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

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摘要:專業(yè)認證背景下，針對“數(shù)學(xué)物理方法”課程中存在的教學(xué)與工程實際脫軌、課程內(nèi)容枯燥、教學(xué)方法單一等主要問題，對課程的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)設(shè)計、評價體系進行合理設(shè)計。采用啟發(fā)式教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生求知欲，運用學(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)特色的評價體系，從而通過教學(xué)設(shè)計達到提升教學(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;專業(yè)認證

引言

專業(yè)認證的理念是“以學(xué)生為中心”、“以產(chǎn)出為導(dǎo)向”、“持續(xù)改進”，突出強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，突出持續(xù)改進教育教學(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的數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程，在專業(yè)認證的大背景下，如何將這門理論性較強的課程與專業(yè)認證理念相結(jié)合成為了很多教師及學(xué)生關(guān)注的熱點問題。特別是針對具有專業(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)計都直接影響教學(xué)效果［2］。為了體現(xiàn)專業(yè)認證理念，突出電子信息工程專業(yè)特色，本課題組進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，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、評價體系等方面進行了設(shè)計研究。

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)計合理的課程目標(biāo)，及對學(xué)生能力的評價給出定性的評價方法。本課程設(shè)定了兩個課程目標(biāo)，這兩個課程目標(biāo)涵蓋了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果等的評價。

2教學(xué)內(nèi)容

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

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)計教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生們的學(xué)習(xí)主動性很有必要。啟發(fā)式教學(xué)是以工程問題為切入點，以數(shù)學(xué)思維作為推理過程，最終使用數(shù)學(xué)的語言解決工程實際的問題。例如:對于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。這個問題在電路的課程中也求解過，教師使用的是相量法，因此學(xué)生們對這個問題是很熟悉的。那么在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)物理方法這門課程的時候，將此問題提出，應(yīng)用拉普拉斯變換進行求解，就會很好地激發(fā)學(xué)生們的共鳴，進而也將工程應(yīng)用與本課程結(jié)合起來。

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)會獨立思考問題是當(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)平臺轉(zhuǎn)發(fā)給學(xué)生相關(guān)的期刊文獻，科普視頻或相關(guān)的教學(xué)視頻等。調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，從而達到提升課題教學(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候，向?qū)W生講述分離變量法的誕生。力學(xué)中學(xué)習(xí)過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)于時間與位移的函數(shù)，且時間與位移互不干擾，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。通過以上的前、堂、思三步合一的教學(xué)方法設(shè)計，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。如圖1所示驗證了教學(xué)設(shè)計的效果。

3評價體系

3.1課程考核方法

課題組制定了嚴(yán)格的課程考核制度，以檢驗課程目標(biāo)的達成度為手段，評價學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達成度。考核的環(huán)節(jié)包括課后平時作業(yè)、小組討論和期末考試，總成績以百分計，滿分100分。平時作業(yè):一個章節(jié)留一次，教師將作業(yè)與超新學(xué)習(xí)通平臺，學(xué)生上傳作業(yè)，教師評閱給出分數(shù)及評語。學(xué)生能及時發(fā)現(xiàn)知識短板，及時補救。小組討論:5～8人一組，對于教師提出的特定問題給予分析。例如，在證明柯西黎曼條件的時候，教師在課堂上只對笛卡爾坐標(biāo)系的情況進行了詳細講解，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)們進行小組討論。組長會給每一個組員分配相應(yīng)的任務(wù)，并記錄組員的貢獻度。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)生們主動思考的能力及團隊合作的能力，符合專業(yè)認證理念。期末考試應(yīng)以專業(yè)認證理念為導(dǎo)向，以考察學(xué)生分析問題、解決問題的能力為產(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)達成度

課程目標(biāo)達成度評價包括課程分目標(biāo)達成度評價和課程總目標(biāo)達成度評價，教師會針對不同的課程目標(biāo)設(shè)定具體權(quán)重比例。如針對課程目標(biāo)1，16級達成度為0.578，17級為0.661;課程目標(biāo)2，16級達成度為0.56，17級為0.612。通過對課程目標(biāo)達程度的分析，可以看到17級的課程目標(biāo)的達成度均超過了0.6且17級的達成度要高于16級的達成度，說明采取教學(xué)設(shè)計取得了明顯的效果。

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級和電信17級電子信息工程專業(yè)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)成績。電信16級為沒有采取教學(xué)設(shè)計的年級，電信17級別為采取教學(xué)設(shè)計的年級。如圖1可知，電信16級學(xué)生的成績分布雖然較符合正態(tài)分布，但是普遍高分數(shù)的學(xué)生不多，及格率僅達到了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)計在學(xué)生學(xué)習(xí)中的重要性及合理性。

參考文獻:

［1］寧濱.以專業(yè)認證為抓手推動“雙一流”建設(shè)［J］．中國高等教育，2017，(03):24－25.

［2］譚慶仁.物理課堂教學(xué)設(shè)計的三個基石———以“渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動”教學(xué)為例［J］．物理教學(xué)，2017，39(12):27－28，56.

［3］肖緒洋，陳潤平.案例教學(xué)法在數(shù)學(xué)物理方法中的應(yīng)用［J］．課程教育研究，2013，(13):53－54.

作者：楊韻桐 呂秀麗 牟海維 韓建 單位：東北石油大學(xué)