基于智慧樹(shù)平臺(tái)的數(shù)學(xué)物理方程混合式教學(xué)模式探索

牟海寧

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）理學(xué)院 山東·青島 266580）

1 引言

智慧樹(shù)平臺(tái)是集“平臺(tái)+內(nèi)容+服務(wù)”三位于一體的教育運(yùn)營(yíng)平臺(tái)，它擁有海量大學(xué)高品質(zhì)課程，可以幫助教師完成教學(xué)發(fā)展培訓(xùn)，協(xié)助教師實(shí)現(xiàn)教法改革，促進(jìn)本校教學(xué)產(chǎn)生內(nèi)生動(dòng)力。[1]數(shù)學(xué)物理方程是許多工科專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的基礎(chǔ)課，它具有深刻的物理背景和實(shí)際應(yīng)用背景，開(kāi)設(shè)此門(mén)課程的初心是通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)能夠培養(yǎng)出具有高級(jí)的數(shù)學(xué)思維和物理思維、具有分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力、具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的符合社會(huì)需求的人才。在新時(shí)代的帶領(lǐng)下，我們要將信息化技術(shù)與數(shù)學(xué)物理方程課程教學(xué)深度融合，對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)方法和考核方式進(jìn)行改革。數(shù)學(xué)物理方程教學(xué)主要存在以下問(wèn)題：

1.1 傳統(tǒng)的“單向灌輸式”教學(xué)模式

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)物理方程課程實(shí)行單一的線(xiàn)下教學(xué)模式，教師以“自我為中心”按照教學(xué)任務(wù)講課，而學(xué)生則是被動(dòng)地接受知識(shí)。在這種教學(xué)模式下，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和探究性。[2,3]隨著信息化技術(shù)的發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)資源的豐富，我們秉承“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體”的雙主體的教育理念，借助于智慧樹(shù)平臺(tái)實(shí)施線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。[4]

1.2 教學(xué)方法單一

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)采取“板書(shū)+PPT”的教學(xué)方法，學(xué)生不能夠及時(shí)內(nèi)化抽象的理論知識(shí)，覺(jué)得本課程枯燥、乏味。通過(guò)MATLAB可視化教學(xué)，可以將物理過(guò)程直觀(guān)地用圖形、動(dòng)畫(huà)的方式傳遞給學(xué)生，使他們能夠較容易的理解相關(guān)知識(shí)。通過(guò)啟發(fā)式、研討式教學(xué)，在教學(xué)中引入前沿知識(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，并讓他們進(jìn)行研討，最終解決問(wèn)題并進(jìn)行匯報(bào)，可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.3 考核方式缺乏過(guò)程化考核和綜合能力評(píng)價(jià)

傳統(tǒng)的考核方式一般是“平時(shí)成績(jī)+期末考試”，這種考核方式不能形成動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)體系，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程不能進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)反饋。借助于智慧樹(shù)線(xiàn)上平臺(tái)，我們可以隨時(shí)、適時(shí)測(cè)試，能夠動(dòng)態(tài)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和教學(xué)效果。

2 基于智慧樹(shù)平臺(tái)的“數(shù)學(xué)物理方程”混合式教學(xué)模式探討

我們的數(shù)學(xué)物理方程教學(xué)團(tuán)隊(duì)在智慧樹(shù)網(wǎng)上錄制了教學(xué)視頻，上傳了PPT 和參考資料，進(jìn)行了數(shù)學(xué)物理方程網(wǎng)上課程建設(shè)。并且此課程在2019 年立項(xiàng)為山東省在線(xiàn)開(kāi)放課程，目前已有華東理工大學(xué)、上海電力大學(xué)、湖北大學(xué)等13 個(gè)高校的2100 多名學(xué)生在智慧樹(shù)網(wǎng)上學(xué)習(xí)我們的課程。

要做好線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，教師需要先做好課程設(shè)計(jì)。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和課時(shí)安排，將課程知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)進(jìn)行拆分，主要分為“基礎(chǔ)知識(shí)+重點(diǎn)難點(diǎn)+前沿拓展”三部分。教學(xué)過(guò)程分為“線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)+線(xiàn)下翻轉(zhuǎn)課堂”兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)主要學(xué)生自學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，線(xiàn)下翻轉(zhuǎn)課堂主要是重點(diǎn)難點(diǎn)講解和前沿知識(shí)討論。線(xiàn)下的授課采取多樣下的授課方式：可視化教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)、研討式教學(xué)等。

基于智慧樹(shù)平臺(tái)的數(shù)學(xué)物理方程課程的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)過(guò)程分為課前、課中、課后三個(gè)環(huán)節(jié)，教師和學(xué)生要在三個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行有效的交流、互動(dòng)以提高教學(xué)的有效性。具體實(shí)施過(guò)程如下。

2.1 課前—教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行線(xiàn)上自主學(xué)習(xí)

教師提前準(zhǔn)備好教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、課前測(cè)試等，然后推送給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)入智慧樹(shù)平臺(tái)通過(guò)觀(guān)看教學(xué)視頻自主學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容。在教學(xué)視頻中針對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)都設(shè)立了彈題，視頻播放到某個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，會(huì)彈出問(wèn)題讓學(xué)生解答，達(dá)到對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的鞏固作用，并實(shí)現(xiàn)跟學(xué)生的互動(dòng)。

在學(xué)習(xí)過(guò)程中，遇到不理解的問(wèn)題，學(xué)生可以將問(wèn)題反饋給教師，以便教師線(xiàn)下集中講解。此外，學(xué)生還可以在智慧樹(shù)平臺(tái)的課程討論區(qū)討論問(wèn)題、相互交流，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)。

2.2 課中—線(xiàn)下翻轉(zhuǎn)課堂重點(diǎn)難點(diǎn)講解，前沿拓展知識(shí)討論

由于同學(xué)們一般在線(xiàn)上自學(xué)中已經(jīng)掌握了基礎(chǔ)知識(shí)，那么我們就有時(shí)間將教學(xué)內(nèi)容在深度和廣度上進(jìn)行拓展。

對(duì)于重點(diǎn)知識(shí)和難點(diǎn)知識(shí)，我們?cè)谡n程統(tǒng)一講解、討論。對(duì)于數(shù)學(xué)物理方程課程來(lái)說(shuō)，我們要在教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)建模的思想，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容，引入實(shí)際案例，講解建模過(guò)程、求解過(guò)程及實(shí)現(xiàn)MATLAB 可視化，最后根據(jù)可視化對(duì)問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的分析和總結(jié)。然后提出另一實(shí)際案例，引導(dǎo)學(xué)生自行建模、求解和可視化并形成報(bào)告進(jìn)行匯報(bào)。以培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

此外，我們還在每單元引入1-2 道前沿拓展案例，先對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生分組進(jìn)行研討，最后分組解決問(wèn)題并進(jìn)行匯報(bào)。以提高學(xué)生的探究式學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

2.3 課后—學(xué)生完成線(xiàn)上線(xiàn)下作業(yè)，教學(xué)評(píng)價(jià)反饋

每次課結(jié)束之后，學(xué)生需要按時(shí)完成教師布置的線(xiàn)下作業(yè)。每一章的授課內(nèi)容結(jié)束后，學(xué)生到智慧樹(shù)平臺(tái)上完成章節(jié)測(cè)試，可以反饋此單元的學(xué)習(xí)情況。教師可以通過(guò)智慧樹(shù)平臺(tái)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)：學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)進(jìn)度、在線(xiàn)討論情況等教學(xué)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)方案。

3 混合式教學(xué)模式下的考核評(píng)價(jià)體系

相對(duì)于傳統(tǒng)的考核模式，混合式教學(xué)模式下的考核評(píng)價(jià)體系更加注重過(guò)程化考核和綜合能力考核。我們的考核方式分為三部分：平時(shí)過(guò)程化考核、創(chuàng)新報(bào)告考核、期末考試。

過(guò)程化考核由線(xiàn)上、線(xiàn)下兩部分構(gòu)成，線(xiàn)上主要是線(xiàn)上學(xué)習(xí)情況、章節(jié)測(cè)試成績(jī)和線(xiàn)上期末測(cè)試三部分；線(xiàn)下主要是：平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、MATLAB 上機(jī)實(shí)驗(yàn)考核。

創(chuàng)新報(bào)告由學(xué)生分組協(xié)作完成，從問(wèn)題選取、問(wèn)題解決、MATLAB 可視化、答辯情況、總結(jié)分析五部分進(jìn)行評(píng)價(jià)，以考查學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問(wèn)題的能力。實(shí)際上，在平時(shí)的線(xiàn)下翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，我們通過(guò)引入數(shù)學(xué)建模案例和前沿案例，通過(guò)引導(dǎo)，讓學(xué)生進(jìn)行研討，已經(jīng)培養(yǎng)了學(xué)生在相關(guān)能力。

期末考試采取閉卷考試的形式。重在考察學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的基礎(chǔ)知識(shí)、綜合知識(shí)的掌握情況。

4 總結(jié)

我們采取調(diào)查問(wèn)卷的形式，對(duì)線(xiàn)上線(xiàn)下混合教學(xué)的相關(guān)班級(jí)進(jìn)行了教學(xué)滿(mǎn)意度調(diào)查。參與調(diào)查的班級(jí)是2018 級(jí)本研一體班（電信類(lèi)、機(jī)械類(lèi)、地學(xué)類(lèi)）的81 名同學(xué)，調(diào)查結(jié)果表明大多數(shù)同學(xué)喜歡線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，并認(rèn)為教學(xué)效果良好。如表1 所示。

表1 線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)滿(mǎn)意度調(diào)查

新的時(shí)代對(duì)人才提出了新的要求，對(duì)高校教師提出了新的要求。我們本著培養(yǎng)“人格+知識(shí)+能力”的目標(biāo)，不斷深化改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法。在今后的工作中，我們要繼續(xù)豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，搜集專(zhuān)業(yè)案例，對(duì)數(shù)學(xué)物理方程課程體系和教學(xué)方法進(jìn)行進(jìn)一步的深化和研究。