大學物理課程混合式教學模式下問題教學策略的實踐研究

賀夢冬 吳桂紅 李澤軍 劉凌虹 李建波 陳茜 彭小芳

摘? 要：線上線下混合式教學是一種基于移動通信設備、網絡學習環境與傳統課堂教學相結合的教學新模式，為高校教學改革與發展帶來了新機遇。借助超星平臺及移動技術，我們探索了大學物理課程混合式教學模式下問題教學策略的應用。實踐表明，問題教學策略實施過程中如下做法能提高教學質量和效果：1. 創設具有臨場感的教學環境;2. 用問題引領學生思維發展;3. 以問題層次設計教學;4. 提升學生主動解決問題的熱情。

關鍵詞：混合式教學;問題教學策略;大學物理

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）26-0082-04

Abstract： The online and offline blending teaching is a new teaching pattern which is based on the combination of mobile communication equipment， web learning environment and traditional classroom teaching， and it provides new opportunities for teaching reform and development in colleges and universities. With the help of Superstar platform and mobile technology， we investigate the application of the strategies of question-based teaching in the online and offline blending teaching of college physics course. It is shown that the following actions can improve the teaching quality and effect： 1. creating a teaching environment with a sense of presence; 2. using questions to lead the development of students'thinking; 3. design teaching with question level; 4. enhancing the enthusiasm of students to solve questions initiatively.

Keywords： blending teaching; strategies of question-based teaching; college physics

自上世紀90年代末，線上線下混合式教學逐漸走進了國內外學者的視野。它將面對面教學與在線教學混合在一起，被視為面授教學與在線教學之間的過渡性教學模式。隨著“互聯網+”時代的到來，混合式教學的概念由“在線教學與面授教學的混合”，演變為“基于移動通信設備、網絡學習環境與課堂討論相結合的教學情境”[1]。作為信息技術與教育教學深度融合的教學新模式，混合式教學已成為當前教育領域的前沿問題與研究熱點，并即將成為未來教育的“新常態”[2]。混合式教學既不是面授課堂的“替代品”，也不是在線教學的“輔助品”，它對教學的促進與提升作用已開始顯現。混合式教學之所以被普遍看好，一方面，它將在線教學與面授教學有機結合，形成優勢互補。這樣，既能充分發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又能充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。另一方面，混合式教學將移動終端、互聯網等信息技術有機地整合到學習活動中，有助于進一步推動教學模式的變革。

大學物理是理工科類大學生一門必修的重要基礎課程，它能有效培養提升學生的科學思維以及利用物理方法解決實際問題的初步能力，在人才培養中起著十分重要的作用[3]。當前，傳統的面授教學模式仍是大學物理的常態[4]。因教師、教室等教育資源短缺，大多高校采用大班教學模式。大班面授教學無法創建以學生為中心的學習環境，無法為學生創造一種真正高度參與性、個性化的學習體驗，也無法達到人人得到發展的教學效果。線上線下混合式教學模式的出現，為深化大學物理教學改革帶來了機遇與挑戰。研究者與和實踐者在積極探索混合式教學的同時，設計了許多基于自身實踐案例的混合式教學模式，構建了混合式教學的理論框架。但我們發現，有關混合教學模式下的問題教學策略研究成果尚且不多。

一、問題教學策略的含義

從心理學角度來看，“問題”通常指個體面臨一個不易達到的目標時的情境，即通往目標的途徑中存在著障礙。“問題”既是教學的出發點，又是完成教學內容的載體。問題教學是指，教師有意創設問題情境，組織學生探索，讓學生提出問題和解決問題。換句話說，問題教學是課堂教學中常用的一種教學方法，它是師生合作共同解決一個實際問題，以達到啟發學生思維和培養學生解決問題能力的一種教學方法[5]。

線上教學是任務驅動混合教學模式的一個重要環節。它利用現代教育技術手段，使學生的學習行為不再拘泥于特定的時間地點，給問題教學策略賦予了新的內涵，并給施教者提出了更高的要求。如何在線上有效進行問題教學，以及如何將線上與線下問題教學交叉融合，是教師必須直面的問題，也是容易被忽略的問題。馮曉英課題組曾提出在線教學中教師應從四個方面提供教學支持，其中就包括“提問”[6]。只有線上、線下同時開展問題教學，混合式教學的功效才會得以充分發揮。近年來，我們借助超星平臺及移動技術，進行了大學物理課程線上線下混合式教學模式的探索。結合教學實踐，下面談談問題教學策略的實施情況。

二、為問題教學創設具有臨場感的教學環境

Garrison 研究團隊在建構主義理論的基礎上，指出混合式教學中的三個關鍵要素（即社會臨場感、教學臨場感、認知臨場感）達到較高的水平時，有效學習才會發生[7]。教學臨場感是中心要素，旨在通過設計組織教學活動、促進交流協作，幫助學習者實現具有教育價值的學習成果。實踐表明，在線教學課堂真人實錄的形式會讓學習者產生旁觀感，不利于學生以學習者的身份去體會、領悟教師的授課內容。但攝影棚內真人實錄在營造教學現場感的同時，會給學生帶來一對一教學的體驗[8]。若在攝影棚內真人實錄基礎上，結合可視化技術（如動畫演示、視頻）予以輔助教學，可以創設逼真的教學環境及動靜結合的教學圖像與視頻，這種教學臨場感能夠使學生創造出不同于傳統課堂深刻而有意義的學習體驗。例如，在講授多普勒效應的時候，通過公路上汽車測速以及星系紅移/藍移的視頻，引發學生思考：多普勒效應形成的物理機理是什么？引導學生觀看“直升機螺旋槳的轉動”“飛船在太空中自主調整姿態”“操作中國科技館里的陀螺轉椅”“拿著長桿走鋼絲的雜技演員”等視頻，為角動量及角動量守恒創設親臨現場的情境，能有效幫助學生對抽象概念與規律的深入理解。

在線教學缺乏實時有效的師生互動與情感交流，在創設具有臨場感的教學環境方面較課堂教學難度大。教師有必要改變傳統教育觀念，根據教材與學情實際，大膽設計具有懸念、開放和趣味問題型教學情境，并借助各種方法途徑、信息化技術手段，優化問題情境。富有針對性和啟發性的問題情境能夠最大限度地吸引學生的眼球，提高注意力，使學生質疑、解疑，激發學生高階思維。優質的問題情境夠既能激發學生自主探究的欲望，又能促進學生對知識的自主建構，它是點燃學生線上自主學習真正發生的引擎。

三、以問題引領，促學生思維發展

問題是教師開啟學生思維的金鑰匙，因為問題解決需要經歷一個復雜的內在思維過程。解決問題的思維過程一般要經歷四個階段：感知問題、界定問題、提出假設、檢驗假設。反過來，思維的功能在于“求得一個新環境，把困難解決，疑慮排除，問題解決，并以此為出發點”。大學物理問題教學，是培養學生思維品質、發展學生思維能力的有效手段，能促使學生由被動地接受知識轉變為主動地尋求知識，從而提高學生自主學習、分析問題和解決問題的能力。我們的具體做法與措施如下：

1. 通過一題多解與多題一解，訓練思維的靈活性與發散性。例如，有些求場強的題目既可以使用微元法或高斯定理，又可以通過電勢梯度求得。通過一題多解，訓練學生運用不同的思維模式，從不同的角度對問題進行分析，把知識、技能、方法聯系起來，使知識形成完整體系，培養靈活運用知識的能力。多題一解可提高學生對問題本質的抽象概括能力，防止思維的教條與僵化，使學生從題海中解救出來，對歸納總結知識有著重要的作用。

2. 運用概念和規律去探索問題的本質特征，培養思維的深刻性。學生經常混淆物理定理或定律。例如：質點的角動量定理、質點系的角動量定理、質點系對軸的角動量定理與剛體對軸的角動量定理。可考慮通過一題多問、一題多變、一題多解等方式訓練思維活動的深度、廣度和難度，引導學生如何透過物理現象抓住本質，掌握物理現象間的邏輯關系，建立系統的知識結構。

3. 引導學生不迷信他人，不崇拜權威，敢于提出疑問，培養批判性思維。在講授光的反射和折射定律時，質疑是否會發生折射光線與入射光線在法線同側的現象（即“左手現象”）？天然磁鐵與人工磁鐵同時具有南北極，那么磁極一定都是成對出現嗎？聚焦透鏡一定是凸面的嗎？

4. 提出探索性問題，引導學生運用所學的知識展開聯想，培養思維的創造性。例如，為什么大多數天體呈橢球形？激光可以在空間中沿曲線傳播嗎？怎樣人為操縱光線傳播呢？

現代教學論認為教學既要重視知識的傳授，更要重視思維的發展。而解決問題是培養學生思維品質與促進思維發展的一塊很好的“磨刀石”，因此問題教學策略在教學中得到廣泛應用。混合式教學中的“問題解決”既可以出現在教學活動（包括在線答疑、在線測試、課程視頻等）中，又可以以教學文本資源（包括電子教案、電子課件、作業講評、習題答案等）形式呈現在學生面前。混合式教學評價的標準立足于學生學的層面，核心是學生學習過程、努力程度以及目標的達成度。所以，通過問題教學能否引領學生在自主學習與課堂學習的過程中激發問題意識、主動發現問題、大膽提出問題以及努力解決問題就顯得尤為重要。

四、明晰教學問題層次，以問題層次設計教學

美國教育學家布魯姆把教學目標分為3個大的層面：認知層面（包括記憶、理解）、應用層面（包括分析、評價）與創造層面[9]。與此相對應，能力也可以分為3個梯度：單項能力、綜合運用能力、創新能力[10]。在混合式教學實施過程中，教師在問題提出的時候應考慮與之對應的能力與教學目標。基礎性問題對應的是認知層面的知識與單項能力，提高級別的問題主要考核學生運用知識能力，拓展級別的問題在于培養學習者的探究精神和創新能力。分層次問題教學的理論支撐是因材施教，因此我們要對施教的“材”有一個清楚準確的認識。對于混合式教學，“材”包含兩方面的意思。一是指學習者。只有把握了學習者的認知層次、知識結構等方面特點，教師才能有的放矢，學習者才不會出現“吃不了”“吃不飽”的現象。不論是線上還是線下，我們均應針對學生的差異性，設置不同層次的問題，才能滿足學生學習的個性化需求。二是指線上線下兩個物理特性維度。在線教學和移動學習，以學生自主學習為主。線上教學問題應以基礎性問題為主，提高級別的問題為輔。這樣容易喚起學生參與的積極性，并使之有獲得感與成就感。線下課堂教學，方便教師引導學生進行分析、推理、歸納、演繹等思維過程，還能充分組織教學、控制問題內容和駕馭課堂。此時可以考慮以提高級別的問題為主，拓展級別的問題為輔，旨在培養學生的綜合運用知識以及創新能力。混合式教學實現了課前、課中、課后、課內、課外、線上、線下的全場景立體交互，實現了時間與空間的跨越，給分層次問題教學改革與發展帶來了前所未有的機遇。本文分層次問題教學強調的是將問題分層后進行教學，通過構建不同層次的問題去激發認知層次與能力不同的學生積極參與，多途徑創設教學環節（如問題導學、小組合作、交流展現、自主探究等），營造見解學生講、問題學生議、方法學生找寬松和諧的教學氛圍。

五、提升學生主動解決問題的熱情

教學實踐表明，認知能力強、外向型學生參與線上與線下問題討論的積極性比較高。相反，認知能力較弱、基礎較差的學生因害怕答錯而產生壓力和恐懼感，很少參與問題的解決。為此，我們借鑒了文獻報道中的做法[11]。一是新建討論群，以匿名的方式進行線上討論和協作。學生容易獲得一個積極學習的體驗，學生的自尊得以保護，自信心得到提高，師生互動頻次較之前有大幅提高。二是組內協作問題解決。以小組合作的形式開展討論，組員分工，職責明確，組內人員相互協調、相互配合，為學生的交互與協同知識建構提供了條件。在問題教學過程中，應始終明確教師的主導作用體現在引導學生的思維參與上，如問題情境地的設置、非智力因素的激發、難點問題的啟發與點撥。對于學生不太成熟的想法，不是打擊而是鼓勵。對確有困難的問題，可暗示、轉換角度、或降低難度。學生的思維活動得到充分展現后，教師再給予疏導、解釋與點評，去觸及學生的“靈魂”，才能真正喚起學生的主動參與意識。

六、結束語

近年，學校工程力學專業以及城市地下空間工程專業的大學物理課程采用線上線下混合式教學模式進行教學。主講教師充分利用面授教學與在線教學兩種教學形式優勢的同時，推行以問題為中心教學策略，在問題情境化、問題思維化、問題層次化等方面開展了一些富有成效的工作，線上線下學生參與度顯著增加，師生與生生之間交流互動頻次大幅度提高，學生自主學習、分析與解決問題能力得以提升。以“光波的干涉”章節為例，開展了一次線上，兩次線下教學，平臺課程頁面訪問數達11282次，學生在線視頻觀看率為百分之百。混合式教學班級學生章節檢測平均成績比非混合式教學隨機取樣的四個班級的平均成績高出5.2分。盡管這樣對比不是很嚴謹，但主講教師明顯感覺到混合教學班級學生的課堂參與度、提問頻次以及對教學的滿意度要明顯高于非混合式教學班級。我們將上述做法與經驗推廣至其它理工科專業，相信問題教學策略在混合式教學中的全面實施，對進一步提高教學水平和人才培養質量具有積極的推動作用。值得我們注意的是，目前許多教師還只具備傳統課堂問題教學策略的知識和能力，缺乏對在線教學與混合式教學的教學方法與教學策略的理解和實際體驗。要達到混合式教學預期效果，不僅需要教師個體積極參加專業培訓、提升在線教學能力，還需要得到學校及以上機構層面在政策、規劃、資源等方面的支持。

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