大學物理實驗混合式教學的探索與實踐

趙麗華 劉會玲 王小克 雷玉明 牛海波

（西安交通大學城市學院 陜西·西安 710018）

大學物理實驗（1）是本校學生入學后的第一門實踐課，在春季面向大一學生開放，共16學時，8次課。為了提高各專業尤其是經管網媒專業學生的學習興趣，保證教學質量，我們嘗試了線上線下相結合的混合式實驗教學模式。

1 混合式教學

混合式教學是指在適當的時間，通過應用適當的媒體技術，提供與適當的學習環境相契合的資源和活動，讓適當的學生形成適當的能力，從而取得最優化教學效果的教學方式。這種教學方式旨在把傳統學習方式的優勢和網絡化學習的優勢結合起來，既發揮老師引導啟發監控教學過程的主導作用，又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。

2 實驗混合式教學模式的構建

實驗混合式教學要求老師在分析學生需要、教學內容、實際教學環境的基礎上，基于學情，以學生學習目標達成為導向，根據最近發展區理論，設計合適的學習內容、學習活動和評價，充分利用線上教學和課堂教學的優勢來提高學生的能力。因此，我們做了以下幾方面的嘗試。

首先，我們在學情分析和學習活動中普遍使用了云班課教學助手。云班課是利用移動智能設備開展課堂內外即時反饋互動教學的云平臺，可以實現老師與學生之間高效率的教學互動、資源推送和反饋評價。實驗課中我們充分利用了云班課的三個優勢：（1）班課創建管理簡單輕松。老師填寫完課程及班級基本信息后，系統自動生成帶有邀請碼的班課，學生通過邀請碼加入班課。班課具有的通知、簽到、上傳下載、統計等功能可以輕松管理班課，管理學生。（2）活動隨即開展。老師可以隨即開展投票問卷、測試等互動教學活動，即刻反饋。（3）學習過程跟蹤與評價。云班課具有強大的統計分析功能和新穎的評價方式，對于學生，他們的學習過程將被記錄，他們可以通過學習資源以及參與活動獲取經驗值，并且經驗值參與班級實時更新的排名，另外測試題也有分值排名。這種類似游戲排行榜的成績評價方式既可以讓學生更好了解自己與別人的差距，又可以激發學生的興趣，提高學生學習的積極性。對于老師，他可以更科學地了解學生的學習行為和學習效果，既可以在課前了解學生預習情況。依據學生資源查閱情況以及測試題成績，了解學生預習行為和效果。也可以精準查閱某個學生某一階段或整個學期的學習過程曲線，分析學生學習成效。

其次，我們選擇了科學合理的教學內容。根據大學物理實驗（1）課程的教學目標，學生在實驗課程結束時需要具備完成物理實驗的基本知識基本技能和基本素養，具備遇到問題獨立分析問題解決問題的科學思維能力，安排了1次緒論課、2次線上仿真實驗課和5次線下實驗課。其中緒論課讓學生了解大學物理實驗的基礎知識，掌握測量誤差的基本知識，具有正確處理實驗數據的基本能力；仿真實驗課是讓學生理解基本物理量的測量方法，我們具體安排了“長度與固體密度測量實驗”、“用單擺測量重力加速度”和“電學基本參數的測量”3個仿真實驗，主要訓練學生關于長度、質量、時間、電壓、電流、電容等物理量的測量；線下實驗課是讓學生掌握各類物理量測量的基本技能和素養，具體通過5個力學、熱學、電學、光學、近代實驗逐步提升學生的動手能力和科學思維能力。

此外，我們采用過程性評價原則。注重學生每一次實驗課的表現、每一份實驗報告的書寫以及整體的進步程度，并將學生云班課經驗值以一定比例計入成績，以科學多元的全過程評價方式激勵學生主動學習。

3 實驗混合式教學模式的實踐

3.1 線上教學期間的應用

線上教學期間，全體老師集體備課，制作了多個精良的PPT課件、三維虛擬仿真課件、儀器使用微視頻、動畫等資源。課前，老師將資源上傳到云班課供學生提前預習。課堂上，老師用騰訊課堂軟件線上直播，采用“PPT+視頻+仿真操作”相結合的方式，分階段講解實驗內容，演示實驗操作。講解中注重以問題啟發學生思考，以實例吸引學生注意力，以互動提高學生興趣，同時關注每一個學生在討論區的留言，及時調整授課進度，合理安排簽到、線上測試、問卷調查、老師答疑等活動，保證學生聽課效果。課后，要求學生在三天內完成云班課作業，如果遇到問題，可以參考云班課資源，也可以觀看線上直播課“回放”，還可以線上問老師。各位授課老師全天在線答疑，并且會根據學生線上作業情況以及云班課學習數據，分析學生學習和掌握情況，及時調整教學設計。

3.2 線下實驗教學期間的應用

經過三次線上實驗課訓練，大部分學生掌握了基本物理量測量的方法，初步養成了問問題的習慣，課堂交流也比較積極熱烈。所以，線下的實驗課，我們采用了翻轉課堂、對分課堂等方式保證課堂互動效果，提升學生的應用和創新能力。其中翻轉課堂主要針對原理較簡單的實驗，課前提供給學生資料，課堂以討論解決問題為主。對分課堂主要針對原理或者操作較難的實驗，老師提前一周講解實驗內容，然后學生內化吸收，一周后的課堂上，師生之間針對實驗原理和操作中的難點問題進行討論交流互動。為了使學生的討論順利有效，我們在課前都設置了預習思考題和線上云班課測試題，以問題引導學生高效學習，以自測促使學生自我矯正，老師也會依據學生預習情況科學診斷學生知識點掌握情況，有針對性地設計課堂活動，比如增加前后測或者就某些知識點開展討論等等。

4 實驗混合式教學模式的效果

最后一節課，抽選135名同學開展線上問卷調查，主要調查學生對混合式教學的滿意度情況，調查結果如下：

首先線上實驗課學生滿意度如圖1所示，近94%的學生對線上教學滿意，85%的學生認為網課激發了他們物理實驗的學習興趣，在網課教學深受網絡、設備以及線上其他因素的干擾下（見圖2），依然有88%的學生認為線上學習效果不錯，這主要是因為平臺（騰訊課堂和云班課）使用簡單且運行穩定（88%）、各位老師準備充分多媒體效果良好（96%）、教學安排合理且明確（96%）以及良好的互動緩解了畏難情緒（88%）。所以，每節課學生的簽到率超過90%，作業提交率超過96%，線上混合式教學效果良好。

圖1：線上實驗課學生滿意度調查

圖2：影響線上實驗課教學效果的因素

其次經過線上和線下兩種形式的實驗學習，如圖3所示，約98%的學生對整體實驗課教學滿意，并且認為線下實驗課收獲更大一些，尤其是云班課的使用，大大提高了學習效率和學習效果。這主要是因為借助云班課提供的教學資源、教學測試、教學管理可以高效服務學生，同時全程跟蹤記錄監管學生學習過程，有效破解了大部分00后學生在碎片化思潮帶動下的專注度不高、學習主動性不強問題。對于老師來說，可以促進教學管理更方便，教學互動更多樣，教學交流更充分；對于學生來說，可以隨時隨地個性化自主學習，課堂活動和學習更加深入。不過，如果讓大一學生選擇實驗課上課方式，他們首先傾向于線上線下混合式互動教學，其次是線下互動式教學，然后是線上教學（見圖4）。這主要是因為，78%的學生都是使用手機進行線上學習的，在實驗線上學習中，手機聽課沒問題，但是手機不方便做虛擬仿真實驗，這在一定程度上減弱了學生線上物理實驗學習的熱情。這也充分說明混合式教學的實驗課更適合學生。

圖3：混合式實驗課教學效果調查

圖4：你傾向選擇的實驗課教學模式

5 結論

為提高學生實驗課學習興趣，我校采用了“先虛后實、先理論模擬再動手實踐”的線上線下混合式實驗教學模式。通過一系列實踐及問卷調查，發現該模式有效解決了實驗課教學管理難度大及課堂互動難度大的問題，切實提高了學生的學習興趣和學習主動性，提高了學習效率，教學效果很好。