1. 引言
2018年6月，教育部召开的新时代中国高等学校本科教育工作会议，标志着我国高等教育进入了一个崭新的发展阶段，正式拉开了“一流本科教育”的序幕。此次会议不仅重申了本科教育在高等教育体系中的基础性和重要性，还明确提出了一系列旨在提升本科教育质量的指导原则和具体措施。其中，“学生中心、产出导向、持续改进”的理念成为本科教育改革的核心指导思想，而构建高阶性、创新性和挑战度兼备的“金课”[1]，则是这一理念的具体实践要求，即所谓的“两性一度”标准。这一标准的提出，为本科课程建设指明了方向，也为高校教育教学改革注入了新的活力。
一流本科教育的构建，离不开专业的建设和课程的优化。专业是高等教育的基石，而课程则是专业建设的核心环节。课程不仅承载着知识传授和技能培养的重任，更是实现“立德树人”根本任务的具体路径。开展一流本科课程的建设和改革创新，不仅是提升本科教育质量的关键所在，也是解决高等教育中存在问题的当务之急。对于地方高校而言，全面铺开一流课程建设，即“金课”建设，尤为重要[2]。相较于一流大学和一流学科的建设，地方高校在资源和条件上存在一定的限制，但课程建设却是其提升办学水平和人才培养质量的重要途径。课程质量直接决定了人才培养的质量，进而影响到学科水平和学校整体实力。因此，地方高校应把本科生的课程建设放在首位，通过力推“金课”、淘汰“水课”，形成一种积极向上的教学氛围，从而在有限的资源下构建起更高水平的人才培养体系[3]。
“金课”建设的目标是通过高质量的教学资源、优化的教学设计、严格的教学实施和科学的评价体系，全面提升课程教学质量，满足学生的学习需求和多元化发展。因此，在课程改革与建设过程中，建构主义学习理论[4]和多元智能理论[5]为教学设计提供了重要的理论基础。其中，建构主义学习理论强调学习者在已有知识经验的基础上，通过与环境的互动主动建构新的知识意义；而多元智能理论通过差异化教学满足学生多样化需求，采用多样化评估方式促进全面发展，实施跨学科融合培养综合能力，并提供个性化学习体验激发学习兴趣，从而实现学生多元智能的全面提升。本文以广东海洋大学开设的跨专业必修基础课《数学物理方法》为例，探讨该课程在金课视域下的模块化改革与实践。作为理工科专业的重要基础课程，该课程在培养学生逻辑思维、分析问题和解决问题能力方面发挥着重要作用。本文旨在通过《数学物理方法》课程的模块化改革与实践，探索一条符合地方高校特点的金课建设路径，为提升本科教育质量和人才培养水平提供有益参考。
2. 存在的教学问题
《数学物理方法》课程的主要任务是为学生搭建起物理与数学的桥梁，其核心在于运用数学理论和方法解决现实世界中的物理问题。然而，由于课程内容涉及广泛的物理知识背景和扎实的数学基础，学生在较短的课时内难以掌握其核心内容，导致该课程被公认为本科阶段“难教、难学”的课程之一。学生普遍反映入门难度高，学习动力不足，教师在教学过程中也面临诸多挑战。
本课程团队目前承担大气科学、数学和计算机科学等专业的《数学物理方法》教学任务，年度授课学生人数超过200人。为提升教学效果，团队多年来坚持“板书为主、多媒体为辅”的教学模式，并在教学内容设计、教学方法创新和考试改革等方面进行了积极探索[6]。然而，在实际教学过程中，仍存在以下亟待解决的“痛点”问题。
2.1. 课程思政投入不足，忽略思想引领
尽管课程教学大纲已实现课程思政全覆盖，并设定了“通过案例教学和小组协作，培养学生科学精神、理性思维以及团队协作能力”的目标，但在实际教学中，课程思政的探索空间有限，形式较为粗糙，案例素材不足，且与专业内容的契合度较低。习近平总书记曾指出：“青年的价值取向决定了未来整个社会的价值取向，而青年又处在价值观形成和确立的时期，抓好这一时期的价值观养成十分重要”[7]。大学生的认知发展与社会性发展应紧密结合，专业学习、情绪管理、人际关系以及价值观培养不应彼此割裂[8]。以“金课”建设为契机，课程改革应注重潜移默化地引导学生树立正确的奋斗观，珍惜大学生活，明确人生定位，将个人理想与社会理想相统一。然而，当前课程思政的实施未能有效激发学生的学习兴趣，也难以实现专业教育与思想教育的深度融合。
2.2. 考核评价方式单一，忽视过程考核
现有的课程教学质量评价体系过于注重共性，忽视了个性化评价[9]。评价内容空洞、指标过多且笼统，难以满足“金课”建设对精准评价的要求。课程考核主要依赖期末考试成绩，忽视了学生在学习过程中的个体差异和努力程度。这种单一的评价方式不仅无法全面反映学生的学习情况，也难以激励学生积极参与课堂讨论和实践活动。因此，亟需探索差异化的过程考核方式，以更准确地评估学生的学习成果和综合能力。
2.3. 学科交叉融合不够，限制应用创新
作为一门跨学科基础课程，《数学物理方法》在实际教学中未能充分实现数学理论与物理场景的深度融合。传统教学偏重计算与推理，轻视实际应用，导致课程内容枯燥乏味，学生难以理解课程的实际意义，进而丧失学习兴趣和动力。这种“学生认为难学、教师认为难教”的局面，从课程考核结果的分化中也可见一斑[3]。长期来看，这种教学现状既不利于人才培养，也难以满足时代需求，与“金课”所倡导的Dialogue (对话)、Critical (批判)、Debate (辩论)的课堂效果相去甚远。
为打破这一局限，需加强跨专业交叉融合的探索，将数学、物理及相关领域的知识有机整合，培养学生的综合应用能力和创新思维[10]。结合教学实际，突出问题导向，通过重塑课程内容、创新教学方法等方式，实施模块化教学设计。将课程内容划分为若干紧密相连的模块，每个模块设置明确的学习目标和任务，引导学生主动参与课堂教学活动，从而提升课程的教学效果和学生的学习体验。
3. 教学改革举措
针对本课程在教学实践中遇到的具体问题与痛点，课程组紧密围绕金课建设“突出问题导向、以学生为中心、加强课程思政”的要求，策划并实施了一系列模块化、多层次的教学改革措施。这些举措不仅增强了专业教育与思想教育的紧密结合，还通过挖掘偏微分方程的发展脉络及杰出科学家的卓越贡献，将思政教育有机融入课程内容，有效培养了学生的科学素养与严谨求实的科学精神。此外，课程组积极探索差异化过程性考核体系，改革传统考核方式，增加过程性与表现性评价比重，并尝试跨学科专业交叉融合，激发学生的学习热情与参与度，促进学生综合能力的提升。同时，课程组充分利用现代化教学设施和超星学习通网络平台，优化教学环境与资源，为教学改革的顺利实施提供了坚实保障。
3.1. 案例式课程思政探索
针对大气科学、信息与计算科学专业，基于建构主义学习理论，课程组以各自专业领域的“人、史、事”为切入点，构建了特色鲜明的课程思政素材库，涵盖科学家事迹(例如马尔萨斯、达朗贝尔、傅里叶、罗斯贝、叶笃正等科学家事迹及贡献)、专业发展史(人口模型发展、传染病扩散模型、三类典型方程的提出与发展等)、科技文化素材(热传导与全球变暖、波动问题与军事应用等)及本校优秀毕业生案例等。通过案例教学、视频教学、课堂讨论、课后作业、实践活动等多样化手段，将这些素材融入专业教学环节，旨在激发学生的使命感和奉献精神，使其在学习专业知识的同时，深刻感受到用专业知识和技能服务社会、报效祖国的荣誉感和使命感。
在融合设计与实施层面，课程组形成了以下特色和亮点。(1) 构建融合的知识框架：通过回顾波动方程及其求解方法等专业知识，串联思政教育内容，使学生在掌握专业知识的同时接受思想熏陶；(2) 结合实际应用：通过介绍大气和海洋波动现象等生活案例，让学生认识专业知识的实际应用价值，并结合全球变暖等环境问题，引导学生思考人类与自然的关系，培养环保意识和责任感；(3) 数学建模与问题解决融合：通过讲解热传导方程的建立步骤和拓展应用，培养学生的数学建模能力和问题解决能力，同时结合科学家的生平与贡献，引导学生树立科学精神，追求真理；(4) 情感共鸣与价值观培养：通过全球变暖等环境问题，激发学生对保护地球的情感共鸣，培养家国情怀和社会责任感，并引导其树立正确的价值观和人生观；(5) 多样化教学方法：通过板书、PPT、视频等多种方式，结合师生互动、小组讨论和案例分析，营造轻松愉快的学习氛围，培养学生的团队合作能力和创新精神。这些举措有效促进了知识传授与思政教育的有机融合，为培养具有全面素质的新时代人才奠定了坚实基础。
3.2. 差异化过程考核探索
针对现有课程教学质量评价标准过于注重共性、忽视个性，且评价内容空洞、指标笼统的问题，课程组契合“金课”建设标准，以多元智能理论为基础，设计开发了“《数学物理方法》课程差异化作业系统V1.0”软件包，并申请了相关软件著作权。该系统包含丰富的题库资源，涵盖各知识点和难度层次，满足不同学生的学习需求。系统流程图如图1所示。
系统具备自动化试题生成、分发、批改、统计及错题分析等功能模块，能够根据学生的学习进度生成个性化作业和测试题，并提供全面的学习反馈。通过这种方式，实现了对学生学习过程的精准跟踪和差异化评价，提高了评价的准确性和有效性。
Figure 1. Flowchart of the differentiated homework system for the course “Mathematical Methods in Physics”
图1. 《数学物理方法》课程差异化作业系统流程图
此外，课程组依托学习通平台，全面评估学生的学习过程，包括课堂参与度、作业完成情况、实践活动表现等，激发学生的学习积极性和创新精神，并提供个性化的学习支持和指导。
3.3. 跨专业交叉融合探索
《数学物理方法》作为面向大气科学与信息与计算科学专业的跨学科基础课程，课程组实施了目标导向型的跨专业交叉融合改革。根据两个专业的不同背景及培养方案，课程组设计了多样化的课堂教学模式，以板书推导为主，辅以多媒体演示，便于学生课后复习。课堂上穿插专题讨论，促进师生互动，激发学生主动思考。
为提升教学效果，课程组系统性回顾了高等数学背景知识(如微分、积分、级数、常微分方程求解等)，并强化物理背景，明确“解决问题”为课程终极目标。通过引入马尔萨斯人口模型、罗吉斯蒂克模型、传染病扩散模型等实际案例，结合经济、物理等领域，讲解数学物理方程的基本概念及数学形式，拓展学生的专业视野，使其深刻理解“万物运行，唯有方程”的内涵。
在教学方法上，课程组提出“串联式”教学法，通过流程示意图串联课程整体框架，明确“解决实际问题”的课程导向[6]。该方法使控制方程、定解条件、求解方法等紧密关联，帮助学生认识“物理”与“数学”的串联意义。同时，利用Matlab等工具将特定场景下的数学物理方程定解问题可视化，以项目式小任务形式推动学生主动探索，将深奥的数学方程以图像、动画方式展示，提升学生的学习兴趣及实践能力。
4. 教学效果与评价
以上改革举措在2023年秋季学期、2024年春季和秋季学期得到了全面应用。实践证明，教学改革初显成效，学生对课程的接受度显著提升。通过专家听课评价、学生问卷调研和个别访谈等方式，课程组对本课程的教学效果进行了连续三年的跟踪评价。
4.1. 专家评价
专家从课程思政教育、课堂教学情况、教学目标与成效等10个方面对课程进行了综合评价，结果均为优秀，平均得分96分。专家评语指出：“课程坚持立德树人、为人师表，以生为本、因材施教，教学目标明确，教学态度端正，教学流程流畅，教学活动设计科学，将专业知识传授与思政教育有机结合，教学方法得当，教学效果良好。”
4.2. 学生反馈
针对学生的问卷调查涵盖了思政元素融入、专业学习影响、获得感、实现度、教学方法、教学模式及教学效果等方面。结果显示：98%的学生认为课程较好地将思政元素融入专业教学，其中60%的学生对思政元素的实现度评价为“很好”；47%的学生认为在“知识传授/专业学习”方面获得感“很多”，49%的学生在“能力培养与品格养成”方面获得感“很多”；58%的学生认为课程“风格突出，特色鲜明、感染性强”，58%的学生对“灵活运用教学方法、科学设计教学环节、创新教学模式”的达成度评价为“很好”；学生最喜欢的课程思政形式为“案例融入”；67%的学生对课程总体教学效果评价为“最优”。
4.3. 差异化过程考核成效
自2020年引入差异化过程性考核模块以来，课程组将其应用于日常作业与课堂测试中。此举显著降低了学生作业与测试题目的重复率(普遍低于20%)，有效遏制了作业抄袭行为，促使平时成绩分布更加合理。2024年秋季学期，课程组首次实施标准化期中考试，进一步加强了过程性考核，学生对课程内容的理解与应用能力显著提升，综合评价成绩较上半年度提高了约10个百分点。
4.4. 跨专业交流与合作成效
课程改革促进了跨专业学生间的交流与合作，培育了多个跨学科兴趣小组。这些小组由来自大气科学、海洋科学、管理科学、数学与计算科学、化学与环境科学等不同专业的学生组成，积极参与“国地杯”、“气创赛”、“挑战杯”等科技创新竞赛。依托课程强调的“目标导向型数学建模思维和方法”，学生充分发挥各自专业优势，在多样化的物理应用场景中开展实践探索与创新活动，取得了显著成效。
5. 总结和展望
围绕构建高阶性、创新性和挑战度兼备的“金课”的具体要求，以《数学物理方法》课程为例，针对教学实践中发现的“课程思政投入不足、考核评价方式单一、学科交叉融合不够”等问题，课程组实施了一系列模块化、多层次的教学改革措施，包括案例式课程思政探索、差异化过程考核探索以及跨专业交叉融合探索。通过构建特色鲜明的课程思政素材库，将思政教育融入专业教学环节，课程组有效激发了学生的使命感和奉献精神。差异化过程考核体系的建立，实现了对学生学习过程的精准跟踪和差异化评价，提高了评价的准确性和有效性。跨专业交叉融合的探索，将数学、物理及其他相关领域的知识有机融合起来，培养了学生的综合应用能力和创新思维。
这些改革举措在实践中取得了显著成效。专家评价结果显示，课程教学目标明确，教学活动设计科学，将专业知识传授与思政教育有机结合，教学方法得当，手段恰当，教学效果良好。学生问卷调查也显示，大部分学生对本课堂在专业课程中融入思政元素、对专业学习的影响以及教学方法等方面给予了高度评价。同时，差异化过程性考核的实施，有效遏制了作业抄袭行为，提升了学生的平时成绩分布。此外，本课程还促进了跨专业学生间的交流与合作，培育了多个跨学科兴趣小组，并在科技创新竞赛中取得了显著成效。
未来，随着“一流本科教育”建设的深入推进，高校应继续加强课程建设，不断提升本科教育质量。一方面，应继续深化教学改革，创新教学方法和手段，尤其是人工智能赋能高等教育方面[11] [12]，开展积极探索和实践，以适应新时代人才培养的需求。另一方面，应加强跨学科交叉融合，拓宽学生的知识视野和综合能力培养。同时，还应加强课程思政建设，将思政教育融入专业课程教学的全过程和各方面，培养学生的科学素养和家国情怀。
基金项目
广东海洋大学教育教学改革项目：金课建设背景下《数学物理方法》核心课程建设与改革(PX-972023003)；广东海洋大学本科教学质量与教学改革工程建设项目(PX-52024004, PX-102024001)。
NOTES
*通讯作者。