《大學物理》混合式“金課”的探索與實踐

杜錦麗　申繼偉

摘? 要：將信息技術與教育深度融合，進行“課堂革命”，推進符合“兩性一度”標準的“金課”建設，是高校提升人才培養質量的關鍵環節。文章在分析《大學物理》課程特點和教學現狀的基礎上，以“金課”標準為出發點，將教學內容與學生專業、學科前沿、個性化學習相結合。將線上與線下有機融合，進行混合式教學。建立包含過程性考核、階段性考核以及個性化學習結果考核的多維度評價體系。通過這些舉措切實提高了課程教學效果，為“金課”的建設提供了一種可參考的有效途徑。

關鍵詞：大學物理;金課;微信公眾平臺;對分易

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2019）26-0097-04

Abstract： Combining information technology with educationto make "classroom revolution" and promote the construction of "Golden Courses" are the key steps to improve the quality of talent training in universities. In this research subject， based on the analysis of the characteristics of college physics and the current teaching situation， starting from the "golden course" standard， and combining the teaching content with students' major， discipline frontier and personalized learning， we have practiced the online and offline mixing teaching and established a multidimensional evaluation system including process assessment， stage assessment and personalized learning results assessment. Through these measures， the teaching effect of the course has been effectively improved. Moreover， we provide an effective way for the construction of "Golden Course".

Keywords： college physics; golden courses; WeChat public platform; duifene.com

一、概述

隨著信息技術的飛速發展，特別是在教育領域的廣泛應用，將線上與線下有效整合，進行混合式教學，可最大化發揮傳統教學與數字化教學的優勢，因而備受各高校師生青睞[1-5]。2018年，教育部高教司司長吳巖在第十一屆“中國大學教學論壇”上，提出了評價“金課”的標準為“兩性一度”，即“高階性”“創新性”和“挑戰度”。吳巖還進一步強調打造五大“金課”，其中，五大“金課”包含：線下“金課”、線上“金課”、線上線下混合式“金課”、虛擬仿真“金課”和社會實踐“金課”[6]。課程是人才培養的核心要素，如何消滅“水課”，打造“金課”成為高校提高人才培養質量的關鍵[7-9]。

《大學物理》是理工科院校學生的重要基礎必修課，它不僅可以使學生熟悉自然界物質的結構、性質、相互作用及其運動的基本規律，為后繼專業基礎課與專業課程的學習及進一步獲取有關知識奠定必要的物理基礎;更是在培養學生探索精神和創新意識方面具有不可替代的作用。而目前，該課程教學中內容豐富但與學生專業需求相脫節、知識系統但與學科發展前沿相脫離，課程要求較高但學生課上參與度低，學習興趣薄弱，學習成效不佳。因此，如何把中國藥科大學的《大學物理》課程打造成有深度、有難度、有挑戰度的“金課”，這引起了我們的深思并為之付諸實踐。

二、《大學物理》課程特點及現狀

《大學物理》課程主要包含：力學、熱學、電磁學、光學和量子物理五個部分，內容涵蓋面廣泛，知識量豐富。該課程的理論性較強，物理概念、定律、公式抽象，難以理解。另外，它要求熟練運用微積分這一數學工具來解決物理問題，而大一新生微積分基礎薄弱，這些都給學生造成了《大學物理》課程難學，容易產生“畏學”情緒，學習興趣低下。

我校該課程教學中仍采用課堂教學為主，課下輔導為輔，大班化滿堂灌的傳統教學模式，它面臨著三個問題：

（1）在教學內容上，一方面，主要強調課程知識體系的系統性與完整性，忽視了學生醫藥類的專業背景，使得學生并未理解課程的實際應用價值，造成了物理教學“通識性”與“專業需求”之間的矛盾。另一方面，大學物理主要涉及經典物理和近代物理，所講授內容多是幾百年前的定論，沒有將學科發展的前沿知識融入到教學中，沒有讓物理課程保持生命力，沒有達到“金課”標準的“高階性”與“創新性”要求。

（2）在教學模式上，主要以大班課堂“傳授式”教學為主，忽視了學生“自主式”探索學習，使得學生被動接受知識，課堂上參與度低，缺乏師生互動，學習成效不佳。

（3）在教學評價上，主要以期中、期末階段性考核為主，忽視了對學生學習過程的評價，無法全面客觀的反映學生的學習能力和運用知識解決實際問題的能力。這使得《大學物理》課程教學效果非常有限，嚴重制約了創新型人才的培養。因而，我們從“兩性一度”的“金課”標準出發，在教學內容、教學方式及教學評價等方面對該課程進行了大膽改革與嘗試。

三、《大學物理》混合式“金課”建設措施

（一）優化教學內容

衡量“金課”標準中的“高階性”是指通過知識、能力、素質的有機融合，培養學生解決復雜問題的綜合能力和高階思維。以此為出發點，將大學物理教學內容與學生的專業需求相結合，強調物理知識在醫藥領域的運用，培養學生運用物理規律分析、解決醫藥問題的綜合能力。“金課”標準中的“創新性”要求課程內容能夠反映前沿性和時代性。從這一要求出發，將學科發展前沿知識融入到大學物理教學中，使課程內容現代化，體現時代特點，激發學生學習物理的興趣。“創新性”還要求學習結果具有探究性和個性化，這就要求我們在教學內容上考慮到學生的個體學習差異和個性化學習需求。

在與學生專業結合方面，從我校學生醫學、藥學專業背景出發，根據他們對物理知識的需求，在教學中兼顧知識系統性和完整性的基礎上，強化與專業聯系緊密的知識模塊，弱化與專業聯系較少的模塊。例如流體力學是人體血液流動規律的物理基礎、在藥物合成中也往往會遇到流體，需要控制它的流動狀態。而分子物理學中的遷移規律與藥物制劑的蒸發、蒸餾、干燥以及提高藥材有效成分的浸出等息息相關，這些知識模塊就要高標準、高要求，需要重點來學習。而剛體力學和電磁學的規律在醫學、特別是藥學領域的應用比較少，則可以適當減少學時，降低要求。在具體知識點的講授上，挖掘物理知識、定律在藥學、醫學及生命科學等領域的典型運用。例如：運用流體力學的斯托克斯定律可以分析混懸劑藥物的穩定性，并獲得提高其穩定性的方法。運用偏振光的旋光性知識可以掌握測定比旋度的方法，以此來鑒別藥物，得到藥物的純雜程度。還可以對廣泛應用于制藥和藥檢的儀器旋光儀的工作原理有更清楚的認識。X射線、放射性、激光、電子顯微鏡、核磁共振等技術為醫學研究及臨床應用提供了新的方法和手段。而這些內容在傳統教學中都是一筆帶過，或是只從物理學的角度講到理論層面，與實際應用聯系較少。我們在教學中將這些知識拓展到應用層面，引導學生進行深入學習，培養他們將多學科融合，利用物理知識分析、解決醫學、藥學問題的綜合能力和高階思維，體現“金課”的“高階性”。

在與學科發展前沿結合方面，物理學是一個開放的系統，它的內容在不斷地更新、發展和完善，在教學中我們努力尋找前沿知識與教材內容的切合點，將其引入到教學中，并深入淺出的給學生做延伸講解。例如：我們將近年來獲得諾貝爾物理學獎的研究工作引入教學中，讓學生了解這些具有舉足輕重的物理學的前沿熱點問題研究。另外，我們在教學中還引入了學生感興趣的物理問題的研究進展，例如：宇宙是如何形成的？宇宙又是由什么組成的？物質的質量來自哪里？黑洞是如何形成的？以此來激發學生學習物理的興趣，培養他們的物理思想和科學素養，體現“金課”的“創新性”。

在與學生個性化學習結合方面，我們在完成基本教學內容的基礎上，兼顧到不同學生對不同物理知識的需求程度，通過調研了解學生想深入學習的知識點，以專題的形式制作相應的微課。例如：我們拍攝制作了“旋轉之美-角動量守恒定律”、“伯努利方程及其應用”、“簡諧振動的證明”、“磁感應強度的求解”等微課資源，并在線上發布，供學生進行選擇性深入學習，體現“金課”的“創新性”。

（二）改進教學方法

“金課”標準中“創新性”要求在教學形式上呈現先進性和互動性。以此為出發點，我們在課程教學中對教學方式、方法進行了改進。不再是傳統的教師課上滿堂灌，學生被動接受的模式，而是將面對面線下授課與線上學習進行有效整合，著力打造混合式“金課”。我們創建了微信公眾號“CPU物理微課堂”和“對分易”課堂，以此為平臺，進行線上教學。

首先，從教學內容上將知識點進行梳理并區分，對于容易掌握的知識點，主要以線上學生自學為主，線下交流討論為輔，例如矢量的運算、質點運動的描述、質點的動量守恒定律、機械能守恒定律等。而對于較難理解的知識點，主要以線上引導學生預習為輔，以線下課堂面授為主，例如：剛體的定軸轉動定律、靜電場的高斯定理、磁場的畢奧-薩伐爾定律等。

其次，根據知識點的需要，精心拍攝、制作了大量微課視頻，微信推文、教學課件、Flash動畫、隨堂檢測題庫等數字化教學資源，精心打造線上第二課堂教學。

最后，在教學環節方面，課前，教師通過微信公眾平臺發布任務、設定問題和推送學習資源，引導學生進行線上自主學習;課堂上，我們本著“教為不教，學會為學”的理念，采用啟發式教學，把句號改成問號，進行線下面對面講授。講授時加強師生互動，將封閉課堂轉變為對話課堂。例如：利用“對分易”平臺對學生進行簽到管理，學生通過掃描二維碼，150人的教學大班可以在1分鐘之內完成簽到，大大節約了時間。再比如：利用“對分易”平臺實時發布隨堂檢測題目到學生的手機上，并限定時間讓學生數分鐘內提交答案，軟件可以統計出得分情況、答題時間、正確率等答題信息，教師通過反饋信息可以對學生知識掌握情況做到了如指掌，使后面的講授有的放矢。這樣做可以帶動學生參與課堂活動，讓學生從課堂的聽眾變為學習的主體，主動接受知識，深度處理信息，大膽質疑，有效學習，從而有效提高課堂教學效果。課后，教師通過平臺推送課堂總結、拓展資源等，并對學生進行在線答疑和指導。這樣，既可以引導學生利用資源進行課后鞏固、知識拓展和深化學習，又使得交流不受時間、空間限制，增進了師生間的感情。

總之，通過將線上教學與線下教學在教學內容上和教學環節中有機融合，充分發揮兩者的優勢，通過教師線上引導、線下講授，學生線上自學、線下討論的混合方式進行課程教學，體現“金課”標準中教學形式的“創新性”。

（三）完善教學評價

教學效果的評價包括兩個方面：對“教”的評價和對“學”的評價。

在評“教”方面，老師通過“對分易”發布調查問卷的形式搜集學生對“教”的最真實評價，包括對線上教學資源、線上線下教學內容、線上線下混合教學方式、線上答疑、線下討論互動等的評價。

在評“學”方面，我們不再是以單一的“一考定輸贏”來進行評判，而是形成了包含過程性考核、階段性考核以及個性化學習結果的考核等多維度評價體系。過程性考核包含：線上資源學習情況、隨堂檢測情況，課堂出勤情況、課堂互動情況和作業完成情況。階段性考核包含：期中考試和期末考試。在課程學習后，我們要求學生挖掘某一物理定律在生產、生活或藥學研究中的應用，進行剖析解釋，可以采用撰寫小論文，或拍攝制作微視頻，或制作PPT課堂講授，或撰寫微信推文等多種形式推薦給大家學習，以此作為個性化學習結果的考核。這與“金課”標準中“創新性”要求學習結果具有探究性和個性化相吻合。

四、《大學物理》課程改革成效

對于以“金課”標準為出發點的線上線下混合式教學模式，學生表示：短小精悍的微課視頻、“有圖有真相”的微信推文、有針對性的隨堂檢測讓物理知識變得易理解，易掌握。線上隨時隨地的學習形式，無時空限制的師生交流讓物理學習更加便捷。教學中，我們發現學生在下面幾個方面有明顯改善：（1）學生到課率一直保持較高水平，缺勤率小于3%。（2）課堂氣氛明顯活躍，很多學生積極回答老師提出的各種問題。（3）學生物理學習興趣有所提高。（4）學生學習成績有所提升。如圖1所示，以四個班級127人的大班教學為例，我們給出了使用新教學模式的班級和未用該模式的班級成績分布對比，從圖1中可以看出，使用新教學模式的班級成績均分比未用的高出3.8分，并且使用新模式的班級在90分以上及80-89分的高分段人數明顯高于未用的班級，而不及格的人數要明顯低于未用的班級?？梢?，從“金課”標準出發的多項改革措施切實提高了大學物理課程的教學效果。

五、結束語

總之，我們從“兩性一度”的“金課”標準出發，考慮到學生專業需求、個性化學習及學科發展前沿，對課程的教學內容進行優化;采用貫穿于課前、課上、課后各環節的線上線下混合式教學模式，將過程性考核、階段性考核以及個性化學習結果考核納入評價體系。通過這一系列改革實踐，切實提高了大學物理課程的教學效果，激發了學生的物理學習興趣，擴展了學生獲得物理知識的途徑，培養了學生運用物理知識解決復雜問題的綜合能力。

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