智慧教室環境下的力學課程教學模式改革與實踐

蘇作鵬，王柯，閆亞茹

（河南大學 物理與電子學院，河南開封 475001）

力學是研究物體機械運動規律的課程，是理工科的專業基礎課，銜接各專業的后續課程，對于學生學習興趣的提高和科學思維的培養，起著至關重要的作用[1-3]。但力學課程具有內容多、計算多、應用廣、交叉多等特點。在有限的學時內，傳統的多媒體教室環境下，教師主講PPT 內容，學生被動聽課，師生交流互動少，答疑反饋難，學生普遍反映物理難學，學習的主動性和興趣不高。

隨著互聯網技術的發展，MOOC、SPOC 線上課程迅速興起，學生擁有更多的學習資源和學習選擇，同時，雨課堂、超星學習通、知到等信息化教學平臺也迅速發展，線上線下混合的教學模式應運而生，逐漸成為信息化教學的主流，對傳統的教學模式進行了改良和創新[4-6]。2018 年以來，“兩性一度”“金課”標準和“以學生發展為中心”教學理念的提出，對教學改革提出了新的要求[7]。線上線下混合教學模式，由于教學活動和教學資源的不匹配，以及學生學習的自律性等問題，學生課堂的參與度和積極性不高，導致學生學習興趣降低，教學效果不盡理想[8-9]。

2019 年2 月，中共中央、國務院印發《中國教育現代化2035》，指出：“加快信息化時代教育變革。建設智能化校園，統籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺。利用現代技術加快推動人才培養模式改革，實現規模化教育與個性化培養的有機結合。”[10]“智慧教室”是多媒體教室和現代互聯網信息技術的高端融合媒介，是一種能優化學習內容呈現、便捷獲取學習資源、提供豐富認知工具、促進課堂深度交互、支持即時教學評價的智慧學習環境[11-13]。通過智慧教室，能夠有效改革教學模式，推動大學課堂教學從“以教為中心”向“以學為中心”轉型[14]。

1 傳統線上線下混合教學模式存在的問題

力學是理工專業各分支學科的基礎，由于內容多、課時少，大一學生物理思維不健全，微積分基礎薄弱，普遍反映課程難學。線上線下混合式教學如何有效地利用資源，在有限的學時內，使學生掌握基礎理論知識，形成物理思維，提升學科興趣，仍然需要創新性設計，具體的問題包括：

（1）教學模式單一，線上線下教學未能充分融合。傳統混合式教學，學生線上學習課程資源，教師課堂未針對課前學生遇到的問題授課，仍以固定的PPT 講授，理論與實踐聯系少，教學互動少，線下教學與線上教學是割裂的，學生課程參與度低，學習動力不足。力學知識點多且難學，如何讓傳統力學煥發生機，提高學生學習興趣和學習能力，是課程改革的出發點。

（2）線上資源多、平臺多，學生學習不方便，教師監管難，師生互動少、評價難，教學問題反饋難、課程調整慢。開展混合式教學，課前教師向學生推送多平臺、多種類的線上MOOC 學習資源，學生面臨選擇難的問題，學習后疑難問題得不到教師及時的答疑。部分學生未認真學習MOOC，沒有達到課程預習的目的。多平臺學習，教師監控難，匯總學生過程性評價工作量較大，不了解學生學情，僅靠課后作業反饋，課程調整明顯滯后，未能充分利用線上線下教學的優勢。

（3）學生個性化學習需求難以滿足，未實現高階育人目標。傳統的課程教學模式未能滿足學生個性化學習需求，學生不了解知識點的實踐應用，不能很好地實現高階育人目標。

2 力學課程教學模式改革的具體措施

2.1 教學模式設計思路

基于問題和學情，進一步梳理混合式教學的資源和模式，發揮智慧教室的優點，設計實施了以“學習通”平臺為主體，采用BOPPPS 教學方法，將課前、課堂和課后資源與教學活動有機融合，注重理論與實踐結合、提升學生興趣和參與度的互動型混合教學模式，資源與活動高效融合，智慧教室和信息化平臺有效結合，形成多層次、多角度的混合式教學體系，層層遞進實現高階育人目標。

2.2 教學資源建設

互動式教學混合課程體系需要相應線上MOOC資源、課程學習通資源支持，其中學習通資源包括：課前任務單、重點知識微課、課堂PPT 資源、題庫資源、思政微課庫、思政案例庫和課后線上作業單。

2.3 教學模式具體流程

“體驗式”混合教學模式，以學習通平臺為載體，借助智慧教室，采用BOPPPS 教學方法，將課前小組分享學習和小組知識實例調研、課上實例展示和翻轉主講固定為教學模式的常態化活動，完成“以教師為中心”向“學生主體、教師主導”教學模式的轉變。具體的流程如圖1 所示。

圖1 互動式混合教學模式教學流程

2.3.1 課前

在學習通平臺發布學習任務單，提示學習重難點，引導學生開展自學，學生通過學習通平臺學習線上MOOC 資源。自學后學生小組學習，協作交流，分享學習成果，加深知識理解，小組長匯總疑難問題，提交給教師，教師通過學習通平臺在線答疑，并根據問題匯總調整授課重點。任務單中每次都有小組知識點相關實例調研任務，學生小組合作制作視頻或小實驗，提交到學習通平臺，便于課堂展示。

2.3.2 課堂

教師通過學習通平臺檢驗測試線上學習成果，計入評價體系；教師根據學前反饋重點講解。學生小組展示知識點生活實例，講解實例中的物理原理，學習通小組互評，鼓勵實驗展示并有相應加分，提升學生學習興趣。利用智慧教室強互動的特性，開展頭腦風暴和小組討論等探究式學習，然后學生翻轉主講，搭建學生展示平臺，使學生成為課堂的主體，增強學生物理思維和語言表達能力。教師在活動中起引導和輔助作用，查漏補缺引導活動走向，激發學生學習積極性，并結合知識點生活實例開展思政教育。

2.3.3 課后

智慧教室具有實時錄課功能，每一堂課都會實時錄制，發布在學習通平臺，供學生課后溫習。同時，教師通過學習通平臺推送重點內容微課，學生鞏固課堂學習成果。學生通過學習通平臺線上提交作業，學生間互評互改作業。教師通過學習通后臺掌握學生學情，并開展在線答疑。教師依據學習通平臺評價反饋系統調整完善教學方案。

2.4 課程考核評價反饋體系

本課程教學活動依托智慧教室開展，學習通智慧化平臺實施和監測除期末考試外的所有教學活動，形成多維度、過程化的考核體系評定平時成績，綜合考查學生平時的學習投入度和學習效果。最終成績由過程性評價（占40%）、期中考試（占20%）、期末考試（占40%）組成。過程性評價成績由課堂互動、簽到、線上作業、學習通視頻學習和分組任務構成。課堂互動包括：參與投票、問卷、搶答、選人、小組討論、隨堂練習和翻轉主講等課程活動。

智慧教室環境下的教學工具和教學平臺具有數據傳輸與數據處理功能，教師在教學活動中發布教學活動和測驗，智慧平臺依據權重設置自動打分，形成學生的過程性評價。同時數據信息也會及時反饋給教師，教師根據平臺反饋的信息了解學生的學習狀態、知識掌握程度以及進行全班的學情分析，從而制定更適合學生實際學情的教學策略，進行針對性教學，提高教學質量。智慧環境下的考核評價反饋體系具有客觀、實時的特點，師生可以隨時答疑反饋，考核評價反饋方便快捷，既提高了學生學習的積極性，也大大降低了教師的工作強度。

3 課程評價及改革成效

在實施互動式混合模式教學改革之后，傳統力學課堂氛圍沉悶、交流互動少、理論與實踐聯系少、評價反饋缺乏和學生個性化學習需求等情況均得到極大改善。學生普遍認為目前的力學課程生動有趣，物理學習不再單調枯燥。

3.1 學生的認可

近三年，河南大學教務系統網上學生評教該課程分數都在90 分以上，評價等級均為優秀。學生對課程的評價是建立在長期的切身體驗之上，能更真實地反映課程教學效果。

3.2 學生能力的提升

學生積極參與國家級大學生物理實驗競賽、國家級大學生創新創業訓練計劃項目和學校師范類畢業生教學技能比賽。近三年獲得國家級大學生物理實驗競賽一等獎3 項、三等獎10 項；國家級大學生創新創業訓練計劃項目14 項；學校師范類畢業生教學技能比賽特等獎1 項、一等獎4 項、二等獎2 項。

3.3 教師能力的提升

互動式混合教學模式改革深化的過程，也促進了教師能力的提升，筆者在2022 年12 月榮獲第四屆全國高校混合式教學設計創新大賽國家級二等獎，2020年12 月榮獲第二屆河南省本科高校教師課堂教學創新大賽省級特等獎，2020 年9 月榮獲2020 年度河南省教育系統教學技能競賽省級一等獎。

4 結語

智慧教室環境下的力學課程教學模式改革與實踐，豐富的教學資源和學習通平臺一體化學、教、評、反饋體系有機融合，既滿足學生個性化學習需求，又使得教學有的放矢、豐富多彩、高效便捷。層次遞進性的互動式教學設計，以興趣為出發點，搭建學生展示空間，鍛煉學生能力，實現高階育人目標。