張 睿 王祖源 徐小鳳

(同濟(jì)大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200092)

互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下混合型教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究

張 睿 王祖源 徐小鳳

(同濟(jì)大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200092)

本文結(jié)合近年來同濟(jì)大學(xué)大學(xué)物理課程混合型教學(xué)的試點(diǎn)工作，從教學(xué)設(shè)計(jì)的角度探討了互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下影響混合型教學(xué)效果的各種因素.通過教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)識到課堂氛圍、學(xué)習(xí)共同體構(gòu)成以及課程內(nèi)容的設(shè)計(jì)是混合型教學(xué)設(shè)計(jì)的重要組成部分.根據(jù)這一原則，我們針對大學(xué)物理課程開展了相關(guān)的混合型教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，從實(shí)踐的效果上看，混合型教學(xué)的教學(xué)方式得到了多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績也得到了提高， 協(xié)作溝通的能力也得到了加強(qiáng).

互聯(lián)網(wǎng)+， 混合型教學(xué)， 教學(xué)設(shè)計(jì)

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，教育環(huán)境正在發(fā)生巨大的變革，伴隨著這一變革，以大規(guī)模在線課程(MOOCs)與混合型教學(xué)為代表的新型教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，使大學(xué)教學(xué)模式面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn).習(xí)近平總書記在給國際教育信息化大會的賀信中指出：因應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)教育變革和創(chuàng)新，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化、終身化的教育體系，建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會，培養(yǎng)大批創(chuàng)新人才，是人類共同面臨的重大課題.這一指示從國家層面對教育技術(shù)研究的開展提出了具體的目標(biāo)和任務(wù)，也為高等學(xué)校教育改革給出了進(jìn)一步的要求.本文結(jié)合近幾年教學(xué)改革的實(shí)踐工作，討論互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下教學(xué)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和要求，并根據(jù)實(shí)踐結(jié)果，對如何提高混合型教學(xué)的教學(xué)效果作相應(yīng)的討論.

1 互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下教學(xué)觀念與教學(xué)目標(biāo)的轉(zhuǎn)化

互聯(lián)網(wǎng)+教育不是把互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)工具化，更不是簡單地將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用于課堂教學(xué)，而是要通過互聯(lián)網(wǎng)思維改造教學(xué)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)和教學(xué)過程的融合，促進(jìn)學(xué)習(xí)者綜合科學(xué)素養(yǎng)的提高，最終將學(xué)習(xí)者培養(yǎng)成面向信息社會的有用人才.在2015年11月舉行的大學(xué)教學(xué)改革研討會暨在線開放課程建設(shè)工作推進(jìn)會上，“探索，融合，實(shí)踐，創(chuàng)新”成為會議的主題，這說明國內(nèi)教育界對互聯(lián)網(wǎng)+教育的改革模式十分重視，正努力通過實(shí)踐開展探索性研究.

和紙張、計(jì)算機(jī)類似，互聯(lián)網(wǎng)為學(xué)習(xí)者構(gòu)建了完全不同的學(xué)習(xí)環(huán)境.在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者不再被動(dòng)地從媒介平臺獲取知識，而是通過學(xué)習(xí)者與媒介平臺之間的互動(dòng)，學(xué)習(xí)者之間的互動(dòng)以及學(xué)習(xí)者與教師之間的互動(dòng)來完成學(xué)習(xí)過程.教學(xué)過程從過去的以教師為中心，學(xué)生被動(dòng)接受的形式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，教師積極引導(dǎo)的個(gè)性化學(xué)習(xí)形式.在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境下，以行為主義為中心，以傳授知識為主要目標(biāo)的教學(xué)理念，正逐漸被以建構(gòu)主義、連通主義為中心，以素質(zhì)教育為主要目標(biāo)的教學(xué)理念所替換.

在傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境中，學(xué)習(xí)效果與課堂專注程度以及記憶能力有直接關(guān)聯(lián)，而在互聯(lián)網(wǎng)+的新型學(xué)習(xí)環(huán)境下，能力與素質(zhì)的培養(yǎng)越來越引起教育工作者的重視.在蘭德教育發(fā)布的研究報(bào)告《測量難以測量的學(xué)習(xí)能力》一書中[1]，學(xué)習(xí)者的能力被分成外在性能力和內(nèi)在性能力兩個(gè)方面.外在性能力主要包括溝通、協(xié)作、表達(dá)等與交流合作有關(guān)的技能；內(nèi)在性能力則主要包括學(xué)習(xí)態(tài)度、批判性思維、自我控制等與自主學(xué)習(xí)有關(guān)的技能.在互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下，由于一方面學(xué)習(xí)者需要通過溝通和協(xié)作完成學(xué)習(xí)任務(wù)，另一方面學(xué)習(xí)任務(wù)中的大量工作是在泛在環(huán)境中完成的，這些技能的培養(yǎng)顯得格外重要.因此基于新的教學(xué)環(huán)境與教學(xué)目標(biāo)，如何開展教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，成為教育工作者迫切希望解決的問題.

在新的教學(xué)環(huán)境與教學(xué)目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，新的教學(xué)模式也相繼出現(xiàn).一方面體現(xiàn)在以MOOC(大規(guī)模開放在線課程)，SPOC(小規(guī)模限制性在線課程)，MOOL(大規(guī)模開放在線實(shí)驗(yàn))等基于在線課程的學(xué)習(xí)模式，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過對學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)行為的預(yù)測，試圖真正實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的個(gè)人化.另一方面，以翻轉(zhuǎn)課堂為代表的混合型教學(xué)模式，通過結(jié)合線上課程和線下課程的優(yōu)勢，以小組互動(dòng)學(xué)習(xí)的形式實(shí)現(xiàn)知識的內(nèi)化，試圖實(shí)現(xiàn)教育技術(shù)和教學(xué)理念的深度融合.從同濟(jì)大學(xué)大學(xué)物理混合型教學(xué)的實(shí)踐中看，混合型教學(xué)模式能夠通過增長學(xué)生的有效學(xué)習(xí)時(shí)間提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績[2].但在混合型教學(xué)模式下，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力是否得到有效的提升，還有待于進(jìn)一步工作的支持.

2 混合型教學(xué)對教學(xué)設(shè)計(jì)的要求

從研究結(jié)果上看，將線上學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合型教學(xué)能夠在一定程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[3].相當(dāng)多的教師都愿意嘗試混合型教學(xué)的實(shí)踐工作，但對這種教學(xué)模式的成效卻抱懷疑的態(tài)度.出現(xiàn)這一情況的原因，可能是因?yàn)樵诨旌闲徒虒W(xué)模式中，師生的角色發(fā)生了根本性的變化，學(xué)生需要通過合作探究有關(guān)的學(xué)習(xí)內(nèi)容，自主性學(xué)習(xí)的比重增加.如何設(shè)計(jì)教學(xué)過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)，成為教師面臨的新的任務(wù)，而大多數(shù)教師在這一方面還缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn).

圖1 基于學(xué)習(xí)共同體的教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)過程

與傳統(tǒng)教學(xué)不同，混合型教學(xué)的教學(xué)過程是以小組形式的學(xué)習(xí)共同體為基本單位的.學(xué)習(xí)共同體的學(xué)習(xí)過程是社交過程，認(rèn)知過程和教學(xué)過程三者的綜合[4]，這樣的綜合在教學(xué)設(shè)計(jì)上主要體現(xiàn)為：教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)共同體的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)氛圍的設(shè)計(jì)(見圖1)，對于教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，教師應(yīng)首先根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和混合型教學(xué)的特點(diǎn)，確定線上課程的內(nèi)容以及線下討論的主題.對于線下討論，需要依照循序漸進(jìn)的原則，通過啟發(fā)性問題引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過自主性學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)并掌握教學(xué)要求中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維能力與創(chuàng)新能力，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo).對于學(xué)習(xí)共同體的設(shè)計(jì)，教師應(yīng)基于對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、溝通能力和知識背景的調(diào)查，對學(xué)生進(jìn)行分組，以保證學(xué)習(xí)共同體能夠?qū)崿F(xiàn)有效地互動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效率.對于學(xué)習(xí)氛圍的設(shè)計(jì)，教師應(yīng)充分利用課堂反饋系統(tǒng)，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并通過調(diào)整教學(xué)策略，幫助學(xué)生解決問題，同時(shí)運(yùn)用包括虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在內(nèi)的各種教學(xué)輔助手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和互動(dòng)的積極性，形成支持型的學(xué)習(xí)環(huán)境.這樣教學(xué)設(shè)計(jì)才能夠真正實(shí)現(xiàn)各個(gè)教學(xué)有關(guān)元素的有機(jī)融合.

當(dāng)然教學(xué)過程的實(shí)施還離不開信息技術(shù)的支持，教師的教學(xué)能力與知識儲備以及學(xué)生信息技術(shù)的掌控能力，只有充分發(fā)揮各個(gè)環(huán)節(jié)的功能和作用，混合型教學(xué)才能夠收到良好的效果.

3 混合型教學(xué)的實(shí)施過程與教學(xué)效果

自2013年來，我們在大學(xué)物理課程的教學(xué)中開展了混合型教學(xué)的教學(xué)改革試點(diǎn)工作.教學(xué)對象主要為來自生命科學(xué)學(xué)院與海洋學(xué)院的基地班以及電子信息學(xué)院的本科一年級學(xué)生，線上課程平臺先后選定了智慧樹和愛課程網(wǎng)作為線上教學(xué)平臺，線下通過有針對性的課堂討論幫助學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的重點(diǎn)和難點(diǎn).

圖2 學(xué)生課堂討論的交互程度圖

在學(xué)習(xí)共同體設(shè)計(jì)的過程中，考慮到大學(xué)物理課程的特殊性，首先對學(xué)生高中物理選修的情況作了調(diào)查并參照第一次期中考試成績對學(xué)生進(jìn)行分組，每個(gè)小組共4名同學(xué)，在分組的過程中，將不同成績段的學(xué)生搭配，提高分組討論的學(xué)習(xí)效率，一般小組成員中成績較好的同學(xué)一名，中等成績的兩名，成績較低的同學(xué)一名.小組成員獨(dú)立完成線上的學(xué)習(xí)工作，課堂討論時(shí)小組成員在一起討論有關(guān)問題.討論結(jié)束后，由教師挑選回答問題.學(xué)生在小組討論中的活躍程度記入學(xué)生的平時(shí)成績，對于特定的討論，可以通過錄音的方式了解學(xué)生的實(shí)際討論情況，根據(jù)社會網(wǎng)絡(luò)分析軟件Ucinet6.0可以得到學(xué)生課堂的交互情況，如圖2所示.從交互情況看，對于討論課程，教師與各個(gè)小組之間都存在較多的交流，對于小組內(nèi)部的交流，成績較好的同學(xué)能夠起到重要的作用.小組與小組之間也存在有效的交流，這樣的交流有助于學(xué)生之間的相互學(xué)習(xí).

在教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)中，根據(jù)教學(xué)要求，厘清每個(gè)教學(xué)單元的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并圍繞這些重點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)課堂討論環(huán)節(jié)中的討論題，并根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況確定討論題.依照循序漸進(jìn)的原則，逐漸提高問題的難度和復(fù)雜度，以符合學(xué)習(xí)過程的認(rèn)知規(guī)律.例如在使用高斯定律進(jìn)行電場計(jì)算的討論課中，先討論電荷均勻分布的電場分布；然后從特殊到一般，討論球?qū)ΨQ電荷分布情況下的電場分布；最后討論電場球?qū)ΨQ分布情況下的逆問題.通過提供不同的認(rèn)知環(huán)境，強(qiáng)化學(xué)生對有關(guān)內(nèi)容的理解.在討論題中，適當(dāng)加入一些實(shí)際案例，通過實(shí)踐實(shí)現(xiàn)對所學(xué)知識的內(nèi)化，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.在教學(xué)環(huán)節(jié)中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易程度，確定教學(xué)形式采取學(xué)生自學(xué)，課堂討論還是教師主講的形式.

在學(xué)習(xí)氛圍的設(shè)計(jì)中，利用線上診斷性測試的數(shù)據(jù)以及基于手機(jī)的課堂反饋系統(tǒng)[5]了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，教師根據(jù)反饋信息有針對性地進(jìn)行講解.建立課程QQ討論群，及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的問題.在教學(xué)環(huán)節(jié)中，增加學(xué)習(xí)實(shí)踐項(xiàng)目，共同完成相關(guān)的小制作，小課題，這樣一方面可以通過培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識的能力與動(dòng)手能力，進(jìn)一步深化對所學(xué)內(nèi)容的理解；另一方面通過小組協(xié)作，也可以豐富小組成員之間的互動(dòng)，營造創(chuàng)新思維的友好環(huán)境.例如在學(xué)習(xí)了電磁學(xué)有關(guān)內(nèi)容后，學(xué)生通過檢索資料，制作了電磁炮，特斯拉線圈等裝置，科學(xué)素養(yǎng)得到全面地提高.

圖3給出混合型教學(xué)班和傳統(tǒng)型教學(xué)班在2013—2014學(xué)年4次測試中的成績比較，其中測試1和測試2對應(yīng)于大學(xué)物理(上)的期中考試和期末考試，測試3和測試4對應(yīng)于大學(xué)物理(下)的期中考試和期末考試.從考試成績上看，混合型教學(xué)班的成績相對于傳統(tǒng)型教學(xué)有所提高，與其他混合型教學(xué)研究結(jié)果一致，符合我們的預(yù)期.

圖3 同濟(jì)大學(xué)大學(xué)物理SPOC教學(xué)班(混合型教學(xué))教學(xué)效果

我們還針對SPOC教學(xué)班開展了有關(guān)混合型教學(xué)的問卷調(diào)查，從調(diào)查結(jié)果上看，學(xué)生總體對這種教學(xué)模式的反映良好.大部分學(xué)生(89%)認(rèn)為通過這種教學(xué)模式，自主學(xué)習(xí)的能力得到了提高；泛在學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)模式有利于隨時(shí)隨地開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，提高學(xué)習(xí)效率；也有少數(shù)學(xué)生(11%)認(rèn)為相對于課堂環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中不容易集中精力學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果不如課堂學(xué)習(xí).對于學(xué)習(xí)共同體為單位的學(xué)習(xí)方式，多數(shù)同學(xué)(72%)認(rèn)為通過同學(xué)之間的交流和互動(dòng)提高了交流和溝通的能力.

4 總結(jié)和討論

我們根據(jù)混合型教學(xué)的特點(diǎn)與大學(xué)物理的教學(xué)要求開展了大學(xué)物理SPOC課程混合型教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)工作.教學(xué)設(shè)計(jì)工作主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)共同體的設(shè)計(jì)，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)以及教學(xué)氛圍的設(shè)計(jì).從學(xué)習(xí)效果上看，學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握有所提高，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力得到提高，學(xué)生的交流與溝通能力也得到了加強(qiáng).對于批判性思維與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)效果，我們正進(jìn)一步通過教學(xué)研究和評價(jià)來完成.

從我們的教學(xué)實(shí)踐情況來看，豐富的教學(xué)資源有助于學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)完成學(xué)習(xí)任務(wù).由于學(xué)生的知識背景和學(xué)習(xí)能力有所不同，在學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)不同的問題，由于線上交互的異步性，問題的提出和問題的解決之間往往會有較長的時(shí)間滯后，不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展.如果教學(xué)平臺能夠提供更多學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以根據(jù)自身的情況選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容，調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)程，這將有利于學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展.

作為基于學(xué)習(xí)共同體的學(xué)習(xí)模式，交互程度是學(xué)習(xí)效果的重要因素.相對于習(xí)慣于“大班上課，小班討論”的西方留學(xué)生，中國學(xué)生課堂討論的活躍程度明顯偏低.害怕觀點(diǎn)錯(cuò)誤是許多中國學(xué)生不積極發(fā)言的原因.通過營造踴躍發(fā)言的課堂氣氛，增強(qiáng)師生之間，學(xué)生之間的關(guān)系，有利于課堂互動(dòng)的順利進(jìn)行，比如通過設(shè)定探究型的項(xiàng)目，可以增加學(xué)生之間溝通與合作，增強(qiáng)學(xué)生之間的關(guān)系，促進(jìn)課堂互動(dòng).此外我們注意到通過錄音設(shè)備等技術(shù)手段和形成性評價(jià)機(jī)制，也可以促進(jìn)學(xué)生之間的交互.

總的來說，基于課堂氛圍，小組構(gòu)成以及課程內(nèi)容設(shè)計(jì)的混合型教學(xué)，相對于傳統(tǒng)模式，對課程順利開展能起到積極促進(jìn)的作用.當(dāng)然混合型教育模式出現(xiàn)的時(shí)間還不長，還需要不斷通過實(shí)踐，總結(jié)，反思，調(diào)整，最終充分體現(xiàn)在線學(xué)習(xí)與線下討論的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和高校教育的深度融合.

[1] Stecher B M, Hamilton L S. Measuring hard-to-measure student competencies[M]. Santa Monica, CA: RAND Corporation, 2014.

[2] 張睿，王祖源，徐小鳳.SPOC模式下混合型教學(xué)教學(xué)效果研究[J].大學(xué)物理，2016.已錄用，待發(fā)表.

[3] Johnson L, Adams Becker S, Estrada V, et al. The NMC horizon report: 2015 higher education edition[M]. Austin，Texas：New Media Consortium, 2015.

[4] Garrison D R, Vaughan N D. Blended learning in higher education: Framework, principles, and guidelines[M]. San Francisco, CA: John Wiley & sons, 2008.

[5] 駱正新，陸雯綺，王祖源.基于WiFi-SMS的互動(dòng)反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2015(1):114-119.

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THE REASEARCH ON INSTRUCTION DESIGN FOR BLENDED LEARNING IN INTERNET+ ENVIRONMENT

Zhang Rui Wang Zuyuan Xu Xiaofeng

(School of Physics Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092)

In this paper, based on the work of blended learning in University Physics，Tongji University, the factors that affect the results of blended learning under Internet+ environment are discussed. It is realized that classroom environment, learning community structure and teaching curriculum are important to blended learning instruction design. Based on these principles, we accomplished the instruction design for blended learning model in university physics class. The Exam results show that students’ grades are increased for blended learning model. The Survey results show most of the students agree with the blended learning model, their communication ability are enhanced due to the increase in interaction in the course.

internet+； blended learning; instruction design

2016-01-08；

2016-03-16

張睿， 男， 副教授，主要從事物理科研與教育工作, 研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)，物理教育.zr2002_7@163.com

張睿,王祖源,徐小鳳. 互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)境下混合型教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J]. 物理與工程，2016，26(5)：18-21.