馬天魁，高　建

(高等教育出版社 物理分社，北京　100029)

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高校物理新形態(tài)教材建設(shè)的思考與實(shí)踐探索

馬天魁，高建

(高等教育出版社 物理分社，北京100029)

介紹了一種紙質(zhì)教材與新媒體資源相結(jié)合的新形態(tài)教材建設(shè)思路，包括對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以充分體現(xiàn)混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、探究式學(xué)習(xí)等教學(xué)理念.

課程建設(shè)；教材；混合式教學(xué)；探究式學(xué)習(xí)

當(dāng)今以MOOC (“慕課”)為代表的在線教育在世界高等教育領(lǐng)域的迅速興起，不僅是教育技術(shù)的革新，更在引發(fā)教育觀念、教育體制、人才培養(yǎng)、教學(xué)方式的深度變革， 而課程教學(xué)也將隨之發(fā)生重大改變.

教材是完成教學(xué)內(nèi)容的依據(jù)，是聯(lián)系教師與學(xué)生的重要的橋梁，是教師傳授內(nèi)容的載體，是學(xué)生學(xué)什么，怎么學(xué)的重要的依據(jù)，是課程目標(biāo)的具體的體現(xiàn)，也是教學(xué)課程的重要基礎(chǔ).從學(xué)校教育產(chǎn)生以來，紙質(zhì)教材就是教師傳道授業(yè)的必備工具.紙質(zhì)教材不僅使學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，還能很好地保存和傳承知識(shí).但是，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)使得紙質(zhì)書籍的劣勢也凸現(xiàn)出來：成本高、攜帶不便、知識(shí)信息更新慢等.基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的在線教育既能傳遞知識(shí)，又能使學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣，還能更加便利地促進(jìn)教師運(yùn)用新策略與靈活的方法來教學(xué).在“互聯(lián)網(wǎng)+ 教育”時(shí)代，傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材存在著明顯的不足.《教育部關(guān)于“十二五”普通高等教育本科教材建設(shè)的若干意見》指出，“十二五”期間“……不斷豐富教材類型，繼續(xù)開發(fā)數(shù)字化教材……”“……鼓勵(lì)編寫、出版不同載體和不同形式的教材，包括紙質(zhì)教材和數(shù)字化教材……”.

然而，完全數(shù)字化的電子教材在當(dāng)前國情下，受教師的教學(xué)習(xí)慣、學(xué)生的學(xué)習(xí)和閱讀習(xí)慣、網(wǎng)絡(luò)條件、設(shè)備條件等制約，難以在所有高等學(xué)校或所有課程中全面使用.為此，近年來我們提出一種“紙質(zhì)教材+數(shù)字課程網(wǎng)站”相結(jié)合的新形態(tài)教材建設(shè)思路，并做了初步的實(shí)踐探索.經(jīng)過幾年的總結(jié)，我們認(rèn)為這種做法能夠同時(shí)發(fā)揮傳統(tǒng)紙質(zhì)教材與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，有利于高校物理教材體現(xiàn)現(xiàn)代教育思想，反映當(dāng)代物理課程建設(shè)與專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的最新成果.

1　對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)

與互聯(lián)網(wǎng)共同成長起來的一代年輕人，擁有使用互聯(lián)網(wǎng)的天然基因，互聯(lián)網(wǎng)成為他們學(xué)習(xí)和工作中必不可少的工具，他們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)有著強(qiáng)烈的依賴.教材應(yīng)該運(yùn)用圖、文、聲、像、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等對(duì)學(xué)生的感官產(chǎn)生全方位刺激，使他們產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而推動(dòng)他們積極、主動(dòng)地學(xué)習(xí).

因此，對(duì)于體系相對(duì)固定的高校物理課程而言，可以在“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維下重新審視課程的教學(xué)內(nèi)容，以適合教師講課、學(xué)生學(xué)習(xí)為原則，對(duì)傳統(tǒng)紙質(zhì)教材的內(nèi)容和形式進(jìn)行重構(gòu)，并進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，以確定哪些教學(xué)內(nèi)容是適合印在紙質(zhì)教材上的，哪些內(nèi)容是適合放到數(shù)字課程網(wǎng)站上的.

在我們的實(shí)踐中，一種簡單的做法就是把這門課程的整體主線，宏觀介紹、精要講解的知識(shí)點(diǎn)、典型的例題、習(xí)題等呈現(xiàn)在紙質(zhì)教材上；而將豐富多樣的多媒體教學(xué)資料，包括但不限于圖片、動(dòng)畫、視頻、文本、程序等，展示在數(shù)字課程網(wǎng)站上，并按照教學(xué)需要進(jìn)行網(wǎng)站導(dǎo)航欄的設(shè)置.這樣做既不增加教材的篇幅，又能夠豐富教材的內(nèi)容.這樣做首先充分發(fā)揮了紙質(zhì)教材的優(yōu)勢，內(nèi)容體系完整，方便教師教課，也有利于學(xué)生從整體上把握學(xué)科脈絡(luò)，整體學(xué)習(xí)知識(shí).印在紙質(zhì)教材上的內(nèi)容的選取原則為，在沒有網(wǎng)絡(luò)條件的情況下，使用紙質(zhì)教材應(yīng)該能夠完成課堂教學(xué)，這也是符合我國多數(shù)高等學(xué)校實(shí)際情況的一種做法.其次有利于將反映學(xué)科前沿的內(nèi)容、一些生動(dòng)活潑的物理演示實(shí)驗(yàn)錄像、形象化展示抽象物理概念的動(dòng)畫、一些實(shí)用的參考資料等提供給學(xué)生，而且可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)更新，從而有利于學(xué)生課后開闊視野，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣.

2　對(duì)教材的展現(xiàn)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)

在新形態(tài)教材中，紙質(zhì)內(nèi)容和數(shù)字化教學(xué)資源并不是分立的，而是有機(jī)地融合起來.在紙質(zhì)教材的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)處用“圖標(biāo)+資源序號(hào)+資源標(biāo)題”的形式標(biāo)示相應(yīng)資源(圖1)并配有相應(yīng)的文字說明，引導(dǎo)讀者去登錄數(shù)字課程網(wǎng)站學(xué)習(xí)這一內(nèi)容，而書的版式一般是雙欄排版.一側(cè)放置正文，另一側(cè)可以放置數(shù)字化資源的圖標(biāo)和二維碼.

圖1

如圖1所示，在某教材講解“簡諧運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)矢量表示法”教學(xué)內(nèi)容旁設(shè)置了一個(gè)動(dòng)畫圖標(biāo)，提示讀者此處在網(wǎng)站上有動(dòng)畫，則讀者可以憑紙質(zhì)教材封底提供的網(wǎng)址和賬戶密碼登錄這本書的數(shù)字課程網(wǎng)站(圖2)學(xué)習(xí)這一內(nèi)容.這段動(dòng)畫(圖3)形象直觀地將“旋轉(zhuǎn)矢量表示法”演示了出來，非常有利于理解這一概念.

圖2

圖3

圖片、視頻、文本等適合移動(dòng)設(shè)備展示的教學(xué)資源，可以在教材相應(yīng)位置印刷二維碼，并配以說明文字.讀者掃描二維碼就可以隨時(shí)隨地用手機(jī)、平板電腦等進(jìn)行學(xué)習(xí)，這有效拓展了教材的時(shí)空.如圖4所示，在紙質(zhì)教材例4-4中的相應(yīng)位置印刷了一個(gè)二維碼，學(xué)生在學(xué)習(xí)這道例題的時(shí)候，可以掃描此二維碼，在手機(jī)中就能看到這道題目的其他解法和詳細(xì)分析了.

圖4

3　體現(xiàn)教學(xué)理念的設(shè)計(jì)

在課程網(wǎng)站、二維碼等技術(shù)的運(yùn)用下，我們可以針對(duì)學(xué)生不容易理解的抽象知識(shí)點(diǎn)設(shè)置視頻、動(dòng)畫、講課錄像等資源；針對(duì)物理現(xiàn)象的講解可設(shè)置物理演示實(shí)驗(yàn)錄像；為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣可設(shè)置物理學(xué)與生活實(shí)踐結(jié)合的案例等內(nèi)容；還可以在網(wǎng)站上設(shè)置課前測驗(yàn)、課后練習(xí)、單元測驗(yàn)題等.原來在紙質(zhì)教材中印刷的科學(xué)家簡介、拓展閱讀、參考文獻(xiàn)、習(xí)題答案、附錄(物理學(xué)常量、國際單位制、常用物理量符號(hào)、元素周期表)等內(nèi)容也都可以考慮放在網(wǎng)站上，或以二維碼形式展示.

更為重要的是，可以利用這些技術(shù)，在新形態(tài)教材中體現(xiàn)出現(xiàn)代教育理念.下面舉兩個(gè)具體的例子.

3.1探究式學(xué)習(xí)

1961年美國芝加哥大學(xué)教授施瓦布(J.J.Schwab)在哈佛大學(xué)舉行的紀(jì)念演講會(huì)上作了題為《作為探究的科學(xué)教學(xué)》，提出了一種具有操作性的教學(xué)方法——“探究式學(xué)習(xí)”.施瓦布認(rèn)為教師應(yīng)該用探究的方式展現(xiàn)科學(xué)知識(shí)，學(xué)生應(yīng)該用探究的方式學(xué)習(xí)科學(xué)內(nèi)容.物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，也是與生活聯(lián)系比較密切的一門學(xué)科.因此，要注重讓學(xué)生經(jīng)歷從自然到物理、從生活到物理、從物理再到自然和生活的認(rèn)識(shí)過程.然而一些物理實(shí)驗(yàn)和物理現(xiàn)象無法在課上進(jìn)行演示，對(duì)學(xué)生的認(rèn)知造成了一定的障礙.為此，某大學(xué)物理教材在“共振”部分設(shè)置了一段演示實(shí)驗(yàn)錄像，如圖5、圖6所示.這段實(shí)驗(yàn)演示的是泥塑小人和“大黑貓”分別站在彈簧上，可以隨喇叭振動(dòng)，在某頻率下小人振動(dòng)激烈，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器后，大黑貓振動(dòng)激烈，最后提出了一個(gè)問題“為什么黑貓和小人分別在不同的頻率下振動(dòng)特別激烈”.而學(xué)生要想很好地回答這個(gè)問題，需要深刻理解書中關(guān)于“共振”和“共振頻率”的相關(guān)概念.在以往，傳授知識(shí)和播放演示實(shí)驗(yàn)錄像是分開的，通過這種形式可以很好地結(jié)合起來，體現(xiàn)了探究式學(xué)習(xí)的理念.

圖5

圖6

3.2混合式教學(xué)

在被稱為“中國大規(guī)模在線課程(MOOC)元年”的2013年，教育界掀起了一股關(guān)注、追趕MOOC(慕課)的熱潮.人們在理解MOOC(Massive Open Online Courses)字面含義的同時(shí)，更多地考慮其內(nèi)涵以及它在傳統(tǒng)教學(xué)中的實(shí)際意義.利用MOOC進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)課堂”形式的大學(xué)物理課程混合式教學(xué)研究也正在國內(nèi)多所高校，如同濟(jì)大學(xué)、清華大學(xué)中開展.所謂“翻轉(zhuǎn)”，就是網(wǎng)絡(luò)課程+本地大學(xué)教授面對(duì)面深度參與教學(xué)的一種形式.而在網(wǎng)絡(luò)課程端，“微視頻”是其核心內(nèi)容.“微”既是“碎片化”，將課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行“碎片化”處理，將較大的課程單元變成若干較小的知識(shí)單元.然而碎片化的學(xué)習(xí)，很難從整體架構(gòu)上去把握這門課程的知識(shí)體系和內(nèi)容.為此，某力學(xué)教材將開設(shè)MOOC所準(zhǔn)備的近百段“微視頻”，以二維碼的形式置入紙質(zhì)教材相關(guān)知識(shí)點(diǎn)附近，如圖7所示，使讀者既見“樹木”，又見“森林”，便于開展混合式教學(xué)實(shí)踐.

圖7

4　結(jié)語

近年來，“重科研、輕教學(xué)”的傾向?qū)е聦W(xué)校里不像以前那樣重視教材建設(shè).一方面原有物理的經(jīng)典教材的作者有的已經(jīng)去世，大多數(shù)年事已高，另一方面中青年教師不愿意花精力在編寫教材上面，這導(dǎo)致了很多高校物理的經(jīng)典教材出現(xiàn)內(nèi)容陳舊、無法更新、后繼無人的情況.然而，現(xiàn)在國家大力倡導(dǎo)、社會(huì)高度關(guān)注、高校如火如荼開展的以“慕課”為代表的在線開放課程建設(shè)，為高校物理教材建設(shè)提供了新的契機(jī).在線開放課程的建設(shè)者們可以借勢將教材建設(shè)和在線開放課程建設(shè)納入一體，進(jìn)行整體的設(shè)計(jì)考慮，充分將現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳統(tǒng)的物理教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地

融合起來，從而讓高校物理教材呈現(xiàn)出新面貌，讓更多的高校學(xué)子喜歡上物理、學(xué)好物理.

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Thinking and practice of the construction of the new form of physics textbooks in universities

MA Tian-kui, GAO Jian

(Higher Education Press, Beijing 100029, China)

This paper introduces the construction of a new form of the combination of paper materials and new media resources, including integrated design of teaching content. This is in order to fully reflect the mixed type teaching, flipped classroom, inquiry learning and other teaching ideas.

course construction; teaching material; mixed type teaching; inquiry learning

2015-10-30；

2015-12-21

馬天魁(1980—)，男，遼寧沈陽人，高等教育出版社高級(jí)編輯，碩士，主要從事高校物理教材的選題策劃和數(shù)字化出版工作.

教學(xué)研究

O 4;G 642

A

1000- 0712(2016)07- 0001- 03