王祖源 張 睿 顧 牡 張志華

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

寫在正文之前

本文是筆者近5年基于SPOC的混合式教學(xué)的工作總結(jié)，我們寫這個(gè)總結(jié)主要是基于以下3個(gè)方面的原因：

其一，同濟(jì)大學(xué)教育技術(shù)學(xué)專業(yè)碩士點(diǎn)師生在不斷跟蹤、調(diào)研現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用前沿的過程中，認(rèn)識(shí)到高等教育信息化是促進(jìn)高等教育改革創(chuàng)新和提高質(zhì)量的有效途徑，是教育信息化發(fā)展的創(chuàng)新前沿。正如《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》所指出的：“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”[1]。教育信息化的發(fā)展要以教育理念創(chuàng)新為先導(dǎo)，以優(yōu)質(zhì)教育資源和信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)方式和教育模式創(chuàng)新為核心服務(wù)于教育改革和發(fā)展，探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新。2013年初夏，我們?cè)趯W(xué)校本科生院(原教務(wù)處)設(shè)立的學(xué)校層面教學(xué)改革研究項(xiàng)目“教育技術(shù)前沿中MOOC模式研究與實(shí)踐”課題支持下，正式拉開了基于MOOC的混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)與大學(xué)物理MOOC課程建設(shè)的序幕；同年9月，在我校大學(xué)物理(下)課程的一個(gè)班級(jí)中開始第一批教學(xué)試點(diǎn)。那時(shí)，在線視頻部分使用的是我校在“愛課程”網(wǎng)上運(yùn)行的“大學(xué)物理精品資源共享課”視頻?！皭壅n程”推出的“精品資源共享課”視頻是真實(shí)課堂教學(xué)的隨堂錄制，這種視頻模式對(duì)于非在校的社會(huì)學(xué)習(xí)者是比較合適的，但我們這次試點(diǎn)并沒有對(duì)社會(huì)開放，只面對(duì)在校學(xué)生。按教學(xué)進(jìn)度配置與其教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的隨堂測(cè)試、周作業(yè)與周測(cè)試，很受那些進(jìn)入大學(xué)后就想“放松一下”進(jìn)而經(jīng)常不愿意進(jìn)課堂聽課的學(xué)生的歡迎。在線課堂也讓我們思考：學(xué)生已經(jīng)可以在線學(xué)習(xí)傳統(tǒng)課堂上的教學(xué)內(nèi)容，那當(dāng)他們走進(jìn)教室后，教師再給他們講什么呢？“翻轉(zhuǎn)課堂”由此應(yīng)運(yùn)而生，更深入一點(diǎn)，需要重新規(guī)劃教學(xué)方案，重新錄制線上教學(xué)視頻。與此同時(shí)，我們研究MOOC、SPOC、微課程等特征，不斷與試點(diǎn)班級(jí)的學(xué)生交流教與學(xué)的體會(huì)，并開始基于SPOC的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，至2018年6月，筆者已完成了5年的基于SPOC的混合式教學(xué)模式教學(xué)試點(diǎn)。在這幾年的教學(xué)改革中，我們努力將教育技術(shù)基本原理應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，希望從教學(xué)理念、方法、手段等方面真正理解教育教學(xué)改革的本質(zhì)，讓教學(xué)改革步入科學(xué)研究的軌道，使教學(xué)質(zhì)量上一個(gè)臺(tái)階?；仡櫄v程，雖然談不上這項(xiàng)改革取得了成功，但經(jīng)過不斷修改、完善線上線下教學(xué)資源，不斷改進(jìn)師生互動(dòng)的方式方法，現(xiàn)已形成了比較穩(wěn)定的“基于SPOC的混合式教學(xué)模式”。希望其中能有點(diǎn)滴片段可以對(duì)我國(guó)開展MOOC本土化的教師有參考和借鑒作用。

其二，我們從在高等教育的課程中實(shí)施大規(guī)模在線開放課程(慕課)的可行性研究開始，結(jié)合同濟(jì)大學(xué)大學(xué)物理課程每個(gè)學(xué)期教學(xué)實(shí)踐的數(shù)據(jù)分析，先后又在學(xué)校的教改課題中立項(xiàng)開展了“大學(xué)物理‘微課程’建設(shè)的研究與實(shí)踐”“《大學(xué)物理》SPOC實(shí)踐與資源建設(shè)”、上海高校本科重點(diǎn)教學(xué)改革項(xiàng)目“‘互聯(lián)網(wǎng)+’背景下的大學(xué)物理課程建設(shè)與實(shí)踐”課題以及上海市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃教育學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目“技術(shù)支持學(xué)習(xí)環(huán)境下對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)成效影響研究”等課題研究，實(shí)施教學(xué)實(shí)踐的教師逐漸增加。參與這些課題研究工作的教師和研究生先后在《中國(guó)大學(xué)教學(xué)》《物理與工程》《現(xiàn)代教育技術(shù)》《大學(xué)物理》等期刊上發(fā)表了相關(guān)的研究論文，我們希望對(duì)這些工作進(jìn)行必要的歸納總結(jié)，也算是對(duì)這些研究課題必要的交代。

圖1 基于WiFi的課堂互動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

其三，筆者曾在幾個(gè)全國(guó)性教育教學(xué)相關(guān)會(huì)議和國(guó)際物理教育研討會(huì)上介紹開設(shè)基于SPOC的大學(xué)物理混合式教學(xué)的一點(diǎn)體會(huì)。其間，有老師問及能否分享我們的討論題目。坦誠(chéng)地說(shuō)，不是我們不愿意分享，而是沒有足夠的把握認(rèn)為這是合適的討論題目。例如，在一次研討會(huì)上介紹“基于WiFi的課堂互動(dòng)系統(tǒng)”中用過的一道關(guān)于狹義相對(duì)論視覺效應(yīng)的題目，如圖1所示。我們的意圖是強(qiáng)調(diào)“長(zhǎng)度收縮是發(fā)生在有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向上”，以及其“不是看到的圖像”等問題。或許由于不是在課堂教學(xué)過程中的場(chǎng)景，會(huì)下就有老師提出“這個(gè)題目不是狹義相對(duì)論的題目”。我們認(rèn)為，給學(xué)生討論什么樣的題目見仁見智，而且對(duì)不同的對(duì)象，依據(jù)他們對(duì)已有知識(shí)的理解程度，討論的題目應(yīng)該有所不同。如今，我們已經(jīng)整理出了一套題目，在非“寫教材”的定位下，愿意與正在開展相關(guān)教學(xué)模式的老師交流分享。

0 引言

2016年初，聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)總干事伊琳娜·博科娃(Irina Bokova)在以《反思教育：向“全球共同利益”的理念轉(zhuǎn)變？》(Rethinking education: Towards a global common good?)為題的研究報(bào)告[2](以下簡(jiǎn)稱“報(bào)告”)“序言”部分寫道：“我們?cè)?1世紀(jì)需要怎樣的教育？在當(dāng)前社會(huì)變革的背景下，教育的宗旨是什么？應(yīng)如何組織學(xué)習(xí)？”她指出：“世界在變化，教育也必須變化。社會(huì)無(wú)處不在經(jīng)歷著深刻變革，這種形勢(shì)呼吁新的教育形式，及今后社會(huì)和經(jīng)濟(jì)所需要的能力?！?/p>

事實(shí)就是這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)模式在過去的幾年里發(fā)生了巨大的變化，知識(shí)來(lái)源改變了。我們現(xiàn)在的教學(xué)對(duì)象也很有個(gè)性：他們獲取知識(shí)的途徑多元，上課不是唯一的途徑；他們習(xí)慣于圖像刺激，不習(xí)慣閱讀長(zhǎng)篇文字；他們注意力持續(xù)性短暫，不習(xí)慣長(zhǎng)久坐著聽講；他們喜歡一心多用，熱衷于使用移動(dòng)產(chǎn)品，且容易接受并嘗試新事物。此時(shí)，學(xué)習(xí)者與知識(shí)之間的交流互動(dòng)方式也改變了。

那么作為教師，該如何對(duì)待互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代學(xué)生所發(fā)生的這些變化呢？我們是否應(yīng)該重新思考教與學(xué)、教師與學(xué)生、課內(nèi)與課外的關(guān)系？這里不妨思考這樣一個(gè)問題：在信息技術(shù)應(yīng)用進(jìn)程中，E-mail與e-learning幾乎是同時(shí)出現(xiàn)在人們的視線，為什么E-mail很快被人們接受而且廣泛應(yīng)用，但e-learning的應(yīng)用卻不夠樂觀？如同E-mail應(yīng)用給我們帶來(lái)了新的交流方式，京東給了人們新的購(gòu)物方式，百度提供了新的獲取信息的方式，教育理所當(dāng)然地應(yīng)該為學(xué)生提供更為有效的學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。

與此同時(shí)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、創(chuàng)客以及虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)等新信息技術(shù)正在進(jìn)入課堂，為高等教育的革新與發(fā)展提供了新的教育研究范式。這些與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)密切相關(guān)的技術(shù)具有泛在性、即時(shí)性、個(gè)性化，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)使學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)隨地開展學(xué)習(xí)；大數(shù)據(jù)可以使教育者能夠及時(shí)有效地分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為，并根據(jù)反饋信息調(diào)整自己的教學(xué)工作；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)平臺(tái)之間的交互功能，幫助學(xué)習(xí)者通過自身體驗(yàn)學(xué)習(xí)知識(shí)。如果高等教育能夠有效地將這些信息化工具整合到教學(xué)過程中，教學(xué)效果將會(huì)得到較大的提升。

傳統(tǒng)的教學(xué)以教師為中心，教學(xué)過程往往是單向式，傳遞的信息是同質(zhì)的，很難實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)；學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏實(shí)踐體驗(yàn)，學(xué)習(xí)過程以記憶理解為主，缺少對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和基于所學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新，這樣的教學(xué)模式難以適應(yīng)信息時(shí)代的需要。

國(guó)務(wù)院于2015年發(fā)布的《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》指出，“互聯(lián)網(wǎng)與各領(lǐng)域的融合發(fā)展具有廣闊前景和無(wú)限潛力，已成為不可阻擋的時(shí)代潮流”[3]。黨的十九大明確提出要“加快教育現(xiàn)代化，辦好人民滿意的教育”，要“發(fā)展素質(zhì)教育，推進(jìn)教育公平”。在這樣的時(shí)代背景下，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的信息化教育已然成了促進(jìn)傳統(tǒng)教育變革的重要途徑，全民教育、個(gè)性化學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)等成了當(dāng)今時(shí)代教學(xué)的主旋律，各種教育信息化實(shí)例層出不窮[4]。

1 “慕課”“微課程”“翻轉(zhuǎn)課堂”的特征與翻轉(zhuǎn)課堂是否適用于理科課程的爭(zhēng)議

1.1 “慕課”“微課程”“翻轉(zhuǎn)課堂”的特征

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)高校教學(xué)模式面臨著“大規(guī)模開放式在線課程”“移動(dòng)學(xué)習(xí)”“翻轉(zhuǎn)課堂”等的挑戰(zhàn)。于是，“現(xiàn)在有些人認(rèn)為，由于電子學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)和其他數(shù)字技術(shù)提供了大量學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，學(xué)校教育模式在數(shù)字時(shí)代是沒有前途的”[2]。該觀點(diǎn)對(duì)“慕課”和“翻轉(zhuǎn)課堂”教育教學(xué)改革的認(rèn)識(shí)存在誤區(qū)，筆者認(rèn)為有必要從近幾年混合式教學(xué)踐行者的角度，剖析“慕課”“微課程”“翻轉(zhuǎn)課堂”等教育界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)詞語(yǔ)的特征，探討“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的可能方式。

慕課，即大規(guī)模開放式在線課程(massive open online course，MOOC)，是20世紀(jì)末西方開創(chuàng)孕育、2012年開始在全世界教育界涌現(xiàn)出的一個(gè)浪潮，其本質(zhì)是一種教學(xué)模式，是以支持大規(guī)模和開放性為特征的網(wǎng)絡(luò)課程，今天更多地稱為大規(guī)模開放的在線課程。但這種大規(guī)模開放的在線課程與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)課程有著明顯的區(qū)別，盡管過去的網(wǎng)絡(luò)課程可以提供高質(zhì)量的教育，但難以做到“大規(guī)模”；過去網(wǎng)絡(luò)課程的高收費(fèi)，無(wú)“開放”可言；今天的慕課是任課教師全程參與課程教學(xué)，包含課程的設(shè)置、實(shí)施、課程進(jìn)行中的師生互動(dòng)等，被看作是教育傳播服務(wù)的變革。李曉明教授將慕課定義為一個(gè)教學(xué)過程，即“主講教師負(fù)責(zé)的，通過互聯(lián)網(wǎng)開放支持大規(guī)模人群參與的，以講課短視頻、作業(yè)練習(xí)、論壇活動(dòng)、通告郵件、測(cè)驗(yàn)考試等要素交織，有一定時(shí)長(zhǎng)的教學(xué)過程?！盵5]

微課程(micro-lecture)，常簡(jiǎn)稱為“微課”，指的是以一個(gè)內(nèi)容簡(jiǎn)短、主題明確的視頻來(lái)集中說(shuō)明一個(gè)問題或核心內(nèi)容的小課程，最終形成在線學(xué)習(xí)或移動(dòng)學(xué)習(xí)的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容，因而被看成是在線課程所需的教學(xué)資源，包含課堂教學(xué)中的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)方法和素材課件等。微課程的主要特點(diǎn)是時(shí)間短、內(nèi)容少、容量小、主題突出、多樣傳播、針對(duì)性強(qiáng)，并且微課程的制作簡(jiǎn)單。目前，微課程不僅是師生學(xué)習(xí)交流的教育資源，也構(gòu)成了學(xué)校教育教學(xué)改革的特色[6]。微課是信息化時(shí)代的產(chǎn)物，是一種革新式的教學(xué)理念和教育技術(shù)，具有教學(xué)目標(biāo)明確、教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)化、資源使用方便和制作成本低廉等特征，制作環(huán)節(jié)包括選題、教學(xué)設(shè)計(jì)、錄制微課視頻、視頻后期處理和資源發(fā)布等5個(gè)步驟，其中教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是微課堂建設(shè)最重要的環(huán)節(jié)。

翻轉(zhuǎn)課堂(flipped classroom或inverted classroom)是信息化時(shí)代的產(chǎn)物，顛覆了傳統(tǒng)課堂與課下的教學(xué)流程，是促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)的創(chuàng)新教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂把知識(shí)的學(xué)習(xí)與信息的獲取放在課下，讓學(xué)生借助在線視頻或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；而課上的寶貴時(shí)間用于師生交流，答疑解惑和探究學(xué)習(xí)等。這種教學(xué)模式把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交還給學(xué)生，學(xué)生在課下可以利用多種教學(xué)資源、慕課和微課等網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、查閱資料而獲取知識(shí)，教師在課上通過組織探究、研討和答疑等的教學(xué)形式，達(dá)到交流互動(dòng)，幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化，提升學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的深刻理解，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，體現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

1.2 翻轉(zhuǎn)課堂是否適用于理科課程的爭(zhēng)議

從教師的教學(xué)來(lái)看，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式實(shí)際上是教師對(duì)自己的教學(xué)進(jìn)行重組。在教學(xué)流程設(shè)計(jì)上，依據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式創(chuàng)新逆向教學(xué)流程的思路，把學(xué)生通過閱讀教材或其他網(wǎng)絡(luò)數(shù)字資源容易習(xí)得的知識(shí)內(nèi)容，放在課程網(wǎng)站上。通常是將知識(shí)點(diǎn)講授的內(nèi)容錄制成視頻，同時(shí)提出一些在學(xué)習(xí)過程中可以討論的問題，包含自學(xué)過程中的自測(cè)題、有助于加深理解的問題、知識(shí)應(yīng)用題以及能力拓展問題等，供學(xué)習(xí)者帶著問題進(jìn)行在線研討式學(xué)習(xí)，且要求學(xué)生在教師預(yù)先設(shè)置好的學(xué)習(xí)時(shí)間節(jié)點(diǎn)內(nèi)完成自主學(xué)習(xí)。課堂教學(xué)的內(nèi)容則是以討論式學(xué)習(xí)為主，比如進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)性梳理，關(guān)鍵問題的討論，作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)的問題討論，某些課本以外的問題討論等；對(duì)那些需要?jiǎng)邮謱?shí)驗(yàn)或深入研究的問題，也可以在研討式的課堂上交流。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用建立在信息化教學(xué)技術(shù)手段發(fā)展完備的基礎(chǔ)上，教學(xué)技術(shù)手段的完備程度是指技術(shù)手段達(dá)到應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，具有廣泛的應(yīng)用性，且具有便捷的使用途徑。

在校學(xué)生是否適用以微課程資源為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)是一個(gè)爭(zhēng)論比較大的問題，特別是物理這種理科課程，如何處理微課程教學(xué)資源可能導(dǎo)致知識(shí)“碎片化”是首先要重點(diǎn)考慮的問題。碎片化包括時(shí)間碎片化、知識(shí)碎片化和學(xué)習(xí)碎片化。理性地講，學(xué)生進(jìn)行微學(xué)習(xí)(微學(xué)習(xí)主要是指由微內(nèi)容和微媒體構(gòu)成，學(xué)習(xí)者可以身心愉悅地隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)。微內(nèi)容是把原來(lái)較大的知識(shí)塊劃分為較小的但相互關(guān)聯(lián)的單元模塊，從而使得每個(gè)單元的學(xué)習(xí)時(shí)間更短。微媒體即承載微內(nèi)容的媒體，具有輕便易用的特性。)具有自主性、個(gè)別性和個(gè)性化等特征，同時(shí)也失去了相對(duì)固定的物理空間和班級(jí)教學(xué)的組織形式，這使得學(xué)生的學(xué)習(xí)受到碎片化特征的制約。在碎片化學(xué)習(xí)的背景下，表面上變?yōu)樗槠闹R(shí)，實(shí)際上卻方便了知識(shí)的重構(gòu)，我們需要使用“零存整取式學(xué)習(xí)策略”。零存整取學(xué)習(xí)策略的核心思想是把不斷積累的知識(shí)碎片進(jìn)行融合，使碎片化的知識(shí)逐漸整合起來(lái)，并與個(gè)人原有的知識(shí)體系實(shí)現(xiàn)對(duì)接，從而達(dá)到化零為整的目的，最終通過將碎片化知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造性重構(gòu)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)創(chuàng)新[6]。因此，教師應(yīng)當(dāng)規(guī)劃好定期推送給學(xué)生的學(xué)習(xí)量，面授課上注意幫助學(xué)生建立起知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)通管道，歸納總結(jié)所學(xué)到的碎片知識(shí)，形成邏輯結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的知識(shí)框架。

還有一個(gè)回避不了的問題：有的教師擔(dān)心，學(xué)生已經(jīng)通過在線學(xué)習(xí)掌握了基本的學(xué)習(xí)要點(diǎn)，沒必要再到課堂上來(lái)聽課；有的學(xué)生干脆課前不進(jìn)行學(xué)習(xí)，直接去課堂聽老師講，這涉及“聽課”與“講課”兩個(gè)基本概念?！奥犝n”多數(shù)情況下是學(xué)生按照指定時(shí)間去指定地點(diǎn)，聽一個(gè)教師(通常是用投影PPT的方式)講上1～2個(gè)小時(shí)，然后散掉。如果教師精心準(zhǔn)備了這1～2個(gè)小時(shí)的教學(xué)內(nèi)容，講授過程中不斷展示所教授內(nèi)容的感悟和思考，抑揚(yáng)頓挫地體現(xiàn)了重點(diǎn)和要求，學(xué)生聽講一定比自己看書的效果好很多，這樣的聽課的確有必要。不過這也是有成本的，那就是一群人在指定時(shí)間去同一個(gè)地方待一段時(shí)間，而且，學(xué)生之間的差異會(huì)導(dǎo)致他們?cè)谀嵌螘r(shí)間里不一定總有收獲，特別是在某個(gè)點(diǎn)思想開小差的同學(xué)，回過神后就不知教師所云了。所以，教師如何設(shè)計(jì)自己的“講課”非常重要，既要讓已經(jīng)習(xí)得基本知識(shí)的學(xué)生從“聽課”中獲益，也要讓那些容易思想開小差的學(xué)生積極參與到課堂中，更要讓那些課前不學(xué)習(xí)的學(xué)生盡快回歸到正常的學(xué)習(xí)軌跡中來(lái)。教師的“講課”不僅要避免與在線課程教學(xué)內(nèi)容的重復(fù)，還要充分發(fā)揮課堂面授教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)生深入理解、內(nèi)化所學(xué)知識(shí)，這就是基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式。在這種教學(xué)模式下，課堂活動(dòng)是參與式的，學(xué)生需要為參與這樣的課堂事先學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備。教師需要指導(dǎo)這種學(xué)習(xí)和準(zhǔn)備，他可能會(huì)用到一些視頻資源，可能是自己的，也可能是他人的，慕課則可以看成是有助于學(xué)生參與課堂的理想材料的一種近似[7]。

教學(xué)模式是教育學(xué)領(lǐng)域的宏觀概念，是建立在具有一定指導(dǎo)性思想基礎(chǔ)上的教學(xué)理論，具有相對(duì)穩(wěn)定和完整的教學(xué)活動(dòng)框架與程序，同時(shí)又不失靈活性與可操作性?；诜D(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式作為信息化時(shí)代興起的教學(xué)模式有其自身的創(chuàng)新特點(diǎn)：一是教學(xué)流程的創(chuàng)新。傳統(tǒng)課堂教育模式遵循的教學(xué)流程是先課堂傳授知識(shí)，學(xué)生獲取信息，而后學(xué)生課下鞏固復(fù)習(xí)；基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過程的逆向創(chuàng)新，學(xué)生學(xué)習(xí)的起點(diǎn)始于課下，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)獲取知識(shí)，而后在課堂上通過討論、練習(xí)等形式的課堂活動(dòng)加深理解。二是輔助教學(xué)手段的創(chuàng)新。傳統(tǒng)教學(xué)模式中，輔助教學(xué)手段往往在課堂教學(xué)中應(yīng)用，而基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式一大創(chuàng)新點(diǎn)在于真正借助互聯(lián)網(wǎng)和視頻制作技術(shù)的普及，將輔助視頻資源應(yīng)用于整個(gè)教學(xué)流程中，學(xué)生可以借助網(wǎng)絡(luò)在線和學(xué)習(xí)視頻在課下實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)。三是教師功能的創(chuàng)新。在教育學(xué)發(fā)展的長(zhǎng)河里，教師一直是課堂的權(quán)威，教師在教學(xué)活動(dòng)中具有絕對(duì)的領(lǐng)導(dǎo)地位，教師是學(xué)生獲取知識(shí)和信息最主要的渠道。但是在基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)模式中，其創(chuàng)新之處在于教師的角色功能被重新定位，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的地位被顯著提高，學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中變得更為主動(dòng)，教師成為學(xué)習(xí)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者、輔助者。學(xué)生獲取信息也不完全依賴于教師的傳授，而可以通過各種教育技術(shù)手段完成。

我國(guó)在MOOC領(lǐng)域也積極響應(yīng)，先后推出了中國(guó)大學(xué)MOOC、好大學(xué)在線、學(xué)堂在線、智慧樹等課程平臺(tái)，一方面引進(jìn)國(guó)際優(yōu)質(zhì)課程，實(shí)現(xiàn)國(guó)際教育的本土化；另一方面實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)優(yōu)秀課程的共享，推廣華語(yǔ)圈高等教育領(lǐng)域的優(yōu)秀成果。大量在線開放課程的出現(xiàn)降低了課程的運(yùn)行成本，上線課程和受教育人數(shù)都在增加，這使得學(xué)習(xí)名校名師的課程不再成為奢望，教育變得更加平等。對(duì)于在線課程，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身的偏好和能力，挑選適合自己的課程；在課程學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者還可以與不同知識(shí)背景的同伴組成學(xué)習(xí)小組，通過交流學(xué)習(xí)知識(shí)。在推行基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)過程中，教育者還可以根據(jù)需要形成小規(guī)模限制型教學(xué)班級(jí)(SPOC)，結(jié)合班級(jí)特點(diǎn)，開展線上線下相結(jié)合的教學(xué)，這就形成了基于SPOC的混合式教學(xué)模式。

筆者通過5年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，基于SPOC的混合式教學(xué)模式在激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與自我效能，增大課堂授課容量，提高課堂教學(xué)效率，增強(qiáng)師生情感交流等方面有積極作用。微視頻學(xué)習(xí)資源以其可隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，能反復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)深受學(xué)生歡迎。實(shí)踐表明，時(shí)長(zhǎng)為10～15分鐘的教學(xué)視頻最適合學(xué)生學(xué)習(xí)，超過15分鐘容易讓人產(chǎn)生疲勞和厭倦；視頻質(zhì)量好壞，導(dǎo)學(xué)方案，課前資源，課堂問題探究設(shè)計(jì)等因素也會(huì)影響翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)效果。

在前人基礎(chǔ)上，我們嘗試在基于翻轉(zhuǎn)課堂的混合式教學(xué)中應(yīng)用支架式、案例式和任務(wù)驅(qū)動(dòng)式等教學(xué)策略；采用課堂測(cè)試式、競(jìng)賽式、學(xué)生自主評(píng)選作品等方法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力；在課堂上運(yùn)用問題探究、學(xué)生分組討論、頭腦風(fēng)暴等手段激發(fā)學(xué)生潛能，培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力。

2 混合式教學(xué)的基本特征

信息技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了教育信息化的進(jìn)程，基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)平臺(tái)一方面為學(xué)習(xí)者提供了豐富的教學(xué)資源和自主學(xué)習(xí)空間，另一方面也為學(xué)生交互和師生交互提供了更加便捷的途徑，成為互聯(lián)網(wǎng)+教育的重要教學(xué)模式之一。實(shí)踐效果顯示：采取線上線下相結(jié)合的基于SPOC的混合式教學(xué)模式，可以實(shí)現(xiàn)在線課程和課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。相比于在線教育，教師的監(jiān)督作用得到了加強(qiáng)，學(xué)生完成課程的比例得到大幅度提高；相比于課堂教學(xué)，教師可以通過選取適當(dāng)?shù)膬?nèi)容作為線上教學(xué)課程，降低了授課過程的成本，教師還可以根據(jù)線上學(xué)習(xí)的反饋信息，改進(jìn)課堂教學(xué)；在課堂教學(xué)中，教師可以引入實(shí)踐環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生的體驗(yàn)，增進(jìn)教學(xué)效果。

根據(jù)現(xiàn)代教育理論，學(xué)習(xí)過程包括程序性學(xué)習(xí)和啟發(fā)性學(xué)習(xí)。以記憶為主的程序性學(xué)習(xí)完全可以以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主；啟發(fā)性學(xué)習(xí)過程，需要通過作為專家的教師與學(xué)生之間的互動(dòng)來(lái)完成。由此可見，將信息技術(shù)和課堂教學(xué)有機(jī)整合，有助于形成以學(xué)生為中心，充分發(fā)掘?qū)W生自主學(xué)習(xí)動(dòng)力和創(chuàng)新能力，形成互聯(lián)網(wǎng)+高等教育教學(xué)的特色教學(xué)模式，提高高等教育的競(jìng)爭(zhēng)力。

新時(shí)代對(duì)人才的協(xié)作學(xué)習(xí)能力、交際能力以及批判性思維能力提出了更高的要求。Johnson D.W.& Johnson R.T.在《合作學(xué)習(xí)》一書中提到，當(dāng)面臨多種學(xué)習(xí)組織形式時(shí)，推薦選擇協(xié)作學(xué)習(xí)方式，并提出協(xié)作學(xué)習(xí)5要素理論：①積極的相互依賴，小組的成功與每一位成員的努力密不可分，成員之間的緊密協(xié)作才能促進(jìn)學(xué)習(xí)績(jī)效的最大化；②面對(duì)面的促進(jìn)性交互，協(xié)作學(xué)習(xí)中要保證一定程度的面對(duì)面交流，促進(jìn)信息的交換與加工；③個(gè)體與小組職責(zé)，小組成員之間應(yīng)明確自身任務(wù)，努力完成自身職責(zé)，以確保小組整體工作的完成；④人際與小組技能；⑤小組自加工，是對(duì)小組內(nèi)部活動(dòng)的反思，包括對(duì)已有協(xié)作成果進(jìn)行反思和修正[8]。在學(xué)校的學(xué)習(xí)中加入?yún)f(xié)作學(xué)習(xí)的形式，可以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的協(xié)作意識(shí)，有利于提高學(xué)習(xí)者的分工與協(xié)作能力。協(xié)作學(xué)習(xí)可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、參與性，培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力和創(chuàng)新能力?；旌鲜絽f(xié)作學(xué)習(xí)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展逐漸在教育活動(dòng)中成為熱點(diǎn)。

混合式教學(xué)模式主要包括在線學(xué)習(xí)、混合模式與課堂討論幾個(gè)模塊。在線學(xué)習(xí)模塊的內(nèi)容常以講課短視頻、作業(yè)練習(xí)、互動(dòng)交流、測(cè)驗(yàn)考試、通告郵件等方式提供給學(xué)生，結(jié)合泛在學(xué)習(xí)(ubiquitous learning)的特點(diǎn)，使學(xué)習(xí)過程實(shí)現(xiàn)隨時(shí)化、隨地化，方便學(xué)生的時(shí)間安排，滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。但是片斷化的學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生將知識(shí)有機(jī)地整合，并加以應(yīng)用和評(píng)價(jià)。課堂討論結(jié)合即興學(xué)習(xí)(right on the site learning)的特點(diǎn)，有利于將學(xué)習(xí)體驗(yàn)和個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整合，通過課堂探究和討論，加強(qiáng)學(xué)生思維的主動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程的內(nèi)化。在課堂討論環(huán)節(jié)，教師可以采取基于問題的學(xué)習(xí)方式或者基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)方式[9]。教師根據(jù)教學(xué)的重點(diǎn)或者難點(diǎn)，按照由淺到深的原則，有目標(biāo)地設(shè)計(jì)教學(xué)問題；學(xué)生通過解決問題，將線上課程中所學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到特定的環(huán)境中來(lái)，通過小組討論和教師的引導(dǎo)，對(duì)產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生還可以通過解決多個(gè)問題，按照歸納推理的方法，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行歸納，從元認(rèn)知的高度實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的內(nèi)化。課堂討論的問題，既要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也要考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，這樣才能充分激發(fā)學(xué)生在討論中的活躍程度。在討論中，也可以適當(dāng)引入劣構(gòu)性問題，在解決這類問題時(shí)，學(xué)生需要自主判斷題目給出的條件是否適當(dāng)，并通過查閱資料，找到相應(yīng)的條件，如地球的質(zhì)量、原子的大小等，通過建立簡(jiǎn)化模型來(lái)解決問題。對(duì)于實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，教師還可以開展基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)。教師根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，確定學(xué)生的學(xué)習(xí)項(xiàng)目，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、課件制作、程序設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬等。學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目制定出相關(guān)計(jì)劃書，教師和學(xué)生通過討論確定計(jì)劃書的可行性。在實(shí)驗(yàn)課堂上，各學(xué)習(xí)小組按照計(jì)劃完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，教師幫助學(xué)生及時(shí)解決學(xué)習(xí)上可能出現(xiàn)的問題。完成實(shí)驗(yàn)后，小組按照研究結(jié)果寫出研究報(bào)告，并在課堂宣讀。對(duì)于基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅需要運(yùn)用和實(shí)踐所學(xué)的知識(shí)，可能還需要將其他領(lǐng)域的知識(shí)整合到探究過程中，提高對(duì)知識(shí)的掌握程度。

課堂討論的時(shí)間有限，完全采用探究性學(xué)習(xí)的模式，影響學(xué)習(xí)的成效。不同的混合模式可以將在線學(xué)習(xí)過程和課堂討論模式有機(jī)地整合起來(lái)，教師可以采取課堂教學(xué)為主，在線學(xué)習(xí)作為補(bǔ)充的非翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)模式或者在線學(xué)習(xí)為主，課堂討論作為補(bǔ)充的翻轉(zhuǎn)模式，將兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。對(duì)于翻轉(zhuǎn)課堂，教師可以采取在課堂講重點(diǎn)、難點(diǎn)后再進(jìn)行課堂討論的部分翻轉(zhuǎn)模式或課堂全部用于討論的完全翻轉(zhuǎn)模式。

采用翻轉(zhuǎn)課堂形式，至少可以帶來(lái)3個(gè)方面的益處：①實(shí)現(xiàn)授課、批改作業(yè)與輔導(dǎo)任務(wù)的分離，釋放教師知識(shí)教學(xué)的勞動(dòng)力，讓教師的時(shí)間真正花費(fèi)在個(gè)性化的交互中。②思辨和身教的補(bǔ)足。以往，教師在課堂里都是口若懸河地進(jìn)行“填鴨”式教學(xué)，學(xué)生僅是被動(dòng)的知識(shí)接收者，翻轉(zhuǎn)課堂可以給這個(gè)問題帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)。課堂時(shí)間一旦不再是以知識(shí)傳授為主的講課時(shí)，就可以在學(xué)生網(wǎng)上自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，聚焦到探究式的個(gè)性教學(xué)，包括答疑解惑、深入討論、實(shí)際操作演示甚至手把手的指導(dǎo)等，這才是有靈性的、個(gè)性化的教育，這才是能培養(yǎng)出獨(dú)立思考、實(shí)踐動(dòng)手能力的教育，讓學(xué)生接收了知識(shí)之后能有所創(chuàng)造。③課堂職能的轉(zhuǎn)變逼迫教師必須更深入地理解課程內(nèi)容，進(jìn)而提升教師水平。不能想當(dāng)然地認(rèn)為每個(gè)教師對(duì)所講課程的理解都是全面且深入的。當(dāng)教師使用別人的視頻資源來(lái)授課時(shí)，他就由一個(gè)簡(jiǎn)單的傳達(dá)者(lecturer)變成一個(gè)啟迪者(facilitator)，同時(shí)，對(duì)教師的教學(xué)和業(yè)務(wù)能力提出了更高要求。

筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)在近幾年已經(jīng)開展了基于SPOC的混合式教學(xué)模式研究，制作了許多質(zhì)量較高的微課程課件和虛擬實(shí)驗(yàn)課件，積累了豐富的制作經(jīng)驗(yàn)和線上教學(xué)資源。從研究結(jié)果看，混合式教學(xué)班的教學(xué)效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)班。我們的實(shí)踐表明，采取混合式教學(xué)能增加學(xué)生上課的專注程度，提高課堂教學(xué)的效果，學(xué)生在線上課程學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)與學(xué)生最終的學(xué)習(xí)結(jié)果有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)。在這些研究成果的基礎(chǔ)下，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃對(duì)混合式教學(xué)進(jìn)行更加系統(tǒng)地研究。

3 混合式教學(xué)設(shè)計(jì)的基本要求

SPOC模式主要是針對(duì)在校學(xué)生的，因而其課程教學(xué)的運(yùn)作方式完全取決于任課教師的教學(xué)理念與對(duì)課程教學(xué)目標(biāo)的定位。以大學(xué)物理課程為例，教學(xué)定位至少有3種可能的選擇方式。

3.1 以能力培養(yǎng)為主的教學(xué)

2004年，美國(guó)教育協(xié)會(huì)制定了21世紀(jì)學(xué)習(xí)框架，框架中包括21世紀(jì)人才應(yīng)該具有的18個(gè)要素，其中最為重要的是“4C核心能力”，包括批判性思維與問題解決能力(critical thinking & problem solving)；創(chuàng)新與自主學(xué)習(xí)能力(creativity & active learning)；溝通能力與合作精神(communication & cooperation)；跨文化理解與全球意識(shí)(cross-culture understanding & global awareness)。

按照大學(xué)物理混合式教學(xué)模式，教師需要厘清大學(xué)物理課程在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、能力中的具體體現(xiàn)，即物理課程知識(shí)與相關(guān)能力的關(guān)聯(lián)。在實(shí)際操作中，需要從能力培養(yǎng)的角度構(gòu)建知識(shí)傳授的框架結(jié)構(gòu)和途徑，形成以問題為導(dǎo)向的教學(xué)——重新組織教學(xué)。在新的教學(xué)模式中，交互方式發(fā)生變化，實(shí)踐環(huán)節(jié)得到加強(qiáng)，學(xué)生需要投入更多的時(shí)間和精力，某些問題需要自己去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)回答清楚。結(jié)合“以能力培養(yǎng)為主”和“知識(shí)傳授型”的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，將在線教學(xué)、課堂教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)有機(jī)地整合在一起，結(jié)合線上學(xué)習(xí)的反饋信息，以循序漸進(jìn)的方式開展協(xié)作學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生交流溝通能力、批判性思維能力、創(chuàng)新與自主學(xué)習(xí)能力等的培養(yǎng)，為將來(lái)學(xué)生的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 知識(shí)傳授型的教學(xué)

知識(shí)傳授型教學(xué)模式按課程自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)方式劃分章節(jié)，每一部分內(nèi)容配套作業(yè)、測(cè)試，以此不斷對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的強(qiáng)化，使其形成知識(shí)的內(nèi)化。而對(duì)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，只能通過設(shè)置一些思考、討論題目和課外附加實(shí)驗(yàn)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前所見到的絕大多數(shù)教學(xué)平臺(tái)都采用這種知識(shí)傳授型的模式，平臺(tái)上練習(xí)、測(cè)試題目的多少完全由任課教師根據(jù)授課對(duì)象的實(shí)際情況(原有知識(shí)背景、現(xiàn)階段可以投入的時(shí)間、需要達(dá)到的培養(yǎng)目標(biāo)等)來(lái)設(shè)置。

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的測(cè)試題定位于前測(cè)題，即在課堂討論之前學(xué)生需要完成的測(cè)試。前測(cè)題有兩種處理方式：一種是在學(xué)生的視頻學(xué)習(xí)過程中彈出測(cè)試題，目的是強(qiáng)迫學(xué)生在此時(shí)停下來(lái)，思考前面的內(nèi)容是否聽懂和理解，如果對(duì)相應(yīng)問題回答不正確，可以要求學(xué)生回去再學(xué)習(xí)一下，直至回答正確；當(dāng)然，也可以設(shè)置為無(wú)論回答正確與否，休息一下就繼續(xù)往下學(xué)習(xí)。另一種是在章、節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束以后做作業(yè)和測(cè)試，教師針對(duì)前測(cè)題中暴露出的問題組織課堂討論；之后，學(xué)生還可以再次去做該章的測(cè)試練習(xí)(網(wǎng)絡(luò)多數(shù)平臺(tái)都將同章節(jié)內(nèi)容的測(cè)試次數(shù)默認(rèn)為3次，取最高分為保留成績(jī)。)；最后的課程考試中再用類似的題目檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。當(dāng)然，前測(cè)題的內(nèi)容一定是學(xué)習(xí)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.3 以提高素養(yǎng)為主的教學(xué)

2016年，教育部提出中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，這些核心素養(yǎng)包括文化層面的人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神，自主發(fā)展層面的學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活以及社會(huì)參與層面的社會(huì)擔(dān)當(dāng)與實(shí)踐創(chuàng)新，共6個(gè)方面。這些內(nèi)容和4C核心素養(yǎng)既存在交集，也有不同。中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)將學(xué)生的個(gè)人發(fā)展與社會(huì)主義核心價(jià)值觀進(jìn)行對(duì)接，從“立德樹人”的高度闡釋社會(huì)與國(guó)家對(duì)學(xué)生發(fā)展的重視。

在混合式教學(xué)中，教師一方面需要重視營(yíng)造積極向上的學(xué)習(xí)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，協(xié)作學(xué)習(xí)開展科學(xué)探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生知難而上、刻苦鉆研、百折不撓的職業(yè)素養(yǎng)；另一方面可以在教學(xué)設(shè)計(jì)上增加科學(xué)前沿進(jìn)展以及中國(guó)科學(xué)家在科技前沿的相關(guān)工作，提高學(xué)生的民族自豪感和社會(huì)服務(wù)意識(shí)。

我們希望結(jié)合3種類型的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，將在線教學(xué)、課堂教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)的優(yōu)勢(shì)有機(jī)地整合在一起，結(jié)合線上學(xué)習(xí)的反饋信息，以循序漸進(jìn)的方式開展小組討論，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生口頭表達(dá)能力、批判性思維能力等方面的培養(yǎng)，構(gòu)建“在線學(xué)習(xí)+課堂討論+實(shí)踐環(huán)節(jié)”的互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)模式。

4 混合式教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)單元時(shí)應(yīng)注意的教學(xué)要素

自2013年秋季以來(lái)，基于對(duì)SPOC教學(xué)模式的研究，我們通過翻轉(zhuǎn)課堂將SPOC線上課程和課堂教學(xué)結(jié)合起來(lái)，在SPOC課程中，要求學(xué)生完成基本概念的學(xué)習(xí)和理解，在課堂討論中，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和評(píng)價(jià)。一方面，利用線上教學(xué)的泛在性，學(xué)生可以及時(shí)彌補(bǔ)在課堂上學(xué)習(xí)的不足；另一方面，通過課堂討論，教師和學(xué)生可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決問題過程中出現(xiàn)的誤區(qū)，并加以糾正。在這個(gè)模式中，教師首先上線準(zhǔn)備好的線上教學(xué)資料(課程教學(xué)視頻等)，供學(xué)生泛在學(xué)習(xí)；在課堂上進(jìn)行相關(guān)的討論活動(dòng)，包含線上學(xué)習(xí)過程中的自測(cè)題、討論的問題以及能力拓展的問題等。線上課程在中國(guó)大學(xué)MOOC網(wǎng)站上提供的同濟(jì)大學(xué)大學(xué)物理SPOC專區(qū)進(jìn)行，整個(gè)教學(xué)的具體實(shí)施過程如圖2所示。

圖2 混合式教學(xué)實(shí)施流程圖

針對(duì)大學(xué)物理課程的具體要求，對(duì)于每個(gè)學(xué)習(xí)單元，劃分為線上部分、課堂部分和實(shí)踐環(huán)節(jié)3個(gè)部分：

圖3 “電磁感應(yīng)”知識(shí)圖譜圖

(1) 在線學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。在線學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生需要根據(jù)自身的情況確定自身的學(xué)習(xí)路徑，學(xué)習(xí)路徑的確定體現(xiàn)了學(xué)生在線學(xué)習(xí)個(gè)性化的情況。線上部分包括視頻部分的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及相關(guān)的小測(cè)試；線上部分的內(nèi)容相對(duì)機(jī)動(dòng)，包括預(yù)備知識(shí)的介紹、重點(diǎn)內(nèi)容講解和習(xí)題選講。這樣安排有利于不同層次的學(xué)習(xí)者通過線上學(xué)習(xí)解決學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的疑惑。在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以首先建立教授內(nèi)容的知識(shí)圖譜，如圖3所示的關(guān)于電磁感應(yīng)一章的知識(shí)圖譜，根據(jù)知識(shí)圖譜對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行分解，設(shè)計(jì)有關(guān)問題，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中實(shí)時(shí)清楚所學(xué)內(nèi)容在整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中所處的知識(shí)結(jié)構(gòu)層面以及與其他各知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)性。與此同時(shí)，還可以通過記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡對(duì)學(xué)生生成形成性診斷，了解學(xué)習(xí)困難的癥結(jié)所在。從教學(xué)效果上看，采取混合式教學(xué)后，相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的得分率提高了10%左右。

(2) 課堂討論環(huán)節(jié)。線下討論環(huán)節(jié)以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和評(píng)價(jià)為目標(biāo)，不同的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能存在解決個(gè)人特定問題的需求。學(xué)生在討論過程中，是否產(chǎn)生特定的問題或能否得到解決，體現(xiàn)了線下學(xué)習(xí)的個(gè)性化問題。學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的個(gè)性化程度從另一個(gè)角度反映了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)程度，而激發(fā)學(xué)生的興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性是終身教育的一個(gè)重要目標(biāo)。

課堂教學(xué)實(shí)施過程，可以從現(xiàn)實(shí)問題或引導(dǎo)性問題出發(fā)，以小組討論的形式，討論授課環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)相關(guān)內(nèi)容。內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)重視和現(xiàn)實(shí)的聯(lián)系與題材的趣味性，學(xué)生通過同伴協(xié)同學(xué)習(xí)增加對(duì)課程學(xué)習(xí)的積極性，提高對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握程度，密切同學(xué)之間的人際關(guān)系。例如，關(guān)于“劈尖干涉”內(nèi)容的學(xué)習(xí)，國(guó)內(nèi)比較廣泛使用的教材對(duì)其描述都不是很詳細(xì)，對(duì)于物理基礎(chǔ)比較厚實(shí)的學(xué)生來(lái)講，還能夠理解，但是對(duì)于功底不是很好的學(xué)生卻存在不少的困惑，比如，在劈尖中(空氣劈尖)有多個(gè)界面發(fā)生反射，為什么只考慮其中兩束？“垂直入射”指的是相對(duì)于上表面還是下表面？這些問題可以反映出學(xué)生對(duì)劈尖模型的參數(shù)不了解，對(duì)模型的物理內(nèi)涵并不清楚，對(duì)公式成立條件沒有詳細(xì)介紹，沒有具體的公式推導(dǎo)過程。因此，在設(shè)計(jì)引導(dǎo)性問題時(shí)，應(yīng)區(qū)分對(duì)概念的記憶性的題目與對(duì)概念理解、應(yīng)用、分析的題目，考查學(xué)生對(duì)教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的情況。從實(shí)踐上看，設(shè)定“腳手架性質(zhì)”的引導(dǎo)性問題，能夠減少討論過程中的認(rèn)知負(fù)荷，提高課堂討論的效率。在討論題的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮定性分析與定量計(jì)算相結(jié)合，提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力。

(3) 課后實(shí)踐環(huán)節(jié)。課后實(shí)踐環(huán)節(jié)，采取學(xué)生自主選題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法，突出對(duì)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力與主動(dòng)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。4年中實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的選題包括特斯拉線圈、電磁炮制作、模擬磁懸浮、示波器測(cè)光速等。課后實(shí)踐環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)采取學(xué)生互評(píng)與教師評(píng)價(jià)相結(jié)合，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括獨(dú)創(chuàng)性、工作量、完成度、課堂展示4個(gè)方面，積極引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)開拓創(chuàng)新、勤奮刻苦、善于溝通等與21世紀(jì)核心素養(yǎng)相關(guān)的技能。

本課程從線上課程和課堂教學(xué)各自的特點(diǎn)出發(fā)，實(shí)施混合式SPOC教學(xué)模式的研究和創(chuàng)新，增加基于實(shí)踐操作和虛擬實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)性環(huán)節(jié)。通過對(duì)布盧姆教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分工，在線課程側(cè)重基本概念和原理的學(xué)習(xí)和理解；課堂教學(xué)過程采用啟發(fā)性問題導(dǎo)向式學(xué)習(xí)，側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和評(píng)價(jià)；在實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，構(gòu)建“課堂教學(xué)+實(shí)驗(yàn)操作+泛在學(xué)習(xí)”的混合式教學(xué)新模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量，為互聯(lián)網(wǎng)+大學(xué)物理課程教學(xué)探索一條新路。

4.2 設(shè)計(jì)討論題目時(shí)應(yīng)關(guān)注的7類問題

4.2.1 給學(xué)生從應(yīng)試教育到素質(zhì)教育過渡的逐漸適應(yīng)時(shí)間

剛進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生都經(jīng)歷了應(yīng)試教育的訓(xùn)練，習(xí)慣于題海戰(zhàn)術(shù)；不太習(xí)慣提問題，而擅長(zhǎng)解題目；學(xué)習(xí)方法主要是機(jī)械記憶，缺乏對(duì)問題的深度思考。因此，我們可以利用學(xué)生的這種習(xí)慣，先在課堂上討論課后習(xí)題，讓那些性格內(nèi)向、靦腆的同學(xué)容易參與進(jìn)來(lái)，也不至于擔(dān)心提的問題是否會(huì)被其他同學(xué)認(rèn)為“沒水平”。而那些學(xué)習(xí)成績(jī)較優(yōu)秀的同學(xué)，更容易主動(dòng)發(fā)言，幫助解答題目。例如，在大學(xué)物理課程的開篇，即運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)習(xí)中，首先在在線課程的討論區(qū)中發(fā)布以下問題：

對(duì)于拋體運(yùn)動(dòng)，如果拋出的位置距地面的高度為h，則最大射程對(duì)應(yīng)的拋射角應(yīng)該是( )

(A) 等于0°， (B) 介于0°與45°之間，

(C) 等于45°， (D) 介于45°與90°之間。

這個(gè)題目與學(xué)生中學(xué)就熟悉的拋體運(yùn)動(dòng)關(guān)聯(lián)密切，因而他們很容易進(jìn)入討論狀態(tài)。我們通常就在第二次上課時(shí)讓學(xué)生討論這個(gè)題目，他們總能熱烈討論，并積極上臺(tái)講“解題過程”，即便是成績(jī)不是特別優(yōu)秀的同學(xué)也會(huì)胸有成竹地對(duì)自己的解題能力充滿信心，甚至在剛開始討論時(shí)，就有同學(xué)搶先說(shuō)“以45角斜上拋射程最大”，與此同時(shí)會(huì)有同學(xué)提醒“題目說(shuō)是‘從離地面高為h處拋出’呢，可能不一樣的”，……通過同學(xué)間的討論、講解，逐步開始關(guān)注思考問題的步驟和方法。通過課堂小組討論，學(xué)生可以將在線學(xué)習(xí)過程延伸到課堂討論之中，最終取得一致的結(jié)果，同時(shí)提高分析問題解決問題的能力。

4.2.2 討論題目應(yīng)注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是最好的老師，是求知的內(nèi)在動(dòng)力。但是學(xué)習(xí)興趣不是天生的，教師需要想方設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，從多方面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，挖掘?qū)W生興趣的潛在因素。在大學(xué)物理課程中，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的題目是很容易找到的，例如在運(yùn)動(dòng)學(xué)中有一題目：

如圖4(a)所示,當(dāng)雷達(dá)天線以角速度ω連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可借助天線發(fā)出的電磁波追蹤一艘鉛直向上飛行的火箭,火箭發(fā)射臺(tái)P與雷達(dá)R相距為l。求當(dāng)天線仰角為α?xí)r,火箭的飛行速度。

圖4 雷達(dá)天線追蹤火箭飛行速度

在討論中，有同學(xué)很快給出一個(gè)答案：

可是，當(dāng)教師進(jìn)一步詢問這個(gè)答案是否真的正確時(shí)，有一部分同學(xué)猶豫了，表示“感覺有哪里不對(duì)”。此時(shí)教師要求“既然感覺有問題，就請(qǐng)找出問題所在”。原來(lái)該同學(xué)忘記了速度的矢量性，他給出的答案只是圖4(b)中的⊥分量，火箭實(shí)際的飛行速度應(yīng)是⊥分量和∥分量的合速度。本題如果根據(jù)速度的定義求解會(huì)非常簡(jiǎn)便。先設(shè)此時(shí)刻火箭離開發(fā)射臺(tái)的距離為s，如圖4(c)所示，于是有表達(dá)式s=ltanα，所以

此題容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而引起學(xué)生參與討論的積極性，討論也能澄清學(xué)生學(xué)習(xí)中的一些錯(cuò)誤概念。又如，在非慣性系問題的討論中，可以通過討論重力加速度與緯度的關(guān)系，拓展到超重、失重現(xiàn)象，進(jìn)一步提出“怎么在地球上模擬失重現(xiàn)象？”“太空如何實(shí)現(xiàn)人造重力？”、調(diào)研宇航員平時(shí)的訓(xùn)練等問題，學(xué)生討論積極性很高，頗有興趣。值得一提的是，我們?cè)谝淮纹谥锌荚囍?，用到了這樣一道題目：

“關(guān)于重力加速度與緯度的關(guān)系我們知道，物體的重量在地球表面附近(物體地表高度h?地球半徑)不同位置稍有不同。

(1) 這個(gè)“不同”與哪些物理量有關(guān)？

(2) 已知地球的半徑R，質(zhì)量M，萬(wàn)有引力常量為G．若考慮地球以角速度ω自轉(zhuǎn)，試導(dǎo)出質(zhì)量為m、靜止在緯度為φ處的物體，受到的重力表達(dá)式?！?/p>

本班同學(xué)的得分率為90.2%，這個(gè)結(jié)果表明，我們的教學(xué)中關(guān)于“非慣性系問題的討論”還是有成效的?？墒?，在一次碩士研究生普通物理科目的考試中，使用了類似的題目，175名考生此題的得分率為59.3%。我們不能評(píng)價(jià)這些考生涉及哪些學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量問題，但可以肯定的是他們?cè)凇胺菓T性系問題”學(xué)習(xí)中沒有思考過相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有哪些應(yīng)用，解答傳統(tǒng)的力學(xué)問題時(shí)，只會(huì)直接使用題目給出的“重力加速度g取9.8m·s-2”或“重力加速度g取10m·s-2”，而不去思考這個(gè)值是否會(huì)有所不同。

4.2.3 通過討論題目逐漸引導(dǎo)學(xué)生重視實(shí)踐學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的大學(xué)課堂授課模式基本上以教師為主導(dǎo)，在授課內(nèi)容上，教授的知識(shí)也往往是“情景知識(shí)”。線上課程和傳統(tǒng)的課堂授課相比，課程知識(shí)呈現(xiàn)出多樣化、精品化的特點(diǎn)，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)上有更大的選擇空間。在教育理念上，線上課程更加突出知識(shí)獲得的社會(huì)性，結(jié)合線下教學(xué)，通過教師與學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生之間的互動(dòng)和討論，解決學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的疑惑和問題。如大、小皮球反彈高度問題的討論，學(xué)生可以自己找到正確答案，但當(dāng)這個(gè)答案出現(xiàn)時(shí)，還是有驚訝的表情，教師可適時(shí)提出“這個(gè)結(jié)果不可思議嗎？自己到實(shí)驗(yàn)室去驗(yàn)證一下吧。”又如關(guān)于車上安全帶可以承受的慣性力問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定這個(gè)力可以達(dá)到的數(shù)值。

力學(xué)中對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)定律的推導(dǎo)、有關(guān)波函數(shù)參數(shù)的確定等種種問題，都可以在教師的引導(dǎo)下由學(xué)生自行給出解決方案：在實(shí)踐過程中，兩種方式可以混合使用。問題的解決策略可以采用理論推導(dǎo)的形式，也可以通過虛擬實(shí)驗(yàn)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等手段，通過歸納得到相關(guān)結(jié)論。例如我們?cè)?014級(jí)大學(xué)物理課程關(guān)于剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的教學(xué)中，教師首先提出的問題是“剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與哪些因素有關(guān)？”學(xué)生通過教材學(xué)習(xí)，或者觀看其他教學(xué)視頻，或許能夠回答這個(gè)問題，但其準(zhǔn)確度有多高值得懷疑。我們對(duì)這個(gè)問題的教學(xué)策略是請(qǐng)部分同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室去作圖5(a)所示的實(shí)驗(yàn)，自己測(cè)量總結(jié)出剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表達(dá)式，并討論影響轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的主要因素。在期中考試中，專門設(shè)置了對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行考察的題目如下：

圖5 學(xué)生利用轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

圖5(b)給出測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的裝置，與圓形平臺(tái)相連接的同軸轉(zhuǎn)輪的半徑為R，繞在轉(zhuǎn)輪上的細(xì)線通過滑輪和滑塊M相連，忽略轉(zhuǎn)軸的摩擦?；瑝K由靜止釋放，記錄下落距離為D所需的時(shí)間t1；在圓形平臺(tái)上放置待測(cè)物體，將滑塊復(fù)位到初始位置重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)，記錄下落距離為D所需的時(shí)間t2。實(shí)驗(yàn)的有關(guān)數(shù)據(jù)為R=10cm,M=2.5kg,t1=4.2s,t2=6.8s,D=1.8m。計(jì)算待測(cè)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I。

考試結(jié)果是完成了實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，該題目的得分率為91.5%，而未做實(shí)驗(yàn)同學(xué)的該題的得分率為70.5%。由此可見，盡管教師授課是學(xué)生獲得知識(shí)的主要途徑，學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐可以進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)于特定知識(shí)點(diǎn)的掌握。與基于項(xiàng)目和基于問題的學(xué)習(xí)相比，基于證據(jù)的學(xué)習(xí)，在學(xué)時(shí)較少或?qū)W生學(xué)習(xí)壓力較大的情況下，對(duì)充分利用課堂時(shí)間，提高授課效率能起到一定的積極作用。

4.2.4 討論題目要關(guān)注學(xué)生對(duì)模型抽象的能力和學(xué)習(xí)方法的訓(xùn)練

模型抽象的推理能力和學(xué)習(xí)方法在學(xué)生的學(xué)習(xí)中有著重要的作用，以知識(shí)點(diǎn)掌握為目標(biāo)的授課模式，在教育理念上是行為主義的。傳統(tǒng)的單純課堂教學(xué)模式中，學(xué)生通過教師對(duì)作業(yè)的批改獲得反饋，調(diào)整自身的學(xué)習(xí)策略，達(dá)到對(duì)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)有的掌握；教師通過學(xué)生作業(yè)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，調(diào)整自己的教學(xué)策略。而在混合式教學(xué)模式中，課堂教學(xué)以問題討論為主。在基于建構(gòu)主義的課堂教學(xué)中，教師作為引導(dǎo)者和組織者，可以近距離了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，通過評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)策略和學(xué)習(xí)過程，學(xué)習(xí)者能夠更好地調(diào)整自己的學(xué)習(xí)方法，掌握更多解決問題的思維工具，這是遠(yuǎn)程教學(xué)難以做到的。與此同時(shí)，學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性得到更大的發(fā)揮，這對(duì)于提高學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的熟練程度，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握都能起到積極的作用。因此，只要教師仔細(xì)設(shè)計(jì)討論題目，有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生對(duì)模型抽象的推論能力和學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練，必將對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力的提高起到重要的作用，這也正是組織小范圍限制型在線課程(SPOC)的一個(gè)思路。如關(guān)于無(wú)限長(zhǎng)載流板求B問題的討論題：

一寬度為a、厚度不計(jì)的無(wú)限長(zhǎng)扁平銅片,均勻通有電流I。在銅片外與銅片共面、離銅片右邊緣b處的P點(diǎn)(如圖6所示)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為

圖6 長(zhǎng)直載流銅片的磁場(chǎng)分布

學(xué)生根據(jù)給出的選項(xiàng)推理選出答案(3)，陳述理由時(shí)，學(xué)生認(rèn)為“當(dāng)P點(diǎn)離載流板足夠遠(yuǎn)時(shí)，應(yīng)該回到無(wú)限長(zhǎng)載流直線公式”。教師聽到學(xué)生這樣回答問題是很欣慰的，盡管同學(xué)對(duì)此題答案的推敲還不夠仔細(xì)(答案是錯(cuò)誤的)，但對(duì)模型的認(rèn)識(shí)和推理方法是可取的，學(xué)習(xí)的方法也有了明顯的進(jìn)步。

4.2.5 討論題目應(yīng)結(jié)合授課內(nèi)容的重點(diǎn)與難點(diǎn),循序漸進(jìn)，從易到難

學(xué)生參與課堂討論的積極性，可以通過難度遞增的題目培養(yǎng)和保持，先通過簡(jiǎn)單問題的訓(xùn)練，讓學(xué)生獲得成就感，增加學(xué)習(xí)興趣；再逐漸引導(dǎo)學(xué)生完成較難題目的討論。如均勻電場(chǎng)的分布問題，可以先討論球?qū)ΨQ，再討論柱對(duì)稱，再到面對(duì)稱。在討論恒定磁場(chǎng)的分布時(shí)，又可以設(shè)置下列3個(gè)難度遞進(jìn)的例題(圖7、圖8為例題中的示意圖)：

圖7 求旋轉(zhuǎn)均勻帶電圓盤軸線上的磁場(chǎng)

圖8 求旋轉(zhuǎn)均勻帶電圓筒軸線上的磁場(chǎng)

① 半徑為R的圓環(huán)均勻帶電,總電量為Q。該圓環(huán)以角速度ω繞圓心O旋轉(zhuǎn),求軸線上距圓心x處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

② 半徑為R的圓盤均勻帶電,電荷面密度為σ。若該圓盤以角速度ω繞圓心O旋轉(zhuǎn),求軸線上距圓心x處的磁感應(yīng)強(qiáng)度。

③ 一半徑R、面電荷密度為σ的無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電圓筒繞軸線以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),求圓筒內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。

這是傳統(tǒng)課堂教學(xué)中常用的例題，但由于分布在不同的授課場(chǎng)景(一次在講完載流圓電流軸線上的磁場(chǎng)分布后講的補(bǔ)充例題，另一次放在講完螺線管的磁場(chǎng)之后)，學(xué)生聽后印象不深，更難舉一反三。翻轉(zhuǎn)課堂以后，把這3個(gè)題目放在“電流與磁場(chǎng)”主題的一次討論課上完成，學(xué)生便主動(dòng)關(guān)注電荷移動(dòng)形成電流的特性，再據(jù)電流的形狀分析磁場(chǎng)的分布，收獲極大，少數(shù)學(xué)生甚至在那次課上就提出“如果帶電圓筒加速旋轉(zhuǎn)，會(huì)激發(fā)什么樣的磁場(chǎng)呢？”等問題。

4.2.6 從正問題到逆問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)

大學(xué)教師把教學(xué)落實(shí)在知識(shí)傳授上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，重要的是要培養(yǎng)學(xué)生獲得知識(shí)、創(chuàng)新知識(shí)的能力。教學(xué)過程中應(yīng)該喚起學(xué)生的問題意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，推敲所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。教師要采用啟發(fā)式、研究性教學(xué)，可以從對(duì)某個(gè)問題的推理開始，讓學(xué)生體驗(yàn)研究問題的基本方法，增強(qiáng)研究問題的興趣。

傳統(tǒng)“麥克斯韋分子速率分布律”的教學(xué)中，一般都不講分布函數(shù)的由來(lái)，重點(diǎn)講授分布曲線反映出的物理意義及3個(gè)特征速率，學(xué)生對(duì)“分布”問題卻完全沒有體會(huì)，也不能把這個(gè)知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用到其他地方。我們嘗試做了一個(gè)推理性的問題討論[7]：

對(duì)這個(gè)問題的討論，學(xué)生需要在理解“分布”含義的基礎(chǔ)上，尋找與最概然速率概念相對(duì)應(yīng)的最概然動(dòng)能表達(dá)式。經(jīng)過討論得到最概然動(dòng)能為kT/2后，是否可以繼續(xù)去研究為什么“能量按自由度均分原理”中表述每個(gè)自由度上具有的平均動(dòng)能是kT/2，而不是kT。在經(jīng)歷了這樣的推理過程后，學(xué)生有點(diǎn)習(xí)慣于提問題了。例如，在習(xí)得均勻帶電球面的電場(chǎng)分布后，有學(xué)生問“電場(chǎng)為什么在球面上發(fā)生突變？”“如果電荷正好分布在球面上，電場(chǎng)怎么分布呢？”此時(shí)，教師不直接回答，而是建議學(xué)生分析“內(nèi)外半徑分別為R1和R2(R1

4.2.7 根據(jù)學(xué)生反饋情況調(diào)整教學(xué)策略，注重對(duì)學(xué)生的正確引導(dǎo)

以學(xué)生為主體的討論課堂，教師不可能按照自己事先預(yù)設(shè)好的流程和時(shí)間實(shí)施教學(xué)。這時(shí)，教師要根據(jù)學(xué)生的課堂反映及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，學(xué)生存在思考誤區(qū)時(shí)，適時(shí)給予正確的引導(dǎo)。通過對(duì)記錄的討論過程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，并非所有的問題都能得到學(xué)生的積極回應(yīng)，學(xué)生在小組討論的過程中會(huì)發(fā)表對(duì)討論內(nèi)容的意見，教師可綜合學(xué)生的意見對(duì)討論題進(jìn)行更新或修改，以確定討論題能夠更好地促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。

教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)后，還可通過學(xué)習(xí)分析技術(shù)，選定學(xué)習(xí)成績(jī)的影響因素以及預(yù)測(cè)算法，構(gòu)建預(yù)測(cè)模型，從而可以對(duì)學(xué)生下一階段的學(xué)習(xí)成績(jī)進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于預(yù)測(cè)結(jié)果偏低的學(xué)生實(shí)施及時(shí)地干預(yù)和幫扶，以及動(dòng)態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容等，以確保教學(xué)質(zhì)量。以在傳統(tǒng)教學(xué)中常用的一個(gè)例題為例：

把電容為C的空氣平行板電容器,接到端電壓為V的電源上充電。之后，把電容器兩個(gè)極板間距離增大至n倍,則外力所做功的可能值為

原本把這個(gè)題目設(shè)計(jì)在手機(jī)互動(dòng)答疑環(huán)節(jié)里，希望學(xué)生在有限的10分鐘里完成答題，教師再根據(jù)學(xué)生答題反饋的數(shù)據(jù)分析學(xué)生出現(xiàn)的問題。但學(xué)生的第一感覺是難，對(duì)答案中的“或”不理解，似乎無(wú)從下手。這時(shí)，有同學(xué)主動(dòng)提議“討論一下吧?！边@說(shuō)明學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣于通過與同伴討論解決學(xué)習(xí)中的問題。然而，討論回答的過程并不順利，多數(shù)學(xué)生還是不明白為什么有兩個(gè)可能的值。這時(shí)，教師建議學(xué)生再認(rèn)真審閱題目，提示仔細(xì)尋找已知條件；最終收集到了各小組的選項(xiàng)(當(dāng)然答題時(shí)間已經(jīng)超過，但教師可以通過重新發(fā)起答題收集答案)，教師再根據(jù)反饋數(shù)據(jù)評(píng)講。

第二輪教學(xué)中再用此題目，則直接作為討論題目：把電容為C的空氣平行板電容器,接到端電壓為V的電源上充電之后，把電容器兩個(gè)極板間距離增大至n倍,求外力所做的功。這次學(xué)生討論很快，都爭(zhēng)著上講臺(tái)給出自己的分析解答過程和正確答案，其他同學(xué)也紛紛表示對(duì)該答案的認(rèn)同。面對(duì)此景，教師提問：“大家都認(rèn)為這個(gè)解答準(zhǔn)確無(wú)誤了，還有其他解答嗎？”學(xué)生開始沉默了，……之后，有同學(xué)問“拉開極板，是否與電源斷開呢？”此時(shí)老師鼓勵(lì)學(xué)生分析，“前面得到的答案是對(duì)應(yīng)電源斷開還是不斷開的情形，再討論另一種情形?！睜柡?，一位物理基礎(chǔ)很好的同學(xué)上講臺(tái)陳述她的解答。也就在她的解答過程中自言自語(yǔ)“不對(duì)呀，外力做了功，怎么能量還減少了呢！”于是，教師從功能轉(zhuǎn)換的角度引導(dǎo)學(xué)生一步一步分析，最終找出“電源做的功還沒考慮進(jìn)去”是導(dǎo)致錯(cuò)誤的原因。對(duì)這次課的效果，一位聽課老師評(píng)述到：“聽了王老師的物理翻轉(zhuǎn)課堂課感觸頗深，主要有以下幾點(diǎn)：第一，課堂不再局限于以教師為主導(dǎo)的傳授性教學(xué)，注重的是讓學(xué)生發(fā)揮其主觀能動(dòng)性。學(xué)生是課堂主講人，老師在其中起到指點(diǎn)和輔助的作用。學(xué)生通過小組討論，通過對(duì)一個(gè)問題的思考可以解決一類問題，找到相關(guān)問題的解決方式。這是一直以來(lái)教育所追尋的，也是最為理想的教學(xué)、學(xué)習(xí)過程。第二，學(xué)生講解的方式，學(xué)生通過課堂講解問題，交流并可以發(fā)現(xiàn)自己所不容易發(fā)現(xiàn)的思維漏洞。將自己未知、未考慮到的情況一一挖掘出，這是一個(gè)相較于傳統(tǒng)課堂更能促進(jìn)學(xué)生快速掌握知識(shí)、邏輯方法的過程。第三，老師的正確引導(dǎo)也至關(guān)重要，老師通過撥亂反正的指點(diǎn)，將學(xué)生引導(dǎo)到教師先前搭好的腳手架上，構(gòu)建學(xué)生相關(guān)的學(xué)習(xí)體系，完善學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備?！?/p>

再如筆者之一最近一次熱學(xué)課上的經(jīng)歷：讓學(xué)生討論題目為“摩爾數(shù)相同的兩種理想氣體:氦和氧,在相同的初態(tài)下進(jìn)行等容吸熱過程,如果吸收的熱量相同,(1)它們的溫度升高值是否相同?(2)壓強(qiáng)增加值是否相同?”(注：這批學(xué)生系專升本學(xué)生)。一開始，學(xué)生將氦氣和氧氣均看作雙原子分子，則它們溫度升高是相同的；但由于題設(shè)吸熱相同，壓強(qiáng)增加值不能相同，這就是矛盾的結(jié)果。教師此時(shí)并沒有指出錯(cuò)誤所在，而是讓他們重新審視自己分析解答的過程(這大概可以看作是批判性思維的過程)。在他們重新分析后指出，問題出在“氦氣和氧氣均是雙原子分子”上，于是有同學(xué)當(dāng)場(chǎng)上網(wǎng)查詢，得知氦氣是單原子分子，后面的正確答案也就容易得到了。學(xué)生的這個(gè)學(xué)習(xí)過程，不僅反映了他們已逐漸養(yǎng)成敢于質(zhì)疑自己的態(tài)度，還可以看到互聯(lián)網(wǎng)在輔助學(xué)習(xí)中的作用。教師沒必要扼殺學(xué)生對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的熱情，只有在課程教學(xué)中通過自己的教學(xué)問題，抓住學(xué)生的注意力，才能讓互聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮更好的作用。

5 教育技術(shù)在混合式教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

教育技術(shù)是育人技術(shù)及其創(chuàng)新整合的技術(shù)，其核心是教學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)和課程開發(fā)技術(shù)。具體指“關(guān)于學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)過程的設(shè)計(jì)、開發(fā)、利用、管理和評(píng)價(jià)的理論和實(shí)踐”。教育技術(shù)與教學(xué)理念的深度融合意味著教學(xué)者將教育技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)資源的制作，教學(xué)的設(shè)計(jì)以及實(shí)施，教學(xué)評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)。通過技術(shù)手段，教師一方面能夠正確分析學(xué)情，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中可能出現(xiàn)的問題，提高教學(xué)過程的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的個(gè)性化；另一方面可以正確評(píng)價(jià)不同的教學(xué)資源與教學(xué)手段，提高教學(xué)效果與效率，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的優(yōu)質(zhì)化。下面分別對(duì)這兩個(gè)方面介紹相關(guān)實(shí)踐工作。

5.1 試題分析系統(tǒng)在混合式教學(xué)中的應(yīng)用

混合式教學(xué)融入了翻轉(zhuǎn)課堂、同伴教學(xué)、基于問題的學(xué)習(xí)等多種元素，課堂討論題選擇是否恰當(dāng)，對(duì)課堂討論能否有效進(jìn)行，教學(xué)效果能否提高起到十分重要的作用。

在實(shí)踐中，我們針對(duì)答題記錄，通過Rasch模型[8]確定題目的難度與區(qū)分度。之所以采用這一模型，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的通過得分率確定難度系數(shù)的方法對(duì)樣本依賴嚴(yán)重，不同能力的學(xué)生的得分率不同，因而計(jì)算出不同的難度系數(shù)。在Rasch模型中，學(xué)生答題正確概率P(θ)可表示為

其中，P(θ)表示答題正確概率；D為量表因子；θ表示學(xué)生的解題能力，由測(cè)驗(yàn)成績(jī)確定；a為題目的區(qū)分度；b為題目的難度系數(shù)。這一模型中學(xué)生的得分率與解題能力有關(guān)，解題能力高的學(xué)生，同樣的題目得分概率更高。

在確定題目的難度與區(qū)分度后，教師可根據(jù)自身的需要，在課堂教學(xué)中使用測(cè)試題組。從我們的實(shí)踐上看，在課堂討論中，選取難度適中，區(qū)分度較高的題目，有利于學(xué)生討論的順利進(jìn)行。題目過難，學(xué)生無(wú)法通過較短時(shí)間的課堂討論(10分鐘左右)順利解決問題；題目過于簡(jiǎn)單，不利于激發(fā)學(xué)生的深入思考。形成性評(píng)價(jià)過程應(yīng)使用不同難度的題目，根據(jù)學(xué)生解答情況確定學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

5.2 教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)在混合式教學(xué)中的應(yīng)用

教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)[9]是收集學(xué)生課堂的實(shí)時(shí)響應(yīng)，向教師反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況的交互系統(tǒng)。在課堂教學(xué)中，教師往往提出問題，學(xué)習(xí)者通過課堂反饋系統(tǒng)提交答案，教師通過系統(tǒng)分析，呈現(xiàn)反饋信息并主動(dòng)調(diào)整教學(xué)過程，及時(shí)解決課堂中出現(xiàn)的問題。教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)用于課堂教學(xué)的具體流程如圖9所示[10]。

圖9 教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)在課堂教學(xué)中的使用流程

目前教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)大體上可分為基于專用設(shè)備(如cliker)的課堂反饋系統(tǒng)與基于自備設(shè)備(如智能手機(jī)、平板電腦)的課堂反饋系統(tǒng)兩大類。近年來(lái)，隨著移動(dòng)設(shè)備的普及和智能化程度的提高，基于自備設(shè)備的課堂反饋系統(tǒng)使用成本較低，在課堂教學(xué)中的使用率出現(xiàn)了增長(zhǎng)的趨勢(shì)[9]。

鑒于教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)在課堂教學(xué)中的流程關(guān)系，我們開發(fā)了基于WiFi的課堂互動(dòng)系統(tǒng)(軟著登記第1207044號(hào))，其主要功能是在課堂教學(xué)中發(fā)起問題討論，教師憑借學(xué)生實(shí)時(shí)的答題情況進(jìn)行有針對(duì)性的課堂教學(xué)；課外通過分析已采集到的學(xué)生反饋數(shù)據(jù)，調(diào)整以后的教學(xué)計(jì)劃。目前，該系統(tǒng)的應(yīng)用模式為單選題、多選題、填空題和系列題組四種。教學(xué)實(shí)踐表明學(xué)生在課堂中注意力集中的時(shí)間有限，采用教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生的注意力聚焦于課堂討論，這樣教師通過教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂討論，可以深化相關(guān)重點(diǎn)與難點(diǎn)的理解，提高學(xué)習(xí)過程的效率。從實(shí)踐來(lái)看，通過一組內(nèi)容相關(guān)的討論題可以將不同知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)容有效結(jié)合地在一起，提高學(xué)生分析問題與解決問題的能力。例如，在力學(xué)單元，我們?cè)O(shè)計(jì)了如圖10所示的案例：

通過改變條件，可以逐個(gè)深入地討論牛頓第二定律(討論物體的加速度)，剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律(考慮滑輪的質(zhì)量時(shí)物體的加速度)，質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)(討論懸掛滑輪的繩索中的張力)，非慣性系(討論電梯加速時(shí)，物體的加速度)。由于涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，通過死記公式答題的學(xué)生將不得不對(duì)具體的情況進(jìn)行分析，并通過課堂討論，消除學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑惑。

在混合式教學(xué)模式中，教師可以根據(jù)在線問題的答題記錄，了解學(xué)生預(yù)習(xí)的情況，使用教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，再現(xiàn)問題，實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)過程與課堂學(xué)習(xí)過程的對(duì)接。此外，教師還可以通過教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)，針對(duì)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容開展形成性評(píng)價(jià)，了解學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)掌握的程度。在課堂中教師根據(jù)應(yīng)答系統(tǒng)的答題信息，判斷是否開展課堂討論。圖11為兩次課堂答題的答題記錄。

圖11左側(cè)圖中答題正確率約為90%,沒有必要進(jìn)行課堂討論；右圖中答題正確率約為40%，且各個(gè)選項(xiàng)都有學(xué)生響應(yīng)，說(shuō)明學(xué)生在相關(guān)知識(shí)的理解上還存在不少誤區(qū)，可以通過課堂討論消除學(xué)生的困惑，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握。

6 混合式教學(xué)的教學(xué)效果

在5年混合式教學(xué)的基礎(chǔ)上，我們對(duì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)與線下學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理與分析，總體來(lái)說(shuō)，和對(duì)照組相比，平均成績(jī)提高大約5分，

圖10 基于WiFi的課堂互動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用舉例

圖11 教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)的答題結(jié)果

由于測(cè)試樣本的標(biāo)準(zhǔn)差一般在10分左右，效應(yīng)因子大約為0.5，屬于中度效應(yīng)，這與其他主動(dòng)學(xué)習(xí)的情況基本相同?；趯W(xué)習(xí)分析技術(shù)，我們從不同的角度考察了混合式教學(xué)的教學(xué)效果。

圖13 混合式教學(xué)中線上線下交互網(wǎng)絡(luò)圖(a) 初期線上； (b) 初期線下； (c) 末期線上； (d) 末期線下

6.1 混合式教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)態(tài)度的影響

采用科羅拉多物理學(xué)習(xí)態(tài)度量表[11]測(cè)量混合式教學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)態(tài)度的影響，該量表一共包括42個(gè)小題，共涉及8個(gè)維度的學(xué)習(xí)態(tài)度，包括：(1)對(duì)一般問題的解決能力；(2)解題信心；(3)對(duì)復(fù)雜問題的解決能力；(4)個(gè)人興趣；(5)與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系；(6)意義理解與努力程度；(7)概念理解；(8)概念應(yīng)用。在采用混合型教學(xué)模式以后，除解題信心基本不變以外，學(xué)習(xí)態(tài)度各個(gè)維度都出現(xiàn)了正向變化，其中現(xiàn)實(shí)聯(lián)系和概念理解應(yīng)用方面變化最大，體現(xiàn)了課堂討論的教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)習(xí)效果的直接影響[12]。將學(xué)習(xí)態(tài)度得分折算成百分制得分后，得出學(xué)習(xí)態(tài)度與考試成績(jī)的關(guān)系曲線(N=66)，如圖12所示。

圖12 學(xué)習(xí)態(tài)度與測(cè)試成績(jī)之間的相關(guān)關(guān)系

學(xué)習(xí)態(tài)度與成績(jī)之間的相關(guān)系數(shù)R=0.58，P<0.01,屬于中度相關(guān)，可以理解為在混合式教學(xué)中有效的教學(xué)設(shè)計(jì)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，尤其是對(duì)概念的理解和應(yīng)用，從而對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)的提高起到了促進(jìn)的作用。

6.2 混合式教學(xué)對(duì)學(xué)生交流溝通能力的影響

通過社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析軟件UCINET6.0與NETDRAW，對(duì)線上學(xué)生的交互記錄與課堂討論的錄音進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，得出以下交互社群圖，其中方塊的大小體現(xiàn)交互的踴躍程度，連線反映兩個(gè)人之間是否存在交流溝通。從圖13中不難發(fā)現(xiàn)，在混合式教學(xué)初期，無(wú)論是課堂交互還是在線交互，教師都起到核心的作用，學(xué)生之間的交互并不踴躍，課堂討論集中于小組內(nèi)部；在混合式教學(xué)的末期，部分學(xué)生的發(fā)言在課堂交互以及在線交互的比例增加，組組之間的交互增多，說(shuō)明學(xué)生逐漸適應(yīng)了同伴協(xié)作學(xué)習(xí)的新環(huán)境，部分同學(xué)能夠通過主動(dòng)交流協(xié)作，解決學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題。通過混合式教學(xué)模式，學(xué)生的交流溝通能力得到了加強(qiáng)。

我們研究表明相對(duì)于討論的數(shù)量，課堂討論的質(zhì)量對(duì)學(xué)習(xí)效果起到更大的作用[13]，如何通過教學(xué)設(shè)計(jì)，提高混合式教學(xué)中討論的質(zhì)量，是教師需要重視的問題。從我們的實(shí)踐上看，重視教師在討論中的啟發(fā)與引導(dǎo)，是提高課堂討論質(zhì)量的重要策略。

7 結(jié)語(yǔ)

混合式教學(xué)的教學(xué)效果，并不直接來(lái)自于簡(jiǎn)單的線上教學(xué)與課堂教學(xué)的相加，而是通過教學(xué)設(shè)計(jì)將在線教學(xué)與課堂教學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起，充分發(fā)揮在線教學(xué)與課堂教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與能力的共同提高。

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