許凌云

(南京航空航天大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南京 210029)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高校通識(shí)教育的重要課程之一，目前很多高校都開設(shè)了文科物理實(shí)驗(yàn)課[1-3]，這是培養(yǎng)文科學(xué)生兼具一定科學(xué)素質(zhì)的積極嘗試，也是適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)復(fù)合型人才培養(yǎng)和發(fā)展的需要。

我國的大學(xué)生早在高中時(shí)代就進(jìn)行了文理分科，文科生的物理基礎(chǔ)比較薄弱，如何啟發(fā)學(xué)生，提高他們的物理知識(shí)學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作能力，培養(yǎng)他們的科學(xué)創(chuàng)新思維等是物理實(shí)驗(yàn)課的目標(biāo)和任務(wù)。目前大部分高校的文科物理實(shí)驗(yàn)采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即線下教學(xué)。教師和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行面對(duì)面的互動(dòng)，學(xué)生遇到問題可以及時(shí)找老師解決，教學(xué)的針對(duì)性能夠得到體現(xiàn)，但這種課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到時(shí)間和空間的限制，缺乏靈活性，很難激發(fā)學(xué)生的興趣。隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了線上教學(xué)模式。線上教學(xué)能彌補(bǔ)線下教學(xué)的不足，學(xué)生可以隨時(shí)隨地利用移動(dòng)終端進(jìn)行學(xué)習(xí)，但缺乏師生面對(duì)面交流，不太適用于實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。將線上線下教學(xué)有機(jī)融合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，是高校物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的必然趨勢[4-8]。本文討論如何將線上線下混合式教學(xué)引入我校文科物理實(shí)驗(yàn)中，提升文科物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效率。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)V》課程是南航面向文科專業(yè)開設(shè)的獨(dú)立物理實(shí)驗(yàn)課，課程計(jì)劃16學(xué)時(shí)，課程內(nèi)容包括緒論、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和演示實(shí)驗(yàn)部分。作為一門獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，在有限的課時(shí)中，學(xué)生完成物理實(shí)驗(yàn)需要涉及的知識(shí)和技能很多，既包括物理實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的掌握，又包含實(shí)驗(yàn)儀器的熟練操作使用。傳統(tǒng)教學(xué)流程一般是學(xué)生課前預(yù)習(xí)教材，課上老師講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器及注意事項(xiàng)等，然后學(xué)生在老師引導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。雖然這種線下教學(xué)模式對(duì)學(xué)生在物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的理解、儀器設(shè)備的規(guī)范操作等方面具有不可替代的作用，在提高學(xué)生具體問題分析能力和解決問題方面也具有一定的效果。但也存在一些問題：預(yù)習(xí)準(zhǔn)備不充分；實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不佳；實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間固定，傳統(tǒng)課堂教學(xué)中教學(xué)時(shí)間和空間相對(duì)固定，限制了師生交流互動(dòng)的時(shí)間和地點(diǎn)。

2 混合式智慧教學(xué)模式探索和實(shí)施

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的加速發(fā)展和應(yīng)用，教育與新技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，在線學(xué)習(xí)，翻轉(zhuǎn)課堂等學(xué)習(xí)方式成為了教育發(fā)展的新理念。這給文科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一個(gè)全新的教學(xué)改革思路。本文基于學(xué)習(xí)通平臺(tái)、騰訊會(huì)議、QQ、微信端選課系統(tǒng)等平臺(tái)構(gòu)建文科物理實(shí)驗(yàn)線上線下混合式智慧學(xué)習(xí)模式，一方面發(fā)揮線上資源豐富、互動(dòng)方便的優(yōu)勢。另一方面發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課堂教育在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力、科學(xué)思維方面不可替代的優(yōu)勢。實(shí)施方案具體如下：

2.1 智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)包括物理實(shí)驗(yàn)智慧教學(xué)管理平臺(tái)、在線實(shí)驗(yàn)資源建設(shè)及智能實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建設(shè)。我們?cè)谠械膶?shí)驗(yàn)開放教學(xué)管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上，發(fā)揮智能手機(jī)的便捷作用，開發(fā)了物理實(shí)驗(yàn)智慧教學(xué)管理平臺(tái)，學(xué)生利用智能手機(jī)在智慧教學(xué)管理平臺(tái)上在線預(yù)約實(shí)驗(yàn)，下載實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板，收到實(shí)驗(yàn)開課提醒通知，實(shí)驗(yàn)考勤簽到，完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測試，實(shí)驗(yàn)報(bào)告上傳，成績反饋，評(píng)教等功能。

在線資源建設(shè)包括錄制和制作電子實(shí)驗(yàn)講義、實(shí)驗(yàn)原理操作視頻、物理演示實(shí)驗(yàn)課件、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)測試題庫等，為課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了更多的自主設(shè)計(jì)的空間。例如在超星學(xué)習(xí)通中建立的在線課程資源，供學(xué)生預(yù)習(xí)使用。

我們還積極打造智慧實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室配備了多屏的交互式白板，教師和學(xué)生的問題可以通過手機(jī)直接上傳到實(shí)驗(yàn)室的黑板上，便于交流討論。實(shí)驗(yàn)桌椅的擺放也打破了傳統(tǒng)形式，便于學(xué)生小組交流及合作。

2.2 智慧教學(xué)模式

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)V的課程總學(xué)時(shí)數(shù)為16學(xué)時(shí)，根據(jù)課程組成和內(nèi)容性質(zhì)，將原有安排適當(dāng)調(diào)整。把緒論和實(shí)驗(yàn)背景、實(shí)驗(yàn)原理及要點(diǎn)等6個(gè)學(xué)時(shí)調(diào)整到線上，利用在線建課、活動(dòng)安排和線上直播相結(jié)合，開展線上教學(xué)和在線學(xué)習(xí)等活動(dòng)。這樣既豐富物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，又可以幫助學(xué)生快速進(jìn)入線下實(shí)驗(yàn)課場景中，提高實(shí)驗(yàn)操作的效率。實(shí)踐教學(xué)過程分為課前導(dǎo)學(xué)(線上)、課堂實(shí)踐(線下)、課后分析拓展(線上)三個(gè)階段，積極發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主體作用和教師的引導(dǎo)作用?；旌鲜街腔劢虒W(xué)模式過程設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 多平臺(tái)的線上線下智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

課前導(dǎo)學(xué)階段：課前預(yù)習(xí)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，在這個(gè)環(huán)節(jié)，不僅讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本過程，熟悉實(shí)驗(yàn)器材的操作，更為關(guān)鍵的是通過線上平臺(tái)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。首先教師將制作的實(shí)驗(yàn)視頻和輔助實(shí)驗(yàn)資源材料上傳到超星平臺(tái)上，要求學(xué)生通過對(duì)這些視頻等材料的學(xué)習(xí)，能夠在課堂實(shí)踐前了解實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造等，同時(shí)通過超星在線練習(xí)與測試加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解和認(rèn)識(shí)。學(xué)生也可以就預(yù)習(xí)中的問題和老師和同學(xué)們?cè)诔瞧脚_(tái)上或qq群中交流討論。

課堂實(shí)踐階段：①混合教學(xué)模式中，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)儀器等的熟悉工作在預(yù)習(xí)的過程中必須完成。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng)在學(xué)生手機(jī)端發(fā)布預(yù)習(xí)測試試題，要求學(xué)生在10分鐘內(nèi)完成作答，并在手機(jī)上提交。教師可以實(shí)時(shí)查看學(xué)生答題情況和成績分布，教師根據(jù)預(yù)習(xí)測試情況有重點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)講解，補(bǔ)充該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)和儀器使用等注意事項(xiàng)②學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們的可以讓學(xué)生2-3人結(jié)組的形式，在實(shí)驗(yàn)中交流合作討論，但是要求獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)，不能由他人代替操作,讓每一個(gè)學(xué)生得到動(dòng)手鍛煉的機(jī)會(huì)。③實(shí)驗(yàn)完成后，小組學(xué)生交流發(fā)言，分析討論。這樣學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不能敷衍了事，必須真正完成實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)性得到提高。

課后分析拓展階段：課后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)并整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并上傳到系統(tǒng)管理平臺(tái)，學(xué)生可查看在線資源和報(bào)告批改情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和內(nèi)容進(jìn)行反饋。這個(gè)過程需要借助線上平臺(tái)及qq的互動(dòng)優(yōu)勢，通過在線資源教師可以與學(xué)生進(jìn)行交流，深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)。教師還可以通過超星平臺(tái)發(fā)布與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的拓展資源，供學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析和討論。

2.3 考核方式

實(shí)驗(yàn)課程總評(píng)成績包括線上線下兩部分：緒論課在線測試成績(10%)、學(xué)習(xí)通課程在線預(yù)習(xí)成績(10%)、實(shí)驗(yàn)成績(80%)。其中對(duì)于實(shí)驗(yàn)成績：單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目滿分100分，采用過程性考核，具體包括：預(yù)習(xí)報(bào)告及預(yù)習(xí)情況答題測試、課堂操作考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)等。課程綜合評(píng)判主要按照選課系統(tǒng)的出勤記錄評(píng)定，遲到、曠課等均在上述總評(píng)成績中按實(shí)際發(fā)生次數(shù)扣除相應(yīng)成績。新的考核方式是全方位的，倒逼學(xué)生主動(dòng)預(yù)習(xí)，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，重視物理實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)。

2.4 教學(xué)反饋

雖然混合式教學(xué)模式還剛開始實(shí)施，但相比于傳統(tǒng)教學(xué)模式，它已經(jīng)顯示出其優(yōu)越性。其一，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生能夠根據(jù)學(xué)習(xí)通的資源預(yù)習(xí)，熟悉實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間、地點(diǎn)等限制。其二，提高了課堂效率，傳統(tǒng)教學(xué)模式下，課堂上教師需要花較長時(shí)間講解原理和介紹實(shí)驗(yàn)儀器，現(xiàn)在課前的導(dǎo)學(xué)大部分學(xué)生基本掌握了儀器的使用方法，課堂上教師只需對(duì)一些實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)加以強(qiáng)調(diào)，學(xué)生把時(shí)間和精力用在實(shí)驗(yàn)觀察思考操作上。特別是演示實(shí)驗(yàn)，我們開辟了騰訊會(huì)議線上匯報(bào)課堂，將學(xué)生分成小組，根據(jù)觀察的物理現(xiàn)象思考探究，要求學(xué)生利用騰訊會(huì)議進(jìn)行線上小組匯報(bào)。學(xué)生們都認(rèn)真準(zhǔn)備，對(duì)演示現(xiàn)象進(jìn)行了探究和原理分析，表現(xiàn)出了濃厚的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣和熱情，學(xué)習(xí)效果非常好，這是部分小組線上匯報(bào)PPT的截圖(圖2)。

圖2 演示實(shí)驗(yàn)線上課堂匯報(bào)部分截圖

2.5 學(xué)生反饋

為了了解學(xué)生對(duì)線上線下混合式教學(xué)改革的接收度，探索進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量的措施，我們?cè)趯W(xué)習(xí)通中制作并發(fā)布了課程調(diào)查問卷。圖3展示了學(xué)生對(duì)混合式教學(xué)模式的贊同情況。大部分學(xué)生贊成采用混合式教學(xué)，只有少部分學(xué)生持一般和不贊成態(tài)度。學(xué)生普遍認(rèn)為提高了物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)興趣，提高了動(dòng)手解決問題、分析問題的能力等。

圖3 學(xué)生對(duì)混合式教學(xué)的認(rèn)可度

圖4給出了學(xué)生對(duì)本學(xué)期混合式教學(xué)模式的評(píng)價(jià)，學(xué)生普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)資源多且可以充分利用，教學(xué)方式靈活不呆板。

圖4 學(xué)生對(duì)混合式教學(xué)的評(píng)價(jià)

同時(shí)我們對(duì)線上線下存在的問題也進(jìn)行了調(diào)查，圖5是部分同學(xué)的反饋和建議。

圖5 部分學(xué)生的建議

3 總結(jié)和反思

文科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用的智慧線上線下教學(xué)模式在一定程度上豐富了教學(xué)內(nèi)容和方式，提升了教學(xué)的效果，提高了學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的興趣，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了新思路。但它有別于物理理論課程和工科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)也不一樣。針對(duì)文科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要繼續(xù)探索和改進(jìn)。第一，進(jìn)一步完善線上的教學(xué)資源，線上的視頻教學(xué)資源應(yīng)該是線下教學(xué)的輔助和拓展，而不是簡單的錄制微課等講解性的視頻資源，力求顯示出物理實(shí)驗(yàn)與技術(shù)、人類社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，充分結(jié)合生活中的實(shí)際問題進(jìn)行分析，小到生活中的物理現(xiàn)象，大到現(xiàn)代科技新技術(shù)。第二，精心打造探究式、有趣的物理實(shí)驗(yàn)課堂。文科學(xué)生由于物理理論薄弱，上課一開始就是物理實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)操作等，學(xué)生覺得枯燥，不容易接受，課堂開始引入與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的物理現(xiàn)象或故事，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，明確實(shí)驗(yàn)的目的和意義，促進(jìn)文科學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)的掌握和學(xué)習(xí)，提高動(dòng)手能力。第三、將線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式升級(jí)為線上線下深度融合的模式，突出兩者在課程不同環(huán)節(jié)的優(yōu)勢和作用，推進(jìn)信息技術(shù)與混合式教學(xué)的深度融合，開展多種形式的混合式教學(xué)課堂，積極發(fā)揮學(xué)生在實(shí)踐課堂中的主體作用，為文科物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供有效的途徑。