“大學(xué)物理實驗”課程混合式教學(xué)設(shè)計與實踐

金長江 牟艷秋

[摘 要] 以東北農(nóng)業(yè)大學(xué)“大學(xué)物理實驗”為例，提出了基于布魯姆認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類理論的混合式教學(xué)模式，為本科學(xué)生尋求更有效的線上與線下學(xué)習(xí)路徑，并構(gòu)建了多維度的線上與線下教學(xué)評價體系。教學(xué)實踐表明，該教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)課堂對教學(xué)時間和空間的限制，利用信息化手段把傳統(tǒng)課堂與在線課堂有機(jī)結(jié)合，翻轉(zhuǎn)課堂，選擇了適合課程的課堂教學(xué)方法和手段，科學(xué)設(shè)計課程的考核內(nèi)容和方式，提升了學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和管理能力。

[關(guān)鍵詞] 教育目標(biāo)分類;混合式教學(xué)模式;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)評價

2018年6月21日教育部部長陳寶生在召開的新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議上第一次提出“金課”的概念，即對大學(xué)生要有效“增負(fù)”，把“水課”轉(zhuǎn)變成有深度、有難度、有學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度的“金課”。隨后被正式寫入《關(guān)于狠抓新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議精神落實的通知》（教高函〔2018〕8號）文件。打造“金課”，便是推動課堂教學(xué)革命，以學(xué)生為中心，通過教學(xué)改革促進(jìn)課堂革命，積極推廣混合式教學(xué)，突破傳統(tǒng)課堂對教學(xué)時間和空間的限制，利用信息化手段把傳統(tǒng)課堂與在線課堂有機(jī)結(jié)合，翻轉(zhuǎn)課堂，選擇適合課程的課堂教學(xué)方法和手段，科學(xué)設(shè)計課程的考核內(nèi)容和方式，提升學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和管理能力[1]。

通過考察分析東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的“大學(xué)物理實驗”在線實驗課程，發(fā)現(xiàn)存在以下局限性：一是已經(jīng)上線的實驗課程過于偏重實驗資源的傳遞，在線課程設(shè)計忽視了教學(xué)目標(biāo)的層次性，學(xué)習(xí)者不能以個性化的需求去選擇在線課程資源，影響了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率[2];二是學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容完全由教師確定，學(xué)生成為被動的知識接受者，使學(xué)生的主體地位喪失，教學(xué)只是淺層的知識和技能的精熟和自動化，缺乏啟發(fā)思考的交流，缺少對學(xué)生高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)[3];三是需要重建學(xué)習(xí)的組織性、監(jiān)督考核評價體系，教學(xué)是有組織地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，但在線學(xué)習(xí)中人際交往被阻斷，教師無法了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，造成教學(xué)組織與管理監(jiān)督的困難，并且實驗成績考核過于注重終結(jié)性考試，忽視了學(xué)習(xí)過程形成性評價，使得課業(yè)評價對學(xué)生的學(xué)習(xí)沒有起到激勵作用。

一、六層次教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)涵

美國教育學(xué)家布魯姆等人提出了認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類理論，該理論在國內(nèi)外教育界有著非常重要的影響力，在許多教育學(xué)概論、教學(xué)原理、教學(xué)法中多有提及。布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)將教育目標(biāo)重新分為兩個維度：一個是“知識”維度，包括事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認(rèn)知知識;另一個是“認(rèn)知過程”維度，包括記憶、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造等六個層次[4]，第一、第二層次使學(xué)生學(xué)會知道，后四個層次使學(xué)生學(xué)會做到和學(xué)會發(fā)展，屬于高階的思考能力培養(yǎng)。

布魯姆六層次教學(xué)目標(biāo)理論為反觀“大學(xué)物理實驗”線上教學(xué)提供了新的視角，組成學(xué)生在線實驗教學(xué)的多種要素可以借助六層次教學(xué)目標(biāo)理論有機(jī)組織起來，重新建構(gòu)混合式教學(xué)場景下教與學(xué)的關(guān)系，更好地為學(xué)生的學(xué)習(xí)提供服務(wù)。

二、“大學(xué)物理實驗”在線課程結(jié)構(gòu)

“大學(xué)物理實驗”課程以本校精品在線課程建設(shè)項目為依托，在智慧樹網(wǎng)絡(luò)平臺搭建“大學(xué)物理實驗”線上教學(xué)平臺，錄制了42個單元的微課視頻，整理了210個學(xué)習(xí)任務(wù)點，300余道隨堂測試題、討論題，50余個拓展資源，以及配套的教學(xué)課件、教案和重點難點指導(dǎo)?！按髮W(xué)物理實驗”線上課程分為三個模塊：課程信息、學(xué)習(xí)資源、學(xué)情反饋。學(xué)生可以利用碎片化時間靈活選用線上學(xué)習(xí)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、學(xué)生之間互動、師生之間互動，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，如圖1所示。

第一，課程信息。該模塊包括課程介紹、課程通知、教學(xué)團(tuán)隊、教學(xué)大綱。在教學(xué)大綱中，按照工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)邏輯關(guān)系（支撐條件—課程體系—畢業(yè)要求—培養(yǎng)目標(biāo)—學(xué)生），在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，為了強(qiáng)調(diào)本課程對專業(yè)知識的支撐作用，針對不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了重新修訂，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時與自己所學(xué)專業(yè)掛鉤，激發(fā)公共基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)更具有目的性，樹立終身學(xué)習(xí)的思想。

第二，學(xué)習(xí)資源。要求學(xué)生實驗前觀看教學(xué)視頻和教學(xué)課件，熟悉實驗有關(guān)概念、術(shù)語、實驗原理、注意事項、重點難點指導(dǎo)，感受實驗活動場景;在線下實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師通過翻轉(zhuǎn)課堂活動，組織學(xué)生進(jìn)行預(yù)設(shè)問題的分組討論、PPT講解、學(xué)生互評、師生互動，以加深對實驗項目的領(lǐng)會、理解。拓展資源為學(xué)生提供了“專利申請案例”“設(shè)計性實驗案例”“基礎(chǔ)物理實驗應(yīng)用案例”“科研項目申報案例”等，使學(xué)生熟悉完成設(shè)計性實驗的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，為以后進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域研究打下科研思想基礎(chǔ)。

第三，學(xué)情反饋。為了使學(xué)生線上自主學(xué)習(xí)能夠真實發(fā)生，平臺布置了實驗項目課后作業(yè)和測試題，要求學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)完成并提交，由教師給出評分。另外平臺還可以對學(xué)生觀看視頻量、參與問題討論、答疑次數(shù)等學(xué)情數(shù)據(jù)項目進(jìn)行實時統(tǒng)計，對于完成情況不好的學(xué)生實施督促、預(yù)警，起到了督學(xué)作用。

三、“大學(xué)物理實驗”混合式教學(xué)模式的組織模型及實施過程

按照六層次認(rèn)知規(guī)律使“大學(xué)物理實驗”課程教學(xué)實現(xiàn)線上線下有機(jī)融合，教學(xué)組織過程如圖2所示，每一層次教學(xué)目標(biāo)都有對應(yīng)的線上線下教學(xué)活動予以支持，能夠滿足學(xué)生的個性化發(fā)展需求。

第一，記憶、理解層。教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺布置學(xué)習(xí)任務(wù)、設(shè)定問題和推送學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行線上自測，使學(xué)生線上學(xué)習(xí)真實發(fā)生，學(xué)生通過觀看教學(xué)視頻和課件，熟悉實驗過程，使實驗器材、實驗活動場景不受時空限制，就能達(dá)到認(rèn)知領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)。

第二，應(yīng)用層。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動，用提問、討論、啟發(fā)、實驗小組學(xué)生代表演講等教學(xué)手段充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)的熱情，比如在測量金屬楊氏模量的實驗中，組織學(xué)生討論以下問題：（1）本實驗所用彎曲法測楊氏模量是否是最佳實驗方法？還有哪些實驗方法？（2）本實驗用到了霍爾位移傳感器，該傳感器在本專業(yè)領(lǐng)域還有哪些應(yīng)用？（3）在實驗結(jié)論推導(dǎo)中用到了數(shù)學(xué)建模，在建模過程中有幾處近似處理，這種處理方法是否合理？并結(jié)合自測反饋情況確定講解重點、難點，之后學(xué)生按照實驗預(yù)習(xí)報告進(jìn)行實驗操作、記錄原始實驗數(shù)據(jù)，教師監(jiān)督學(xué)生操作過程中出現(xiàn)的問題，并督促學(xué)生予以改正。

第三，分析、評價層。要求學(xué)生合適的應(yīng)用程序軟件（不做統(tǒng)一要求，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)即可）對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理、分析、線上提交，教師對學(xué)生的數(shù)據(jù)處理過程和結(jié)果在網(wǎng)上進(jìn)行點評;由于存在系統(tǒng)和偶然誤差，每位學(xué)生所做實驗結(jié)果與理論值會有出入，要求學(xué)生在書寫實驗報告時對產(chǎn)生系統(tǒng)誤差和偶然誤差的原因進(jìn)行分析和評價。

第四，創(chuàng)造層。本層教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的“批判性思維”和“創(chuàng)造性解決問題”的高階思維能力，要求學(xué)生以小組為單位在線提交“設(shè)計實驗”方案，并開展小組之間互評，促進(jìn)批判思維的形成。在線課程設(shè)有“專利申請案例”“設(shè)計性實驗案例”“基礎(chǔ)物理實驗應(yīng)用案例”“科研項目申報案例”等資源庫，學(xué)生可學(xué)習(xí)專利申請、論文撰寫、項目申報、小發(fā)明、小制作等。該教學(xué)活動首先將每班學(xué)生根據(jù)能力強(qiáng)弱四人組建一個學(xué)習(xí)小組，教師線上公布實驗任務(wù)，給出限定性實驗題目，只提出實驗要求及注意事項，每一小組根據(jù)分工設(shè)計實驗方案，自擬實驗步驟。線下組長確定組員工作內(nèi)容（比如電路設(shè)計、PPT、實驗方案講解、小論文撰寫等），小組成員通過查資料、實驗方案討論、互相評價，實現(xiàn)線上線下協(xié)作，形成最終實驗方案并在線上發(fā)布、撰寫實驗預(yù)習(xí)報告。接下來是線下實驗環(huán)節(jié)，通過各小組代表使用PPT演講、師生互動、現(xiàn)場討論、實驗競賽以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和團(tuán)隊協(xié)作精神。最后是反思環(huán)節(jié)，教師根據(jù)各小組的表現(xiàn)，在網(wǎng)上給出評語和實驗成績，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深層次的反思與質(zhì)疑，鼓勵表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)習(xí)團(tuán)隊撰寫論文進(jìn)行投稿。

四、“大學(xué)物理實驗”混合式教學(xué)評價

實驗課對學(xué)生學(xué)習(xí)成果評價采取線上與線下教學(xué)評價相結(jié)合的考核方式，建立了過程考核、階段考核和個性化學(xué)習(xí)結(jié)果考核相結(jié)合的多維度立體化評價體系，全方位評價學(xué)生實踐能力。具體評定方式如表1所示。該評價體系具有過程化、精細(xì)化和即時化的特點，考核方式更加公平和透明，在實驗教學(xué)過程中能夠及早發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問題，進(jìn)而對學(xué)生學(xué)習(xí)行為及時有效預(yù)警。

五、混合式“大學(xué)物理實驗”課程教學(xué)效果

本課題經(jīng)過三個學(xué)期的教學(xué)實踐，受眾學(xué)生5400余人。教學(xué)結(jié)果表明，混合式教學(xué)模式能夠借助互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢來豐富教學(xué)資源的信息量，增加學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的自由度，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)習(xí)效率;在課程實施過程中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程不受時間和空間限制，同時學(xué)生可以根據(jù)自身對知識的接受能力靈活地調(diào)整學(xué)習(xí)節(jié)奏，學(xué)習(xí)效果能及時反饋給教師，有利于教師有針對性地教學(xué)。課堂教學(xué)注意對不同專業(yè)課程體系的支撐作用，有目的地引入與專業(yè)相關(guān)的應(yīng)用案例，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，給學(xué)生更多的展示空間，提高學(xué)生的課堂參與度，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力;多維度的線上線下成績評價方式起到了很好的教學(xué)效果，根據(jù)三個學(xué)期的學(xué)生實驗成績的抽樣分析，學(xué)生實驗成績呈正態(tài)分布，平均成績80.5分，優(yōu)秀率為21.6%，學(xué)生和校教學(xué)督導(dǎo)組對物理實驗中心指導(dǎo)教師教學(xué)評價打分均在90分以上。為了解學(xué)生對混合式教學(xué)模式的接受程度，教學(xué)團(tuán)隊以調(diào)查問卷（2560份）的形式向?qū)W生征詢意見和建議，調(diào)查結(jié)果表明：有99.5%的學(xué)生認(rèn)為混合式教學(xué)模式比傳統(tǒng)教學(xué)模式更具吸引力和挑戰(zhàn)性，學(xué)生認(rèn)為通過在線課程學(xué)習(xí)后，自己的綜合實踐能力大大提高;有86.75%的學(xué)生認(rèn)為翻轉(zhuǎn)課堂能夠調(diào)動學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神、創(chuàng)造精神、自主學(xué)習(xí)能力、表達(dá)能力，是很有意義的教學(xué)階段;有76.56%的學(xué)生提出部分教學(xué)視頻的時長過長（20分鐘），不夠精練，說明后續(xù)微課庫建設(shè)時，需要更深層次考慮微課知識點切分的問題;對于拓展資源部分，問卷結(jié)果顯示75.6%的學(xué)生認(rèn)為對本專業(yè)知識具有支撐作用，但還需擴(kuò)大資源容量供學(xué)生選擇學(xué)習(xí);對于混合式成績考核方式，有90%的學(xué)生認(rèn)為自己獲得了公正的分?jǐn)?shù)，說明大部分學(xué)生認(rèn)可在線上+線下考核的模式。

六、結(jié)語

實驗課程混合式教學(xué)模式應(yīng)在教育理論的指導(dǎo)下，充分發(fā)揮“線上”和“線下”兩種教學(xué)優(yōu)勢改造傳統(tǒng)教學(xué)，實現(xiàn)以學(xué)生需求為導(dǎo)向、提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和學(xué)生認(rèn)知參與度的教學(xué)目標(biāo)，拓展“教”與“學(xué)”的時間與空間。“大學(xué)物理實驗”課程面向全校十幾個專業(yè)，要求在課程拓展資源中注意教學(xué)內(nèi)容與不同專業(yè)的有機(jī)融合，支撐學(xué)生的專業(yè)發(fā)展需要，滿足專業(yè)認(rèn)證需求。在混合式教學(xué)模式設(shè)計中，要遵循評價性原則，構(gòu)建多維度的線上與線下教學(xué)評價體系，把教師評價和學(xué)生自我評價整合起來，充分發(fā)揮教學(xué)評價的診斷、激勵和調(diào)節(jié)作用。在線課程的學(xué)習(xí)資源應(yīng)根據(jù)學(xué)生每學(xué)年的反饋意見，聚焦學(xué)生的關(guān)切點，進(jìn)行不斷更新、完善與擴(kuò)展，逐步提高教學(xué)質(zhì)量與效果。

綜上所述，“大學(xué)物理實驗”課程混合式教學(xué)模式將線上教學(xué)與課堂教學(xué)有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮兩者優(yōu)勢，使學(xué)生變被動為主動，積極學(xué)習(xí)知識，深度處理、應(yīng)用知識，實現(xiàn)高效率學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)

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