大學(xué)物理混合式教學(xué)模式探索與實(shí)踐*

萬(wàn)若楠 孫小廣

(廣州城市理工學(xué)院電子信息工程學(xué)院 廣東 廣州 510800)

1 教學(xué)背景

大學(xué)物理課程是高校理工類專業(yè)的一門(mén)必修基礎(chǔ)課，是專業(yè)課的基礎(chǔ)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀察能力，批判思維的辯證唯物主義觀，激發(fā)求知欲與探索精神，培養(yǎng)獨(dú)立思考和理論聯(lián)系實(shí)踐的能力，都具有不可替代的作用.但由于諸多實(shí)際原因，本校大學(xué)物理教學(xué)瓶頸日趨凸顯，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 學(xué)生數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)薄弱

大學(xué)物理要求有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與高中物理基礎(chǔ)，本校學(xué)生數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)比較薄弱，這就造成老師講課時(shí)學(xué)生有時(shí)聽(tīng)不懂，甚至不想聽(tīng)的現(xiàn)象.結(jié)果就是課堂氛圍不活躍，學(xué)習(xí)積極性不高，考試成績(jī)不理想.

1.2 教學(xué)課時(shí)減少

本校各專業(yè)大學(xué)物理課程總學(xué)時(shí)不同程度減少，比如土木、自動(dòng)化只有40個(gè)學(xué)時(shí)，但教學(xué)內(nèi)容與電氣64學(xué)時(shí)教學(xué)范圍一樣.在如此少的教學(xué)學(xué)時(shí)內(nèi)完成繁多的教學(xué)內(nèi)容困難相當(dāng)大，難以圓滿地完成教學(xué)任務(wù).

1.3 傳統(tǒng)教學(xué)模式單一

本校傳統(tǒng)的灌輸式、填鴨式、教師從頭講到尾的教學(xué)模式單一，瓶頸日趨凸顯.課堂氛圍沉悶，學(xué)生參與度低，學(xué)習(xí)積極性不高,難以達(dá)到本校大學(xué)物理課程激發(fā)求知欲、培養(yǎng)獨(dú)立思考能力、喚醒科學(xué)探索精神的育人培養(yǎng)目標(biāo).

2 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)理念

課程教育采用“立德樹(shù)人”這一根本任務(wù)作為指導(dǎo)思想理念，將思想政治教育的理論知識(shí)、價(jià)值理念以及精神追求融入課程，潛移默化地對(duì)學(xué)生的思想意識(shí)和行為舉止產(chǎn)生積極影響，全方位培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞娜瞬?物理學(xué)的基本理論滲透于自然科學(xué)的一切領(lǐng)域，應(yīng)用于生產(chǎn)技術(shù)的各個(gè)部門(mén)，是許多科學(xué)領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ).隨著社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)高校大學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力以及分析解決問(wèn)題的能力提出新要求，對(duì)大學(xué)物理學(xué)的教學(xué)也提出了新的挑戰(zhàn).

在疫情防控壓力依然巨大的環(huán)境下，構(gòu)建大學(xué)物理混合式教學(xué)模式[1]，基于超星平臺(tái)自建 SPOC 展開(kāi)混合式教學(xué)[2,3]，同時(shí)結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂模式[4].教學(xué)過(guò)程主要分為課前線上學(xué)習(xí)、課堂難點(diǎn)突破、中期大作業(yè)、期末綜合訓(xùn)練4個(gè)環(huán)節(jié).因材施教，以學(xué)生為中心，目標(biāo)為導(dǎo)向，注重知識(shí)、能力及價(jià)值的綜合素質(zhì)培養(yǎng).

2.2 教學(xué)目標(biāo)

(1)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本原理、基本規(guī)律有比較全面而系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，了解各種運(yùn)動(dòng)形式之間的聯(lián)系，并能靈活地加以運(yùn)用.

(2)學(xué)生熟練掌握基本物理規(guī)律，對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)研究和發(fā)展中的作用有正確的認(rèn)識(shí)；提升學(xué)生的邏輯思維能力、抽象思維能力以及分析與解決問(wèn)題的能力.

(3)為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)、掌握工程技術(shù)以及今后知識(shí)更新打下扎實(shí)的物理學(xué)基礎(chǔ).

(4)通過(guò)理論學(xué)習(xí)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義的世界觀、科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)思維方法、增強(qiáng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義觀念.

2.3 教學(xué)內(nèi)容

打破傳統(tǒng)的各專業(yè)教學(xué)內(nèi)容單調(diào)統(tǒng)一，實(shí)施線上+線下混合式模塊化教學(xué)[5,6]，將大學(xué)物理的力學(xué)與電磁學(xué)內(nèi)容整合為5大教學(xué)模塊，模塊內(nèi)容清晰，既緊密聯(lián)系，又互相區(qū)別分界，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容一體化.5大模塊內(nèi)容關(guān)系如圖1所示.

圖1 5大教學(xué)模塊內(nèi)容

2.4 線上資源充沛

大學(xué)物理課程面向廣州城市理工學(xué)院工科類專業(yè)大一下及大二上學(xué)期的學(xué)生，每學(xué)年選課人數(shù)在2 000人以上，已連續(xù)開(kāi)課15年.疫情期間，結(jié)合國(guó)家精品慕課及本校大綱建立了適合本校的SPOC，物理教學(xué)中心全體教師參與了疫情期間的在線教學(xué)，題庫(kù)已具備相當(dāng)規(guī)模，本課程已連續(xù)兩個(gè)學(xué)期統(tǒng)一在線考試.2020—2021學(xué)年第一學(xué)期開(kāi)始，課程團(tuán)隊(duì)結(jié)合本校學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)對(duì)自建SPOC進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，已初步形成具有本校特色的在線課程，目前已經(jīng)過(guò)兩個(gè)學(xué)期的混合式教學(xué)實(shí)踐.課程教師團(tuán)隊(duì)具有豐富的在線教學(xué)及混合式教學(xué)基礎(chǔ).

在線課程教學(xué)活動(dòng)根據(jù)學(xué)習(xí)過(guò)程分為預(yù)習(xí)分析、知識(shí)學(xué)習(xí)(視頻+課件+測(cè)試)、擴(kuò)展閱讀、課后作業(yè)或討論、中期測(cè)試、期末測(cè)試6個(gè)部分.總評(píng)成績(jī)=50%平時(shí)成績(jī)+50%期末測(cè)試.平時(shí)成績(jī)采用過(guò)程評(píng)價(jià)(視頻、測(cè)試、作業(yè)、討論、期中考試)各占一定比例，期末考核采用系統(tǒng)隨機(jī)抽題考核，增加開(kāi)放性題目.

2.5 融入思政元素

課程思政教育是課程教育的一個(gè)組成部分，根據(jù)教育部印發(fā)的《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》關(guān)于對(duì)公共基礎(chǔ)課及理、工類專業(yè)課程思政的指導(dǎo)思想[7].大學(xué)物理的課程緊抓課程思政元素，把課程思政潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地融入到知識(shí)內(nèi)容中，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)到科學(xué)知識(shí)的同時(shí)，更能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和濃厚的愛(ài)國(guó)主義精神，實(shí)現(xiàn)課程思政一體化.圖2是第五章“時(shí)變電磁場(chǎng)”融合幾點(diǎn)思政元素的思維導(dǎo)圖設(shè)計(jì).

圖2 “時(shí)變電磁場(chǎng)”思政元素的思維導(dǎo)圖設(shè)計(jì)

世界正處于百年未有之大變局，國(guó)家、社會(huì)發(fā)展所需要的科技工作者和工程師除了需要扎實(shí)學(xué)識(shí)和創(chuàng)新能力，更應(yīng)該有長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光和寬大的胸懷，能夠理解國(guó)家的大國(guó)方略.在關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家未來(lái)地位的大科學(xué)項(xiàng)目中大多與基礎(chǔ)科學(xué)的突破息息相關(guān)，大學(xué)物理課程融入思政元素，非常有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和家國(guó)情懷，為祖國(guó)的偉大復(fù)興貢獻(xiàn)自己的力量.表1為“穩(wěn)恒磁場(chǎng)”思政元素點(diǎn)設(shè)計(jì).

表1 “穩(wěn)恒磁場(chǎng)”思政元素點(diǎn)設(shè)計(jì)

3 教學(xué)實(shí)施

(1)課前線上學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)

學(xué)生登錄學(xué)習(xí)通完成知識(shí)學(xué)習(xí)及測(cè)試，并以宿舍為小組通過(guò)思維導(dǎo)圖向教師反饋重難點(diǎn)，教師根據(jù)學(xué)生的自學(xué)數(shù)據(jù)及反饋調(diào)整上課內(nèi)容.

圖3 學(xué)生課前線上自學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

(2)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

采用混合式教學(xué)模式，線上線下結(jié)合，圖4是“時(shí)變電磁場(chǎng)”線上線下教學(xué)實(shí)施思維導(dǎo)圖.針對(duì)本校學(xué)生基礎(chǔ)差的學(xué)情增加重難點(diǎn)梳理，針對(duì)隨堂測(cè)試中的正確率為 30%～80%的題目組織同伴討論，提高學(xué)生的相互學(xué)習(xí)能力及學(xué)習(xí)內(nèi)容留存率.

圖4 “時(shí)變電磁場(chǎng)”線上線下教學(xué)實(shí)施思維導(dǎo)圖

(3)大作業(yè)環(huán)節(jié)

中期以優(yōu)秀學(xué)生為組長(zhǎng)組成學(xué)習(xí)小組、互助學(xué)習(xí)，通過(guò)小組匯報(bào)答辯的方式，把知識(shí)、能力及價(jià)值考核融為一體.

(4)綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)

學(xué)生提交視頻、論文、海報(bào)等作品結(jié)合物理學(xué)知識(shí)傳播科學(xué)，組織評(píng)優(yōu)，推薦投稿科普中國(guó)欄目，實(shí)現(xiàn)價(jià)值推廣.

4 教學(xué)反饋

4.1 混合式教學(xué)班與傳統(tǒng)教學(xué)班對(duì)比分析

對(duì)混合式教學(xué)班與同期同專業(yè)的其他傳統(tǒng)教學(xué)班進(jìn)行對(duì)比分析，期末成績(jī)表明：混合式教學(xué)班成績(jī)提高明顯，分?jǐn)?shù)達(dá)到80分以上的比例為38.36%，相比傳統(tǒng)教學(xué)班提升了11.69個(gè)百分點(diǎn)，不及格率降至4.11%，傳統(tǒng)教學(xué)班則為10.67%，百分點(diǎn)下降了6.56個(gè)，具體如圖5所示.此外，通過(guò)學(xué)習(xí)情況調(diào)查問(wèn)卷對(duì)比分析表明，混合式教學(xué)班的學(xué)生在知識(shí)、能力、信心等各方面自我感覺(jué)的指數(shù)都有明顯提升，可見(jiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了提升；分析學(xué)生不同階段的課前小組匯報(bào)發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有所提升.

圖5 同期同專業(yè)混合式與傳統(tǒng)教學(xué)班的期末成績(jī)對(duì)比圖

4.2 不同時(shí)期教學(xué)班對(duì)比

將混合式教學(xué)班與不同期同專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)班進(jìn)行對(duì)比，大學(xué)物理期末考試數(shù)據(jù)比較分析表明：采用混合式教學(xué)方式后，學(xué)生的整體成績(jī)分布提高了，成績(jī)達(dá)到70分以上的比例達(dá)到了78%左右，傳統(tǒng)教學(xué)班比例為60%左右，提升了約18個(gè)百分點(diǎn)，不及格率混合式教學(xué)班為3.51%，傳統(tǒng)教學(xué)班為9.43%，下降了約6個(gè)百分點(diǎn)，具體如圖6所示.計(jì)算平均分和標(biāo)準(zhǔn)差發(fā)現(xiàn)，平均分提升了9分左右，標(biāo)準(zhǔn)差值降低了4.5左右.由此可見(jiàn)，采用混合式教學(xué)方式后，加大對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的能力考查，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，教學(xué)效果有了較顯著的提升.

圖6 同專業(yè)不同期混合式與傳統(tǒng)教學(xué)班的期末成績(jī)對(duì)比圖

5 結(jié)束語(yǔ)

在新形勢(shì)背景下，利用超星平臺(tái)，注重教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)并加大對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的考核，教學(xué)效果提升明顯，學(xué)生整體成績(jī)分?jǐn)?shù)提高，高分比例增多，不及格率降低，說(shuō)明混合式教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)和提升學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力.同時(shí)在教學(xué)內(nèi)容中注重對(duì)思政元素點(diǎn)的設(shè)計(jì)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和科學(xué)素質(zhì).在后期的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，可以進(jìn)一步思考如何設(shè)置合理的考核活動(dòng)方式以及相應(yīng)比例設(shè)置，從而更大程度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和自主性，提高教學(xué)效果；在思政元素點(diǎn)的選擇和融入方式上也要多加思考和設(shè)計(jì)，真正做到入腦入心，達(dá)到潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的思政育人效果.