(xué)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)物理方法;教學(xué)設(shè)計(jì);專業(yè)認(rèn)證

引言

專業(yè)認(rèn)證的理念是“以學(xué)生為中心”、“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”、“持續(xù)改進(jìn)”，突出強(qiáng)調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，突出持續(xù)改進(jìn)教育教學(xué)，保持和提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量［1］。數(shù)學(xué)物理課程為理論性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程，在專業(yè)認(rèn)證的大背景下，如何將這門理論性較強(qiáng)的課程與專業(yè)認(rèn)證理念相結(jié)合成為了很多教師及學(xué)生關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。特別是針對(duì)具有專業(yè)特色的電子信息工程專業(yè)的本科生的課程教學(xué)，其教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計(jì)都直接影響教學(xué)效果［2］。為了體現(xiàn)專業(yè)認(rèn)證理念，突出電子信息工程專業(yè)特色，本課題組進(jìn)行電子信息工程專業(yè)的數(shù)學(xué)物理方法教學(xué)設(shè)計(jì)，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、評(píng)價(jià)體系等方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究。

1課程目標(biāo)的設(shè)定

結(jié)合專業(yè)特色及專業(yè)認(rèn)證理念，制定了新版的數(shù)學(xué)物理方法課程教學(xué)大綱，并設(shè)計(jì)合理的課程目標(biāo)，及對(duì)學(xué)生能力的評(píng)價(jià)給出定性的評(píng)價(jià)方法。本課程設(shè)定了兩個(gè)課程目標(biāo)，這兩個(gè)課程目標(biāo)涵蓋了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果等的評(píng)價(jià)。

2教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)設(shè)計(jì)是根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)，將教學(xué)諸要素有序安排，確定合適的教學(xué)方案的設(shè)想和計(jì)劃［2］。因此本課題組結(jié)合專業(yè)特色及認(rèn)證理念對(duì)數(shù)學(xué)物理方法的課程施行了合理的教學(xué)設(shè)計(jì)。

2.1啟發(fā)式教學(xué)

基礎(chǔ)類的數(shù)學(xué)課程存在的主要問(wèn)題是與工程應(yīng)用結(jié)合較少［3］。課程枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足。因此合理的設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)主動(dòng)性很有必要。啟發(fā)式教學(xué)是以工程問(wèn)題為切入點(diǎn)，以數(shù)學(xué)思維作為推理過(guò)程，最終使用數(shù)學(xué)的語(yǔ)言解決工程實(shí)際的問(wèn)題。例如:對(duì)于LR(電感和電阻)串聯(lián)電路，在開關(guān)K合上前電路中沒有電流，求K合上后電路中的電流。這個(gè)問(wèn)題在電路的課程中也求解過(guò)，教師使用的是相量法，因此學(xué)生們對(duì)這個(gè)問(wèn)題是很熟悉的。那么在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理方法這門課程的時(shí)候，將此問(wèn)題提出，應(yīng)用拉普拉斯變換進(jìn)行求解，就會(huì)很好地激發(fā)學(xué)生們的共鳴，進(jìn)而也將工程應(yīng)用與本課程結(jié)合起來(lái)。

2.2前、堂、思三步合一的教學(xué)模式

思考是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考問(wèn)題是當(dāng)今大學(xué)生需要掌握的必備技能。課前復(fù)習(xí):在課程內(nèi)容開始之前，利用釘釘網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)給學(xué)生相關(guān)的期刊文獻(xiàn)，科普視頻或相關(guān)的教學(xué)視頻等。調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，從而達(dá)到提升課題教學(xué)質(zhì)量的目的。課堂上:教師需要利用課前復(fù)習(xí)的相關(guān)內(nèi)容，融入到課題的教學(xué)中。簡(jiǎn)述本次課程內(nèi)容的歷史發(fā)展，比如在講授分離變量法的時(shí)候，向?qū)W生講述分離變量法的誕生。力學(xué)中學(xué)習(xí)過(guò)兩列反向傳播的相干波形成駐波，u1Acos2π(vt－x/λ)，u2=Acos2π(vt+x/λ)。那么當(dāng)兩列波u1與u2相遇，即，u1+u2=Acos(2πvt)cos(2πx/λ)從公式可發(fā)現(xiàn)，這是關(guān)于時(shí)間與位移的函數(shù)，且時(shí)間與位移互不干擾，因此可以寫為:u(x，t)=X(x)T(t)，由此引出分離變量法的內(nèi)容。課后思考:教師使用超星學(xué)習(xí)通作業(yè)及思考題，督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主思考。通過(guò)以上的前、堂、思三步合一的教學(xué)方法設(shè)計(jì)，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。如圖1所示驗(yàn)證了教學(xué)設(shè)計(jì)的效果。

3評(píng)價(jià)體系

3.1課程考核方法

課題組制定了嚴(yán)格的課程考核制度，以檢驗(yàn)課程目標(biāo)的達(dá)成度為手段，評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達(dá)成度。考核的環(huán)節(jié)包括課后平時(shí)作業(yè)、小組討論和期末考試，總成績(jī)以百分計(jì)，滿分100分。平時(shí)作業(yè):一個(gè)章節(jié)留一次，教師將作業(yè)與超新學(xué)習(xí)通平臺(tái)，學(xué)生上傳作業(yè)，教師評(píng)閱給出分?jǐn)?shù)及評(píng)語(yǔ)。學(xué)生能及時(shí)發(fā)現(xiàn)知識(shí)短板，及時(shí)補(bǔ)救。小組討論:5～8人一組，對(duì)于教師提出的特定問(wèn)題給予分析。例如，在證明柯西黎曼條件的時(shí)候，教師在課堂上只對(duì)笛卡爾坐標(biāo)系的情況進(jìn)行了詳細(xì)講解，那么在其他坐標(biāo)系下，柯西黎曼條件所滿足的公式是怎樣的就留給同學(xué)們進(jìn)行小組討論。組長(zhǎng)會(huì)給每一個(gè)組員分配相應(yīng)的任務(wù)，并記錄組員的貢獻(xiàn)度。最后匯總內(nèi)容，形成書面材料，并制作小視頻上傳給教師，完成討論內(nèi)容，這樣鍛煉了學(xué)生們主動(dòng)思考的能力及團(tuán)隊(duì)合作的能力，符合專業(yè)認(rèn)證理念。期末考試應(yīng)以專業(yè)認(rèn)證理念為導(dǎo)向，以考察學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力為產(chǎn)出的考試思想，多方位多角度考察學(xué)生的綜合能力。

3.2課程目標(biāo)達(dá)成度

課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)包括課程分目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)和課程總目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)，教師會(huì)針對(duì)不同的課程目標(biāo)設(shè)定具體權(quán)重比例。如針對(duì)課程目標(biāo)1，16級(jí)達(dá)成度為0.578，17級(jí)為0.661;課程目標(biāo)2，16級(jí)達(dá)成度為0.56，17級(jí)為0.612。通過(guò)對(duì)課程目標(biāo)達(dá)程度的分析，可以看到17級(jí)的課程目標(biāo)的達(dá)成度均超過(guò)了0.6且17級(jí)的達(dá)成度要高于16級(jí)的達(dá)成度，說(shuō)明采取教學(xué)設(shè)計(jì)取得了明顯的效果。

4教學(xué)效果分析

如何判定教學(xué)方法的正確性，本課題組分析了電信16級(jí)和電信17級(jí)電子信息工程專業(yè)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)。電信16級(jí)為沒有采取教學(xué)設(shè)計(jì)的年級(jí)，電信17級(jí)別為采取教學(xué)設(shè)計(jì)的年級(jí)。如圖1可知，電信16級(jí)學(xué)生的成績(jī)分布雖然較符合正態(tài)分布，但是普遍高分?jǐn)?shù)的學(xué)生不多，及格率僅達(dá)到了71%。圖1中可以明顯的看出80～100分的學(xué)生明顯增多，而及格率也提升到了90.1%。由此可知，教學(xué)設(shè)計(jì)在學(xué)生學(xué)習(xí)中的重要性及合理性。

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作者：楊韻桐 呂秀麗 牟海維 韓建 單位：東北石油大學(xué)