鄧玲玲，孔梅梅，鄭加金，沈建平，錢(qián)黎明

[1.南京郵電大學(xué) 電子與光學(xué)工程學(xué)院、柔性電子（未來(lái)技術(shù)）學(xué)院，江蘇南京210023；2.南京信息工程大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院，江蘇南京 210044]

近年來(lái)，教育部連續(xù)出臺(tái)了一系列政策，大力推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，創(chuàng)新教學(xué)模式[1]。在全國(guó)各大高校里，多媒體教室、資源庫(kù)建設(shè)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室等越來(lái)越普及，翻轉(zhuǎn)課堂、微課、MOOC、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息手段進(jìn)入高校的教學(xué)領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)、微信已成為現(xiàn)代大學(xué)生不可或缺的社交手段和平臺(tái)，這就要求高校教師學(xué)會(huì)如何應(yīng)用信息技術(shù)，利用文字、聲音、圖像、視頻等多源信息與學(xué)生互動(dòng)交流，使教學(xué)變得更加有效[2-3]。

“光電信息物理基礎(chǔ)”是光電信息科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，重點(diǎn)講解電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述方法以及電子在晶體，尤其是半導(dǎo)體材料中的運(yùn)動(dòng)對(duì)材料光電特性的影響。為了幫助學(xué)生系統(tǒng)地理解半導(dǎo)體中電子運(yùn)動(dòng)的物理圖像和理論分析方法，本課程綜合了量子力學(xué)、固體物理學(xué)和半導(dǎo)體物理學(xué)這三門(mén)理論課程的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)際授課時(shí)，本課程以理論講授為主，大部分學(xué)生可以在課堂把握講解重點(diǎn)。課堂聽(tīng)講和課后作業(yè)相輔相成，學(xué)生在課堂上若沒(méi)有記憶教師講解思路，課后也很難應(yīng)用課堂知識(shí)獨(dú)立完成課后作業(yè)。如果學(xué)生課后作業(yè)完成得敷衍，無(wú)法鞏固課堂知識(shí)，則更加難以在后續(xù)課堂上理解講課內(nèi)容。這就出現(xiàn)“課堂學(xué)不懂→課后抄作業(yè)→更加學(xué)不懂”的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致學(xué)生放棄學(xué)習(xí)。

視頻作業(yè)，即以視頻講解的方式介紹課后作業(yè)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和解題過(guò)程。這種完成作業(yè)的方式，可以激發(fā)學(xué)生完成作業(yè)的興趣，使他們?cè)谕瓿勺鳂I(yè)的過(guò)程中，對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)從機(jī)械性記憶及簡(jiǎn)單應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)思考。在一些理工類(lèi)課程中，已有教師嘗試視頻作業(yè)，并取得了良好的效果[4-5]。筆者認(rèn)為，視頻作業(yè)布置得當(dāng)，會(huì)使學(xué)生始終保持高效的課堂聽(tīng)課效率。在經(jīng)過(guò)充分調(diào)研并征得大部分學(xué)生同意后，我們將視頻作業(yè)應(yīng)用于“光電信息物理基礎(chǔ)”課程教學(xué)中。首先，將全班學(xué)生按照自然班級(jí)分為兩組，一組采用視頻作業(yè)+書(shū)面作業(yè)的綜合方式完成課后作業(yè)，稱(chēng)為視頻作業(yè)組；另一組則完全采用書(shū)面作業(yè)，稱(chēng)為對(duì)照組。本文通過(guò)比較視頻作業(yè)組和對(duì)照組在課堂聽(tīng)課效果及期末考核中的表現(xiàn)，分析討論視頻作業(yè)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響。

一、視頻作業(yè)的實(shí)施方式及對(duì)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的影響

組成本課程的三個(gè)知識(shí)模塊，其內(nèi)部的知識(shí)點(diǎn)和知識(shí)結(jié)構(gòu)各不相同?！傲孔恿W(xué)基礎(chǔ)”模塊主要介紹微觀粒子力學(xué)狀態(tài)以及力學(xué)量的討論方法，該部分內(nèi)容概念抽象，如概率分布、算符等，但知識(shí)點(diǎn)比較體系化，均圍繞同一個(gè)重要內(nèi)容，且重點(diǎn)明確，邏輯清晰。“固體物理基礎(chǔ)”模塊主要講解固體材料的各種基本性質(zhì)，討論固體中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。模塊中知識(shí)點(diǎn)易于理解，但相對(duì)比較龐雜，且不同方面的內(nèi)容之間沒(méi)有非常緊密的聯(lián)系?！鞍雽?dǎo)體物理基礎(chǔ)”模塊中的知識(shí)點(diǎn)同樣很多，具有比較強(qiáng)的前后邏輯關(guān)系，知識(shí)點(diǎn)層層遞進(jìn)。同時(shí)，這部分內(nèi)容涉及對(duì)量子力學(xué)和固體物理學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，難度較大。在視頻作業(yè)的具體實(shí)施中，根據(jù)不同模塊的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及學(xué)生的課堂反饋，教師需要對(duì)視頻作業(yè)的實(shí)施方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。

（一）量子力學(xué)基礎(chǔ)

根據(jù)“量子力學(xué)基礎(chǔ)”的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的視頻作業(yè)分配方案如表1所示。

表1 “量子力學(xué)基礎(chǔ)”視頻作業(yè)分配方案

首先，將所有課后作業(yè)按照知識(shí)點(diǎn)分為三組，每組題目都包含主要知識(shí)點(diǎn)，比如波函數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)意義、力學(xué)量取值的概率分布、氫原子的定態(tài)等。這樣，保證學(xué)生無(wú)論完成哪一組作業(yè)，都可以進(jìn)行比較全面的復(fù)習(xí)。

其次，將所有參與視頻作業(yè)的學(xué)生根據(jù)前一年的學(xué)分績(jī)點(diǎn)分為三檔，從三檔中各抽取一名學(xué)生組成一個(gè)作業(yè)小組。教師要求小組成員先各自完成作業(yè)，在統(tǒng)一答案后錄制講解視頻，每位學(xué)生都要負(fù)責(zé)一部分視頻制作及講解的工作。這樣的分組方法可以讓基礎(chǔ)好的學(xué)生帶動(dòng)基礎(chǔ)差的學(xué)生，提供相互交流、相互幫助的小組環(huán)境。所有小組再分成三大組，任何一個(gè)大組的學(xué)生只需要選擇一組作業(yè)以視頻作業(yè)的形式完成并提交，其他兩組作業(yè)采用傳統(tǒng)的書(shū)面作業(yè)形式完成提交即可。這樣將學(xué)生分組與作業(yè)分組交叉配合，既保證學(xué)生都能通過(guò)做視頻作業(yè)復(fù)習(xí)鞏固課程中大部分重要知識(shí)點(diǎn)，又不會(huì)因完成視頻作業(yè)給學(xué)生太大的負(fù)擔(dān)。

最后，學(xué)生完成視頻作業(yè)和書(shū)面作業(yè)后，在同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)提交，由教師逐一觀看提交的每一份視頻作業(yè)，并針對(duì)錯(cuò)誤做記錄。在接下來(lái)的課堂上，教師選取講解清晰、制作精美的視頻作業(yè)在課堂上播放并點(diǎn)評(píng)，肯定優(yōu)點(diǎn)，指出錯(cuò)誤。課后，教師會(huì)將優(yōu)秀的視頻作業(yè)以小組成員實(shí)名分享在班級(jí)學(xué)習(xí)群中，供所有學(xué)生下載學(xué)習(xí)。

視頻作業(yè)對(duì)于第一次接觸的學(xué)生來(lái)說(shuō)是新鮮有趣的。雖然學(xué)生充滿熱情的接受這一任務(wù)，但是很少人了解如何能夠做好視頻作業(yè)。教師并沒(méi)有限制，允許學(xué)生采用自己喜歡的方式。但要求無(wú)論何種講解方式，一定要有知識(shí)點(diǎn)的歸納和解題過(guò)程的說(shuō)明。通過(guò)課堂上對(duì)視頻作業(yè)的點(diǎn)評(píng)與指導(dǎo)，學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)如何整理知識(shí)點(diǎn)、如何制作圖文并茂的PPT、如何將講解與PPT演示結(jié)合等能夠提高視頻作業(yè)質(zhì)量的方法和手段。

視頻作業(yè)方式是否能夠幫助學(xué)生鞏固知識(shí)，提高聽(tīng)課效率呢？筆者采用在每次課堂上進(jìn)行隨堂測(cè)試，并在每個(gè)知識(shí)模塊結(jié)束后統(tǒng)計(jì)測(cè)試成績(jī)的方法來(lái)進(jìn)行分析和研究。隨堂測(cè)試可以幫助教師及時(shí)了解學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的掌握程度，模塊結(jié)束后的統(tǒng)計(jì)則可以作為后續(xù)調(diào)整視頻作業(yè)方式的依據(jù)。圖1為三個(gè)知識(shí)模塊的隨堂測(cè)試結(jié)果，其中，圖1(a)是每個(gè)模塊中所有測(cè)試題總得分的平均值，圖1(b)為所有測(cè)試題總得分在不同分?jǐn)?shù)段內(nèi)的學(xué)生人數(shù)分布。從圖中可以看到，在“量子力學(xué)基礎(chǔ)”模塊的教學(xué)中，視頻作業(yè)組學(xué)生的隨堂測(cè)試平均分為55.8，遠(yuǎn)高于對(duì)照組的38.0。在分?jǐn)?shù)段的人數(shù)分布上同樣可以看到，在低于60分的分?jǐn)?shù)段上，視頻作業(yè)組的人數(shù)明顯少于對(duì)照組，而在60分以上所有的分?jǐn)?shù)段，視頻作業(yè)組的人數(shù)則明顯高于對(duì)照組。筆者分析，取得良好效果的原因是，其一，“量子力學(xué)基礎(chǔ)”模塊的教學(xué)內(nèi)容，知識(shí)重點(diǎn)非常明確，通過(guò)視頻作業(yè)強(qiáng)化，學(xué)生易于抓住重點(diǎn)；其二，學(xué)生對(duì)新穎的視頻作業(yè)非常感興趣，大部分參與的學(xué)生都能認(rèn)真完成。隨堂測(cè)試結(jié)果表明，學(xué)生能夠利用視頻作業(yè)復(fù)習(xí)課程知識(shí)點(diǎn)，并且可以應(yīng)用解決問(wèn)題，這使學(xué)生對(duì)完成課后作業(yè)充滿信心，并進(jìn)而幫助學(xué)生在后續(xù)課堂上緊跟老師的講解，形成良性循環(huán)。

圖1 “光電信息物理基礎(chǔ)”三個(gè)知識(shí)模塊隨堂測(cè)試結(jié)果：(a)班級(jí)平均分；(b)分?jǐn)?shù)段人數(shù)分布

（二）固體物理基礎(chǔ)

基于視頻作業(yè)在“量子力學(xué)基礎(chǔ)”模塊中取得的良好效果，我們?cè)凇肮腆w物理基礎(chǔ)”模塊中仍然繼續(xù)采用表1所示的視頻作業(yè)分配方式。同時(shí)，考慮到本模塊中知識(shí)點(diǎn)較為分散，筆者為對(duì)照組的學(xué)生布置了思維導(dǎo)圖附加作業(yè)。“固體物理基礎(chǔ)”模塊中一共有六部分知識(shí)內(nèi)容，教師在講解完每一部分內(nèi)容后，要求學(xué)生采用思維導(dǎo)圖的方式整理該部分內(nèi)容中的概念、公式和結(jié)論等。這樣的作業(yè)設(shè)計(jì)，一方面考察視頻作業(yè)的持續(xù)效果，另一方面探究思維導(dǎo)圖對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的作用。

從圖1中“固體物理基礎(chǔ)”模塊的隨堂測(cè)試結(jié)果可以看到，視頻作業(yè)組的隨堂測(cè)試平均成績(jī)雖然仍高于對(duì)照組，但是差距并不明顯。與前一模塊的答題情況相比，視頻作業(yè)組的得分降低，對(duì)照組的得分則有所提高。從分?jǐn)?shù)段的人數(shù)分布上可以看到，低分段內(nèi)，視頻組的人數(shù)有所上升，而對(duì)照組的人數(shù)則明顯減少，尤其在0～10分的人數(shù)，視頻作業(yè)組的人數(shù)甚至高于對(duì)照組。超過(guò)60分的學(xué)生人數(shù)，視頻組顯著減少，對(duì)照組則明顯增加。筆者分析導(dǎo)致上述結(jié)果的原因之一是“固體物理基礎(chǔ)”的知識(shí)點(diǎn)較為分散，而視頻作業(yè)只針對(duì)課后作業(yè)題涉及的知識(shí)點(diǎn)，不能涵蓋所有的知識(shí)點(diǎn)，因此其效果大打折扣。第二個(gè)原因，也是筆者認(rèn)為最關(guān)鍵的因素是學(xué)生無(wú)法持續(xù)而認(rèn)真地完成視頻作業(yè)。雖然教師要求視頻作業(yè)需要小組合作完成，每名組員都要參與制作，但實(shí)際上小組中有的學(xué)生認(rèn)真完成視頻作業(yè)，也有的學(xué)生敷衍了事或者直接“搭便車(chē)”。想學(xué)好一門(mén)課程，不能只是一時(shí)“心血來(lái)潮”，而需要保持良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，持之以恒。由此可以看出，在教學(xué)改革過(guò)程中，授課教師都需要考慮學(xué)生素質(zhì)的差別，并根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（三）半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)

本課程的最后一個(gè)知識(shí)模塊是“半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)”。本模塊的知識(shí)點(diǎn)不僅邏輯關(guān)系清晰，層層遞進(jìn)，而且需要將前兩模塊知識(shí)綜合運(yùn)用。在講解這個(gè)模塊時(shí)，教師已經(jīng)可以觀察到學(xué)生在學(xué)習(xí)上的明顯差異。前期比較認(rèn)真的學(xué)生，具備較好的量子力學(xué)和固體物理學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，不僅在課堂上能夠跟隨教師的講解節(jié)奏，而且能夠認(rèn)真獨(dú)立地完成課后作業(yè)。而部分學(xué)生由于前期的懈怠，此時(shí)學(xué)習(xí)已是十分困難，容易出現(xiàn)放棄的苗頭。因此，這一階段課后視頻作業(yè)的實(shí)施方式進(jìn)行了調(diào)整，具體如下：

第一，根據(jù)前階段隨堂測(cè)試結(jié)果，將視頻作業(yè)單獨(dú)布置給學(xué)習(xí)上有困難的學(xué)生，學(xué)習(xí)情況良好的學(xué)生采用傳統(tǒng)的書(shū)面作業(yè)形式完成課后作業(yè)。

第二，被布置視頻作業(yè)的學(xué)生采用視頻講解方式完成所有課后作業(yè)。

第三，設(shè)立視頻作業(yè)QQ小群，教師會(huì)及時(shí)指導(dǎo)每位學(xué)生，幫助、督促其完成視頻作業(yè)。

調(diào)整后，隨堂測(cè)試成績(jī)較低的學(xué)生被要求以視頻作業(yè)的方式獨(dú)立完成所有作業(yè)。相比于小組合作，由個(gè)人獨(dú)立完成視頻作業(yè)會(huì)增加難度。在教師的指導(dǎo)幫助下，督促這部分學(xué)生不放棄學(xué)習(xí)，化壓力為動(dòng)力，認(rèn)真完成視頻作業(yè)，跟上課堂學(xué)習(xí)節(jié)奏。雖然教師付出極大的熱情和努力，但是從本模塊統(tǒng)計(jì)的結(jié)果可以看出，這種“亡羊補(bǔ)牢”式的視頻作業(yè)分配方案調(diào)整，其正面影響效果并不理想。

二、視頻作業(yè)對(duì)期末考核結(jié)果的影響

視頻作業(yè)對(duì)平時(shí)課堂聽(tīng)課情況的促進(jìn)，幫助學(xué)生在期末考試中獲得了相對(duì)較好的成績(jī)。以視頻作業(yè)形式完成課后作業(yè)的學(xué)生，期末考試的平均成績(jī)?yōu)?5.37，好于采用傳統(tǒng)紙質(zhì)作業(yè)對(duì)照組的學(xué)生（平均成績(jī)?yōu)?9.20）。筆者將期末考試所有題目分為三類(lèi)，一類(lèi)是與課后作業(yè)知識(shí)相關(guān)的題目，一類(lèi)是與課后作業(yè)知識(shí)無(wú)關(guān)的概念類(lèi)基礎(chǔ)題目，最后一類(lèi)則為綜合拓展類(lèi)題目。這三類(lèi)題目分別考查學(xué)生對(duì)課后作業(yè)相關(guān)知識(shí)的掌握情況，課堂的聽(tīng)課情況，以及學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。學(xué)生答題得分統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看到，在考試中與課后作業(yè)相關(guān)的題目上，視頻作業(yè)組的優(yōu)勢(shì)并不明顯。這是因?yàn)檎n后作業(yè)是學(xué)生考前復(fù)習(xí)的重點(diǎn)，復(fù)習(xí)目標(biāo)比較明確，兩組學(xué)生都會(huì)在這部分知識(shí)的復(fù)習(xí)上投注更多的精力。但在與課后作業(yè)無(wú)關(guān)的概念類(lèi)基礎(chǔ)題目中，視頻作業(yè)組的表現(xiàn)非常突出。這說(shuō)明視頻作業(yè)能夠更好地幫助學(xué)生課后鞏固、理解、應(yīng)用知識(shí)，而在后續(xù)課堂上保持良好的聽(tīng)課效率，更加全面地掌握課程知識(shí)。對(duì)于拓展題，由于課堂講解和課后作業(yè)大都以基礎(chǔ)概念為主，無(wú)法提供對(duì)學(xué)生拓展能力的培訓(xùn)，因此，拓展題更多依賴(lài)學(xué)生自身的學(xué)習(xí)能力，兩組學(xué)生的成績(jī)相當(dāng)。

圖2 “光電信息物理基礎(chǔ)”期末測(cè)試各類(lèi)型題平均分

三、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了在“光電信息物理基礎(chǔ)”課程中采用視頻形式完成課后作業(yè)的執(zhí)行方法和實(shí)施效果。學(xué)生先自行完成作業(yè)，經(jīng)過(guò)小組交流后，將達(dá)成一致的解題思路和解題過(guò)程錄制成視頻。通過(guò)這一操作，學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解更加深入，對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)也更有信心。隨堂測(cè)試和期末考核的成績(jī)統(tǒng)計(jì)均表明，視頻作業(yè)形式可以有效改善學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)效果。本次視頻作業(yè)的嘗試也存在很多不足，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步改進(jìn)。第一，對(duì)于知識(shí)點(diǎn)龐雜的知識(shí)模塊，需要輔以思維導(dǎo)圖對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整理，并結(jié)合視頻講解進(jìn)行強(qiáng)化；第二，為了使視頻作業(yè)效果惠及眾人，應(yīng)以個(gè)人和小組交替的方式來(lái)完成視頻作業(yè)，也可根據(jù)課堂測(cè)試結(jié)果調(diào)整視頻作業(yè)任務(wù)和完成視頻作業(yè)的學(xué)生名單；第三，加強(qiáng)與學(xué)生的交流，了解學(xué)生的想法和困難，幫助他們持續(xù)參與視頻作業(yè)，保持對(duì)課程的學(xué)習(xí)的投入；第四，增加一些拓展類(lèi)視頻作業(yè)題，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。