張 靜 江海燕 楊艷芳 徐元英 劉彩霞

(合肥工業(yè)大學(xué)電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院 安徽 合肥 230009)

1 混合式教學(xué)模式的研究背景與現(xiàn)狀

理工科專業(yè)作為我國高等教育的重中之重，擔(dān)負(fù)著新時期自然科學(xué)及工程技術(shù)領(lǐng)域理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重任.大學(xué)物理是理工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程，旨在逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握物理概念和基本規(guī)律，運用物理理論拓展思維、解決問題、提升科學(xué)素養(yǎng)，其教學(xué)質(zhì)量直接影響理工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量.習(xí)總書記在首屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會賀詞中指出：“當(dāng)今時代以信息技術(shù)為核心的新一輪科技革命正在孕育興起，互聯(lián)網(wǎng)日益成為創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的先導(dǎo)力量，深刻改變著人們的生產(chǎn)生活，有力推動著社會發(fā)展[1].”

在新時代的發(fā)展浪潮下，只有充分應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧平臺對傳統(tǒng)教學(xué)方法和思路進行拓展、改革和創(chuàng)新，才能滿足“雙一流”建設(shè)背景下對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求[2].

傳統(tǒng)教學(xué)方式強調(diào)教師的主導(dǎo)作用，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)有序的知識傳授，但不利于充分調(diào)動和發(fā)揮學(xué)生的主體作用.日新月異的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為新型教學(xué)方式的有效助力，借助各種智慧教學(xué)平臺，教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)活動不再拘泥于固定的時間、地點、方式，有了更為廣闊的發(fā)揮空間和更加靈活的選擇.這種借助信息技術(shù)手段，將教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用充分發(fā)揮并有機結(jié)合的教學(xué)模式，稱為混合式教學(xué)模式，它既具有傳統(tǒng)教學(xué)的系統(tǒng)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，又能夠靈活機動地利用網(wǎng)絡(luò)資源，對所有教學(xué)要素進行優(yōu)化組合，使得教學(xué)方法和內(nèi)容做到全方位、立體化、個性化，促進教學(xué)質(zhì)量提高，為教學(xué)改革提供了一個新方向[3].

混合式教學(xué)模式涵蓋多方面內(nèi)容，例如板書講授與多媒體相結(jié)合; 教室課堂與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合; 多種教學(xué)評價體系，如過程評價、結(jié)果評價的混合[4].

目前已有多種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具相繼投入使用，如“雨課堂”“騰訊課堂”“釘釘”等，其中“雨課堂”由于功能全面、反饋及時、評價客觀，成為高校在線教學(xué)的首選智慧平臺[5].

“雨課堂”由學(xué)堂在線與清華大學(xué)共同研發(fā)，借助手機微信平臺，有效利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源，彌補傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，使課堂隨時隨地在線.其主要功能包括：

(1)課堂教學(xué)，以PPT課件為基本框架，充分運用慕課、視頻、動畫等網(wǎng)絡(luò)資源，極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容，隨時隨地通過微信平臺實現(xiàn)課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)3個階段的全方位信息傳遞、溝通與反饋.

(2)即時評價,授課過程當(dāng)中根據(jù)需要，隨時針對某個知識點進行測試，并能及時收到統(tǒng)計反饋，使教師即時掌握學(xué)情，根據(jù)學(xué)生的臨場反應(yīng)靈活機動地調(diào)整教學(xué)策略.

(3)師生互動,學(xué)生可以通過彈幕、投稿等方式向教師反映學(xué)習(xí)情況，教師則可以利用隨機點名、發(fā)送紅包等方式，活躍課堂氣氛，激發(fā)學(xué)生積極性.

(4)學(xué)業(yè)考查，教師發(fā)布作業(yè)、試卷、測驗題，通過學(xué)生對主觀題、客觀題的作答以及拍照提交等方式，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.

(5)數(shù)據(jù)報表，提供“預(yù)習(xí)-授課-復(fù)習(xí)”全周期教學(xué)數(shù)據(jù)分析，量化了解教學(xué)過程[6].

2 合肥工業(yè)大學(xué)大學(xué)物理系列課程混合式教學(xué)模式的探索與實踐

近年來，合肥工業(yè)大學(xué)以積極構(gòu)建能力導(dǎo)向的“培養(yǎng)目標(biāo)—教學(xué)過程—質(zhì)量提升”三位一體教學(xué)體系為指導(dǎo)思想，在深化教學(xué)改革方面不斷推陳出新，取得了令人矚目的成果[7].大學(xué)物理曾榮獲2005年安徽省精品課程，在教學(xué)改革中一直受到重視和扶持，這對大學(xué)物理教學(xué)方法、教學(xué)模式等改革與創(chuàng)新提出了更高的要求.

多年來大學(xué)物理系列課程以豐富的教學(xué)實踐和省級精品課程平臺為依托，以“雙一流”建設(shè)背景下對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求為出發(fā)點，將混合式教學(xué)理論應(yīng)用于大學(xué)物理課程改革，在基于“雨課堂”的混合式教學(xué)模式方面進行了積極的探索和實踐，以期進一步提高教學(xué)質(zhì)量，為全能型人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ).

2.1 基于“雨課堂”的大學(xué)物理混合式教學(xué)模式的需求與可行性

大學(xué)物理系列課程內(nèi)容多、課時長、難度大，學(xué)生容易產(chǎn)生很大的心理壓力，因此有必要對混合式教學(xué)模式的目的、要求、內(nèi)容、方法以及學(xué)生的學(xué)情進行充分分析.傳統(tǒng)模式主要依靠課堂講授進行知識傳遞，并且通常采用大班授課，主要存在以下幾方面的矛盾：

(1)規(guī)定課時與教學(xué)內(nèi)容的矛盾，由于課時限制，教師和學(xué)生都必須按照教學(xué)大綱的安排按部就班地進行教學(xué)活動，雖然有利于系統(tǒng)有序地傳授知識體系，但是學(xué)生完全是被動參與，其主體作用無法充分體現(xiàn)；大學(xué)階段的學(xué)習(xí)主要靠學(xué)生的自覺、自制、自我監(jiān)督，但是低年級學(xué)生在這方面普遍有所欠缺，學(xué)習(xí)效率總體不高.

(2)傳統(tǒng)教學(xué)模式與能力拓展需求的矛盾，受教學(xué)進程所限，教師有時不得不趕進度、搶課時，課堂上基本沒有足夠的時間進行師生互動，更無法實時獲取必要的學(xué)情反饋.很多知識點一帶而過，學(xué)生只能囫圇吞棗，重難點難以及時消化，課后的師生溝通渠道也極為有限，導(dǎo)致很多難題無法及時解決，日積月累，導(dǎo)致學(xué)生壓力逐漸增大甚至喪失信心，學(xué)習(xí)效果大打折扣，能力提升更是無從談起.

(3)個體差異與統(tǒng)一要求的矛盾，高等教育大眾化進程中，招生人數(shù)持續(xù)增長，學(xué)生群體的差異性日趨多元化.隨著高考改革的推行，來自不同地區(qū)的學(xué)生物理學(xué)科的基礎(chǔ)差異性非常明顯，甚至與大學(xué)物理的內(nèi)容體系之間存在大面積斷層；另外，同一教學(xué)班可能由不同專業(yè)組成，不同學(xué)科的特點、發(fā)展規(guī)律以及對數(shù)理基礎(chǔ)的要求也各不相同，這就對“一把尺子量到底”的傳統(tǒng)教學(xué)模式提出了新的挑戰(zhàn).

借助“雨課堂”等智慧教學(xué)平臺，使互聯(lián)網(wǎng)資源、智能通信技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相輔相成，打破時間和空間的限制，為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了更為豐富靈活的選擇，真正實現(xiàn)師生之間全方位、全時段的實時互動[8]，便于因“人”制宜，因材施教.相對于傳統(tǒng)教學(xué)模式，大部分學(xué)生對于基于“雨課堂”的混合式教學(xué)很有興趣并抱有相當(dāng)高的期望值，這為后續(xù)工作的順利開展奠定了良好基礎(chǔ).

2.2 大學(xué)物理混合式教學(xué)模式的構(gòu)建

基于“雨課堂”的混合式教學(xué)模式顛覆了傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式，涵蓋了教師活動、學(xué)生活動、學(xué)習(xí)資源的支持等元素，科學(xué)地串聯(lián)起課前、課上、課后各個教學(xué)階段.以“雨課堂”為教學(xué)輔助平臺的混合式教學(xué)過程如圖1所示[3]，以角動量守恒定律為例，具體分析混合式教學(xué)模式的構(gòu)建與實施過程.

圖1 基于雨課堂平臺的混合式教學(xué)模式框圖

2.2.1 課前導(dǎo)學(xué)

教師通過“雨課堂”，按照不同層次的分組，推送相應(yīng)難度的學(xué)習(xí)任務(wù)(預(yù)習(xí)角動量守恒定律)，要求學(xué)生預(yù)習(xí)定律內(nèi)容，舉出角動量守恒的實例，提出問題，例如為什么跳水運動員在空中旋轉(zhuǎn)時總是身體蜷曲，入水時又打開？花樣滑冰運動員以及芭蕾舞演員在旋轉(zhuǎn)時為什么總是收攏四肢而不是舒展身體？直升飛機為什么要安裝尾翼？……預(yù)習(xí)資料可以以課件、視頻、題目、語音等形式構(gòu)成，學(xué)生在預(yù)習(xí)過程中可以在問題欄提問，或借助菜單中的“不懂”按鈕標(biāo)記出疑難之處.教師可以通過“雨課堂”系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和反饋功能進行摸底，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，提煉重難點，制定有效的教學(xué)策略.

2.2.2 課堂教學(xué)

學(xué)生采用“雨課堂”掃碼或邀請碼進行隨堂簽到，便捷高效，既節(jié)約時間，又能有效提高出勤率.授課過程以角動量守恒的實例引入課題，回顧角動量定義，從定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理出發(fā)，得出角動量守恒定律的條件，引導(dǎo)學(xué)生理解定律的內(nèi)容以及物理意義.由于角動量概念及其相關(guān)規(guī)律較為抽象，僅依靠課堂講述，難以讓更多的學(xué)生在短時間內(nèi)理解消化.借助“雨課堂”的視頻接入功能，例如以我國花樣滑冰名將參加國際大賽的精彩片段為例，吸引學(xué)生的注意力，使物理圖像更加生動形象，物理規(guī)律更加明確清晰.授課過程中學(xué)生可以發(fā)送彈幕，對所學(xué)知識進行及時反饋，例如，角動量守恒的條件究竟是外力矩為零還是外力矩的沖量為零？教師則可以實時收集學(xué)生的疑問，根據(jù)反饋的信息及時調(diào)整講解側(cè)重點，展開討論或隨堂小測驗，結(jié)合獎勵功能，調(diào)動學(xué)生的積極性和參與性，增強師生互動.

2.2.3 課后反饋

學(xué)好大學(xué)物理，不僅需要抽象的模型構(gòu)建能力，也需要數(shù)學(xué)計算能力，因此,學(xué)生通常會有各種疑難和困惑.教師可以按照學(xué)生群體的層次差異，提供有區(qū)分度的課后復(fù)習(xí)資料，學(xué)生完成之后通過附件、拍照、錄音等功能提交反饋.例如，引導(dǎo)學(xué)生借助多種實例進一步加深理解角動量守恒定律的物理意義和普適性，指出角動量守恒定律適用于大至天體、小至粒子的一切轉(zhuǎn)動問題.可以以工程技術(shù)上飛輪嚙合以及天體運動中星體旋轉(zhuǎn)等為例，設(shè)置練習(xí)題，旨在了解學(xué)生對定律的理解和掌握程度.課后測試不僅是對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的總結(jié)、反思和檢測，也對教師及時調(diào)整和完善教學(xué)策略有重要的參考和借鑒意義.此外，學(xué)生可以充分利用碎片時間，隨時通過微信平臺回顧課件內(nèi)容，根據(jù)課前或課上標(biāo)記的“不懂”提示，以點串線，以線鋪面，循序漸進地深化對知識點的理解，構(gòu)建完整的知識框架.師生可以隨時在線溝通，因“人”施教，解決學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差異性帶來的教學(xué)困難，實現(xiàn)個性化教學(xué).

2.3 大學(xué)物理“雨課堂”教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計

大學(xué)物理系列課程的內(nèi)容由多個板塊組成，包括力學(xué)、狹義相對論、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動光學(xué)以及量子物理基礎(chǔ).對每一板塊的內(nèi)容均需進行詳細(xì)分析，列出專題，有針對性地制作教學(xué)所需的課件和資料.可在 PPT 上插入文字、圖片、視頻、音頻等內(nèi)容，并與各大慕課平臺等網(wǎng)絡(luò)資源無縫對接.教師將編輯好的課件適時發(fā)布，根據(jù)知識內(nèi)容設(shè)置測試題等，與傳統(tǒng)授課方式相得益彰、互為補充，為教育教學(xué)的改革發(fā)展提供助力.

“雨課堂”能夠為大學(xué)物理教學(xué)注入新元素，并將手機有效利用起來，促使“低頭族”改變不良習(xí)慣，積極投入學(xué)習(xí)，不僅能夠有效提升教學(xué)效能，實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)，其大數(shù)據(jù)功能還可以更好地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，量化分析教學(xué)數(shù)據(jù)，為“雙一流”背景下的大學(xué)物理教學(xué)改革提供數(shù)據(jù)支持.