大學(xué)物理課程線上線下教學(xué)的實(shí)踐與思考

張宇航　武愛青　周青軍　魏通　嚴(yán)慧羽　郭然

摘? 要：為達(dá)到“停課不停學(xué)”的效果，開展了大學(xué)物理課程的線上教學(xué)。本文第一部分介紹對大學(xué)物理課程建設(shè)的理解。第二部分介紹了之前課堂教學(xué)存在的問題。第三部分詳細(xì)介紹了疫情防控期間，大學(xué)物理課程線上教學(xué)包含自學(xué)測評、直播教學(xué)和互動(dòng)指導(dǎo)三個(gè)階段，學(xué)生返校后開展了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)，總結(jié)了“以學(xué)生為中心”的線上線下教學(xué)的心得體會(huì)。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理? 在線教學(xué)? 慕課? 翻轉(zhuǎn)課堂? 線上線下混合式教學(xué)

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）12（b）-0179-04

Abstract： In order to achieve the effect of "suspended class， ongoing learning"， the online teaching of college physics course is carried out. The first part of this paper introduces the understanding of college physics curriculum construction. The second part introduces the problems existing in the previous classroom teaching. The third part introduces that during the period of epidemic prevention and control， the online teaching of college physics course including self-study evaluation， live teaching， interactive guidance. After students returning to school， we started flipped classroom teaching. Finally， this paper summarizes the experience of "student-centered" online teaching.

Key Words： College physics; Online teaching; MOOC; Flipped classroom; Online and offline blended teaching

1? 大學(xué)物理課程建設(shè)的理解

大學(xué)物理是理工科高等院校的一門重要的公共基礎(chǔ)課，在大學(xué)的基礎(chǔ)教育中占有十分重要的位置。該課程內(nèi)容體系主要包括經(jīng)典物理的力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)及近代物理，其基本理論已滲透和應(yīng)用于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域，是現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)。大學(xué)物理的基本理論、科學(xué)思維方式、研究方法、物理思想的表述及定律、定理的表達(dá)是每位理工科大學(xué)生必須學(xué)習(xí)和掌握的，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。如何上好這樣一門重要的課程，很多專家學(xué)者都對此進(jìn)行了討論。一方面是根據(jù)不同教學(xué)理念改善大學(xué)物理課程教學(xué)模式，這些教育理念包括，以學(xué)生為中心[1-2]，OBE成果導(dǎo)向理念[3-4]，CDIO培養(yǎng)模式[5-6]。另一方面是對教學(xué)方法的改進(jìn)，例如討論課[7]、翻轉(zhuǎn)課堂[8]、線上線下混合式教學(xué)[9-12]等。

線上線下混合式“金課”就是“課前線上優(yōu)質(zhì)慕課+課堂線下教師輔導(dǎo)”的翻轉(zhuǎn)課堂。“課堂聽老師講”，用“課前在線視頻學(xué)習(xí)”代替，課堂上開展討論，顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)中老師講學(xué)生聽的模式，是以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)和教學(xué)方式的革命。之前的教學(xué)只能培養(yǎng)學(xué)生的記憶、理解等低階思維，而翻轉(zhuǎn)課堂可以培養(yǎng)學(xué)生的分析、評價(jià)、創(chuàng)新等高階思維。這種教學(xué)模式教育家認(rèn)為更加符合人的認(rèn)知規(guī)律[13-23]。

2? 之前課堂教學(xué)存在的問題

（1）之前的課堂教學(xué)中，學(xué)生以被動(dòng)地接受知識、保持沉默為主，缺乏主動(dòng)思考以及交流討論的環(huán)節(jié)。培養(yǎng)出來的學(xué)生對所學(xué)的知識似懂非懂，就更談不上進(jìn)一步對知識的應(yīng)用和創(chuàng)新了。所以這種教學(xué)模式達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標(biāo)。

（2）學(xué)生對學(xué)習(xí)大學(xué)物理課程的目的和意義理解不深刻。盡管教師在課上講過大學(xué)物理課是重要的公共基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)專業(yè)課的基礎(chǔ)。但是學(xué)生對物理知識在民航領(lǐng)域和生活中的應(yīng)用了解不足。因此，學(xué)生平時(shí)投入學(xué)習(xí)物理的時(shí)間不夠，學(xué)習(xí)熱情不高，沒有激發(fā)出學(xué)生對物理課程的學(xué)習(xí)興趣。

（3）課上只是講授書本上已有的知識，沒有引導(dǎo)學(xué)生了解最新的科技進(jìn)展，學(xué)生不能及時(shí)掌握未來的知識。陳舊的知識體系培養(yǎng)出來的學(xué)生無法適應(yīng)新興的產(chǎn)業(yè)變革。

（4）大學(xué)物理課程考核方式仍是由平時(shí)成績和期末考試成績兩部分構(gòu)成。平時(shí)成績僅包括平時(shí)作業(yè)和考勤簽到，占總成績的15%。期末成績占總成績的85%。學(xué)生在完成平時(shí)作業(yè)時(shí)存在抄襲作業(yè)和應(yīng)付老師的現(xiàn)象。無法真正反映出每個(gè)學(xué)生的知識掌握情況。而且期末閉卷考試的考核方式容易造成學(xué)生為了應(yīng)付考試而死記硬背公式和例題，同樣也會(huì)出現(xiàn)考前突擊、高分低能現(xiàn)象，從而忽略對知識的理解和應(yīng)用。這樣的考核形式在很大程度上影響了教學(xué)效果。

（5）教師對學(xué)生的學(xué)情掌握不足。我校的大學(xué)物理課一般都是100多人左右的大班上課，不可能及時(shí)準(zhǔn)確掌握每一個(gè)同學(xué)的學(xué)習(xí)情況，教師只能整體把握一個(gè)班的學(xué)習(xí)情況。

3? 大學(xué)物理課程線上線下教學(xué)的體會(huì)

疫情防控期間在教育部“停課不停學(xué)”的總體安排下，筆者從2月24號開始了網(wǎng)上授課，這學(xué)期的線上教學(xué)改變了原有的教學(xué)模式和考核方式，使筆者對線上教學(xué)有了一些感悟和體會(huì)。

3.1 教學(xué)模式的變革

疫情防控期間，大學(xué)物理課線上教學(xué)包含自學(xué)測評、直播教學(xué)和互動(dòng)指導(dǎo)三個(gè)階段。自學(xué)測評階段，給學(xué)生推送資源到智慧樹平臺，包括東南大學(xué)、東北大學(xué)的精品慕課資源、錄播視頻、作業(yè)練習(xí)等等。利用“引導(dǎo)+強(qiáng)迫”的方式，要求學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主練習(xí)、測評反饋。這樣做有兩點(diǎn)好處，其一，使學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)預(yù)習(xí)中自身存在的不足，帶著問題進(jìn)課堂提高了學(xué)生的聽課注意力。其二，利用智慧樹平臺自動(dòng)統(tǒng)計(jì)學(xué)生對資源的學(xué)習(xí)情況，這大大方便了教師掌握學(xué)情，做到知己知彼。從而教師針對學(xué)生自學(xué)情況、作業(yè)完成情況和測評的信息，整理形成備課資料。

直播教學(xué)階段，筆者回顧并提煉課程的重難點(diǎn)，之后對學(xué)生預(yù)習(xí)測試中暴露出來的問題進(jìn)行講解和補(bǔ)充，實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué);在課堂中使用雨課堂軟件每節(jié)課安排階段測試，能夠做到及時(shí)檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，督促學(xué)生提高注意力。每次課上學(xué)生答完提交之后，雨課堂就會(huì)將學(xué)生的正確率和每位學(xué)生作答所用的時(shí)間全都展現(xiàn)出來。此外雨課堂還會(huì)及時(shí)反饋哪些同學(xué)作答錯(cuò)誤，并且提醒老師哪些學(xué)生需要重點(diǎn)關(guān)照。這種限定時(shí)間當(dāng)堂完成的小測試不給學(xué)生抄襲作弊的機(jī)會(huì)，能夠較為準(zhǔn)確地反映學(xué)生對知識的掌握情況。課上讓學(xué)生記錄學(xué)習(xí)筆記，把抽查的筆記照片迅速上傳到群里，好的大家借鑒學(xué)習(xí)，不足的及時(shí)改正;最后，布置課后作業(yè)，預(yù)習(xí)任務(wù)。由于直播教學(xué)過程采用了釘釘直播的方式，學(xué)生有不清楚的內(nèi)容下課后還可以反復(fù)查看視頻回放。

互動(dòng)指導(dǎo)階段，利用釘釘直播軟件進(jìn)行互動(dòng)，組織學(xué)生集中交流討論。原來上課時(shí)，只是老師講學(xué)生靜靜地聽，學(xué)生都比較害羞，有不清楚的地方也不好意思當(dāng)堂提出。有一部分同學(xué)在老師的鼓勵(lì)下才勉強(qiáng)配合發(fā)言。而在線上互動(dòng)討論時(shí)學(xué)生沒有了之前的顧慮，都很放松，問答交流的活躍度比線下課堂交流的活躍度明顯要好。每次筆者提出問題發(fā)起討論，學(xué)生們都能積極參與討論互動(dòng)，這種交流改變了之前教師在課堂上的單向灌輸，變成了一種平等的交流互動(dòng)。要做到有質(zhì)量的互動(dòng)，不能為了互動(dòng)而互動(dòng)，課前就需要老師精心設(shè)計(jì)能促使學(xué)生去思考的一些題目?？紤]到我校的特點(diǎn)，需要把物理相關(guān)原理在民航及生活各領(lǐng)域中具體應(yīng)用的例題帶入課堂。比如，在講授多普勒效應(yīng)時(shí)，引入用多普勒效應(yīng)測定汽車在公路上的行駛速度，用多普勒效應(yīng)測量飛機(jī)的飛行高度的例題。又如，在講授理想氣體的分子平均自由程時(shí)，引入生活中用到的熱水瓶如何做到避免熱傳遞的三種方式，達(dá)到保溫的效果的例題。再如，在講授光學(xué)儀器分辨率時(shí)，學(xué)生介紹光學(xué)顯微鏡的局限，需要用電子顯微鏡給納米材料拍照的例題等等。采用學(xué)生講老師評，學(xué)生講學(xué)生評的互動(dòng)方式。在學(xué)生講完之后老師分析學(xué)生知識掌握不足的地方，加以引導(dǎo)改正，及時(shí)提供個(gè)性化指導(dǎo)，學(xué)生收獲很大。理解得快、掌握得好的學(xué)生還可以代替老師給學(xué)生們講解引導(dǎo)，比如說講到平面電磁波那節(jié)課時(shí)，我提問為什么冬天北方的橋下不結(jié)冰時(shí)，學(xué)生們積極參與討論，有的學(xué)生就代替老師給其他學(xué)生仔細(xì)講解。為什么一定要學(xué)生來講呢？因?yàn)閻垡蛩固乖f過這樣一句話，“如果你不能簡單地說清楚，那說明你還沒有完全明白?！北粍?dòng)的學(xué)習(xí)方式通常只是聽講，主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式有討論，以及教給他人。學(xué)生聽老師講授，這是學(xué)生把知識輸入頭腦，知識隱性化的過程，學(xué)生再講時(shí)是知識的輸出、隱性思維顯性化的過程。所以學(xué)生只有自己先學(xué)會(huì)，才能給他人講出來，教會(huì)他人，才說明真正學(xué)懂了。教師盡力為學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)的環(huán)境和條件，在學(xué)生自主學(xué)習(xí)的過程中及時(shí)起到輔助的作用，為學(xué)生積極營造實(shí)踐的平臺，在學(xué)生將知識實(shí)踐的過程中，適時(shí)發(fā)揮引導(dǎo)作用。這符合人本主義的教育思想，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，對學(xué)生的長期可持續(xù)性學(xué)習(xí)和發(fā)展具有重要意義。課后還有疑難問題學(xué)生發(fā)帖討論，教師按時(shí)按質(zhì)進(jìn)行答疑，以達(dá)到針對性指導(dǎo)和個(gè)體個(gè)性化指導(dǎo)的效果。

6月1號返校的學(xué)生又走進(jìn)教室，開始了課堂授課，我將直播教學(xué)和互動(dòng)討論環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)為線下授課，而其他線上環(huán)節(jié)則正常延續(xù)，實(shí)現(xiàn)了疫情期間的線上教學(xué)與正常時(shí)期的線上線下混合式教學(xué)的無縫銜接。線下上課首先總結(jié)知識點(diǎn)，講解重點(diǎn)難點(diǎn)。之后面對面開展翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)，運(yùn)用雨課堂軟件每節(jié)課安排階段測試，之后請學(xué)生上臺講解解題思路，提高學(xué)生的高階思維。學(xué)生分成小組進(jìn)行討論，請學(xué)生來到臺上向大家介紹生活中的技術(shù)應(yīng)用背后所蘊(yùn)含的相關(guān)物理學(xué)原理。學(xué)生能夠講清楚才能說明已經(jīng)學(xué)懂了。在學(xué)生講解之后，教師及時(shí)給予指導(dǎo)做好總結(jié)點(diǎn)評。對于學(xué)生作業(yè)中發(fā)現(xiàn)的問題，把學(xué)生做錯(cuò)的解題步驟寫在黑板上，請作業(yè)正確的學(xué)生來臺上講解，學(xué)生間互相辯論提升認(rèn)識。不同學(xué)生思考的角度不同，學(xué)生之間的談?wù)摽梢允拐J(rèn)識問題更加深刻。而有一部分學(xué)生因?yàn)槎喾N原因，仍然留在家中，為了保證線上線下的教學(xué)能同步進(jìn)行，學(xué)校對課堂進(jìn)行了直播教學(xué)。但是因?yàn)檫@個(gè)直播不能回放，下課后我就立即聯(lián)系在線上的學(xué)生，了解他們的聽課效果，有問題及時(shí)溝通答疑。有的學(xué)生反映聽的效果挺好，但是可能是反光的原因，教室的攝像頭看板書不清晰。于是我就在教室里安放好手機(jī)，全程用手機(jī)釘釘軟件進(jìn)行直播，學(xué)生反映要比學(xué)校提供的直播視頻板書清晰。同時(shí)為了保證線上的同學(xué)也能參與到課堂的互動(dòng)討論中，筆者通過筆記本在課堂上跟他們連線，使線上的同學(xué)和教室里的同學(xué)能夠一起討論互動(dòng)。

此外，在疫情之前，物理實(shí)驗(yàn)課與物理課之間有些脫節(jié)，由于實(shí)驗(yàn)室儀器數(shù)量有限，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)課與物理課的進(jìn)度往往不同步。在疫情期間學(xué)生無法到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)操作，為此我們引入科大奧銳虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺，學(xué)生只要聯(lián)網(wǎng)即可在線運(yùn)行基于組件的虛擬物理仿真實(shí)驗(yàn)，不受時(shí)間、空間的限制。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺使物理課與物理實(shí)驗(yàn)課結(jié)合更加緊密及時(shí)了。比如，物理課講到馬呂斯定律時(shí)，筆者當(dāng)堂就可以登錄平臺給學(xué)生演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，加深了學(xué)生們對這個(gè)定律的理解。

3.2 考核方式的調(diào)整

在疫情期間之前，平時(shí)成績只由考勤和課后作業(yè)組成。學(xué)生在寫課后作業(yè)時(shí)存在應(yīng)付抄襲的現(xiàn)象。改革之后增加了課前預(yù)習(xí)測試，雨課堂課上階段測試，學(xué)生參與互動(dòng)加分等考核方式，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。課上階段測試定好作答時(shí)間當(dāng)堂提交作業(yè)，學(xué)生各做各的沒有抄襲他人作業(yè)的時(shí)間，能真實(shí)地反映出學(xué)生對知識的掌握情況。

4? 結(jié)語

通過這學(xué)期的線上教學(xué)，筆者覺得應(yīng)該在今后的教學(xué)中更加注重培養(yǎng)信息化教育思維的養(yǎng)成，凸顯出以學(xué)生為主體的地位，要達(dá)到長期可持續(xù)性學(xué)習(xí)和發(fā)展的教育目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的能力，有可持續(xù)發(fā)展的能力。在線教育有利于構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會(huì)，教育信息化對現(xiàn)有的教育教學(xué)模式將會(huì)引起一個(gè)巨大的變革。這學(xué)期的線上教學(xué)使筆者深深地體會(huì)到線上教學(xué)的好處是能將學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)模式、學(xué)習(xí)效果都以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)出來，在短時(shí)間內(nèi)能收集大量的信息，可以形成一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫。然后教師將學(xué)生的信息進(jìn)行加工、整理，有針對性地進(jìn)行備課，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)。這就體現(xiàn)出了教師在線上教學(xué)中所起的作用，這是僅靠慕課所替代不了的?？梢哉f線上教學(xué)給我們帶來的變革還是非常大的。疫情本身對我們在線教學(xué)提供了一個(gè)巨大試驗(yàn)場。同時(shí)筆者也體會(huì)到在線教學(xué)有不足之處，在線教學(xué)不可能完全替代線下課堂。比如，現(xiàn)有的大學(xué)物理慕課資源過于普適化，而適合我們這種民航院校的大學(xué)物理慕課資源則明顯不足。其次，對于自主學(xué)習(xí)能力差的學(xué)生，在線教學(xué)期間缺乏督促和管理。再有，師生之間缺少面對面的情感交流，教師不能及時(shí)準(zhǔn)確地體會(huì)到學(xué)生內(nèi)心的情感動(dòng)態(tài)等等?？傊?，我認(rèn)為高校普通物理課的線上線下混合式教學(xué)還有待進(jìn)一步完善，要由新嘗試過渡到新常態(tài)，任重而道遠(yuǎn)，也迫在眉睫。我們要不斷探索“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，不斷適應(yīng)和擔(dān)當(dāng)教育教學(xué)改革的新形勢、新任務(wù)。

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