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        大學(xué)物理教學(xué)信息化的實(shí)踐探索

        2022-10-21 01:43:16王心芬劉小妹步青華
        大學(xué)教育 2022年4期
        關(guān)鍵詞:微信信息化課程

        王心芬 劉小妹 步青華 王 芳

        (江蘇科技大學(xué)理學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

        大學(xué)物理是高等學(xué)校理工科各專業(yè)的一門重要通識性必修課程,它對學(xué)生自然科學(xué)知識體系的構(gòu)建、專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要的作用。在當(dāng)前教育信息化的背景下,大學(xué)物理的教與學(xué)面臨著巨大挑戰(zhàn)。一方面,學(xué)習(xí)方式發(fā)生了巨大的變化,獲取知識的途徑更加多元化,上課已不再是學(xué)生獲取知識的唯一途徑;學(xué)生熱衷于使用移動產(chǎn)品,且容易接受并嘗試新事物。另一方面,傳統(tǒng)的教學(xué)模式受到信息化的沖擊,慕課(MOOC,即Massive Open Online Course)、微課、SPOC 以及翻轉(zhuǎn)課堂等各種信息化教學(xué)手段的融合應(yīng)用,給大學(xué)物理教學(xué)帶來了深刻影響。

        近年來,我校逐步將微信公眾號、慕課等信息化手段融入大學(xué)物理教學(xué),開展了傳統(tǒng)和現(xiàn)代融合的大學(xué)物理教學(xué)探索。特別是在抗疫期間,更是整合應(yīng)用了多種信息技術(shù)手段,這對順利完成大學(xué)物理教學(xué)任務(wù)和實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理教學(xué)信息化發(fā)揮了重要的作用。

        一、信息化教學(xué)手段

        (一)微信公眾號

        大學(xué)生是微信用戶群體的中堅(jiān)力量,對于基于微信公眾號進(jìn)行教與學(xué)已有充分的心理準(zhǔn)備。2018 年,我們成功申報(bào)了校教改課題,創(chuàng)建了輔助大學(xué)物理教學(xué)的“欣微課堂”微信公眾號?!靶牢⒄n堂”微信公眾號依據(jù)教育學(xué)認(rèn)知理論和“以學(xué)生為中心”的原則,兼顧傳授知識和培養(yǎng)素養(yǎng)的雙重目標(biāo),設(shè)計(jì)了“課程資料”、“訓(xùn)練答疑”和“知識拓展”3個(gè)主菜單和15個(gè)一級子菜單?!靶牢⒄n堂”微信公眾號收納了豐富的教學(xué)資源,兩年多來共推送了320多條圖文消息和視頻消息。實(shí)踐表明,“欣微課堂”微信公眾號為我校學(xué)生提供了一個(gè)快樂學(xué)習(xí)大學(xué)物理知識的微課堂平臺。

        (二)慕課

        慕課是指大規(guī)模的開放網(wǎng)絡(luò)課程。2018 年,“大學(xué)物理2”在線開放課程建設(shè)項(xiàng)目獲校級立項(xiàng);2019年,“大學(xué)物理1”在線開放課程建設(shè)項(xiàng)目獲省級立項(xiàng)?!按髮W(xué)物理1”在線開放課程包括力學(xué)、熱學(xué)和電磁學(xué)三部分內(nèi)容,共72 學(xué)時(shí),在每年的春季學(xué)期開設(shè);“大學(xué)物理2”在線開放課程包括振動和波、波動光學(xué)和近代物理三部分內(nèi)容,共40 學(xué)時(shí),在每年的秋季學(xué)期開設(shè)。

        目前,“大學(xué)物理1”在線開放課程和“大學(xué)物理2”在線開放課程在中國大學(xué)MOOC 平臺都已正式上線。大學(xué)物理在線開放課程提供知識點(diǎn)在線授課視頻、例題分析視頻、在線測試及作業(yè)等。為了實(shí)現(xiàn)對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng),大學(xué)物理在線開放課程增設(shè)了“工科教授聊物理”“物理人文模塊”等視頻專欄。

        二、信息化教學(xué)手段融入大學(xué)物理教學(xué)的實(shí)踐

        兩年多來,我們逐步將微信公眾號、慕課等教學(xué)手段進(jìn)行融合應(yīng)用,開展了大學(xué)物理信息化教學(xué)的一系列改革探索,積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。2018 年秋季學(xué)期起,我們開始了應(yīng)用“欣微課堂”微信公眾號輔助“大學(xué)物理2”在線開放課程的教學(xué)實(shí)踐。2019 年,我們將“欣微課堂”微信公眾號推廣給更多班級使用,學(xué)生關(guān)注數(shù)達(dá)4300 多人。2019 年秋季學(xué)期,我校“大學(xué)物理1”在線開放課程在校內(nèi)留學(xué)生班級第1 次開課;2020 年春季學(xué)期(疫情期間),“大學(xué)物理1”在線開放課程在中國大學(xué)MOOC 平臺第2 次開課,校內(nèi)外選課人數(shù)達(dá)7000 多人;2020 年秋季學(xué)期,“大學(xué)物理2”在線開放課程第1 次正式開課。下面我們談?wù)勅诤蠎?yīng)用慕課、微信公眾號和騰訊直播課堂的“大學(xué)物理1”在線開放課程的教學(xué)實(shí)踐。

        (一)創(chuàng)建SPOC教學(xué)班或關(guān)聯(lián)教學(xué)班

        目前,大多數(shù)學(xué)校將現(xiàn)有的MOOC 課程與校內(nèi)教學(xué)有機(jī)結(jié)合,即對本校學(xué)生開放SPOC(Small Private Online Course)小規(guī)模限制性在線課程。

        在2020 春季學(xué)期,根據(jù)我校實(shí)際情況,大學(xué)物理教師利用“愛課程慕課堂”創(chuàng)建了SPOC 教學(xué)班或關(guān)聯(lián)線上“大學(xué)物理1”教學(xué)班,按照原來教學(xué)計(jì)劃的時(shí)間安排開展線上教學(xué)。例如,我們教學(xué)班的人數(shù)為212 人(初修140 人,跟班重修72 人),有204 人選課加入了關(guān)聯(lián)線上“大學(xué)物理1”教學(xué)班?;谶@一學(xué)情,我們開展了融合慕課、微信公眾號和騰訊直播課堂等信息化手段的大學(xué)物理教學(xué)。

        (二)線上教學(xué)實(shí)施過程

        1.課前準(zhǔn)備

        課前,教師一方面通過“愛課程慕課堂”的后臺管理界面進(jìn)行認(rèn)真?zhèn)湔n,編寫公告和課堂測試題或討論題等,根據(jù)班級實(shí)際情況,精心設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)單和教學(xué)方案,為課堂教學(xué)做好準(zhǔn)備;另一方面利用微信公眾號的群發(fā)功能,向?qū)W生推送教學(xué)計(jì)劃和配有導(dǎo)學(xué)思考題的PPT 課件。例如第一章“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)”的第一節(jié)“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述”PPT 課件中,設(shè)計(jì)了“已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程如何求軌道方程?”“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)的兩類問題是什么?”等導(dǎo)學(xué)思考題。

        根據(jù)教師提供的導(dǎo)學(xué)單,學(xué)生進(jìn)行線上自主預(yù)習(xí),學(xué)生既可以選擇在微信平臺預(yù)習(xí)教學(xué)課件,也可以選擇在慕課平臺學(xué)習(xí)教學(xué)視頻,或者利用兩者進(jìn)行互補(bǔ)學(xué)習(xí)。“大學(xué)物理1”在線開放課程向?qū)W生提供了62 個(gè)教學(xué)視頻,這些視頻大多是圍繞一個(gè)或數(shù)個(gè)知識點(diǎn)的微視頻,時(shí)長一般控制在15 分鐘左右,方便學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí),且不容易產(chǎn)生疲勞和厭倦。例如,我們教學(xué)班的學(xué)生線上視頻學(xué)習(xí)情況為:線上學(xué)習(xí)15 小時(shí)以上的人數(shù)85 人,占比41.7%;線上學(xué)習(xí)10 小時(shí)以上的人數(shù)為153人,占比75.0%。

        2.課堂教學(xué)

        傳統(tǒng)的課堂教學(xué),通常是線下教學(xué)。在抗疫期間無法進(jìn)行線下教學(xué)的情況下,我們對學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查,了解相關(guān)情況,最終選擇了騰訊直播課堂和慕課堂相結(jié)合的線上教學(xué)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線下教學(xué)。在騰訊直播課堂中,教師可以與學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)交流互動,這是其他線上教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)的。

        騰訊直播課堂中,教師有目的地設(shè)計(jì)教學(xué)活動,注意重難點(diǎn)知識的講授,串聯(lián)學(xué)生線上獲得的碎片化知識。師生積極互動,解答預(yù)習(xí)課件中的導(dǎo)學(xué)思考題,解決學(xué)習(xí)中遇到的問題,并做好筆記以加深記憶和便于抽查。例如,在教學(xué)“絕熱過程”一節(jié)時(shí),我們設(shè)計(jì)討論題“理想氣體向真空的自由膨脹過程若是絕熱過程,此過程能否運(yùn)用絕熱過程方程來分析計(jì)算膨脹后的狀態(tài)?”,引導(dǎo)學(xué)生思考。通過分析,學(xué)生明白絕熱過程方程的使用條件是準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程,而自由膨脹過程是不可逆絕熱過程,是非準(zhǔn)靜態(tài)過程,因而不能運(yùn)用絕熱過程方程來分析計(jì)算,可以用熱力學(xué)第一定律來分析計(jì)算。

        在騰訊直播課堂上,還可以通過手機(jī)移動端的“慕課堂”智慧小程序,穿插完成簽到、討論或練習(xí)等任務(wù),調(diào)節(jié)課堂氣氛。例如,我們教學(xué)班的“慕課堂”后臺“課堂活動類型統(tǒng)計(jì)圖”數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,總36 次授課中完成簽到34次,討論30次,練習(xí)14個(gè),問卷3個(gè)。

        3.課后管理

        課后,教師融合應(yīng)用多種信息化手段,加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)的督促和管理。具體做法是:利用“慕課堂”后臺管理查看學(xué)生線上學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)和分析學(xué)情;利用微信公眾號推送習(xí)題課的課件等復(fù)習(xí)資料,并按教學(xué)進(jìn)程適時(shí)向?qū)W生推送線下作業(yè)解答和自測題答案;利用班級QQ 群和微信公眾號進(jìn)行互動答疑;等等。

        在作業(yè)和教學(xué)檢查環(huán)節(jié),分層次要求和管理。首先檢查線下紙質(zhì)作業(yè)的完成情況和抽查學(xué)生的騰訊課堂聽課筆記。學(xué)生通過拍照的方式提交作業(yè),再由各班級學(xué)習(xí)委員統(tǒng)一收集后發(fā)送給任課教師,任課教師及時(shí)批改作業(yè)并在騰訊課堂上評講。對于沒有聽課筆記的學(xué)生,教師及時(shí)進(jìn)行溝通,以了解學(xué)生的聽課效果和缺課情況。其次要求學(xué)生在慕課平臺上完成一定量的線上作業(yè)。最后鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生完成微信公眾號推送的自測訓(xùn)練題。這樣對學(xué)生的課后學(xué)習(xí)進(jìn)行分層次要求和管理,可以兼顧到每位學(xué)生,便于教師了解學(xué)生的的實(shí)際情況和學(xué)習(xí)能力。

        (三)教學(xué)考核和效果

        2020年春季學(xué)期結(jié)束前夕,我校學(xué)生分批返校參加期末自主復(fù)習(xí)和集中考試,大學(xué)物理課程的幕課及微信資源在學(xué)生的期末復(fù)習(xí)中發(fā)揮了重要作用。微信公眾號助手APP 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,期末復(fù)習(xí)期間,學(xué)生的每日訪問量均超過10 000 人次,分享轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)10 次?!澳秸n堂”后臺數(shù)據(jù)也顯示,“大學(xué)物理1”在線開放課程在中國大學(xué)MOOC 平臺上的課程評價(jià)分為4.6 分。從218 條學(xué)生留言中可以看到,在線開放課程受到很多學(xué)生歡迎。

        抗疫期間,將幕課、微信公眾號與騰訊直播課堂優(yōu)化整合的“大學(xué)物理1”在線開放課程,得到了絕大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可,并取得了良好的教學(xué)效果。據(jù)統(tǒng)計(jì),我校所有開設(shè)“大學(xué)物理1”在線開放課程的班級,在2020 年春季學(xué)期期末考試中均取得了較好的成績。在試卷難度系數(shù)一樣的情況下,成績分布情況與往屆同類班級的傳統(tǒng)線下教學(xué)相當(dāng)。例如,我們的關(guān)聯(lián)教學(xué)班成績稍好于上屆同類班級,其中不及格率為15.0%,下降了5.7 個(gè)百分點(diǎn)。

        三、融合應(yīng)用信息化手段助力學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)

        大學(xué)物理課對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的作用,科學(xué)素養(yǎng)是對知識本質(zhì)的理解、升華、激活和運(yùn)用,它包括科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)思想和科學(xué)態(tài)度等。

        在大學(xué)物理教學(xué)實(shí)踐中,我們體會到,信息化教學(xué)手段的融合應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)在線開放課程和課堂教學(xué)的優(yōu)勢互補(bǔ),能緩解大學(xué)物理課程內(nèi)容較多而學(xué)時(shí)相對較少的矛盾,在技術(shù)和時(shí)間上為利用大學(xué)物理課培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提供了有利的條件。

        (一)突出與工科專業(yè)相融合

        結(jié)合我校工科專業(yè)的具體情況,“大學(xué)物理1”在線開放課程中增設(shè)了“工科教授聊物理”視頻專欄,邀請我校船海、機(jī)械等學(xué)院的幾位教授攝制了多個(gè)物理知識與專業(yè)知識緊密結(jié)合的講座視頻,例如船舶中的力學(xué)舉例、高樓減震擺、慣性導(dǎo)航陀螺儀、手機(jī)觸摸屏工作原理、近海岸風(fēng)力發(fā)電等,幫助學(xué)生了解物理知識在工程上的運(yùn)用,從而加深他們對物理知識本質(zhì)的理解,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。

        另外,我們在“欣微課堂”微信公眾號的“知識拓展”主菜單下設(shè)置了“課外拓展”和“生活物理”兩個(gè)一級子菜單,利用微信公眾號的群發(fā)和鏈接功能介紹物理學(xué)前沿知識,精選網(wǎng)絡(luò)上研究物理學(xué)在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用等方面的優(yōu)秀文章或視頻,轉(zhuǎn)發(fā)或?qū)㈡溄拥刂吠扑徒o學(xué)生,從而加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

        (二)融入物理學(xué)史教育

        在大學(xué)物理教學(xué)中引入物理學(xué)史作為改革傳統(tǒng)物理教學(xué)模式的一種手段,一直以來受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。物理學(xué)史的引入,除了能增添課程的趣味性,還能讓學(xué)生體驗(yàn)物理概念、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程,了解和掌握物理學(xué)發(fā)展中的方法論,領(lǐng)會物理學(xué)思想,感受理性探索的樂趣,從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

        我們通過查閱一些物理學(xué)史書籍,尋找和發(fā)掘物理學(xué)史料,對物理學(xué)史料進(jìn)行一定的編輯和加工使之成為優(yōu)質(zhì)的教學(xué)素材,或?qū)⑵渲谱鞒山虒W(xué)視頻、課件等。對于物理學(xué)史,我們或融入大學(xué)物理課堂教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),或通過在線慕課或微信公眾號向?qū)W生推送供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

        例如,“大學(xué)物理2”在線開放課程中增設(shè)了“古今中外漫話物理”拓展欄目,提供了9個(gè)微視頻,具體有“從經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)的上下3000 年”“從中國科學(xué)的黃金時(shí)代看物理”等。另外,在“欣微課堂”微信公眾號的“知識拓展”主菜單下設(shè)置了“學(xué)史教育”一級子菜單以及“物理學(xué)史”和“物理學(xué)家”兩個(gè)二級子菜單,將制作好的有關(guān)大學(xué)物理每一知識模塊的發(fā)展史的PPT 課件、物理學(xué)家PPT 課件和物理學(xué)史上一些重大發(fā)現(xiàn)和著名爭論的Word 文檔等物理學(xué)史素材上傳至微信公眾號,供學(xué)生隨時(shí)查看學(xué)習(xí)。同時(shí),利用微信公眾號的外部鏈接功能,精選網(wǎng)絡(luò)上的一些關(guān)于物理學(xué)史方面的優(yōu)秀文章或視頻推送給學(xué)生。實(shí)踐表明,將物理學(xué)史融入大學(xué)物理教學(xué),可有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

        綜上可知,微信公眾號和慕課這兩種信息化教學(xué)手段各具特色,將兩者有機(jī)結(jié)合,充分發(fā)揮慕課的微視頻和在線測試的優(yōu)勢以及微信公眾號的圖文即時(shí)推送和外部鏈接的優(yōu)勢,有利于提高大學(xué)物理教學(xué)的效果。在大學(xué)物理教學(xué)中靈活應(yīng)用以慕課為主的信息化教學(xué)手段,使大學(xué)物理教學(xué)充滿了時(shí)代氣息,真正發(fā)揮了大學(xué)物理課程對傳授學(xué)生物理知識和培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的雙重作用。

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