因材施教在大學(xué)物理線上線下混合教學(xué)中的應(yīng)用

潘 靖

（揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇·揚(yáng)州 225002）

0 引言

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，教育領(lǐng)域發(fā)生著日新月異的變革，慕課、微課、SPOC 和翻轉(zhuǎn)課堂等新型教育模式應(yīng)運(yùn)而生。其中慕課（MOOC）中“M”代表Massive(大規(guī)模)，與傳統(tǒng)課程只有幾十名學(xué)生相比，一門MOOCs 課程最多可達(dá)16 萬人；第二個字母“O”代表Open（開放），以興趣導(dǎo)向，自由開放，不分國籍；第三個字母“O”代表Online（在線），學(xué)習(xí)在網(wǎng)上完成，不受時空限制；第四個字母“C”代表Course。它起源于猶他州州立大學(xué)，2013 年席卷全國并迅速發(fā)展，為更多的人提供了公平共享優(yōu)質(zhì)教育、教學(xué)資源的機(jī)會；2015 年國家教育部啟動了高等學(xué)校在線開放課程的建設(shè)，2016 年教育部相繼出臺相關(guān)政策和文件指導(dǎo)高校制定配套政策及開展校際課程認(rèn)定和學(xué)分認(rèn)定。[1]

在時代發(fā)展的大背景下，我?！按髮W(xué)物理”教學(xué)走在了教學(xué)改革的前列，2008 年進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教育平臺的建設(shè)，嘗試網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)，多年來堅持“以生為本、教育公平，教學(xué)資源共享”的原則，不斷改革、大膽創(chuàng)新。2012 年提出了適合學(xué)生的同伴教學(xué)模式，將線上線下教學(xué)結(jié)合，提出研究性學(xué)習(xí)能力的WYP 模式，即基于啟發(fā)、探尋、反思、設(shè)計和實(shí)踐的五個教學(xué)環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊進(jìn)一步探索，提出了五步教學(xué)法和研究型教學(xué)的立體化教學(xué)模式和人才培養(yǎng)模式。為了更好的利用網(wǎng)絡(luò)平臺，2014 年我們采用SPOC 線上線下混合的方式，進(jìn)行“大學(xué)物理”基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式。我們將進(jìn)一步完善線上、線下混合教學(xué)模式，進(jìn)行總結(jié)和推廣。

大學(xué)物理課程是理工科大學(xué)生的一門重要基礎(chǔ)課，物理定律多且推導(dǎo)過程較長，占用了寶貴的課堂時間，導(dǎo)致課堂上不能把時間用來鞏固和拓展所學(xué)知識。如何有效地進(jìn)行線上、線下教學(xué)結(jié)合，讓學(xué)生高效地掌握課程內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量是目前需要解決的問題。針對不同專業(yè)對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求，如何做到因材施教，堅持以學(xué)生為主的原則，結(jié)合線上優(yōu)質(zhì)資源，對線下教學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充，構(gòu)建一套通用的大學(xué)物理創(chuàng)新教學(xué)體系并形成完整的評價體系，更不容忽視。下面我們針對不同專業(yè)的力學(xué)教學(xué)，進(jìn)行具體闡述。

1 不同專業(yè)力學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)

在新時代下，為了配合不同專業(yè)對人才培養(yǎng)的需求，大學(xué)物理教學(xué)不斷探索，為各專業(yè)制定了適合專業(yè)發(fā)展的教學(xué)大綱，教學(xué)計劃，并選擇不同的教材。力學(xué)在我們生活和生產(chǎn)中隨處可見，下面我們就力學(xué)部分不同專業(yè)教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行具體闡述。

對于新工科而言，更強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性和綜合性。為此，我們選用了高等教育出版社出版，馬文蔚主編的《物理學(xué)》。其中經(jīng)典力學(xué)部分主要包含了“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)”“牛頓力學(xué)”“動量守恒定律和能量守恒定律”“剛體的轉(zhuǎn)動”這四章的內(nèi)容。這套教材注重理論與日常生活、生產(chǎn)實(shí)際的緊密聯(lián)系。比如在角動量守恒中，教材中舉了很多生活中的實(shí)例，芭蕾舞蹈演員跳舞時，先把兩臂張開，然后迅速把兩臂和腿朝身邊靠攏，這時由于轉(zhuǎn)動慣性變小，根據(jù)角動量守恒定律，角速度必增大，因而旋轉(zhuǎn)更快。跳水運(yùn)動員常在空中先把手臂和腿蜷縮起來，以減小轉(zhuǎn)動慣量而增大轉(zhuǎn)動角速度，在快到水面時，則又把手、腿伸直，以增大轉(zhuǎn)動慣量而減小轉(zhuǎn)動角速度，并以一定的角度落入水中。那么在教學(xué)中，我們需要突出這些定理在實(shí)際中的應(yīng)用，讓學(xué)生做到學(xué)以致用。在教學(xué)過程中，我們將教材的特色和宗旨進(jìn)行發(fā)揮，在概念和定理的基礎(chǔ)上，多講解案例以及定理在實(shí)際以及現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，讓學(xué)生感受到，物理課程的重要性、價值和意義。[2]

對于理科專業(yè)而言，更加強(qiáng)調(diào)理論、推導(dǎo)、概念的滲透，對學(xué)生思維邏輯的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方法和工作方法，增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力。為此，我們選用了北京郵電大學(xué)出版社出版，趙近芳主編的《大學(xué)物理簡明教程》，經(jīng)典力學(xué)部分由“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)”“質(zhì)點(diǎn)動力學(xué)”和“剛體力學(xué)基礎(chǔ)”這三章組成，作者注重理論研究、方法介紹，解決問題策略的總結(jié)。比如在“理想流體的伯努利方程”這一節(jié)，作者提出對于流體而言，由于流動性和連續(xù)性，過程中的瞬時性和矢量性比較復(fù)雜，解決流體力學(xué)的處理方法是伯努利方程，而伯努利方程是將牛頓力學(xué)的功能原理應(yīng)用于理想流體。通過建立模型-受力分析-功能原理應(yīng)用，這一操作，最終推導(dǎo)出伯努利方程。在教學(xué)中，根據(jù)理科專業(yè)的需要，我們有效培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立獲取知識的能，增強(qiáng)獨(dú)立思考的能力。[3]

對于醫(yī)學(xué)專業(yè)而言，我們知道現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與物理學(xué)有著密切的聯(lián)系。醫(yī)用物理學(xué)是物理學(xué)與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的一門交叉學(xué)科，物理學(xué)在生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用和臨床實(shí)踐中都有所應(yīng)用，為此，我們選用了高等教育出版社出版，陳仲本主編的《醫(yī)用物理學(xué)》。其中力學(xué)部分包括了生物力學(xué)和流體運(yùn)動這兩部分。生物力學(xué)是采用一般力學(xué)原理和方法來研究生命體中各種力學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科，對于醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等具有重要的理論意義和實(shí)用價值。專業(yè)特點(diǎn)在教學(xué)中體現(xiàn)比較明顯，比如教學(xué)中會涉及到“骨的力學(xué)性質(zhì)”“肌肉的力學(xué)性質(zhì)”“血管壁的力學(xué)性質(zhì)”等，這也充分表明物理學(xué)是醫(yī)學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。[4]

隨著科技的不斷發(fā)展，物理學(xué)與農(nóng)林科學(xué)不斷交叉滲透，有效推動了生態(tài)農(nóng)林業(yè)的健康穩(wěn)步發(fā)展。根據(jù)農(nóng)、林專業(yè)的特點(diǎn)，我們選用了中國農(nóng)業(yè)出版社出版，陳德萬主編的《普通物理學(xué)》，力學(xué)部分為連續(xù)體力學(xué)，其中“液體表面現(xiàn)象”作為農(nóng)科的教學(xué)重點(diǎn)，很多知識點(diǎn)都與專業(yè)息息相關(guān)，比如在毛細(xì)現(xiàn)象中，我們會與同學(xué)一起分析植物如何從根部吸收土壤中的水分和養(yǎng)分，經(jīng)過推導(dǎo)我們可以計算出，在毛細(xì)作用下，水在導(dǎo)管中上升的高度，但是這不足以解釋高大樹木向樹冠供水的問題，于是，大家會將專業(yè)知識運(yùn)用其中，考慮到水的內(nèi)聚力所產(chǎn)生的負(fù)壓作用，水被源源不斷送到高大樹木的頂端。

通過上述介紹，我們可以看出，雖然都是力學(xué)教學(xué)，但是不同專業(yè)因為培養(yǎng)側(cè)重點(diǎn)不一樣，我們在教學(xué)過程中，對學(xué)生的培養(yǎng)方案也有所不同，教學(xué)中，我們需要分析專業(yè)、分析學(xué)生、分析教材，真正做到滿足專業(yè)需求、個性發(fā)展，以學(xué)生為本，因材施教。

2 線上線下混合教學(xué)的課程設(shè)計

根據(jù)每個專業(yè)的專業(yè)特點(diǎn)，我們制定了適應(yīng)不同專業(yè)的大學(xué)物理線上現(xiàn)象相結(jié)合的教學(xué)方案，系統(tǒng)梳理教學(xué)內(nèi)容，突出重點(diǎn)、難點(diǎn)，充分發(fā)揮線上線下混合教學(xué)的優(yōu)勢，以工科大學(xué)物理中“質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)”為例（表1）

表1 課程整體設(shè)計

我們根據(jù)教學(xué)大綱，以教學(xué)周設(shè)計教學(xué)單元，針對不同知識，準(zhǔn)備不同的教學(xué)資源。我們將所有知識點(diǎn)都制作了PPT 課件，并且上傳到每個相應(yīng)單元中。其中重要知識點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行電腦錄屏。針對重難點(diǎn)，設(shè)計每個教學(xué)單元的討論話題，并且上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺的討論區(qū)域，老師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行互動討論。為了了解課堂中學(xué)生知識掌握的情況，我們設(shè)置了適當(dāng)?shù)碾S堂測試，學(xué)生可以進(jìn)行在線檢測，針對學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，布置合適的課后作業(yè)。每個單元結(jié)束，我們都會設(shè)計課后反思，幫助學(xué)生掌握、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的方法。

3 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，高校專業(yè)劃分越來越細(xì)、越來越專業(yè)，各專業(yè)課程設(shè)置越來越豐富和系統(tǒng)；大學(xué)物理作為公共基礎(chǔ)課，在適應(yīng)變化的同時，不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及方法。針對不同專業(yè)對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求，堅持以學(xué)生為主體，因材施教，以教師為主導(dǎo)的原則，結(jié)合線上優(yōu)質(zhì)資源，有效的進(jìn)行線上和線下結(jié)合，讓學(xué)生高效的掌握課程內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)物理課程中的教學(xué)目標(biāo)。