基于物理學專業“理論力學”融合式教學改革與實踐*

劉丹丹 丁星星 王建軍

(中原工學院理學院 河南 鄭州 450007)

1 引言

新冠疫情加快了我國教育模式改革的步伐．為了防止疫情向校園蔓延，確保師生生的健康，高校教學活動有時不得不通過互聯網進行，這更加推進了我國高等教育的信息化、智能化改革．如今疫情反復，有些地區處于高風險區，有些學生無法返校，就會面臨著無法線下上課的問題．針對這些問題，雨課堂可以通過現代化技術做到線上線下融合式教學[1]，主要讓線下學生與遠程的學生學習場景融合，讓學生感受到無論身在何處都能夠一起學習，給學生提供一場更好的學習體驗．

另外“理論力學”教學現狀是，傳統的教學基本處于封閉狀態，教學體系與教學內容一成不變，信息教育技術有待加強．經過近幾年觀察，有些高校線上教學也逐步實現，但是學生自主性學習的興趣很?。蟛糠謱W生還是以教師的講解為主．而該課程的學習效果直接關系到學生后續課程，特別是近代物理相關課程的學習，更重要的是該課程的學習有助于學生科學素質的培養和提升．但是由于理論力學涉及的內容多，范圍廣以及需要對數學工具熟練應用，許多學生對理論力學的學習有畏難情緒，學習積極性不高，在學習過程中，不能主動接受新概念、新方法和新思路，特別是分析力學部分，學生的數學基礎薄弱，理解能力較差以及抽象思維能力弱，在學習過程中常常處于被動地位．為提高學生分析問題和解決問題的能力，激發學生的學習興趣，培養學習的積極性和主動性，教學改革，特別是教學方法的改革勢在必行．

在信息技術迅速發展的大環境下，學校的教育方式也在發生著變化，新型的教學模式也層出不窮．因此把現代信息技術引入課堂是十分必要的．我們可以充分發揮傳統課堂和在線課堂相結合的優勢，最大限度地利用在線課程來為課堂教學服務，提高學生核心素養，這是一線教師追求的目標．本項目探討了一種將傳統課堂、在線課堂和雨課堂相結合的線上線下混合式教學方法，并進行了相應的考核模式改革．這些教學模式的改革不僅可以解決當疫情反復師生無法返校時，線下教學活動無法開展的問題，還可以通過這種混合式教學提高學生的積極性、主動性、參與度，進而提交教學質量．教學改革需要基于現代化教學硬件設備，如筆記本、平板、手機等，以及教學過程中的軟件工具，如雨課堂、超星平臺等．我們的教學改革通過以下方式進行．

2 基于雨課堂開展信息化教學的傳統課堂

雨課堂[2]是一種功能強大、使用方便的課堂教育技術，尤其近兩年得到了突飛猛進的發展，在教學過程中從以下幾個方面開展信息化教學．

(1)利用雨課堂發布課前預習內容．設定一些學習點引導學生去預習．這樣，上課前，教師通過雨課堂可以了解學生的預習情況，統計預習的人數、分別預習的時長，以及掌握的程度如何等信息．從而教師可以根據這些數據進行授課內容的調整，有的放矢，教師對課堂的把控就從“經驗驅動”變為“數據驅動”．

(2)在傳統課堂中利用雨課堂隨堂提問．一個知識點講解結束后，通過雨課堂讓學生參與答題、投票、發彈幕等活動．這樣可以活躍課堂氣氛，更重要的是學生從“聽眾、觀眾”轉變為分析問題、解決問題的“表演者”，學生從被動學習變為主動的學習．教師通過學生提交答案了解學生答題情況，即學生答題時間的長短和正確率，可以及時了解學生對當前所學知識的掌握情況．通過對比學生可以客觀地評價自己的學習狀況．

(3)課后查看下載成績等數據．通過雨課堂，學生的到課率、互動次數以及課堂測試題正確率，預習課件有多少學生看了，所有數據教師都能及時掌握． 除了這些之外，利用雨課堂可以實現課后發布復習題、討論題和測試題，課程討論等等，可以將學生的這些學習數據按照權重統計導出，以便評定學生平時成績．這樣基于學習數據的平時成績能夠客觀地反映學生的學習狀況．

雨課堂的有效利用可以很好地服務于課堂，服務于師生即時互動，提高教學質量并給予學生公平公正的學習評價．

3 多種形式的線上課堂

慕課時代的到來給我們這一時代的大學教學帶來了前所未有的機遇，給高校課堂提供了無限的可能．慕課的開放性給所有大學生提供了零距離學習一流大學課程的機會，也給教師提供了很多的同行交流學習的平臺．這么多的優質在線教學資源，對于補充課堂教學的不足，滿足學生個性化學習需求提供了優質解決方案． 因此彌補課堂教學的不足，讓接受能力強的學生有深入學習的機會，讓接受能力差的學生有課后繼續學習和補充知識的平臺，從而滿足不同學生的不同學習需求，使所有學生的學習都能達到理想的狀態，是我們教學的最終目標．而在線課堂就為實現這一目標提供了可能．在線課堂的使用可以分為兩種，一種是直接使用在線教學資源中的MOOC[3]，一種是建立自己的MOOC(圖1),這樣可以按照自己的進度合理安排教學進度，針對自己班里的學生提供單獨的預習指引、課堂討論和課后討論，在討論平臺引導學生對某些問題較多的知識點展開討論和分析．學生可以利用MOOC來進行預習和復習，對課堂上沒有聽懂的部分，在課后反復復習，這樣就可以很好地掌握學習內容．而學習能力好的學生也可以利用慕課平臺更深入地學習，并且可以為其他學生的提問進行解答，和同學們一起探討更深入的問題．通過MOOC的學習數據，教師可以很方便地掌握每一位學生的學習情況，包括學習時長、測試題的正確率、討論區的活躍度等等．這些都為教師精準地把握學生學習情況提供了數據依據，也為教師在課堂上的講授提供了數據支持．準確認識學生的現狀、了解學生學習的習慣，就可能更有效地幫助學生學好理論力學．

圖1 超星平臺的MOOC建立

4 線上線下融合式教學

常態化疫情防控背景下教學改革，以多種形式線上課堂作為網上課程資源，雨課堂智慧工具為媒介，把傳統課堂和線上課堂進行融合式教學，這也是未來一個很好的發展方向．在理論力學引入雨課堂，使現場和遠程的學生全程參與理論知識的學習，把理論力學MOOC作為主要課程資源輔助教學，其他線上課堂作為第二課程資源進行輔助教學．傳統課堂、在線課堂、雨課堂線上線下融合式的教學模式和相應的考核模式，充分利用現代教育技術，以啟發式、探究式、研究型教學為主，使學生學習變被動接受為主動汲取，更加注重師生互動，更加關注學習效果，客觀上促進了學生對課程知識的理解和掌握，調動了學習的積極性，并明顯提高了學生的課程考試成績．更為重要的是，這種教學模式滿足個性化學習需求，促進學生自主學習意識和學習能力的提升，使學生得到全面健康發展．融合式教學和考核模式結構如圖3所示． 實施方法分以下幾個方面進行.

圖3 混合教學模式與考核模式圖

(1)梳理教學內容，將教學要點根據課程內容本身的邏輯進行分解，制作MOOC視頻，供學生課前學習使用．

(2)下達課前學習任務書，指定包括MOOC視頻在內的學習資料，明確學習任務，發布作業要求．

(3)在教學中采用雨課堂對學生進行提問、測試等.

(4)根據課前自主學習的反饋和作業情況，設計課堂教學內容，對課前自主學習中暴露出來的難點和重點問題進行詳細講解，并引導學生就這些問題展開深入討論．

(5)下達課后學習任務書，鞏固學習內容; 推薦與本次課程相關的理論知識和工程實踐案例，供學生自主延伸學習．

5 評價及考核方式改革

在課程教學模式改革的基礎上進行了考核模式改革的實踐．將學生的MOOC成績作為額外加分項計入期末考試成績，對取得MOOC合格證書和優秀證書的學生分別給予了7分和5分的額外加分 (總分最多不超過100分)．這種激勵措施極大地促進了學生學習理論力學慕課的熱情，在完成理論力學課內作業的同時，學生主動完成慕課章節測試題，在慕課討論區積極參加討論，解答同學疑問，并在課前課后積極預習和復習慕課．這些改革措施客觀上促進了學生學習理論力學的積極性．另外雨課堂和慕課中每位學生的學習數據都有詳細記錄，教師可通過這些學習數據折合一定的平時分，綜合考慮多個環節，最終給出學生課程成績．

6 教學改革效果分析

(1)學生的學習自主性明顯提高

傳統課堂，教師在授課前認真備課，就能較好地完成“表演者”工作，學生是“觀眾”．在線上線下混合課程模式下，教師轉變成“導演”，設計好教學方案，讓學生成為解決問題的“表演者”，體現了學生的學習自主性地位．這對教師和學生提出了更高的要求，教師對課程熟悉之外，還需要好的設計方案及課堂操控能力．學生的自主學習能力、思辨能力、分析解決問題的能力都得到很大的提高．

(2)新教學模式的實施效果調查

表1是對新教學模式的認可度調查表，通過雨課堂APP采用不記名網上問卷調查．從表1可以分析出來，新教學模式可以解決一些教學問題，比如調動了學生學習的氣氛，提高了學生參與度，提高了學生分析問題解決問題的能力．認可度在77%左右，但是也存在不足，還有許多地方需要改進．

表1 新教學模式的認可度調查表

7 結束語

實現傳統課堂和在線課堂以及雨課堂的線上線下融合教學，最大限度地利用在線課程來為傳統課堂教學服務，提高學生學習成績，培養和提高學生的核心素養，是一線教師追求的目標，同時也能解決常態化疫情防控遠程線上教學的需求.采用將傳統課堂、在線課堂、雨課堂相結合的融合式理論力學教學方法，并進行了相應的考核模式改革，在理論力學教學中取得了良好教學成效．