“磁性物理”課程探究式小班教學(xué)模式探索

孫 科，余 忠，蔣曉娜，蘭中文，郭榮迪

電子科技大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)系國(guó)家級(jí)特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn),并在2012年全國(guó)學(xué)科評(píng)估中排名第一,其中 “磁性物理”課程是本專業(yè)的三大核心課程之一,且于2007年獲批四川省精品課程。它以 “工程數(shù)學(xué)” “量子力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理” “固體物理”和 “電磁場(chǎng)與波”等課程為基礎(chǔ),同時(shí)又是 “電子測(cè)量(磁性測(cè)量)” “電子器件基礎(chǔ)” “鐵磁學(xué)”和 “磁性功能材料及應(yīng)用”等課程的基礎(chǔ),起著從微觀量子理論、固體理論向磁性材料與器件設(shè)計(jì)以及復(fù)雜工程應(yīng)用的橋梁作用[1]。然而,“磁性物理”課程涉及的基礎(chǔ)理論和物理圖像較為抽象,若整個(gè)教學(xué)過程采用 “教師一言堂”和 “灌輸式”的教學(xué)方式,極易導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)畏難和厭學(xué)等情緒,嚴(yán)重制約了高等教育主體——學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)以及學(xué)業(yè)水平的提高,這與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是相悖的。2014年,學(xué)校 《電子科技大學(xué) “探究式小班教學(xué)”實(shí)施意見》 (校教[2014]394號(hào))文件明確了探究式小班教學(xué)指導(dǎo)思想,即探究式小班教學(xué)應(yīng)以學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心,以教學(xué)模式改革為核心,以學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)方式改革為重點(diǎn),以激發(fā)學(xué)生的求知?jiǎng)恿εc探索精神為目標(biāo),培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力[2]。

基于此,學(xué)校 “磁性物理”課程自2015年以來,便開展了探究式小班教學(xué)的研究和實(shí)踐。較之同步進(jìn)行的 “磁性物理”課程傳授式教學(xué),探究式小班教學(xué)取得了良好的教學(xué)效果。

1 磁性物理”課程內(nèi)容簡(jiǎn)介

“磁性物理”課程是我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)三大核心課程之一,該課程要求學(xué)生能夠掌握磁特性參數(shù)表征和磁化機(jī)制分析方法,認(rèn)識(shí)物質(zhì)磁性的起源,學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行磁性材料研究設(shè)計(jì)。通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)將課堂理論教學(xué)與磁特性參數(shù)表征實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升本專業(yè)學(xué)生的學(xué)業(yè)水平?；谏鲜雠囵B(yǎng)目標(biāo),課程內(nèi)容圍繞兩個(gè)核心理論展開,即自發(fā)磁化理論和技術(shù)磁化理論。自發(fā)磁化涉及凝聚態(tài)物質(zhì)磁性的微觀機(jī)制,要求在原子或電子尺度求解問題,形成自發(fā)磁化理論；技術(shù)磁化屬于磁疇理論的范疇,要求在磁疇或稍進(jìn)一步的程度上求解問題,形成技術(shù)磁化理論。上述理論可以對(duì)磁性材料的宏觀特性給出解釋,并指導(dǎo)磁性材料研制,同時(shí),還可以為辨析磁性材料及元件在器件及系統(tǒng)中的工作狀態(tài),進(jìn)而指導(dǎo)器件乃至系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)言之,“磁性物理”探討的就是磁性本質(zhì)和變化規(guī)律、探索規(guī)律應(yīng)用可能性的科學(xué)。

2 “磁性物理”探究式小班教學(xué)的研究與實(shí)踐

探究式小班教學(xué)的主導(dǎo)思想是以學(xué)生為主體,因此學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的參與程度、求知?jiǎng)恿吞剿骶駥⑹翘骄渴叫“嘟虒W(xué)課程的實(shí)施關(guān)鍵[3～6]。同時(shí),老師對(duì)學(xué)生的主動(dòng)參與乃至批判性思維應(yīng)及時(shí)響應(yīng),提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。為此,課程組老師根據(jù)教學(xué)大綱從以下四方面進(jìn)行了探究式小班教學(xué)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐：1)以磁性應(yīng)用為導(dǎo)向,設(shè)計(jì)擬研究問題；2)學(xué)生自主分組,組內(nèi)全員參與問題答案求解；3)學(xué)生課堂上匯報(bào)研究結(jié)果和答辯,老師及時(shí)點(diǎn)評(píng)答辯情況；4)用磁性物理知識(shí)解釋課程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,理論緊密聯(lián)系實(shí)踐。

2.1 以磁性應(yīng)用為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)擬研究問題

“磁性物理”課程涉及的基礎(chǔ)理論和物理圖像較為抽象,若照本宣科,采用傳授式教學(xué),著實(shí)難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)效果。為此,課程組從磁性應(yīng)用和實(shí)際工程問題出發(fā),如磁性材料制備、磁性器件設(shè)計(jì)等[7],提出解決實(shí)際工程問題的關(guān)鍵是理解并掌握磁性基礎(chǔ)和理論,進(jìn)而將課程內(nèi)容分解成擬研究的問題或?qū)ｎ}。一方面,擬研究的問題或?qū)ｎ}可將課程內(nèi)容有機(jī)地串聯(lián),使學(xué)生對(duì)課程有較為全面的認(rèn)識(shí),并且學(xué)生能以問題的探討和求解為動(dòng)力,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和參與程度[8-9]；另一方面,學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)在探尋問題答案的過程中,將經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)新問題、分析問題和解決問題這一重要問題求解過程。考慮到課程的難易度,課程組每位老師將直接負(fù)責(zé)分組學(xué)生的課后釋疑,協(xié)助學(xué)生做好擬研討問題的資料搜集、歸納、整理及報(bào)告工作。

2.2 學(xué)生自主分組，組內(nèi)全員參與問題答案求解

“磁性物理”探究式小班教學(xué)是精英人才培養(yǎng)的探索,因此,選課人數(shù)不超過30人。課程組充分考慮分組學(xué)生協(xié)作精神及團(tuán)隊(duì)意識(shí),由學(xué)生自主分成7個(gè)小組,每位學(xué)生至少要主導(dǎo)一個(gè)擬研究的問題或?qū)ｎ},小組內(nèi)其他組員全員參與問題研究過程。值得注意的是,擬研究問題或?qū)ｎ}的求解過程是要求學(xué)生課外完成的,并最終歸納整理成PPT的形式。一方面,自主分組可以加深學(xué)生間的主動(dòng)溝通和交流,有助于團(tuán)隊(duì)合作精神和意識(shí)的培養(yǎng)；另一方面,小組全員參與擬研究問題或?qū)ｎ}的研討,學(xué)生間不同思想的積極交流,將碰撞出 “火花”,進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性思考。

2.3 學(xué)生課堂上匯報(bào)研究結(jié)果和答辯，老師及時(shí)點(diǎn)評(píng)答辯情況

基于自主分組情況,每組指派一位學(xué)生在課堂上以PPT的形式向老師和全班同學(xué)匯報(bào)探究問題和學(xué)習(xí)結(jié)果,匯報(bào)過程中或結(jié)束后,若其他同學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果存疑,可對(duì)主講人提問,主講人及所在小組成員做出相應(yīng)解答[10]。值得注意的是,在學(xué)生主動(dòng)表達(dá)和交流的過程中,如果存在對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、概念等問題的誤解,老師及時(shí)點(diǎn)評(píng)并給出正解。最后,老師和其他同學(xué)就主講人在擬研究問題的歸納、整理、PPT質(zhì)量、匯報(bào)和答辯工作進(jìn)行點(diǎn)評(píng)[11-12]。

2.4 用磁性物理知識(shí)解釋課程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理論緊密聯(lián)系實(shí)踐

為了加深同學(xué)們對(duì) “磁性物理”基礎(chǔ)知識(shí)及理論的理解和認(rèn)識(shí),學(xué)校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)就課程設(shè)置了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。課程實(shí)驗(yàn)主要包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等環(huán)節(jié)[1]。首先,學(xué)生要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的預(yù)習(xí),在實(shí)驗(yàn)操作之前要形成預(yù)習(xí)報(bào)告并提交,老師根據(jù)預(yù)習(xí)報(bào)告的反饋情況,結(jié)合預(yù)留問題的回答,檢驗(yàn)同學(xué)們的預(yù)習(xí)成效；其次,根據(jù)自主分組,每位同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的內(nèi)在磁性本質(zhì)；最后,整理并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。一方面,實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫可較好地鍛煉同學(xué)們發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力,同時(shí),可促進(jìn)其文字表達(dá)能力的培養(yǎng)和鍛煉；另一方面,教師一定程度上可通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)估和檢驗(yàn)同學(xué)們對(duì)課程內(nèi)容的掌握情況,進(jìn)而對(duì)知識(shí)掌握欠牢固的地方及時(shí)講解。

3 “磁性物理”探究式小班的教學(xué)效果

2015—2016學(xué)年第一學(xué)期,“磁性物理”課程探究式小班教學(xué)15人,平均每人匯報(bào)和答辯2次,所有同學(xué)通過了課程考試,平均成績(jī)?yōu)?6.93分,其中,成績(jī)≥90分的學(xué)生占比為46.7,80分≤成績(jī)≤89分的學(xué)生占比為33.3,70分≤成績(jī)≤79分的學(xué)生占比為20,成績(jī)70分以下的同學(xué)沒有。然而,同期以傳授式進(jìn)行教學(xué)的61名學(xué)生,有6位同學(xué)未通過課程考試,平均成績(jī)?yōu)?2.25分,其中,成績(jī)≥90分的學(xué)生占比為13.1,80≤成績(jī)≤89的學(xué)生占比為23.0,70分≤成績(jī)≤79分的學(xué)生占比為27.9,60分≤成績(jī)≤69分的學(xué)生占比為26.2,成績(jī)＜60分的學(xué)生占比為9.8。詳細(xì)的比照結(jié)果如表1所示。

表1 2015—2016學(xué)年第一學(xué)期“磁性物理”成績(jī)分?jǐn)?shù)段分布情況

綜上,“磁性物理”課程探究式小班教學(xué)學(xué)生反饋意見良好,較之同期的以傳授式進(jìn)行教學(xué)的班級(jí),小班教學(xué)取得了優(yōu)良的教學(xué)效果。

4 結(jié)束語

“磁性物理”探究式小班教學(xué)采用了 “小班授課+小班研討”的教學(xué)方式,結(jié)合問題導(dǎo)向、全員參與、匯報(bào)及答辯、理論聯(lián)系實(shí)踐等舉措,調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣,激發(fā)了學(xué)生的求知?jiǎng)恿εc探索精神,培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力,最終取得了良好的教學(xué)效果。

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