許川

摘?要：近年來，新冠疫情持續(xù)影響高校的正常教學(xué)工作，各高校在教育部的引導(dǎo)下，立足本校學(xué)情特點，紛紛對教學(xué)模式進行改革和創(chuàng)新。通過對傳統(tǒng)大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題進行分析討論，以混合式教學(xué)理念及其優(yōu)勢為依據(jù)，以《大學(xué)物理實驗》課程為例，提出了線上線下混合式教學(xué)改革方案。該方案從課前預(yù)習(xí)、課堂實踐、課后鞏固提高以及教學(xué)評價四個方面進行線上線下混合式教學(xué)改革，并將課程考核貫穿于課前、課中及課后。通過混合式教學(xué)模式的實施，既保留了傳統(tǒng)教學(xué)的儀式感，又注入了新時代的活力，以期進一步優(yōu)化當前的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：混合式教學(xué)????新工科????大學(xué)物理實驗????教學(xué)模式改革

中圖分類號：O4-0????????????????文獻標識碼：ADesign?and?Exploration?of?Online?and?Offline?Blended?Teaching

Key?Words：?Blended?teaching;?New?engineering;?University?physics?experiment;?Teaching?model?reform

1???大學(xué)物理實驗教學(xué)的重要性

大學(xué)物理實驗是對高等理工科院校學(xué)生進行科學(xué)實驗基本訓(xùn)練的一門必修課程[1]。同中學(xué)物理實驗相比，大學(xué)物理實驗是學(xué)生進入大學(xué)后接受系統(tǒng)實驗方法和技能訓(xùn)練的開端，是理工科類各專業(yè)學(xué)生進行科學(xué)實驗訓(xùn)練的重要基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和發(fā)現(xiàn)問題的能力以及動手能力和創(chuàng)新能力等方面都起著至關(guān)重要的作用。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對科學(xué)實驗的基本方法和主要過程有清晰的認識，為今后的學(xué)習(xí)和工作奠定良好的實踐基礎(chǔ)。

2???大學(xué)物理實驗教學(xué)現(xiàn)狀

目前，筆者學(xué)校的大學(xué)物理實驗授課主要由3個環(huán)節(jié)組成，分別是課前預(yù)習(xí)、課堂實踐操作和課后書寫實驗報告[1]。3個環(huán)節(jié)的主要任務(wù)如下。

2.1???課前預(yù)習(xí)

課前預(yù)習(xí)是學(xué)生上好實驗課的基礎(chǔ)。在進行課堂實踐操作之前，要求學(xué)生查閱《大學(xué)物理實驗》課本及其他資料，了解實驗原理、實驗方法、實驗條件、實驗內(nèi)容以及注意事項。在此基礎(chǔ)上，自行設(shè)計實驗方案，并設(shè)計原始數(shù)據(jù)記錄表格，完成預(yù)習(xí)報告的書寫。

2.2???課堂實踐操作

課堂實踐操作是實驗課的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)，需要學(xué)生獨立進行具體的實驗設(shè)備操作。學(xué)生穿戴好鞋套、安全服后進入實驗室，依據(jù)課前預(yù)習(xí)和授課老師的講授，安裝、調(diào)試實驗設(shè)備，按照擬定的實驗方法分組進行實驗操作，準確記錄原始數(shù)據(jù)。實驗完成后，原始數(shù)據(jù)經(jīng)授課老師檢查無誤后，學(xué)生將實驗設(shè)備恢復(fù)原狀，打掃實驗室衛(wèi)生，離開實驗室。

2.3???課后書寫實驗報告

書寫實驗報告是實驗課的最后一個環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中，要對原始實驗數(shù)據(jù)進行處理，應(yīng)注意以下幾個方面：（1）保持實驗數(shù)據(jù)的原始性；（2）數(shù)據(jù)處理過程應(yīng)具有可信性；（3）按要求完成實驗報告。

3???大學(xué)物理實驗教學(xué)中存在的問題

3.1???課前預(yù)習(xí)不充分

大學(xué)物理實驗課的實踐性較強，實際操作技能需要重復(fù)練習(xí)才能熟練掌握。傳統(tǒng)的大學(xué)物理實驗教學(xué)模式下，學(xué)生主要是通過閱讀教材進行預(yù)習(xí)。通過預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生對實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗方法形成基本認識，并完成預(yù)習(xí)報告，為課堂實踐打好理論基礎(chǔ)。然而筆者在實際教學(xué)活動中發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生的課前預(yù)習(xí)效果較差，預(yù)習(xí)報告普遍存在照抄實驗課教材的現(xiàn)象，沒有自主地思考、歸納和總結(jié)。學(xué)生只是被動地、機械式地完成教師布置的預(yù)習(xí)任務(wù)，并沒有對課堂實踐形成真正意義上的指導(dǎo)。

3.2???學(xué)生對實驗課認識不足

該校的大學(xué)物理實驗課程安排在大一上下兩個學(xué)期。一方面，部分同學(xué)存在僥幸心理，認為課前預(yù)習(xí)沒有必要，只要課堂上認真聽老師講解就能學(xué)好該門課程。由于實驗課的學(xué)時限制，任課教師為了保證每位同學(xué)有充分動手實踐的時間，只能壓縮理論知識的講解，最終造成未充分預(yù)習(xí)的同學(xué)在對實驗理論知識不清楚的情況下盲目進行實踐操作，頻繁出現(xiàn)錯誤。另一方面，學(xué)生大一學(xué)年的基礎(chǔ)課程較多，學(xué)習(xí)任務(wù)重，考核壓力大。學(xué)生對時間、精力的分配不合理，將大部分時間用于理論課程的學(xué)習(xí)，從而忽略了實驗課的預(yù)習(xí)，降低實驗課的學(xué)習(xí)效果[2]。

3.3???實驗報告自主完成度低，缺乏思考

同中學(xué)物理實驗相比，大學(xué)物理實驗對數(shù)據(jù)處理提出了更高的要求，需要對不確定度進行計算。例如：“密度的測量”實驗，該實驗通過靜力稱衡法測量固體金屬塊的密度。物質(zhì)密度測量完成后，還要將數(shù)據(jù)代入不確定度公式進行計算，獲得不確定度。雖然教師在預(yù)習(xí)指南和課堂上對不確定度的含義和計算過程進行了講解，但學(xué)生沒有充分的時間在課堂內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理任務(wù)。部分學(xué)生課下沒有及時進行數(shù)據(jù)處理，后期遇到困難后也不方便找任課教師請教，最終導(dǎo)致實驗報告數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)完成質(zhì)量較差。更有甚者，直接抄襲同學(xué)實驗報告的數(shù)據(jù)處理部分以及歸納總結(jié)，沒有自主思考，流于形式[3，?4]。

3.4???考核方式單一

結(jié)合“三段式”教學(xué)模式，教師分別對預(yù)習(xí)報告、課堂實踐操作和實驗報告進行評分，并進行加權(quán)計算。由于學(xué)生對實驗課的認識不足、物理基礎(chǔ)知識參差不齊，預(yù)習(xí)報告往往是照抄實驗課教材，效果較差，最終降低了預(yù)習(xí)報告分數(shù)的客觀性。對于課堂實踐操作環(huán)節(jié)，由于學(xué)生前期未能進行有效的預(yù)習(xí)，教師要花費大量時間對理論知識進行講解，縮短了學(xué)生動手實踐的時間。學(xué)生的實際設(shè)備操作能力、排除設(shè)備疑難雜癥能力以及創(chuàng)新能力得不到全面客觀的考查。實驗報告的評判作為實驗課考核的最后一個環(huán)節(jié)，在整體考核中占有較大的比例。然而實際上，學(xué)生上交的實驗報告存在較嚴重的照抄課本或互相抄襲現(xiàn)象，導(dǎo)致最終成績不能體現(xiàn)學(xué)生的真實水平，增大了成績分布的隨機性。

綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，在大學(xué)物理實驗教學(xué)過程中存在諸多問題，降低了教學(xué)質(zhì)量，對學(xué)生自主思考、分析解決問題以及實際動手能力的培養(yǎng)存在不足。為了加深學(xué)生對該課程內(nèi)容的理解，掌握基本實驗操作技能，提高科學(xué)研究能力，滿足新工科發(fā)展需求，對大學(xué)物理實驗教學(xué)模式的改革迫在眉睫。

4???線上線下混合式教學(xué)模式的優(yōu)勢

4.1???創(chuàng)新教學(xué)模式

將大學(xué)物理實驗課程由傳統(tǒng)的線下教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學(xué)，提高教師的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)水平，滿足疫情防控常態(tài)化大背景下的教學(xué)需求。近幾年，由于新冠肺炎疫情的影響，全國多地出現(xiàn)區(qū)域封控，線下授課被迫暫停，但這也促使了線上學(xué)習(xí)平臺的快速發(fā)展。目前被廣泛使用的線上學(xué)習(xí)平臺有雨課堂、學(xué)習(xí)通、慕課、釘釘直播、騰訊會議以及各種錄屏軟件，為實現(xiàn)線上線下混合式教學(xué)提供了便利。

4.2???豐富教學(xué)資源

在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，教學(xué)資源主要為課本、教案、教輔書籍和PPT課件。隨著信息技術(shù)的提高以及新冠疫情對教學(xué)工作變革的迫切壓力，教育部組織發(fā)布了千門國家級在線精品課程以及大量的省市級精品課程，基本涵蓋了各學(xué)科和各專業(yè)的基礎(chǔ)課程。全國高校的教師和學(xué)生可以免費獲得上述優(yōu)質(zhì)在線教育資源，針對性地將整合后的在線資源融入自身課程建設(shè)，有利于豐富課程內(nèi)容，增加課程深度，促進了線上線下混合式教學(xué)模式的推廣[5]。這在疫情防控常態(tài)下的今天具有重要的實際意義。

4.3???提高學(xué)生積極性

目前雨課堂、學(xué)習(xí)通等平臺都可以提前發(fā)布學(xué)習(xí)資料，方便學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)，并且可以跟蹤每位同學(xué)的預(yù)習(xí)進度。學(xué)生學(xué)習(xí)時間自由靈活不再局限于課本，可以對教師錄制的微視頻等課件進行反復(fù)學(xué)習(xí)，同時可以利用平臺隨時向教師進行疑難問題的請教，增加師生互動，提高了學(xué)習(xí)效率[6，?7]。

4.4???優(yōu)化課程考核

線上線下混合式教學(xué)模式方便開展形式多樣的教學(xué)評價，使其貫穿于整個教學(xué)過程，可以更加真實地反映出每位同學(xué)的學(xué)習(xí)效果，將學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)情況及時、準確地反饋給教師。例如：可以在雨課堂和學(xué)習(xí)通平臺上設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)點、發(fā)布彈幕、章節(jié)測驗、闖關(guān)模式以及問卷調(diào)查，通過豐富的考核方式檢測學(xué)生對課程的實時掌握程度，便于教師適時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進度。

5?《大學(xué)物理實驗》線上線下混合式教學(xué)實踐

5.1???課前預(yù)習(xí)

5.1.1??制作課件

首先是制作預(yù)習(xí)課件，以“質(zhì)量與密度的測量”實驗為例。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，以教師課堂講授為主，師生的互動性較高，但是由于課堂時長的限制，教師的講授必須保持一定節(jié)奏，難以滿足各層次學(xué)生的接受能力。而線上線下混合式教學(xué)可以通過錄制微課、發(fā)布在線課程等途徑實現(xiàn)學(xué)生隨時隨地反復(fù)觀看疑難知識點，大大提高學(xué)習(xí)效率。該文采用PPT課件+錄制微課的方式提供預(yù)習(xí)資料。

第一步，提出問題。其實在中學(xué)階段同學(xué)們已經(jīng)做過質(zhì)量與密度的測量實驗，那么中學(xué)階段是如何設(shè)計此實驗?zāi)兀恳源藛栴}幫助學(xué)生回憶中學(xué)物理實驗的相關(guān)知識點，對使用天平測量質(zhì)量和排水法測量體積等內(nèi)容進行復(fù)習(xí)。

第二步，對主要知識點進行講解。該實驗采用靜力稱衡法測量金屬塊的密度，首先利用媒介純凈水計算出金屬塊的體積，然后計算得到金屬塊密度。

第三步，總結(jié)思考。通過上述實驗原理的介紹，結(jié)合第一步提出的問題，對實驗思路進行總結(jié)，通過學(xué)習(xí)通設(shè)置線上提問，要求學(xué)生作答。在學(xué)生對實驗原理有基本了解的前提下，再次提出新的問題。通過對具體實驗內(nèi)容的提問，引導(dǎo)學(xué)生思考討論，讓學(xué)生帶著興趣走進第二個環(huán)節(jié)，即課堂實踐操作。要求學(xué)生自主設(shè)計原始數(shù)據(jù)記錄表格。

5.1.2??發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)并考核

第一步，在學(xué)習(xí)通平臺創(chuàng)建班級，發(fā)布邀請碼，要求學(xué)生進入新建班級。建立實驗課章節(jié)，將錄制完成的微課視頻、PPT和教案發(fā)布到對應(yīng)章節(jié)，并通知學(xué)生自主觀看。為了保證學(xué)生觀看微課視頻的質(zhì)量，可以將微課播放設(shè)置為禁止拖曳、禁止倍速觀看以及禁止窗口切換等。

第二步，將實驗原理的關(guān)鍵點和思考題設(shè)置為預(yù)習(xí)檢測環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在課堂實踐操作之前完成。教師通過學(xué)習(xí)通平臺的后臺監(jiān)控程序，可以隨時關(guān)注學(xué)生預(yù)習(xí)進度和檢測結(jié)果，對學(xué)生的預(yù)習(xí)效果做出及時客觀的評判，以便在課堂實踐環(huán)節(jié)針對性地進行查漏補缺。

5.2???課堂實踐

（1）第一階段（5?min）：學(xué)生按課前設(shè)置的小組進入實驗室（每組約10人），通過學(xué)習(xí)通平臺進行簽到。教師檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)報告，并做好考核記錄[8]。

（2）第二階段（10?min）：利用學(xué)習(xí)通平臺設(shè)置3～5個搶答題，檢驗學(xué)生實際預(yù)習(xí)效果，鼓勵學(xué)生討論，在課堂對重要知識點進行鞏固，同時也有利于激發(fā)學(xué)生對實驗課的興趣。教師根據(jù)學(xué)習(xí)通軟件的后臺檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)場表現(xiàn)，對關(guān)鍵知識點進行梳理總結(jié)。

（3）第三階段（10?min）：大學(xué)物理實驗課程對數(shù)據(jù)處理提出了更高的要求，要求學(xué)生對測量結(jié)果進行不確定度的計算。由于不確定度的計算是該實驗的一個難點，學(xué)生不易掌握，所以將此知識點結(jié)合例題進行課堂講解。

（4）第四階段（15?min）：教師對物理天平的構(gòu)成進行簡介，并對儀器進行示范操作，主要包括：調(diào)節(jié)天平底座和橫梁的水平、稱量金屬塊的質(zhì)量、實驗完畢后天平的復(fù)位等。在示范操作的同時，對天平使用的注意事項進行說明。

（5）第五階段（80?min）：學(xué)生自主進行實驗操作，教師巡視檢查，對違規(guī)操作設(shè)備的行為及時進行糾正，對學(xué)生的疑問及時解答。此外考慮到學(xué)生動手能力的差異，鼓勵動手能力強的同學(xué)幫扶動手能力弱的同學(xué)，通過同學(xué)之間的合作，促使更多的學(xué)生參與到課堂教學(xué)活動中，有效鞏固所學(xué)知識點。

（6）第六階段（15?min）：教師檢查學(xué)生原始數(shù)據(jù)是否完整，進行課堂總結(jié)。此外教師將實驗報告的書寫規(guī)則進行說明，并將關(guān)于不確定度計算方法的微課上傳到學(xué)習(xí)通平臺，方便學(xué)生課后查閱。

5.3???課后書寫實驗報告

學(xué)生課后依據(jù)學(xué)習(xí)通平臺的預(yù)習(xí)課件對實驗內(nèi)容進行復(fù)習(xí)，利用碎片時間對重要知識點進行鞏固，加深理解，鼓勵學(xué)生對實驗設(shè)計進行優(yōu)化，并將設(shè)計思路上傳至學(xué)習(xí)通平臺。學(xué)生按要求獨立完成實驗報告，重點關(guān)注關(guān)于不確定度的數(shù)據(jù)處理和思考題。最后教師發(fā)布課后拓展資源，利用慕課、在線教育等平臺上的優(yōu)秀資源為學(xué)生提供深層次學(xué)習(xí)的途徑。

5.4???教學(xué)評價

教學(xué)評價主要是對學(xué)生在大學(xué)物理實驗線上線下混合式教學(xué)過程中的表現(xiàn)進行客觀評價。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，任課教師往往依據(jù)實驗報告進行最終評價，考核方式單一，不能完全體現(xiàn)學(xué)生的真實學(xué)習(xí)效果。而學(xué)習(xí)通、雨課堂等在線學(xué)習(xí)平臺提供了簽到、問卷、討論、搶答等多種功能，在豐富教學(xué)活動的同時，也為教學(xué)考核多樣化提供了途徑。教師可以依據(jù)學(xué)生在平臺內(nèi)的具體學(xué)習(xí)情況進行教學(xué)評價，可以對不同章節(jié)進行不同形式、比例的靈活考核，將課前預(yù)習(xí)、課中實踐以及課后總結(jié)進行有效的結(jié)合。和傳統(tǒng)的線下教學(xué)相比，線上線下混合式教學(xué)模式增強過程考核，豐富考核形式，提高學(xué)生的積極性和參與度，確保了教學(xué)質(zhì)量的提高。

6???結(jié)語

在疫情防控常態(tài)化的背景下，線上線下混合式教學(xué)模式結(jié)合了傳統(tǒng)教學(xué)和線上教學(xué)的優(yōu)勢，突破了地域、單一學(xué)校的限制，為現(xiàn)代教育注入了新的活力，保障了停課不停學(xué)目標的有效落實。學(xué)生既可以充分利用優(yōu)質(zhì)的線上教育資源，提高學(xué)習(xí)效率，又可以通過線下課堂內(nèi)的師生互動將所學(xué)知識融會貫通，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。線上線下多種教學(xué)形式及教學(xué)活動的實施，更符合現(xiàn)代教育的要求。大學(xué)物理實驗教學(xué)工作應(yīng)結(jié)合本校師生的具體情況，在實踐過程中進行反思，提出改革優(yōu)化的意見，為培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才不斷努力。

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