基于智慧樹平臺的數(shù)學(xué)物理方程混合式教學(xué)模式探索

牟海寧

（中國石油大學(xué)（華東）理學(xué)院 山東·青島 266580）

1 引言

智慧樹平臺是集“平臺+內(nèi)容+服務(wù)”三位于一體的教育運(yùn)營平臺，它擁有海量大學(xué)高品質(zhì)課程，可以幫助教師完成教學(xué)發(fā)展培訓(xùn)，協(xié)助教師實現(xiàn)教法改革，促進(jìn)本校教學(xué)產(chǎn)生內(nèi)生動力。[1]數(shù)學(xué)物理方程是許多工科專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)課，它具有深刻的物理背景和實際應(yīng)用背景，開設(shè)此門課程的初心是通過本課程的學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)出具有高級的數(shù)學(xué)思維和物理思維、具有分析問題和解決問題能力、具有創(chuàng)新實踐能力的符合社會需求的人才。在新時代的帶領(lǐng)下，我們要將信息化技術(shù)與數(shù)學(xué)物理方程課程教學(xué)深度融合，對教學(xué)模式、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行改革。數(shù)學(xué)物理方程教學(xué)主要存在以下問題：

1.1 傳統(tǒng)的“單向灌輸式”教學(xué)模式

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)物理方程課程實行單一的線下教學(xué)模式，教師以“自我為中心”按照教學(xué)任務(wù)講課，而學(xué)生則是被動地接受知識。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動性和探究性。[2,3]隨著信息化技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)資源的豐富，我們秉承“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的雙主體的教育理念，借助于智慧樹平臺實施線上線下混合式教學(xué)，以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。[4]

1.2 教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)采取“板書+PPT”的教學(xué)方法，學(xué)生不能夠及時內(nèi)化抽象的理論知識，覺得本課程枯燥、乏味。通過MATLAB可視化教學(xué)，可以將物理過程直觀地用圖形、動畫的方式傳遞給學(xué)生，使他們能夠較容易的理解相關(guān)知識。通過啟發(fā)式、研討式教學(xué)，在教學(xué)中引入前沿知識，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，并讓他們進(jìn)行研討，最終解決問題并進(jìn)行匯報，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。

1.3 考核方式缺乏過程化考核和綜合能力評價

傳統(tǒng)的考核方式一般是“平時成績+期末考試”，這種考核方式不能形成動態(tài)的評價體系，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程不能進(jìn)行有效的評價反饋。借助于智慧樹線上平臺，我們可以隨時、適時測試，能夠動態(tài)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)效果。

2 基于智慧樹平臺的“數(shù)學(xué)物理方程”混合式教學(xué)模式探討

我們的數(shù)學(xué)物理方程教學(xué)團(tuán)隊在智慧樹網(wǎng)上錄制了教學(xué)視頻，上傳了PPT 和參考資料，進(jìn)行了數(shù)學(xué)物理方程網(wǎng)上課程建設(shè)。并且此課程在2019 年立項為山東省在線開放課程，目前已有華東理工大學(xué)、上海電力大學(xué)、湖北大學(xué)等13 個高校的2100 多名學(xué)生在智慧樹網(wǎng)上學(xué)習(xí)我們的課程。

要做好線上線下混合式教學(xué)，教師需要先做好課程設(shè)計。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和課時安排，將課程知識點、技能點進(jìn)行拆分，主要分為“基礎(chǔ)知識+重點難點+前沿拓展”三部分。教學(xué)過程分為“線上自主學(xué)習(xí)+線下翻轉(zhuǎn)課堂”兩個環(huán)節(jié)。其中線上自主學(xué)習(xí)主要學(xué)生自學(xué)基礎(chǔ)知識，線下翻轉(zhuǎn)課堂主要是重點難點講解和前沿知識討論。線下的授課采取多樣下的授課方式：可視化教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、研討式教學(xué)等。

基于智慧樹平臺的數(shù)學(xué)物理方程課程的線上線下混合式教學(xué)過程分為課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)，教師和學(xué)生要在三個環(huán)節(jié)中進(jìn)行有效的交流、互動以提高教學(xué)的有效性。具體實施過程如下。

2.1 課前—教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線上自主學(xué)習(xí)

教師提前準(zhǔn)備好教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、課前測試等，然后推送給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)入智慧樹平臺通過觀看教學(xué)視頻自主學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。在教學(xué)視頻中針對關(guān)鍵知識點都設(shè)立了彈題，視頻播放到某個時間節(jié)點，會彈出問題讓學(xué)生解答，達(dá)到對前面所學(xué)知識的鞏固作用，并實現(xiàn)跟學(xué)生的互動。

在學(xué)習(xí)過程中，遇到不理解的問題，學(xué)生可以將問題反饋給教師，以便教師線下集中講解。此外，學(xué)生還可以在智慧樹平臺的課程討論區(qū)討論問題、相互交流，實現(xiàn)實時師生互動、生生互動。

2.2 課中—線下翻轉(zhuǎn)課堂重點難點講解，前沿拓展知識討論

由于同學(xué)們一般在線上自學(xué)中已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)知識，那么我們就有時間將教學(xué)內(nèi)容在深度和廣度上進(jìn)行拓展。

對于重點知識和難點知識，我們在課程統(tǒng)一講解、討論。對于數(shù)學(xué)物理方程課程來說，我們要在教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的思想，針對教學(xué)內(nèi)容，引入實際案例，講解建模過程、求解過程及實現(xiàn)MATLAB 可視化，最后根據(jù)可視化對問題進(jìn)行進(jìn)一步的分析和總結(jié)。然后提出另一實際案例，引導(dǎo)學(xué)生自行建模、求解和可視化并形成報告進(jìn)行匯報。以培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。

此外，我們還在每單元引入1-2 道前沿拓展案例，先對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行研討，最后分組解決問題并進(jìn)行匯報。以提高學(xué)生的探究式學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

2.3 課后—學(xué)生完成線上線下作業(yè)，教學(xué)評價反饋

每次課結(jié)束之后，學(xué)生需要按時完成教師布置的線下作業(yè)。每一章的授課內(nèi)容結(jié)束后，學(xué)生到智慧樹平臺上完成章節(jié)測試，可以反饋此單元的學(xué)習(xí)情況。教師可以通過智慧樹平臺的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)：學(xué)習(xí)時長、學(xué)習(xí)進(jìn)度、在線討論情況等教學(xué)數(shù)據(jù)，及時調(diào)整教學(xué)方案。

3 混合式教學(xué)模式下的考核評價體系

相對于傳統(tǒng)的考核模式，混合式教學(xué)模式下的考核評價體系更加注重過程化考核和綜合能力考核。我們的考核方式分為三部分：平時過程化考核、創(chuàng)新報告考核、期末考試。

過程化考核由線上、線下兩部分構(gòu)成，線上主要是線上學(xué)習(xí)情況、章節(jié)測試成績和線上期末測試三部分；線下主要是：平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、MATLAB 上機(jī)實驗考核。

創(chuàng)新報告由學(xué)生分組協(xié)作完成，從問題選取、問題解決、MATLAB 可視化、答辯情況、總結(jié)分析五部分進(jìn)行評價，以考查學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力。實際上，在平時的線下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，我們通過引入數(shù)學(xué)建模案例和前沿案例，通過引導(dǎo)，讓學(xué)生進(jìn)行研討，已經(jīng)培養(yǎng)了學(xué)生在相關(guān)能力。

期末考試采取閉卷考試的形式。重在考察學(xué)生對本門課程的基礎(chǔ)知識、綜合知識的掌握情況。

4 總結(jié)

我們采取調(diào)查問卷的形式，對線上線下混合教學(xué)的相關(guān)班級進(jìn)行了教學(xué)滿意度調(diào)查。參與調(diào)查的班級是2018 級本研一體班（電信類、機(jī)械類、地學(xué)類）的81 名同學(xué)，調(diào)查結(jié)果表明大多數(shù)同學(xué)喜歡線上線下混合式教學(xué)模式，并認(rèn)為教學(xué)效果良好。如表1 所示。

表1 線上線下混合式教學(xué)滿意度調(diào)查

新的時代對人才提出了新的要求，對高校教師提出了新的要求。我們本著培養(yǎng)“人格+知識+能力”的目標(biāo)，不斷深化改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法。在今后的工作中，我們要繼續(xù)豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，搜集專業(yè)案例，對數(shù)學(xué)物理方程課程體系和教學(xué)方法進(jìn)行進(jìn)一步的深化和研究。