国家级一流本科专业建设背景下的红外物理课程教学模式改革研究

摘  要：一流本科课程建设是提高大学课堂教学质量，促进国家一流本科专业建设及本科教育发展的必然趋势。文章以红外物理课程为例，从课程建设的发展历程，课程建设的总体思路，课程建设的具体措施以及课程建设的具体实例等方面进行本科一流课程建设探究，为国家本科一流课程建设以及本科一流专业建设提供参考依据。

关键词：红外物理;一流本科课程;一流本科专业;教学改革

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）08-0039-04

Abstract： The construction of first-class undergraduate courses is an inevitable trend to improve the quality of classroom teaching and promote the construction of national first-class undergraduate majors and the development of undergraduate education. Taking the course of infrared physics as an example， this paper explores the first-class undergraduate course construction from the development process of course construction， the general idea of course construction， the specific measures of course construction and the specific examples of course construction. It can provide reference for the national first-class undergraduate course construction and the first-class undergraduate major construction.

Keywords：infrared physics; first-class undergraduate course; first-class undergraduate majors; the teaching reform

近年来，随着科学技术的发展，中国的大学教育发生了巨大的变化。无论是985高校还是各个地方高校，都在不断完善自身特色内涵，着重进行学校的学科建设、专业建设、课程建设等，从而最大程度地突出学校特色，发挥学校优势，增强学校竞争力。不同层次大学的专业建设是保证其学校教学质量的基础，如何有效地融入自身特色一直是各个大学的重要工作，办出有自身特色的专业对于高等学校的发展具有非常重要的意义[1]。

在西方国家，大学的定位是以其专业特色为基准，各个大学均在努力把握自身特色，发挥其个性优势，不盲目模仿其他名牌大学。欧美国家的高等教育时刻保持其鲜明个性及风格，不断发展其个性内涵，它们为了赢得市场，成为高等教育中的成功者，非常注重自身个性的塑造，从而增强竞争力。因此，如何集中优势资源进行特色建设是一种公认的理念[2]。

课程建设作为建设特色高水平专业的核心要素，其在高校的地位日益提高。全国不同层次、不同类型的高校均在不断深化课程建设的内涵，教育部高等教育司司长吴岩在2018年至2020年多次提到课程建设对于专业建设的重要性，强调课程建设是人才培养的基本要素，只有做好课程建设，才能完善专业建设，现阶段的主要任务是全面整顿本科教学秩序，同时全面进行课程、专业、教师及质量保障体系建设。因此，各个高校进行本科课程建设，对于提升本科教学质量和人才培养质量有着非常重要的意义[3]。

2018年，教育部连续出台了《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》（教高〔2018〕2号）和《关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》（教高函〔2018〕8号）等相关文件，明确要求全国各高校要不断完善本科课程内容，淘汰内容粗浅、方式单一的各类型“水课”，深化本科课程内涵，提升本科课程的“两性一度”，即课程的高阶性、创新性、挑战度，打造一批高水平的“一流本科课程”，从而从根本上提升本科课程的教学质量。因此，探索以学生为中心的“一流本科课程”打造途径成为提高大学课堂教学质量、促进特色高水平专业建设及本科教育发展的必然趋势[4-5]。

由于“一流本科课程”的概念是教育部在2018年新提出的重要理念，因此，国内外学者在打造“一流本科课程”、建设“一流本科课程”的途径探究方面仍属于起步阶段，尚未形成系统化模式。

一、红外物理课程的基本情况及特点

长春理工大学红外物理课程在国内起步最早，历史悠久，经不断发展和完善，始终立于同类课程的先进行列。红外物理课程是国家一流本科专业电子科学与技术的主干专业课程，该课程于1991年被评为吉林省优秀课程，2005年被评为吉林省精品课程，2006年被评为国家精品课程，2013年被评为国家资源共享课程，2017年被评为吉林省在线开放课程，具有齐全的基本资源（包括授课录像、电子教案、电子课件、课后习题、参考文献、试题样卷等）和拓展资源（包括案例库、专家讲座库、专业知识检索系统、模拟计算程序、实验演示库、前沿红外技术库等），已经在“爱课程”网站上线7年。课程组每年不断对课程资源进行更新，截止到2020年12月，课程组更新资源数为404，资源基数为913，更新率为44%，现有在线学习总人数共计3 962人。

红外物理课程建设中贯穿的教育思想就是培养军地两用人才这个主线，从知识结构、整体规划都能够反映出学校的国防专业教学特色。根据长春理工大学归属的变化和社会人才需求的情况，对课程的教学内容进行了改革和调整，使课程结构符合培养目标，从原来较单一的国防专业人才培养模式，改为既能够培养国防专业人才又能够培养适应地方经济发展人才的教育思想，在教学中一方面增加相应内容，一方面强调课程知识体系在拓宽专业领域和就业方面起到的作用，收到了良好的效果。该课程具有地方院校培养军地两用人才的鲜明特色，适应当前国内外光电子技术产业发展的社会人才需求。

根据军地两用人才培养的需要和现代社会人才需求情况，按照新的专业设置重新规划了红外系列教材的出版计划，重新编写了《红外物理》等一系列教材，在新教材中融入了新知识与新技术。编写新教材的同时编写配套的实验教材，在实验教材中增加实际应用预习题。其中重新改编的《红外物理》已于2013年8月出版，红外系列教材2006年获兵工学校优秀教材一等奖。

二、红外物理课程线上线下混合式教学改革的总体目标及思路

以“两性一度”为核心，坚持“以本为本”，落实“立德树人”。以红外物理课程为例，将思政教育融入到课堂教学中，充实课程内涵，提升课程高阶性;充分利用红外物理课程线上资源，通过现代化手段，将线上信息技术与线下课堂教学进行有机融合，打造特色化教学资源，突出课程创新性;采用线上线下混合式教学设计，利用理论讲授、翻转课堂、兴趣教学、科研教学和案例教学等教学手段，不断深化各级教学设计，并与以学生为中心的核心思想相结合，构建线上线下多维度课程体系，促进线上线下深度结合，增加课程挑战度;最后通过拓展多阶段、定权重的个性化考核模式，检验课程是否具有“一流课程”标准，并给出打造建设“一流课程”的有效途径。

1. 将思政教育融入到课堂教学，建立以实时新闻报道、前沿红外技术发展报告等为素材的典型案例库，讲述红外技术对于国家科技发展的重要贡献，让学生明确世界观、人生观和价值观，激励学生主动学习，从而提升课程高阶性。

2. 通过微信、雨课堂等平台解决传统课堂课前、课中、课后的主要问题，利用微信群开展主题班会、讨论、答疑，开设红外物理课程微信公众号，采集分析学生学习交流大数据，进一步实现针对性教学，通过分析学生的学习数据，给出课程评价，完善教学方法，提升教学效果，突出课程创新性。

3. 开展线上线下深度融合的教学活动，线上活动主要包括生讲生评、生生问答、边讲边练、边做边评等，线下活动主要包括研讨辩论、案例点评、项目探究、科研教学等，让学生以小组为单位进行上述活动，特别是参与科研课题的论证、设计、实验等，进一步提高学生的合作、探究、创新能力，同时强化课程难点，增加理论联系实际内容比例，并提高学生的动手能力，开展多类型课程设计，增加课程挑战度。

4. 拓展多阶段、定权重的个性化考核模式，通过视频观看、课后交流、习题作业、课堂签到、在线次数、讨论次数、发帖内容、线上测验、线下测验、科研互动、期末考试、科技论文、科技专利等多种科技成果进行考核，检验课程是否具有“一流本科课程”标准。

三、红外物理课程线上线下混合式教学改革具体措施

红外物理课程采用线上线下混合式四段式教学设计，将线上学习与线下翻转课堂有机结合，强化课程思政内涵，进行课程的课前设计;保证学生学习效果，有效进行课中及课后设计;强化持续改进理念，完成教师反思设计;系统地实现以学生为中心的深度融合原则，构建教学环节[6]，如图1所示。

（一）课前设计

在上课之前，给出预习任务，让学生掌握预习任务，提高学生学习主动性，进行预习视频、在线问答、在线互动等教学活动。通过雨课堂线上平台发布预习视频（包括各类新闻、科技进展等）、课前问题讨论（包括基本概念、重点难点等）。通过以上环节，实现教师的督学、学生的导学与促学。

（二）课堂教学

在教学内容方面，有效组织线上教学内容和线下翻转课堂内容，在把握课程体系的基础上，将线上视频内容有机地融合到线下翻转课堂。以理论指导实践，结合国内外红外技术发展现状与发展趋势，通过实际案例讲解红外辐射理论，将科研内容有机地融入课堂教学，实现科研反哺教学，提升学生动手能力及创新能力，将基本理论与红外技术发展相结合，激发不同层次学生的学习兴趣，实现分层次教学。

在教学方法设计方面，对于不同重点和难点的内容，采用不同的教学方法，基础内容以学生预习自学为主，坚持以学生为中心原则，运用现代信息技术，通过线上平台完成基础内容学习，严格要求学生笔记，注重学生对于基础知识的理解掌握，充分发挥学生学习主动性，进一步配合教师答疑，完成高质量的基础内容学习。对于重点难点内容，采用生讲生评、以练代讲、案例点评、研讨辩论、项目探究、边讲边练、边做边评、生生问答等多种方式开展线上线下混合式教学设计，主要以翻转课堂形式为主，注重培养学生的归纳总结、自主创新能力，提升学生对于重点难点内容的理解掌握。配合教师的案例讲解、辅导答疑，使学生理论与实践相结合，提升学生的学习效果，同时，进一步采用启发式教学，通过教师的引导，学生的课前自主学习，促使学生深入思考，从不同角度理解重点难点，提升学业挑战度。最后，通过线上线下测验及小测，检验学生的学习效果，进而持续改进。

（三）课后活动

1. 课后拓展

首先，充分利用线上资料库中的课程案例，包括最前沿的红外技术介绍、“红外隐身技术”科普视频、“红外遥感技术”原理模拟等。其次，通过雨课堂、智慧树等线上辅助平台，统计学生的学习痕迹，进一步利用线上拓展资源，实现学生的督学、导学、促学，进一步提升不同层次学生的学习兴趣。利用微信群开展主题班会、讨论、答疑，开设红外物理课程微信公众号，采集和分析学生学习交流大数据，实现因材施教。最后，可以根据学生的学习情况安排各种线下活动，包括设计兴趣实验，结合科研需求，设计复杂光路的红外光学系统等。此外，红外课程组将邀请红外辐射、红外探测、红外成像、红外光谱等领域专家教授进行线上线下讲学交流，为大家讲解红外成像原理、近红外光谱分析食品成分含量等专业知识。