混合教學(xué)模式在固體物理教學(xué)中的應(yīng)用

郭福強(qiáng) 馬新澤 張保花

（昌吉學(xué)院物理系 新疆 昌吉 831100）

1 引言

固體物理是昌吉學(xué)院材料物理、應(yīng)用物理專業(yè)基礎(chǔ)課程，但其內(nèi)容專業(yè)性又很強(qiáng)，它是研究固體（主要是晶體）材料物理特性的一門科學(xué)，它是從固體中的原子和電子狀態(tài)的根本特點出發(fā)來討論固體的物理性質(zhì)，概念性強(qiáng)、內(nèi)容抽象難懂，學(xué)生不易理解和掌握，而傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式又很難呈現(xiàn)微觀世界粒子的運(yùn)動等規(guī)律，學(xué)生感到枯燥無味，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)效果欠佳等問題，這就要求我們不斷思考課程教學(xué)模式的改革，采取靈活多樣的教學(xué)方式開展教學(xué)。

近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的不斷出現(xiàn)和更新，出現(xiàn)了一種廣泛流行的混合教學(xué)模式并正逐漸得到了廣大教師的認(rèn)可[1]。混合教學(xué)模式是網(wǎng)絡(luò)信息及技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，這種混合教學(xué)模式主要表現(xiàn)為：課前，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)觀看視頻學(xué)習(xí)新知識；課上，在教師的指導(dǎo)下學(xué)生之間相互討論問題，然后提出問題教師解答；課后，學(xué)生完成作業(yè)，使線上學(xué)習(xí)和線下學(xué)習(xí)無縫結(jié)合[2,3]。這種教學(xué)模式把傳統(tǒng)教學(xué)和信息技術(shù)完美結(jié)合起來，既發(fā)揮了傳統(tǒng)教學(xué)中教師的主導(dǎo)作用，又體現(xiàn)了網(wǎng)上學(xué)習(xí)中學(xué)生的主體地位，克服了傳統(tǒng)教學(xué)教師主動教，學(xué)生被動學(xué)的缺點，充分調(diào)動了學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動性和積極性，提高了教學(xué)效果[4]。文章以材料物理和應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)的固體物理課程為載體，以混合教學(xué)為切入點，探索了混合教學(xué)在固體物理教學(xué)中的應(yīng)用。

2 混合教學(xué)的特點和優(yōu)勢

混合式學(xué)習(xí)是將課堂外學(xué)生的網(wǎng)上學(xué)習(xí)和課堂內(nèi)師生面授兩種方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的一種教學(xué)策略[5]。學(xué)生課前通過網(wǎng)絡(luò)資源的學(xué)習(xí)，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和提高學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而在課堂內(nèi)提出問題、不斷討論，有助于提高教學(xué)效率和質(zhì)量。混合教學(xué)有以下特點和優(yōu)勢：

2.1 網(wǎng)上學(xué)習(xí)充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位

豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不受時間和空間的限制，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、靈活性，學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)得到體現(xiàn)，實現(xiàn)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，克服了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中學(xué)生被動學(xué)習(xí)、時空受限等諸多缺點。

2.2 師生面授充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用

課堂上“面對面”的傳統(tǒng)教學(xué)，增強(qiáng)了師生之間的互動，使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，通過講解、問題討論等形式，對所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)地分析歸納，實現(xiàn)對知識的理解和掌握，克服了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中學(xué)生學(xué)習(xí)過程無法監(jiān)控，學(xué)習(xí)的知識不系統(tǒng)等缺點[6]。

2.3 豐富教學(xué)資源的有效利用

混合式教學(xué)模式最大的優(yōu)勢就是有效充分地利用了豐富的教學(xué)資源，混合式教學(xué)中，教師將有利于教學(xué)的知識、手段、方法和技術(shù)有機(jī)地組合在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)平臺上，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)資源單調(diào)不足、枯燥無味的缺陷。

2.4 有針對性地學(xué)習(xí)，提高教學(xué)的效率和效果

混合教學(xué)模式使用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段，使學(xué)生在電腦和手機(jī)等電子設(shè)備上可以隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，時間地點靈活，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力；混合學(xué)習(xí)中有大部分的時間在網(wǎng)上學(xué)習(xí)，完成老師在課程平臺布置的作業(yè)，少部分的時間在課堂用來解決不懂、難點和重點問題，使學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)更加具有針對性，提高了課堂教學(xué)的效率和效果[7]。

3 固體物理教學(xué)中存在的問題

固體物理學(xué)是我校材料物理學(xué)專業(yè)和應(yīng)用物理專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，我們在近幾年的教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)存在以下一些問題。

3.1 教學(xué)模式和考核方式落后

我校的固體物理學(xué)課程采用的是傳統(tǒng)教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容以教材為主，教師借助板書照本宣科，學(xué)生所學(xué)知識概念性、理論性強(qiáng)、實用性較差，很多學(xué)生感到學(xué)習(xí)本課程困難且枯燥無味，學(xué)習(xí)的知識對于今后的工作生活和深造沒有作用。

固體物理學(xué)的考核采用的是傳統(tǒng)考核方式，課程總評成績＝期末試卷成績×70%＋平時作業(yè)成績×30%，期末考試內(nèi)容以教材為主，主要是理論知識，平時考查以課后作業(yè)為主，采用百分制，60以上為及格，85以上為優(yōu)秀；由于課程內(nèi)容理論性強(qiáng)且較難，加上課時數(shù)縮減，使得學(xué)生考試及格率偏低，優(yōu)秀率幾乎為零。

3.2 學(xué)生學(xué)習(xí)能力差異較大

由于新疆地域面積較大，不同地區(qū)的發(fā)展不平衡，導(dǎo)致教育水平存在著較大的差異。一個班級的學(xué)生來自不同的地區(qū)，物理基礎(chǔ)知識、學(xué)習(xí)能力差異較大，教師在教學(xué)過程中很難同時兼顧到每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，教學(xué)過程缺乏針對性，無法做到因材施教，從而使學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣，這也直接影響到教師的教學(xué)積極性，形成了惡性循環(huán)，達(dá)不到人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

3.3 學(xué)生學(xué)習(xí)資源較少

材料物理和應(yīng)用物理學(xué)專業(yè)是我校近幾年新辦專業(yè)，與我校的物理學(xué)專業(yè)相比，相關(guān)的實驗設(shè)備、圖書資料、教學(xué)視頻課件等輔助教學(xué)資源較少；固體物理中要用到統(tǒng)計物理學(xué)和量子力學(xué)知識較多，而且存在大量的、復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，理論性較強(qiáng)，與之相關(guān)的課程課時又較少，并且學(xué)生的前期理論基礎(chǔ)較為薄弱，因此學(xué)習(xí)起來普遍感到比較困難，這都嚴(yán)重影響了固體物理的教學(xué)效果。

近年來，固體物理中某些內(nèi)容也采用多媒體課件進(jìn)行輔助教學(xué)，但多數(shù)課件仍將教材上的知識“照搬”到課件上，教學(xué)效果反而不如傳統(tǒng)的板書教學(xué)，由于固體物理領(lǐng)域不斷出現(xiàn)新的知識和技術(shù)，同時我校又處在邊疆落后地區(qū)，落后的教學(xué)模式和貧乏的學(xué)習(xí)資源阻礙了專業(yè)的發(fā)展和學(xué)生需要。

隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，各種高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，固體物理學(xué)領(lǐng)域在光子晶體、新型半導(dǎo)體、超材料、超導(dǎo)、非晶態(tài)等方面的研究取得了重大進(jìn)展，新概念層出不窮，對固體物理教學(xué)提出了更高的要求；如何與時俱進(jìn)，根據(jù)專業(yè)特點處理好新舊知識之間的關(guān)系，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，成為固體物理課程教學(xué)面臨的主要問題。

4 混合教學(xué)在固體物理教學(xué)中的應(yīng)用

4.1 教學(xué)內(nèi)容的選擇

結(jié)合固體物理學(xué)課程教學(xué)大綱，選取適合學(xué)生混合學(xué)習(xí)的內(nèi)容，值得注意的是較難領(lǐng)會的物理概念和定理定律，以及較復(fù)雜的公式的推導(dǎo)過程不適合多媒體或網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，這些內(nèi)容用傳統(tǒng)的板書講解易被學(xué)生理解和吸收，主要原因是板書邊推導(dǎo)邊講解，速度慢，學(xué)生容易跟上老師的思路，增強(qiáng)了師生間的互動，因此要選擇合適的內(nèi)容進(jìn)行混合教學(xué)。

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)資源，有篩選地確定適合學(xué)生線上學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)資源，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。我們知道固體物理是從固體（主要是晶體）中的原子和電子狀態(tài)的根本特點出發(fā)來討論固體的物理性質(zhì)，它研究的主要內(nèi)容是晶格的振動和電子能帶理論，這些內(nèi)容涉及到抽象的倒格矢，又涉及到深奧的量子力學(xué)，同時又要運(yùn)用空間幾何關(guān)系。而在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，這些內(nèi)容教師很難用板書講授清楚，學(xué)生也很難理解，對于這些內(nèi)容如果采用混合教學(xué)就能取得良好的效果。

例如，在學(xué)習(xí)晶體的結(jié)構(gòu)時，老師可以先利用已有的課件或視頻在教學(xué)平臺上直觀地展現(xiàn)各類型晶體的微觀結(jié)構(gòu)、原胞的形狀、倒格子、能帶結(jié)構(gòu)、晶格振動等，這些結(jié)構(gòu)還可以隨意翻轉(zhuǎn)，學(xué)生可以從不同的角度進(jìn)行觀察，幫助學(xué)生建立空間圖像，使學(xué)生先對所學(xué)的內(nèi)容有一個直觀形象地認(rèn)識和思考，然后課堂上在老師的引導(dǎo)下進(jìn)行深入地討論交流，提高了學(xué)生對固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶格的周期性、原胞、晶體的對稱性等概念的理解掌握。

同傳統(tǒng)教學(xué)相比較，混合教學(xué)把固體的微觀結(jié)構(gòu)以及晶體的結(jié)構(gòu)特征知識直觀形象、準(zhǔn)確生動地呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，有助于學(xué)生對固體物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，因此能夠提高課堂教學(xué)的效率和效果。

此外，混合教學(xué)體現(xiàn)了因材施教原則，課外網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)使每個學(xué)生可以根據(jù)自身情況自主安排學(xué)習(xí)時間，對較難掌握的重點內(nèi)容，可以多花一些時間反復(fù)觀看教學(xué)視頻，直至較好地掌握視頻內(nèi)容，有利于課堂交流討論[8]。

教學(xué)平臺上的視頻可以是老師自己錄制或制作的微視頻，也可以是老師從網(wǎng)上獲得或其他高校贈與的課程視頻。其實學(xué)生更喜歡老師自己錄制的微視頻，因為教師針對自己授課的學(xué)生特點制作的視頻，重點突出、時長適中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)時感到親切，容易接受。

4.2 課堂交流與討論

在混合教學(xué)中，課堂不再是傳統(tǒng)的課堂，而是師生之間雙向交流互動的處所；在學(xué)生視頻學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師通過啟發(fā)、引導(dǎo)使學(xué)生充分參與到教學(xué)活動中來，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)活動的主體，教師也從課堂教學(xué)活動的支配者，轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動的指導(dǎo)者。

課堂交流的具體做法是：在學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)掌握視頻內(nèi)容后，教師通過對課堂教學(xué)過程的精心設(shè)計，采取啟發(fā)式、討論式和互動式教學(xué)，在課堂上組織學(xué)生有針對性地討論一些題目[9]；這些題目可以提前在網(wǎng)上發(fā)布，讓學(xué)生在網(wǎng)上查找相關(guān)資料進(jìn)行思考，這樣課堂上的討論才會更加熱烈；在討論中教師要根據(jù)學(xué)生討論的正確性及時指引思維方向，拓展思維空間，使學(xué)生形成正確完善的認(rèn)識，從而達(dá)到掌握知識的目標(biāo)。例如，“波矢空間和倒格空間有何關(guān)系”、“波矢空間在固體物理學(xué)中的作用”、“聲子的本質(zhì)”等，常言道“理不辯不明”，經(jīng)過討論原本難懂的概念就變得清楚明了。

在課堂教學(xué)活動中，老師要時刻觀察每個學(xué)生討論的活躍度和對知識的理解掌握程度，及時做好記錄，以此作為期末評價的依據(jù)。課堂教學(xué)結(jié)束后，教師要給學(xué)生布置針對性較強(qiáng)的作業(yè)，鞏固課堂所學(xué)的知識，達(dá)到人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

4.3 課程考核方式的討論

混合式教學(xué)模式著重強(qiáng)調(diào)學(xué)生基于網(wǎng)絡(luò)視頻的自主學(xué)習(xí)和課堂上的合作學(xué)習(xí)，體現(xiàn)了學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，注重培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和表達(dá)交流能力，在課程考核時要注重這方面能力的考核評價即形成性評價[10]；同時該教學(xué)模式也強(qiáng)調(diào)課堂上教師對知識的講授，也要注重對知識的總結(jié)性評價，因此混合教學(xué)模式下的課程評價應(yīng)包括形成性評價（占50%）和總結(jié)性評價（占50%）；形成性評價包括學(xué)生出勤（占5%）、平時作業(yè)（占20%）、個人或小組學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效果、成果展示、參與交流討論的活躍度等（占25%），教師平時應(yīng)做好記錄；總結(jié)性評價通常以期末理論考試的形式進(jìn)行，考察學(xué)生對知識的掌握程度是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。

5 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和智能手機(jī)在學(xué)生中的普及，廣大的教育工作者都應(yīng)該重視將智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源和課堂教學(xué)內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，運(yùn)用混合式教學(xué)模式進(jìn)行課程的教學(xué)，這樣才能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，從而提高教育教學(xué)的效率和效果。

［1］［4］［7］陳衛(wèi)東,劉欣紅,王海燕.混合學(xué)習(xí)的本質(zhì)探析［J］.現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育,2010，（05）.

［2］［8］彭艷妮,劉清堂,李世強(qiáng),趙呈領(lǐng).混合式學(xué)習(xí)在課程教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］.中國教育信息化,2011，（07）.

［3］［10］梁九義.論混合學(xué)習(xí)對我國遠(yuǎn)程教育教學(xué)模式改革的影響［J］.中國遠(yuǎn)程教育,2012，（05）.

［5］［9］朱鳴華,趙銘偉,趙晶，等.計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中計算思維能力培養(yǎng)的探討［J］.中國大學(xué)教學(xué),2012，（03）.

［6］鐘琦,武志勇.高校計算機(jī)基礎(chǔ)課程的“微課程”教學(xué)模式研究［J］.現(xiàn)代教育技術(shù),2014，（02）.