专业认证背景下水保卓越班风沙物理学课程改革

蒙仲举 党晓宏 韩彦隆

摘  要：在专业认证背景下，结合风沙物理学课程特点，从教学模式构建、教学大纲修订、课程内容优化、教学方法改进与教学效果考核评价等方面进行探讨，为培养高素质的应用型人才奠定理论基础。

关键词：风沙物理学;能力培养;课程改革

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）01-0123-05

Abstract： Under the background of professional certification， combined with the characteristics of the Aeolian Physics course， the discussion will be carried out from the aspects of teaching mode construction， syllabus revision， course content optimization， teaching method improvement and teaching effect evaluation， etc.， laying a foundation for the cultivation of high-quality applied talents theoretical basis.

Keywords： Aeolian Physics; ability training; curriculum reform

本科教育是大学的根本，专业建设水平决定本科教育质量。2018年教育部发布《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，对我国的高等院校教学质量提出了更高要求，同时也创造了机遇。高等教育对科学知识的发展比以往任何时候都更加迫切，对卓越人才的渴望也比以往任何时候都强烈。已经完成的本科院校审核评估，推进了人才培养的多样化，以育人为中心，切实提高人才培养质量。专业认证审核评估是提高和保障高等教育质量的重要途径。十九大报告提出新农科建设，为我国农林高校改革与建设指明了新方向。新农科建设的内涵是指与以往与农科相比较的概念，是为了更好适应农村现代化发展所需而提出的未来我国农科教育的方向。新农科要求我们打破对学科边界的认知，深入推进农科与工科、理科、文科、医学等学科相互融合，促进其创新发展，进而培养出一批具有多学识、高素质的复合型、应用型农林人才。

风沙物理学是水土保持与荒漠化防治专业的核心基础课程，本课程是在流体力学的基础上与运用力学、物理学相结合，用来研究风和地表沙物质的相互作用规律及风沙流运动规律的学科。通过本课程的学习，要求学生运用数理知识掌握风和沙物质的基本性质、风沙流运动规律、风沙地貌的形成与发展过程、土壤风蚀的相关计算，为本科生今后从事荒漠化防治工作、荒漠化防治科学研究及沙产业相关工作建立牢固的理论基础及操作技能。满足学生就业所需的同时，为进一步指导减轻风沙流活动强烈地区所带来灾害需采取的各种措施，如封闭、固定、阻拦、输导、改向和消散等工作提供科学依据。该课程属于新兴交叉学科领域，既要求数学、物理等基础知识扎实，也强调气象、土壤、地质等专业知识广泛，长期以来一直是本专业重点建设的课程。水保卓越班培养的学生，旨在建立科教联合、学研结合、协同育人的培养机制。在前期审核评估过程中，作为水土保持与荒漠化防治的特色精品课程，我们发现风沙物理学课程在学生知识结构建立、教学效果等传统评价指标成绩显著。但是，在学生能力及素质结构建设方面还有很大提升空间，尤其是在专业认证背景下突出以学生为中心，成果为导向，对毕业生的核心能力素质提高亟待加强。

一、基于成果为导向的教学模式构建

在“学生中心、产出导向、持续改进”三大认证教育理念中，产出导向教育是最核心的理念，是一种以学生的学习成果为导向的教育理念，产出导向教育也被称为成果导向教育。成果导向教育是当今教育领域的热门话题，为传统的教学模式与教学过程注入了新的血液，为教学中因社会所需而新兴的课程指引了方向。学生学习成果通过教学设计和教学实施取得，成果导向教育理念要求教学模式和课程设计遵循社会、企业的“需求”，保证教育目标和结果相一致，为社会、企业的需求提供人才输送;教学模式和课程设计应该根据社会、产业的需求进行培养目标确定，然后确定学生毕业要求，最后设置课程体系（表1），最大程度满足社会、企业的需求。

打破常规教师灌输-学生被动接收-考试的教学模式，以学生为中心，基于认知（知识理解、推理能力）-应用（实践、解决问题）-综合分析（交流、系统思维）-设计（动作技能）将课程培养目标分解，针对课程单元内容完成对位目标要求，教学方法协同对应各单元课程内容（图1）。通过对培养目标、单元内容的细化分解，对风沙物理学课程进行了系统梳理，明确章节主要内容支撑毕业要求对学生能力的培养，流体力学基础主要支撑毕业要求对研究能力的培养;风沙地貌及动力学机制训练学生综合分析能力;风洞实验支撑对动手设计能力的培养。

二、修订课程教学大纲

根据调研分析高校课程改革升级案例与实际情况相结合，提出新农科人才培养的目标和标准，针对上述标准制定教学大纲。课程教学大纲融汇了教师的教学理念、教学内容与教学方法，是教师和学生在教学过程中重要的契約性教学文件。现行教学大纲的课程设计从构建课程体系开始，然后确定毕业要求、接着到培养目标，再到需求，过分强调学生必须掌握什么、适当了解什么;课程体系的构建以学科为导向，教学围绕教师所选用的教材进行，忽略了学生学完该门课程能做什么，即如何应用的问题;某种程度上忽视了专业的需求，教育的结果往往难以满足社会、产业的需求。因此，通过外出调研，回访以往毕业生和用人单位反馈，围绕人才培养方案，对教学大纲做出了调整，要求对专业课程与风沙物理相关的流体力学原理进行学习并进行风沙运动案例分析，培养学生综合运用课程知识的能力，对一定区域的风沙地表过程进行科学阐释并能提出科学合理的建议，培养团队合作能力，加深多课程知识的理解和掌握，提高采用科学方法分析、解决实际问题的能力。教学大纲构成要素包括课程名称、课程类别、开课学期、授课教师、学时学分等信息（表2），对预期成果期望值的评价可根据教学内容、教学方法对学生进行问卷调查（表3），从各个调查问题来看，对所有问题完全了解和比较了解的同学占75%以上;课程的学时和学分、课程的修读要求、授课内容及重难点、课程的授课形式、课外学习要求和课程的学习评价方案等问题完全了解和比较了解的同学达到85%以上。从这些数据来看，学生对于课程教学大纲的了解程度良好，都可以理解大部分内容。

三、优化课程内容

基于专业认证标准及我校专业定位，改善课程结构不合理、课程资源开发利用不充分等现状对课程内容进行优化设计。受本课程课时数限制及该课程与地貌学、气象学、土壤学、沙漠学等课程间部分内容重复的影响，将原来开设的大气热力学特征、沙物质基本性质以及风沙地貌等内容进行整合，结合学生阶梯能力培养的各层面循序渐进融合。在现有规定学时内，弱化与实际应用联系不大的公式推导;利用现代化网络手段掌握相关专业知识更新和完善状况，可减轻教材更新速度对授课内容的影响，同时也可弥补教材不足的问题;基于优化的知识链条模块，加强应用性知识配比，如将最新科研成果引入课堂，让学生切实感受到所学知识与现实需求的关联，激发学生潜能。结合工程实践深化教学内容，保持与行业同步，增加国内外发展趋势介绍，拓宽学生视野。

四、合理安排教学方法

达成培养目标的关键是合理安排教学方法，从学生角度出发，引导学生动脑、动手。因此，结合本课程实际情况，在传统教学方法的基础上，根据教学内容和目标，将多种教学方法有机融合。教学过程中通过启发式、讨论式、互动式增加教师与学生的互动，教师提出问题，让学生以小组为单位进行协作和讨论，充分发挥学生的主体作用。例如在风速、输沙观测实验课教学中，将课前、课中、课后环节利用雨课堂与学生教学结合起来。在课前，教师通过雨课堂发布预习实验内容，要求学生掌握风速和输沙观测实验的基础知识点、实验目的、设计原理和实验具体操作，这便于为学生在课上开展实验时提供理论基础知识，开始实验前，教师对每个小组实验原理、操作等问题进行提问和补充，并强调实验注意事项和实验安全。实验时，教师抽查各小组实验进展，便于及时为实验同学提供指导，并根据小组实验进度，设置新的实验内容，在保证完成教学任务的同时，为有余力、有兴趣的学生提供新的实验，做到“因材施教”。同时实验过程中教师应对学生完成实验的质量、严谨程度、是否达到实验目的等进行考察。实验结束后，要求学生按时完成并提交实验报告，实验报告涉及风速、输沙观测实验的目的、原理、操作、数据处理以及风速廓线和风沙流结构图表绘制，此外还要求学生针对本次实验进行总结分析，提出困惑或疑问，教师在批阅实验报告时，不仅要给出成绩，还要针对学生提出的问题给予解答，共性的问题利用课堂时间统一讲解。

根据课程目标设置相宜的教学方式，针对课程目标1的相关内容，主要采用启发式教学，比如在讲到流体静力学方程时，就生活中高速行驶的汽车起尘和烟囱冒烟的问题进行设问，激发学生的兴趣，然后通过理论知识进行验证。在讲解沙物质的性质内容，通过实物展示不同沙漠、沙地、河道沙的沙样，实物对比来让学生掌握沙漠沙的主要特点。针对课程目标2培养学生分析问题的能力，采用视频资料，通过实地案例引入戈壁、沙漠风沙天气，引导学生思考、分析、讨论沙尘起动的条件及特征。在讲授到沙塵暴时，让学生分组，以组为单位查找资料，采用翻转课堂，让学生做ppt，从学生的角度给大家讲授沙尘暴，之后老师根据学生的讲述情况进行补充和总结。针对课程目标3的相关内容，采用项目教学法，如将学生置于生产实践现场处理风沙危害问题，引导其解决问题，对培养实用型专业人才非常有效。

五、优化考核方式，注重过程考核

按照专业认证的要求，课程考核要支撑所有教学目标的达成，特别是除理论知识技术之外能力的提高，这样才能保证课程有效支撑其对应的毕业要求指标点。长期以来，风沙物理学课程一直采用平时表现、作业和实验作为平时成绩，占总成绩30%，期末考试成绩占70%的考核方式，也考虑到了平时成绩的权重分配。但是，基于专业认证体系中，本课程现有的作业和实验成绩没有按照指标点进行分配，不能体现出各指标点影响因子的差异性。因此，在修订风沙物理学课程教学大纲时，将考核方式调整为由课堂互动表现和作业环节组成，占20%;实验环节由实验操作技能和实验报告完成情况共同组成，强调了实验的参与过程和动手能力，占20%;笔试则按照课程指标点要求涉及的知识点及比例出题，占60%（表4）。同时，风沙物理学课程教学目标强调对学生团队协作能力的培养，要求学生能够在团队中担任不同角色，主动与其他成员共享信息，合作开展实验。例如，在进行沙物质的起动风速实验中，在方案制定阶段要进行土壤前期配比、制作沙床，这就要求小组成员合理分工，发挥自己的专长，实验过程中，仪器调试和同步监测，需要各组员之间密切配合才能顺利完成。学生的理论学习最终会回归到社会，通过本课程实验合作，建立互相之间的信任和包容，增强学习兴趣，树立专业文化自信，引导学生形成正确的三观，培养形成既有专业知识储备，又热爱生活，充满热情的高素质创新人才。

六、注重培养创新创业能力

随着社会发展的需求，学生的自主创新创业能力被社会所认可。在现代教育模式体制下，培养学生自主创新创业能力，是实现高等教育跨越式发展的必要之需，也是帮助学生实现理想、展现价值的必要之需。学校应从以下方面注重创新创业能力的培养：树立正确的教育观念，秉承着以人为本，开放创新的教育理念，将创新创业思想贯穿于全部教学教育过程中;将培养学生创新创业能力作为重要任务，引导学生不仅有就业理念，更要有创新理念;在实践实验、综合实习过程中引导学生结合理论知识大胆创新;加强创新创业师资队伍建设，通过系统培训提高教师专业知识水平，与此同时，持续加强教师理论知识与实践相结合的综合能力。做好企业人才与高校教师相互引进工作，利用相互优势，教学相长;加强教师与企业的沟通，明确市场所需，在创新创业教育中多下功夫，为高校培养培养高素质的创新创业人才提供师资保障，确保学生接受到更具体、更多元、更有针对性的创新创业教育;开创新的教学方式，传统教学以教师讲授为主，学生往往处于被动状态，对于知识的接受度不高，知识利用率低，难以在实践中创新。现如今翻转课堂为以学生为中心，为增加师生互动创造了可能，应利用多种授课方式，利用现代化教学方式尽量与学生相匹配，有意识地培养学生独立思考、创新创业的能力。模拟工作情景，提升学生的活学活用能力;积极营造创新创业氛围，相关部门要做好本专业科研创新知识的科普工作，加强师生在创新创业方面的管理与投资，利用自身优势为师生提供发展平台，助力师生创新;完善创新创业体系，根据学校实际情况及不同阶段学生的发展特性所需，制定切合有效系统性的创新创业的能力培养方式，并与其评价体系相对应。从教师到学生、思想到行动、理论到实践多角度培养创新创业能力。

响应国家培养创新型人才政策及在学校和学院的大力支持下，风沙物理学课程组积极指导学生参加“挑战杯”全国大学生系列科学技术竞赛、全国沙产业创新创业大赛等活动。在指导教师和学生的相互配合下，结合所学知识，锐意创新，秉承着“生态优先，绿色发展”的创业理念，结合社会需求，用实际行动助力沙产业发展。学生通过进行创新产品选取、重复试验、路演答辩等相关环节，不仅表现良好取得了第八届全国创新创业大赛沙产业大赛全国二等奖、全国优秀奖的优异成绩，而且还能在实践中发现问题、提出问题、解决问题，此举措极大地提升了学生的学习兴趣、激发了学生的创造力。

七、结束语

我国实施专业认证，为培养优秀人才提供了有效途径。具有发展速度快、时间短、研究范围逐渐扩大等特点的风沙物理学作为水土保持与荒漠化专业不可或缺的一门核心课程，承载着多方面的要求。基于该课程自身的特征以专业认证为导向，依据学生能力形成规律，对风沙物理学课程的内容、教学模式、教学方法和考核方式进行改革，在改革教学过程中教师也在不断反思，总结经验教训，把如何将学与做结合到日常教学中。在人才培养的过程中综合考虑学科交融的特点，因材施教的同时注重学生创新创业能力的培养，提高学生的综合素质，最终实现培养学生实践创新能力和应用能力的目标，彰显人才培养的特色。

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