智慧教育背景下大學(xué)物理混合式教學(xué)的研究與實踐*

李 磊 尹淑慧 王軼卓

(大連海事大學(xué)理學(xué)院 遼寧 大連 116026)

線上線下混合式教學(xué)模式越來越受到高校的重視，成為我國高校教學(xué)改革的主流趨勢.這種教學(xué)模式把在線教學(xué)的泛在屬性和傳統(tǒng)課堂的面授學(xué)習有效地結(jié)合起來，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的信息化多維教學(xué)模式[1].

大學(xué)物理是高校理工科專業(yè)重要的基礎(chǔ)理論課，課程不僅為學(xué)生學(xué)習后續(xù)專業(yè)課程打好必要的物理知識基礎(chǔ)，而且對于提高學(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)新意識起著十分重要的作用.然而當前的大學(xué)物理教學(xué)現(xiàn)狀卻不容樂觀[2].

從教學(xué)方式角度來看，大學(xué)物理教學(xué)仍然是大班形式的傳統(tǒng)講授模式[3, 4]，其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：教師提供了一種明晰、直接的途徑幫助學(xué)生掌握學(xué)科知識.但認知科學(xué)研究表明，傳統(tǒng)講授教學(xué)法下，學(xué)生的學(xué)習效果與教師的主觀期望相差巨大：一方面，講授法只在實現(xiàn)低階學(xué)習目標方面有效；另一方面，由于需要學(xué)生聽懂和記憶教學(xué)內(nèi)容，但學(xué)生課堂注意力和記憶保持時間有限，因此詳細講解大量知識點的傳統(tǒng)講授教學(xué)法收效甚微[5].

從物理教育角度來看，大學(xué)物理傳統(tǒng)教學(xué)中，存在著概念理解、問題解決、物理認識論等問題[5].以我校大學(xué)物理教學(xué)中存在問題為例：

(1)學(xué)生習慣于被動的聽，教師習慣于主動的講.主要表現(xiàn)為：學(xué)生主動性學(xué)習意愿不強，探索精神有待提高；同時，以學(xué)生為中心的教學(xué)理念有待深入，大班上課的師生互動效果一般，教學(xué)效果反饋缺乏有效數(shù)據(jù)支持.

(2)學(xué)生原有知識的慣性較大，對大學(xué)物理的學(xué)習產(chǎn)生反向作用力，特別是先修課程高等數(shù)學(xué)在大學(xué)物理新知識中的應(yīng)用，學(xué)生存在認知難度.

(3)課程原過程化考核方式精細化程度不高，而且考核結(jié)果未形成有效的學(xué)習預(yù)警機制.

(4)原有課程體系與學(xué)生所在專業(yè)的結(jié)合度較低；課堂教學(xué)與現(xiàn)代化教學(xué)資源相互脫節(jié).

為解決上述等問題，課程教學(xué)團隊主要從教學(xué)平臺建設(shè)、教學(xué)模式重構(gòu)、智慧教學(xué)工具引入、考核模式優(yōu)化4個方面進行了課程建設(shè).

1 大學(xué)物理線上教學(xué)平臺的建設(shè)方案與應(yīng)用

通過建設(shè)具有本校特色的線上課程平臺，為解決教學(xué)資源建設(shè)與教學(xué)資源共享之間的技術(shù)問題提供了有力保障.

1.1 線上資源建設(shè)情況

我校大學(xué)物理線上教學(xué)資源基于校園網(wǎng)的Blackboard平臺，它集碎片化教學(xué)視頻、教學(xué)課件、在線測試、習題解答、知識擴展等功能模塊于一體，為學(xué)生提供了自學(xué)與自測的線上課程教學(xué)平臺.其主要模塊如圖1所示.

圖1 大學(xué)物理線上教學(xué)平臺主要模塊

1.2 線上資源主要模塊簡介

1.2.1 課程視頻模塊

以本校在線開放課程建設(shè)項目為依托，完成了教學(xué)視頻的錄制.視頻錄制及布置方案：(1)采取碎片化結(jié)構(gòu)，每個知識點視頻的錄制時間力求控制在5～10 min；(2)視頻以章節(jié)為軸線布置在Blackboard平臺；(3)提供章節(jié)知識點導(dǎo)圖、重點難點指導(dǎo)、教學(xué)課件等視頻匹配資料.

1.2.2 習題作業(yè)模塊

以章節(jié)為基礎(chǔ)，形成定期測試.布置方案：(1)從題庫中隨機抽題進行組卷；(2)每位學(xué)生只能測試一次，答題不受時間限制；(3)測試由平臺自動評分，學(xué)生即時可見測試成績.習題作業(yè)模塊作為學(xué)生課堂學(xué)習和線上自學(xué)的重要檢測方式，測試成績是平時成績的主要構(gòu)成部分，其占課程總成績的15%.

1.2.3 自我測試模塊

包括期中考試和期末考前模擬測試.布置方案：(1)統(tǒng)一設(shè)定抽題范圍，系統(tǒng)隨機抽題；(2)每位學(xué)生只能測試一次，測試具有時間限制；(3)測試由平臺自動評分，學(xué)生即時可見測試成績.期中考試成績作為平時成績的構(gòu)成部分，其占課程總成績的10%；期末測試僅供學(xué)生模擬測試使用，測試成績不計入總成績.

1.2.4 習題解答模塊

教師通過電腦錄屏方式，完成每一道課后練習題的解答視頻錄制，以獨立點播的形式布置在平臺上供學(xué)生使用.其反復(fù)點播的特點，減少了教師傳統(tǒng)答疑的大量重復(fù)性工作.

1.2.5 視頻欣賞模塊

包括其他優(yōu)質(zhì)教學(xué)視頻、演示實驗教學(xué)片段、Flash動畫資源等.作為課程平臺的拓展資源，對傳統(tǒng)課堂教學(xué)和自錄教學(xué)資源形成有效的補充，將課內(nèi)教學(xué)與課外自主學(xué)習相融合，有利于感興趣學(xué)生的深入學(xué)習.

1.2.6 試題庫模塊

為了便于測試題的整理和自動評分，實現(xiàn)選定范圍內(nèi)的系統(tǒng)隨機抽題，試題庫建設(shè)及布置方案如下：(1)以章節(jié)為單元形成章節(jié)試題庫；(2)題型主要包括選擇題和填空題.這樣的試題庫設(shè)計既保證了每位學(xué)生的考核內(nèi)容相同、又確保測試題目各不相同，實現(xiàn)了測試的隨機性與靈活性.

1.3 線上資源應(yīng)用情況

根據(jù)開課學(xué)期和授課層次不同，基于本校Blackboard平臺建立了4個獨立的課程線上教學(xué)平臺，2018年視頻資源首次在超星平臺布置.累計已為全校15 400多人次學(xué)生提供了在線教學(xué)服務(wù)；Blackboard平臺、超星平臺課程總訪問量為355.34多萬次.

2 大學(xué)物理線上線下混合式教學(xué)的實踐

2.1 構(gòu)建“三位一體”混合教學(xué)模式

構(gòu)建課堂教學(xué)為本、線上學(xué)習為輔、智慧教學(xué)工具為橋的“三位一體”混合教學(xué)模式，解決了傳統(tǒng)教學(xué)與新技術(shù)手段的融合問題.

(1)傳統(tǒng)課堂：教學(xué)之本

相對線上教學(xué)來說，傳統(tǒng)課堂教學(xué)具有師生面對面交流方便、教師容易根據(jù)學(xué)生掌握情況調(diào)節(jié)上課節(jié)奏、控制學(xué)生注意力等優(yōu)點.但是對大班制教學(xué)來說，傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在無法保證師生有效地溝通、學(xué)生注意力無法有效集中等缺點.

為解決上述問題，結(jié)合線上學(xué)習，通過“雨課堂檢測線上學(xué)習效果、線上知識拓展性討論、授新環(huán)節(jié)”開展課堂教學(xué).在授新環(huán)節(jié)中，結(jié)合雨課堂工具，通過實物/視頻演示、課堂研討、邊講邊練、同伴講評等開展教學(xué)活動，改善教學(xué)效果.同時，在教學(xué)中注重討論環(huán)節(jié)的設(shè)計，并對學(xué)生存在的錯誤概念進行及時糾正，消除學(xué)生原有的迷思性概念[5].

(2)線上學(xué)習：教學(xué)之輔

線上學(xué)習平臺非常適用于大量學(xué)生進行群體信息共享，其豐富的教學(xué)資源有利于學(xué)生課后自學(xué).但是線上學(xué)習要求學(xué)生具有極強的主動性學(xué)習意識；而且，學(xué)生與教師在線互動溝通實際效果遠差于課堂教學(xué).此外，由于不同學(xué)校的課程教學(xué)要求存在較大的差異性，因此單純引入其他優(yōu)質(zhì)外來教學(xué)資源輔助教學(xué)時，會出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象.

為解決這一問題，根據(jù)本校教學(xué)大綱，發(fā)揮師資力量相對豐富的優(yōu)勢，組建團隊進行線上教學(xué)資源的自建，形成模塊化的線上教學(xué)體系.而對于不同教學(xué)層次，靈活選取不同的教學(xué)模塊.在教學(xué)方式上，構(gòu)建“教師課前布置任務(wù)—學(xué)生在線自學(xué)—課堂測試研討”的線上學(xué)習模式.線上學(xué)習內(nèi)容一般選取學(xué)生易于理解或有一定基礎(chǔ)的知識點，學(xué)時約占總學(xué)時的20%.

(3)教學(xué)之橋：雨課堂智慧教學(xué)工具

雨課堂利用手機微信，學(xué)生可以隨時隨地學(xué)習教師通過雨課堂推送的教學(xué)內(nèi)容.但是由于面向?qū)ο髢H為本班學(xué)生，其不適合不同班級學(xué)生資源共享.

在教學(xué)過程中，以雨課堂為對接工具，利用其實時互動、數(shù)據(jù)即時反饋的功能，有效積累大班課堂教學(xué)的互動數(shù)據(jù)，與線上學(xué)習數(shù)據(jù)相輔相成，形成了線上線下教學(xué)數(shù)據(jù)的無縫對接，提高了學(xué)生抬頭率，增加了學(xué)生點頭率，優(yōu)化了課堂教學(xué)節(jié)奏.

2.2 解決傳統(tǒng)教學(xué)與線上學(xué)習對接問題

探索基于雨課堂智慧教學(xué)工具的課堂教學(xué)模式，解決了課堂教學(xué)與線上學(xué)習的對接問題.

在教學(xué)設(shè)計過程中，遵循教師課堂講授為軸心，以雨課堂為重要輔助手段，讓數(shù)據(jù)化、智能化的信息支持來服務(wù)于傳統(tǒng)課堂，提升學(xué)生學(xué)習的主動性，有效地解決了傳統(tǒng)式教學(xué)與線上學(xué)習的對接性問題.教學(xué)中采用的雨課堂主要功能如下：

(1)預(yù)習任務(wù)推送

教師課前發(fā)布預(yù)習任務(wù)，根據(jù)預(yù)習及測試題回答情況，形成學(xué)生預(yù)習成績.預(yù)習成績作為平時成績的構(gòu)成部分，占課程總成績的5%.

(2)隨機點名提問

通過隨機選擇學(xué)生，教師課前提問線上學(xué)習內(nèi)容、上一節(jié)課掌握知識的情況，提高了學(xué)生課后復(fù)習的主動性與積極性.

(3)限時答題測試

課堂教學(xué)中，通過精心設(shè)計的練習題讓學(xué)生限時答題，測試其對知識的掌握程度.此成績作為平時成績的構(gòu)成部分，占課程總成績的10%，在期末時采用歸一化手段進行評分.

(4)課堂彈幕投稿

對于不喜歡主動提問的學(xué)生，此項功能提供了很好的學(xué)習效果反饋途徑.其不但方便學(xué)生實時反饋課堂學(xué)習中遇到的問題，更有利于學(xué)生對討論的問題發(fā)表意見.這種智能化的課堂互動方式的引入，既增強了課堂的趣味性，調(diào)節(jié)了課堂的嚴肅氣氛，又解決了大班制上課情況下，學(xué)生發(fā)言機會較少的問題.

(5)PPT同步展示

學(xué)生實時地在手機上獲得教學(xué)內(nèi)容，避免了在課堂拍照抄寫課件的麻煩.這不但有利于學(xué)生更加專注聽課和思考，而且課后方便學(xué)生通過手機隨時查看課件、回顧教學(xué)內(nèi)容、給老師留言、繼續(xù)探討相關(guān)問題.

(6)教學(xué)數(shù)據(jù)反饋

課堂測試的反饋數(shù)據(jù)，不但讓教師實時地了解學(xué)生對知識點的掌握情況，快速定位學(xué)習成績需要關(guān)注的學(xué)生，而且可以根據(jù)答題情況，調(diào)整并優(yōu)化教學(xué)方案.同時，在課堂上對于顯示“不懂”較多的PPT內(nèi)容，可以即時地引起教師注意，調(diào)整教學(xué)節(jié)奏與教學(xué)方式.

2.3 建立課程考核模式

建立“過程化、精細化、即時化”的課程考核模式，解決了考核環(huán)節(jié)與學(xué)生學(xué)習行為預(yù)警的脫節(jié)問題.

完善并形成了由線上和線下、課堂和課后、開卷和閉卷、限時測試和開放測試等形式的“過程化、精細化、即時化”的考核模式，如表1所示.課程成績=期末考試+平時測試，期末實行全校統(tǒng)一閉卷考試；平時測試包括課前預(yù)習、課堂測試、章節(jié)測試、期中考試，均由雨課堂和Blackboard平臺來完成，實現(xiàn)評分自動化、反饋及時化，考核公平化，成績評定透明化；同時，利用其智能化優(yōu)勢，科學(xué)統(tǒng)計學(xué)生平時成績，建立課堂與線上學(xué)習行為的二維數(shù)據(jù)庫，通過設(shè)定相應(yīng)閾值，快速發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習問題，進而對其學(xué)習行為進行即時、精確、有效地預(yù)警.

表1 大學(xué)物理考核方式構(gòu)成信息

3 教學(xué)效果分析

以我校航海類專業(yè)大學(xué)物理教學(xué)為例，每學(xué)期總計10個教學(xué)班，目前全部采用本校的Blackboard線上學(xué)習平臺進行輔助教學(xué).其中，課程負責人的A06班級作為實驗班級，在總結(jié)前期教學(xué)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，實行了線上線下混合式教學(xué)模式.

近兩年上課學(xué)生情況如下：(1)2018學(xué)年總計共有970名學(xué)生，其中實驗班級83人；(2)2019學(xué)年總計955名學(xué)生，其中實驗班級85人.教學(xué)實踐表明，雨課堂和線上資源的應(yīng)用，學(xué)生認可度高，線上課程年度訪問量始終位居本校Blackboard平臺第1名，實驗班級學(xué)生成績得到顯著提高.圖2為2018學(xué)年和2019學(xué)年10個教學(xué)班級的學(xué)生成績分布統(tǒng)計.

圖2 2018學(xué)年和2019學(xué)年學(xué)生成績分布統(tǒng)計

如圖2所示，10個教學(xué)班級全校統(tǒng)一考試的結(jié)果表明：

(1)從各個成績段學(xué)生人數(shù)分布情況來看，實驗班級和其他9個平行班級的成績均呈正態(tài)分布；

(2)兩個學(xué)期中，實驗班級A06班平均成績最高；同時，隨著教學(xué)模式的優(yōu)化，2019學(xué)年學(xué)生平均成績比2018學(xué)年提高了5.93分；

(3)2019學(xué)年，其他9個平行班級的平均成績?yōu)?9.19分，實驗班級平均成績高于其他班級8.02分；差值相對2018學(xué)年提高了1.8分；

(4)2019學(xué)年，實驗班級成績優(yōu)秀率為23.5%，高于平行班級的11.5%；增幅也好于2018學(xué)年；

(5)兩個學(xué)期的學(xué)生不及格率，實驗班級均低于平行班級.

綜上所述，實驗班級成績要好于其他普通班的成績.同時也表明隨著教學(xué)方式的優(yōu)化，實驗班級成績得到進一步地提高，驗證了教學(xué)模式的良好效果.

4 結(jié)束語

線上學(xué)習平臺為全校學(xué)習大學(xué)物理課程的學(xué)生提供了豐富的數(shù)字化教學(xué)資源，解決了教學(xué)資源在不同專業(yè)班級間共享的問題，有利于不同教師之間進行資源共享；而雨課堂強調(diào)面向教師課堂中特定選課學(xué)生，它更有助于公共基礎(chǔ)課下教師教學(xué)獨立性的發(fā)揮.

線上線下混合式教學(xué)，既濃縮了課堂教學(xué)精華，又發(fā)揮了在線學(xué)習優(yōu)勢，形成了大數(shù)據(jù)時代背景下的智慧教學(xué)新模式，實現(xiàn)了課堂教學(xué)立體化互動、教學(xué)資源智能化推送、教學(xué)評價即時化反饋、教學(xué)過程數(shù)據(jù)化決策[6].課程教學(xué)從“教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)生為中心”，從“單純內(nèi)容設(shè)計”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝行Р呗栽O(shè)計”；教師從“簡單的教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝行У囊?，學(xué)生從“被動的聽”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃拥膶W(xué)”，有效地提升了學(xué)生學(xué)習的興趣與主動性，為教師提高教學(xué)質(zhì)量提供量化的數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)了線上與線下教學(xué)的無縫對接，切實提高了學(xué)生的“抬頭率”，提高了課程教學(xué)質(zhì)量.