江苏师范大学科文学院周媛媛、朱俊林 主持完成了2021年江苏省高校“大学生劳动教育”“基础课课程群”专项课题“““四新”背景下大学物理基础课程的教学改革与创新研究”（课题编号：2021JDKT056），课题组主要成员：吴厚山、王云杰、薛飘洁、绪玉珍、产丽凤。

摘要：科技强国建设需要加强基础类课程教学与研究，针对本校工科类大学物理教学的教育教学现状，创造性地运用线下课堂穿插微课教学以及创新示范辅导。极大地调动了学生的学习热情和好奇心，并且取得了显著的效果。既贯彻了新时代立德树人的教育目标，又体现了新课程新理念的育人理念。 
一、研究背景及方法
      科技基础能力建设关键在于科学类基础课程的建设，大学物理作为理工科类专业的重要基础课程，其教学改革与创新是个时代命题。在“四新”背景下，紧紧围绕实现中华民族伟大复兴和建设社会主义现代化强国目标，为培养创新型人才，积极探索大学物理课程的教育教学改革。课题紧紧围绕培养创新型人才目标，通过改革大学物理课堂教学模式来实现。研究重点在如何推行“教师辅助+学生活动”课堂教学新模式,并且有效地把这种模式贯彻在“以学生为中心”的教育理念中。
为实现育人方式的改进，进行了多种形式的教育实践探索，例如：线下课堂穿插“微课”视频教学、“创新”示范辅导等。取得了显著的育人效果，比如：考试成绩优秀率明显上升，挂科率显著下降，在学生中诞生了2项实用新型专利成果。
二、研究历程（一）——线下课堂穿插“微课”教学
1.微课教学背景介绍
     微课即微课程，最早起源于上世纪九十年代的美国，国内微课早期倡导者胡铁生对微课的解释是：教师针对某个学科知识点 (如重点、难点、疑点、考点等) 或教学环节 (如学习活动、主题、实验、任务等) 而设计开发的一种情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程[1]。把微课方式引入大学物理教学的研究也比较多，例如：张晓菊的《微课在大学物理教学中的应用探究》[2]，高银浩,梁明超等的《微课和翻转课堂在大学物理实验教学中的应用研究》[3]，不胜枚举，他们的微课教学理念很好，也一直在小范围内试点。
深入研究后却发现微课在课堂教学没有能够大范围地推广应用，原因众多，其中之一是它完全改变了已有的常规课堂教学模式。大学物理作为理工科类非物理专业必修的一门基础课程，如果完全以微课的形式替代教师讲授，一方面费事费力教师很难坚持，另一方面学生也会有些不完全适应。针对以上问题，我们提出在常规的大学物理课堂教学中穿插使用微课教学，作为教师讲授环节的辅助和补充，需要演示和互动答疑的部分仍然由教师组织进行，而一些概念讲解、公式推导则以微课形式进行教学。这样组织课堂教学既能够改进当前教师全讲全授的种种弊端，同时教师也能够节省时间有针对性的做一些现场实验演示从而增加课堂学习的趣味性。
2.微课教学优点分析
      课堂教学如同其他的伟大事业一样，都应该秉持“求新、求变、求发展”的理念，能够结合时代的先进技术和优势资源，不断地推动教育事业前进。大学物理具有极端重要的基础性地位，对于理工科类专业学生来说可谓意义重大。但又因为这门课程本身的难度较大，因此教学者必须要在教学方式方法上花大力气。
当今社会是一个不断变革的信息时代，信息技术被广泛地运用到了各行各业，任何一门行业如果想要提升工作效率，都应该竭尽所能地使用好信息技术。“互联网+教育”并非是一句空口号，而是符合时代发展潮流。大学物理的知识体系较为复杂、内容广泛，另外学生的学习时间紧任务重，教师如果能够通过高效的教学方法提升学生的学习效率，那么可谓是两全其美。由此可以看到，在大学物理课堂上使用微课教学法符合时代大势。
现今大学物理教学存在的一个突出问题之一便是：学生存在学习困难，但又不能及时和教师反馈，迫于学时少任务重也没有太多的时间进行专门的答疑辅导。这就导致了教与学之间存在着间隙。教师如果能把微课作为自身的教学辅助，那么学生一旦在学习过程中遇到困境，教师能够及时地发现。
例如在学习力、热、光、电等知识的时候，教师皆可采用微课教学的手段，以简洁、高效的教学方式呈现，大大缩短了讲授时长，教师可以把更多的时间用来解惑和答疑。从而使得学生在学习大学物理的时候，能够知其然并知其所以然，学习之路更加顺畅。
3.微课教学应用举例
      根据教学内容，课题组教师事先做好教学设计、制作好PPT课件、下载好相关的视频图片材料。然后进行拍摄和编辑，制作微课。采用如图1所示的模式进行组织，不是简单的以微课进行教学替代，而是作为一个有益的辅助穿插到课堂教学中，教师能够根据课堂实况和学生的反馈及时进行答疑或补充授课。

                                            图1

      这种模式兼顾了学习行为性目标和生成性目标，教师在进行制作或筛选微课的同时确立了本节课的具体的、可操作的教学目标。我们知道课程与教学是一个动态发展的过程，如果一味地进行单方向的传授就不可避免地限制了学生发展的各种可能性。为应对课堂教育教学过程中产生的生成性目标，教师在一旁及时的听取学生的反馈。在播放微课的同时教师对重要的知识点进行板书讲解，微课授课结束后再回归常规课堂，可以做一些答疑和补充讲解。
4.课堂效果
4.1增加了课堂教学的有效性和趣味性
      根据微课教学的特征结合大学物理课程特点，进行了有益的探索，既没有完全采用微课教学来替代教师授课，教师也没有全讲全授。在常规的课堂教学中，进行短视频微课教学的穿插，能够改进当前教师全讲全授的种种弊端，针对常规的教学模式进行了一些修正，教师能够从容地兼顾到教育教学过程中产生的生成性目标。同时教师能够节省时间针对性地做一些现场实验演示从而增加课堂教学的趣味性，发挥学生的学习主动性、教师与学生之间的互动性，从而提高课堂教学的实效性。
4.2育人效果显著
     因为课程性质的问题，我们暂时没办法用同一班级学生进行对比，但是我们选取了同一专业某班级学生进行了三年的课程成绩对比。如图2所示，能够发现学生的考试成绩分布有了很大的提升，峰值分布从左到右明显移动，说明学生整体的得分率在提高，优秀率在提升，挂科率显著下降。

三、研究历程（二）——创新辅导
1.大学物理教学的现状
1.1课程综合难度大
      作为基础课程，除了知识方面，大学物理在培养学生的科学探究、思维、态度与责任等方面发挥着重要作用。就物理课程而言，很多学生在中学时已感到非常不适应。而大学物理知识体系架构和高中类似，包含了力、热、光、电、近代物理五大部分，但同时又超越了高中的知识范畴，着重强调抽象思维和高等数学知识的应用，导致学生在学习过程中感到力不从心。另外，大学物理学时短，很多高校安排100学时左右来完成大学物理上、下册的全部授课内容。大学生不是像中学生一样整天闷在教室里学习，很多时候还没有完全消化上一章节的知识又很快地进行下一章节的学习。课程难度大加上来不及巩固，造成了学生学习大学物理跟不上趟的普遍现象。
1.2课堂缺乏生机
      就目前而言，大学物理教学方式还是以教师讲授为主，因为课程知识体系复杂并且学时短，大学物理的力、热、光、电、近代物理等五大部分，一般分为上、下两册，即使不像物理专业那样深度挖掘，但内容也是很多的，理论性依然很强。为保证按时完成教学任务，每节课的内容量都很大，如果教师不善于借助信息化的教学手段辅助教学，很可能使得整节课显得枯燥乏味。
同时学生学习大学物理也感到力不从心，如果教师不能够及时地丰富和发展教学方式的话，那么学生就很难在物理课堂上保持足够的学习活力。从而导致课堂气氛沉闷、教学效率低等问题。
2.解决途径——“创新辅导”
      前期通过在课堂中穿插“微课”视频教学，提高了学生的听课效果。但是却不足以培养学生的创新能力，解决途径是“创新辅导”。所谓创新辅导是指通过一个个具体的项目和实例讲解，启发学生思考，激发学生的创造力，从而引导独立发现并提出创新。
3.课堂实况示范
      通过专题讲座的形式介绍何为发明创造，如何申请发明专利，课题组成员介绍自己曾经取得发明专利的诞生过程。比如：在日常生活中随处可见梯子，装修工粉刷墙壁、墙壁打眼、家里挂字画、果园里摘水果等等。所使用的的梯子无非有两种类型：其一是能支开立在地面上使用的，其二是能靠在墙面上使用的。它们的缺点显而易见，那就是梯子在使用时是不能被移动的。而实际低空作业中，需要把梯子不断地移位来满足不同位置的使用要求，使用人员需要不断地上下梯子，费时费力效率很低。
为了解决以上难题，如图3所示，课题组成员发明了一种特别省事的梯子。第一，使用者再也不需要来回上下梯子；第二，使用者在低空作业时可以随时移位，从而极大地提高了低空作业的效率。本发明设计思路是可穿戴，使用人员可以直接把“梯子”穿戴卡扣在小腿上，增加了身高像是杂技演员走高跷一样。从而到达低空作业的要求，而且可随时移位，满足实用性、新颖性、创造性。

4.学生的思考成果及创造
    通过类似的活动，学生的自我意识得到了加强，能够积极思考，创新想法不断涌现。

      以下9种想法都是学生独立构想出来的：1.自动讨债机；2.手动或者太阳能炒锅便携式；3.空调定时开窗户自动开关洗手池倾斜；4.一种能排风的雨伞，恒温椅子；5.称重勺子让食堂大妈不再抖；6.厕所灯声控改温控；7.手动洗衣机；8.楼梯加装行李输送轨道；9.指甲剪加装收集装置。学生们的这些创新想法，在课题组成员的指导下，全部都绘制成了具体的解决方案。如图5所示，分别于2021年，2022年，诞生了两项实用新型专利。

五、总结及实际推广价值
      在“四新”背景下，教师可以采用灵活多样的课堂教学形式，比如：穿插微课教学、创新辅导教学等，用于激发学生的学习热情，开启学生的“思考之门”。
通过多种形式的课堂教学探索和实践，激发了学生的学习热情和兴趣，具有显著的育人效果，具体表现为成绩分布向高分段集中，优秀率提升，挂科率下降。采用了“创新辅导”的新课堂形式，极大地激发了学生的学习热情和思考活跃度，学生们基于自己的观察提出了众多难能可贵的创新想法，并且取得了2项实用新型专利成果。