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(guó)高等教育的重中之重，擔(dān)負(fù)著新時(shí)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(yùn)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(huì)賀詞中指出：“當(dāng)今時(shí)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(dòng)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(dòng)著社會(huì)發(fā)展[1].”

在新時(shí)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(tái)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法和思路進(jìn)行拓展、改革和創(chuàng)新，才能滿足“雙一流”建設(shè)背景下對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求[2].

傳統(tǒng)教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)有序的知識(shí)傳授，但不利于充分調(diào)動(dòng)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(tái)，教師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)不再拘泥于固定的時(shí)間、地點(diǎn)、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(jī)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(jī)動(dòng)地利用網(wǎng)絡(luò)資源，對(duì)所有教學(xué)要素進(jìn)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(gè)性化，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高，為教學(xué)改革提供了一個(gè)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(píng)價(jià)體系，如過程評(píng)價(jià)、結(jié)果評(píng)價(jià)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(shí)、評(píng)價(jià)客觀，成為高校在線教學(xué)的首選智慧平臺(tái)[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(jī)微信平臺(tái)，有效利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)資源，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)的不足，使課堂隨時(shí)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(yùn)用慕課、視頻、動(dòng)畫等網(wǎng)絡(luò)資源，極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容，隨時(shí)隨地通過微信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)、課上學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)3個(gè)階段的全方位信息傳遞、溝通與反饋.

(2)即時(shí)評(píng)價(jià),授課過程當(dāng)中根據(jù)需要，隨時(shí)針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，并能及時(shí)收到統(tǒng)計(jì)反饋，使教師即時(shí)掌握學(xué)情，根據(jù)學(xué)生的臨場(chǎng)反應(yīng)靈活機(jī)動(dòng)地調(diào)整教學(xué)策略.

(3)師生互動(dòng),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(jī)點(diǎn)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(cè)驗(yàn)題，通過學(xué)生對(duì)主觀題、客觀題的作答以及拍照提交等方式，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況.

(5)數(shù)據(jù)報(bào)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(shí)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(duì)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(shí)踐和省級(jí)精品課程平臺(tái)為依托，以“雙一流”建設(shè)背景下對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求為出發(fā)點(diǎn)，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(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐，以期進(jìn)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(shí)長(zhǎng)、難度大，學(xué)生容易產(chǎn)生很大的心理壓力，因此有必要對(duì)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(jìn)行充分分析.傳統(tǒng)模式主要依靠課堂講授進(jìn)行知識(shí)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(shí)與教學(xué)內(nèi)容的矛盾，由于課時(shí)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(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，雖然有利于系統(tǒng)有序地傳授知識(shí)體系，但是學(xué)生完全是被動(dòng)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(jí)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(jìn)程所限，教師有時(shí)不得不趕進(jìn)度、搶課時(shí)，課堂上基本沒有足夠的時(shí)間進(jìn)行師生互動(dòng)，更無法實(shí)時(shí)獲取必要的學(xué)情反饋.很多知識(shí)點(diǎn)一帶而過，學(xué)生只能囫圇吞棗，重難點(diǎn)難以及時(shí)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(shí)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(gè)體差異與統(tǒng)一要求的矛盾，高等教育大眾化進(jìn)程中，招生人數(shù)持續(xù)增長(zhǎng)，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(diǎn)、發(fā)展規(guī)律以及對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)的要求也各不相同，這就對(duì)“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(tái)，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(shí)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(shí)現(xiàn)師生之間全方位、全時(shí)段的實(shí)時(shí)互動(dòng)[8]，便于因“人”制宜，因材施教.相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，大部分學(xué)生對(duì)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(dòng)、學(xué)生活動(dòng)、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(gè)教學(xué)階段.以“雨課堂”為教學(xué)輔助平臺(tái)的混合式教學(xué)過程如圖1所示[3]，以角動(dòng)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(shí)施過程.

圖1 基于雨課堂平臺(tái)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(dòng)量守恒定律)，要求學(xué)生預(yù)習(xí)定律內(nèi)容，舉出角動(dòng)量守恒的實(shí)例，提出問題，例如為什么跳水運(yùn)動(dòng)員在空中旋轉(zhuǎn)時(shí)總是身體蜷曲，入水時(shí)又打開？花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員以及芭蕾舞演員在旋轉(zhuǎn)時(shí)為什么總是收攏四肢而不是舒展身體？直升飛機(jī)為什么要安裝尾翼？……預(yù)習(xí)資料可以以課件、視頻、題目、語(yǔ)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(jì)和反饋功能進(jìn)行摸底，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，提煉重難點(diǎn)，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(qǐng)碼進(jìn)行隨堂簽到，便捷高效，既節(jié)約時(shí)間，又能有效提高出勤率.授課過程以角動(dòng)量守恒的實(shí)例引入課題，回顧角動(dòng)量定義，從定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量定理出發(fā)，得出角動(dòng)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(dòng)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(shí)間內(nèi)理解消化.借助“雨課堂”的視頻接入功能，例如以我國(guó)花樣滑冰名將參加國(guó)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(dòng)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(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行及時(shí)反饋，例如，角動(dòng)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(shí)時(shí)收集學(xué)生的疑問，根據(jù)反饋的信息及時(shí)調(diào)整講解側(cè)重點(diǎn)，展開討論或隨堂小測(cè)驗(yàn)，結(jié)合獎(jiǎng)勵(lì)功能，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和參與性，增強(qiáng)師生互動(dòng).

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(jì)算能力，因此,學(xué)生通常會(huì)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(shí)例進(jìn)一步加深理解角動(dòng)量守恒定律的物理意義和普適性，指出角動(dòng)量守恒定律適用于大至天體、小至粒子的一切轉(zhuǎn)動(dòng)問題.可以以工程技術(shù)上飛輪嚙合以及天體運(yùn)動(dòng)中星體旋轉(zhuǎn)等為例，設(shè)置練習(xí)題，旨在了解學(xué)生對(duì)定律的理解和掌握程度.課后測(cè)試不僅是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的總結(jié)、反思和檢測(cè)，也對(duì)教師及時(shí)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(shí)間，隨時(shí)通過微信平臺(tái)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(diǎn)串線，以線鋪面，循序漸進(jìn)地深化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，構(gòu)建完整的知識(shí)框架.師生可以隨時(shí)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(shí)現(xiàn)個(gè)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(jì)

大學(xué)物理系列課程的內(nèi)容由多個(gè)板塊組成，包括力學(xué)、狹義相對(duì)論、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動(dòng)光學(xué)以及量子物理基礎(chǔ).對(duì)每一板塊的內(nèi)容均需進(jìn)行詳細(xì)分析，列出專題，有針對(duì)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(tái)等網(wǎng)絡(luò)資源無縫對(duì)接.教師將編輯好的課件適時(shí)發(fā)布，根據(jù)知識(shí)內(nèi)容設(shè)置測(cè)試題等，與傳統(tǒng)授課方式相得益彰、互為補(bǔ)充，為教育教學(xué)的改革發(fā)展提供助力.

“雨課堂”能夠?yàn)榇髮W(xué)物理教學(xué)注入新元素，并將手機(jī)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(shí)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(dòng)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.