融合在線課程與CUPT 的大學(xué)物理混合式教學(xué)模式

劉艷磊，姜富強(qiáng)，趙言誠，孫秋華，姜海麗

（哈爾濱工程大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150001）

物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的學(xué)科，《大學(xué)物理》課程以物理學(xué)基礎(chǔ)作為教學(xué)內(nèi)容，是高等院校理工科各專業(yè)學(xué)生一門重要的必修基礎(chǔ)課。通過系統(tǒng)地學(xué)習(xí)《大學(xué)物理》課程，為學(xué)生打好必要的物理基礎(chǔ)，在培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀、鍛煉物理建模的能力、增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí)等方面，具有其他課程不可替代的重要作用。

傳統(tǒng)的《大學(xué)物理》教學(xué)模式以教師為中心，教學(xué)組織形式以大班制授課為主，教學(xué)過程是單向式的，傳遞的信息是同質(zhì)的，不利于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以記憶理解為主，在學(xué)習(xí)過程中缺乏實(shí)踐體驗(yàn)，缺少對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和評(píng)價(jià)以及基于所學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新，這樣的教學(xué)模式難以適應(yīng)信息時(shí)代的需要。

為了適應(yīng)高等教育培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，我校大學(xué)物理教學(xué)團(tuán)隊(duì)在探索中對(duì)課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革，將在線課程與CUPT 融合到《大學(xué)物理》的教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)物理課程的混合式教學(xué)模式，突破了傳統(tǒng)教學(xué)的局限，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到了提升學(xué)生綜合能力的教學(xué)目的。

一、大學(xué)物理混合式教學(xué)的理念

現(xiàn)今的混合式教學(xué)模式充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，以實(shí)體課堂為主，在線開放課程為輔，把傳統(tǒng)課堂教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來[1-3]，互相取長補(bǔ)短，在混合式教學(xué)模式的引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)控教學(xué)過程中積極發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用[4-5]，在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性，在推動(dòng)學(xué)生學(xué)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，助推學(xué)生學(xué)習(xí)能力和自我規(guī)劃能力發(fā)展，為將來走上獨(dú)立的自我發(fā)展之路奠定必要的基礎(chǔ)[6]。

本校的《大學(xué)物理》課程借鑒當(dāng)代混合式教學(xué)模式的理念，在每節(jié)課程中融入本校大學(xué)物理教研部錄制的《大學(xué)物理典型題解析（上、下）》慕課視頻，并在課程全程融入CUPT 課題。CUPT（China Undergraduate Physics Tournament）是中國大學(xué)生物理學(xué)術(shù)競賽的簡稱，是我國借鑒國際青年物理學(xué)家錦標(biāo)賽模式創(chuàng)辦的一項(xiàng)全國賽事，比賽的目的是提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際物理問題的能力。CUPT 的題目都是與實(shí)際物理問題緊密相連的，在對(duì)每一道題目的研究過程中都需要應(yīng)用基本的物理知識(shí)，對(duì)問題進(jìn)行理論建模并深入分析，最終進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證。將CUPT 課題的研究過程融入到《大學(xué)物理》教學(xué)中，不僅鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高了科學(xué)素養(yǎng)，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神、交流表達(dá)能力，使學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)得到全面協(xié)調(diào)發(fā)展。

融入了在線課程與CUPT 課題的大學(xué)物理混合型教學(xué)模式中，教師是課程進(jìn)程的掌控者和學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的觀察者，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是課程的核心，是被教師關(guān)注并引導(dǎo)前行的對(duì)象。豐富的網(wǎng)絡(luò)資源和引人入勝的研究課題激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，不僅可以在學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)方法和解決問題思路等方面為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，而且充分發(fā)揮《大學(xué)物理》課程在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)能力方面的獨(dú)特作用。

二、大學(xué)物理混合式教學(xué)模式的實(shí)施

基于大學(xué)物理混合式教學(xué)模式，在授課過程中，教師負(fù)責(zé)規(guī)劃進(jìn)程，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，提供學(xué)習(xí)資源，釋疑解惑，并組織討論和測(cè)試。在新學(xué)期物理教學(xué)第一次課的課堂上，教師將本學(xué)期的學(xué)習(xí)計(jì)劃明確展示給學(xué)生，并簡單介紹CUPT 課題和比賽模式，同時(shí)布置CUPT 課題。課題的布置方式通常采取分組的形式，根據(jù)CUPT 課題的個(gè)數(shù)將班級(jí)分成若干個(gè)小組，每個(gè)小組的人數(shù)由班級(jí)的總?cè)藬?shù)決定。

2019 年CUPT 共有17 個(gè)題目，我們?cè)诒拘５木嘀羞M(jìn)行這種教學(xué)模式時(shí)，根據(jù)班級(jí)總?cè)藬?shù)為73 人，分成了17 個(gè)小組，其中有5 組每組5 人，其余12 組每組4人，每個(gè)小組推選一位組長，由組長對(duì)題目進(jìn)行拆分，對(duì)小組成員需要完成的任務(wù)進(jìn)行分工，小組成員協(xié)作共同完成一個(gè)題目。每個(gè)題目完成的考核標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)題目的認(rèn)識(shí)、理論分析推導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、工作評(píng)價(jià)展望，以及現(xiàn)場(chǎng)答辯考核時(shí)PPT 的制作能力、時(shí)間掌控能力和臨場(chǎng)表達(dá)能力。每位學(xué)生需要自我規(guī)劃課題開展流程，在自身與學(xué)習(xí)資源之間、生生之間、師生之間自主尋求學(xué)習(xí)上的幫助。

在每一節(jié)物理課程的授課中融入在線課程，通過智慧樹網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)將線上課程和課堂教學(xué)結(jié)合起來。在平臺(tái)上提前上傳課程介紹、教學(xué)大綱、教學(xué)日歷以及課程通知等。在課前線上教學(xué)中，教師首先將準(zhǔn)備好的線上教學(xué)資料，包括課程教學(xué)視頻上線，供學(xué)生在線觀看。學(xué)生學(xué)習(xí)資料時(shí)需要帶著問題學(xué)習(xí)，每一章的內(nèi)容劃分為若干個(gè)小的知識(shí)點(diǎn)，每個(gè)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)時(shí)都有任務(wù)，通過觀看一定量的視頻，要求學(xué)生完成基本概念的學(xué)習(xí)和理解，并回答教師提出的預(yù)設(shè)問題。根據(jù)CUPT將每個(gè)班級(jí)分成的小組在平臺(tái)上分組討論，并給出討論結(jié)果，教師按每個(gè)小組討論的程度給出成績。在課堂討論中，進(jìn)行相關(guān)的討論活動(dòng)，包含線上學(xué)習(xí)過程中的自測(cè)題、討論的問題、能力拓展的問題等，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用和評(píng)價(jià)。

根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)的性質(zhì)，定期布置小論文或者是小制作，小論文是對(duì)相關(guān)物理知識(shí)點(diǎn)或者感興趣的物理現(xiàn)象的進(jìn)一步闡述，需要學(xué)生通過對(duì)知識(shí)的理解和查閱相關(guān)資料來完成；小制作則利用最為簡單的方法，制作一個(gè)便攜式的小裝置，用于演示物理現(xiàn)象或者展示物理規(guī)律。小論文和小制作不做書面文字的檢查，每一章課堂授課完成后進(jìn)行這部分的抽查，采取自愿優(yōu)先的原則進(jìn)行課堂討論，學(xué)生站在講臺(tái)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解。小論文的演講鍛煉了學(xué)生閱讀資料和語言表達(dá)的能力，小制作則鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。在課堂討論中，教師和學(xué)生可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決問題過程中出現(xiàn)的誤區(qū)，并加以糾正。

在課后線上教學(xué)中，組織學(xué)生有計(jì)劃地觀看《大學(xué)物理典型題解析（上、下）》慕課視頻，此視頻主要通過對(duì)《大學(xué)物理》中典型例題的講解，使學(xué)生對(duì)物理學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法有全面的認(rèn)識(shí)和正確的理解，視頻囊括了《大學(xué)物理》中基本和重要的解題方法，這是對(duì)因課堂教學(xué)時(shí)間的限制而導(dǎo)致學(xué)生不能更多地接觸物理問題的有效補(bǔ)充。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，通過慕課視頻的有效補(bǔ)充，彌補(bǔ)了學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的不足，提高了學(xué)生對(duì)物理知識(shí)的應(yīng)用能力，并加深了對(duì)利用物理定理和定律解決問題方法的理解。同時(shí)教師定期進(jìn)行在線答疑，實(shí)現(xiàn)了生生交互和師生交流。

三、大學(xué)物理混合式教學(xué)模式的考核模式

融入了在線課程與CUPT 課題的大學(xué)物理混合型教學(xué)模式的考核方式為階段考核，可拆分為四部分，分別為平時(shí)累積、期中測(cè)試、CUPT 答辯、期末測(cè)試，最終的總成績由上述部分的成績組成：即平時(shí)累積成績（包括平時(shí)作業(yè)成績、慕課成績、課堂討論成績）、期中測(cè)試成績、CUPT 答辯成績、期末測(cè)試成績。《大學(xué)物理》考核總成績?yōu)?00 分，以精英班的《大學(xué)物理（二）》為例給出具體的分值比例，如表1 所示。

表1 《大學(xué)物理（二）》考試成績分值比例

注重大學(xué)物理平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度是制定考核方式的初衷，平時(shí)作業(yè)是每章節(jié)授課完成后學(xué)生筆頭完成的物理作業(yè)題，根據(jù)學(xué)生解題的正確性給出客觀評(píng)價(jià)；慕課成績是檢驗(yàn)學(xué)生觀看慕課的時(shí)間及完成慕課章節(jié)彈題和測(cè)試的效果；課堂討論主要以鍛煉學(xué)生的臨場(chǎng)發(fā)揮為主，成績側(cè)重于完成選題的態(tài)度；只要是學(xué)生認(rèn)真踏實(shí)地完成各部分的內(nèi)容，這部分的成績基本上都是滿分。

期中測(cè)試成績和期末測(cè)試成績總共70 分，根據(jù)每學(xué)期授課內(nèi)容以及各部分的要求按比例進(jìn)行分值分配，《大學(xué)物理（二）》的授課內(nèi)容包括靜電學(xué)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)、熱學(xué)和量子物理5 部分，期中測(cè)試包括靜電學(xué)、穩(wěn)恒磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)的內(nèi)容，在100 分的總分中占42分，期末測(cè)試包括熱學(xué)和量子物理的內(nèi)容，在100 分的總分中占28 分。

CUPT 答辯成績包括中期檢查和期末答辯，二者的分值分別為5 分和15 分。中期檢查的依據(jù)主要是PPT，需要每位學(xué)生根據(jù)自己所研究的題目進(jìn)展情況制作詳細(xì)的PPT，教師則根據(jù)PPT 展示的內(nèi)容給學(xué)生相應(yīng)的分值。期末答辯則在5 位評(píng)委打分的前提下完成，答辯分組進(jìn)行，但仍以個(gè)人答辯為主。

每組的組長必須為該組第一個(gè)出場(chǎng)答辯者，其他組員自行議定出場(chǎng)順序。答辯分兩個(gè)階段進(jìn)行，包括個(gè)人陳述階段（不超過8 分鐘）和提問階段（不超過4 分鐘），要求學(xué)生介紹個(gè)人對(duì)所選題目的認(rèn)識(shí)和所做工作情況，包括文獻(xiàn)查閱、理論推演、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)際實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析等，介紹時(shí)說清楚是自己做的還是在團(tuán)隊(duì)或隊(duì)友的幫助下完成或是文獻(xiàn)資料中得到的結(jié)果，需要總結(jié)研究所得成果，評(píng)價(jià)自己所做工作，并闡述進(jìn)一步研究的方向和設(shè)想。在提問階段，非同隊(duì)的其他精英班同學(xué)、評(píng)委或觀眾提問，陳述者需要進(jìn)行簡單回答。

CUPT 答辯過程秉承公平公正的原則，制定了詳細(xì)的評(píng)分規(guī)則，考察學(xué)生的綜合能力，具體細(xì)則如表2 所示。在答辯過程中，只要涉嫌大面積抄襲、偽造、編造實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)結(jié)論，一律視為差，計(jì)0 分。

四、結(jié)論

在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代，大學(xué)的使命是培養(yǎng)出優(yōu)秀的人才服務(wù)于社會(huì)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)思考，并完成從被控學(xué)習(xí)到自我規(guī)劃、自我約束的自主學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)化。融合在線課程與CUPT 的大學(xué)物理混合式教學(xué)模式在實(shí)施過程中，需要教師和學(xué)生的合作，更需要學(xué)生之間的合作，學(xué)生在合作中互相溝通，在溝通中增進(jìn)合作，這是現(xiàn)代教育的發(fā)展趨勢(shì)。

為了能將這種教學(xué)模式在《大學(xué)物理》授課的課堂上順利展開，對(duì)教師的綜合素質(zhì)要求頗高，要求教師必須熟練掌握本門課程的理論知識(shí)，需要仔細(xì)研究和分析教學(xué)大綱中各章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，根據(jù)各章節(jié)教學(xué)內(nèi)容在教學(xué)難度和教學(xué)要求上的不同，靈活采用多元化的教學(xué)方法開展課堂教學(xué)，促使教師積累更豐富、更全面的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)教師的專業(yè)素質(zhì)，從而提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平。

表2 CUPT 答辯評(píng)分細(xì)則