以學(xué)為中心的大學(xué)物理模塊化在線教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

何靜　郭東琴　郜偉

[摘 要]疫情期間，如何更高效地利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行在線教學(xué)是教育界關(guān)注的重點(diǎn)問題。文章堅(jiān)持以學(xué)為中心的教學(xué)理念，分析在線教學(xué)的特點(diǎn)，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的優(yōu)勢，將教學(xué)過程進(jìn)行模塊化劃分，并以大學(xué)物理課程為例進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，反饋良好。

[關(guān)鍵詞]在線教學(xué);模塊化;大學(xué)物理;以學(xué)為中心

[中圖分類號] G640 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2021）11-0090-03

利用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的理念，通過在線教學(xué)實(shí)現(xiàn)“停課不停學(xué)”是疫情防控特殊時期的重大舉措。但在線教學(xué)相比于課堂教學(xué)，教學(xué)環(huán)境、師生關(guān)系以及教學(xué)組織結(jié)構(gòu)和管理方式都發(fā)生了變化，教師如果還是照搬課堂教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)、模式與方法進(jìn)行網(wǎng)上教學(xué)，無異于用線上課堂的短板去對應(yīng)課堂教學(xué)的長板，實(shí)際效果必然不佳，如何讓學(xué)生在線主動學(xué)習(xí)是在線教學(xué)需要解決的問題[1]。

相比于課堂教學(xué)，在線教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源豐富，可以不受時空的限制，這些優(yōu)勢更加適合于以學(xué)為中心，而不是以教為中心的教學(xué)模式。在線教學(xué)中可以將知識內(nèi)容進(jìn)行模塊化的劃分，學(xué)生根據(jù)自己的基礎(chǔ)水平以及能力特點(diǎn)，有選擇地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師也可以通過進(jìn)階式的模塊引導(dǎo)學(xué)生提高知識水平和能力素養(yǎng)。本文以大學(xué)物理課程為例，進(jìn)行以學(xué)為中心的模塊化在線教學(xué)的探索。

一、以學(xué)為中心的在線教學(xué)特點(diǎn)

以學(xué)為中心就是視學(xué)生為學(xué)習(xí)和發(fā)展的主體，學(xué)生是知識的主動建構(gòu)者，教師要利用各種教學(xué)因素來支持學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、能動性、創(chuàng)造性[2]。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是以學(xué)為中心教學(xué)模式非常重要的環(huán)境手段，在線教學(xué)本身就是基于建構(gòu)主義，自我驅(qū)動性的自主式學(xué)習(xí)[3]。學(xué)生可以按照自己的時間來進(jìn)行合理的規(guī)劃，根據(jù)學(xué)習(xí)需要，重聽或重學(xué)部分內(nèi)容，從而更好地掌握所學(xué)內(nèi)容，并充分鞏固學(xué)習(xí)效果，有效地增強(qiáng)學(xué)習(xí)的針對性，提高個人的學(xué)習(xí)效率。同時，通過網(wǎng)絡(luò)可以方便地實(shí)現(xiàn)學(xué)生之間互相交流和協(xié)作，寬松的學(xué)習(xí)氛圍更可以使學(xué)生發(fā)揮他們的聰明才智和主觀能動性[4]。但是與線下教學(xué)相比，在線教學(xué)要求教學(xué)雙方必須都能上網(wǎng)，教學(xué)效果受網(wǎng)絡(luò)因素的影響較大，同時在缺少教師現(xiàn)場指導(dǎo)的情況下，在線教學(xué)對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和自我約束能力要求較高。

因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)方面就要充分考慮在線教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)，要特別重視教師的主導(dǎo)作用，教師并不是單純的“主播”，要在教學(xué)目標(biāo)分析的基礎(chǔ)上，對線上教學(xué)過程進(jìn)行組織，為學(xué)生對學(xué)習(xí)主題的知識建構(gòu)提供指導(dǎo)和幫助，合理調(diào)節(jié)教學(xué)節(jié)奏，從而讓在線教學(xué)更加有效地開展。

二、以學(xué)為中心的大學(xué)物理在線教學(xué)探索

（一）在線教學(xué)環(huán)境調(diào)查

在線教學(xué)所有的教學(xué)過程都是在線完成，教師端的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境容易滿足，而學(xué)生端的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)配置將成為制約在線教學(xué)效果的重要因素。為此，在進(jìn)行在線教學(xué)前，筆者對本班學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)基本情況及在線教學(xué)需求進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查顯示，95.18% 的學(xué)生家中有電腦，所有學(xué)生都有智能手機(jī)，滿足在線教學(xué)所需的基本硬件環(huán)境;85.72% 的學(xué)生家中有 Wifi 環(huán)境，且網(wǎng)絡(luò)帶寬主要在 20M 以上，所有的學(xué)生手機(jī)都設(shè)有流量包月，55.71.% 的學(xué)生手機(jī)流量在30G以上或是不限量，94.15% 的學(xué)生家中移動信號一般或良好，滿足在線教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，但要注意在線教學(xué)中偶爾出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障和平臺問題。

在線教學(xué)不是一個人的教學(xué)，而是要依靠教學(xué)平臺來完成，教學(xué)平臺性能的好壞直接影響教學(xué)效果。結(jié)合大學(xué)物理特點(diǎn)，要達(dá)到良好的在線教學(xué)效果，教學(xué)平臺除了要滿足可以直播授課外，還要能夠?qū)崿F(xiàn)屏幕共享、課堂問答和師生互動，同時學(xué)生可以回放授課視頻，教師可以通過平臺收集學(xué)生學(xué)習(xí)情況的數(shù)據(jù)反饋。目前常用的教學(xué)平臺主要有超星學(xué)習(xí)通、雨課堂、 釘釘、 騰訊課堂、ZOOM等，從功能的角度來說，這些平臺基本上能夠滿足教師的要求，教師可根據(jù)自己的使用習(xí)慣來選擇所需的教學(xué)平臺[5]。本文以釘釘直播平臺為主要教學(xué)形式，雨課堂為輔助形式，實(shí)現(xiàn)課堂反饋與互動，同時建立班級微信群，應(yīng)對突然出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障和平臺問題。

（二）以學(xué)為中心的大學(xué)物理在線教學(xué)設(shè)計(jì)

建立以學(xué)為中心的教學(xué)理念，教學(xué)方法上采用問題驅(qū)動式教學(xué)，以學(xué)生為主體，以問題為中心，以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺作為主要教學(xué)手段，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和水平，進(jìn)行個性化的教學(xué)，將線上教學(xué)的基本流程劃分為基礎(chǔ)知識模塊、疑難問題模塊和提升拓展模塊三部分，通過師生互動交流，驅(qū)動各模塊的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮知識構(gòu)建的主動性與積極性。

下面以大學(xué)物理中的“剛體的角動量定理和角動量守恒定律”內(nèi)容為例，說明教學(xué)實(shí)施的具體過程。

1.基礎(chǔ)知識模塊?！皠傮w的角動量和角動量守恒定律”是教育部《理工科類大學(xué)物理課程教學(xué)基本要求》中的A類核心內(nèi)容，要求學(xué)生理解剛體角動量的概念，能夠運(yùn)用角動量守恒定律解決問題。為此，我們在基礎(chǔ)知識模塊的教學(xué)中把剛體角動量及其定理的建構(gòu)過程作為重點(diǎn)，通過自學(xué)引導(dǎo)和直播授課兩部分完成知識建構(gòu)。

自學(xué)引導(dǎo)時，教師通過雨課堂制作“預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)單”，并向?qū)W生手機(jī)端推送，學(xué)習(xí)單內(nèi)容是3個層層遞進(jìn)的問題，即 “已經(jīng)學(xué)過的質(zhì)點(diǎn)的角動量形式是如何得出的？”“剛體的角動量和質(zhì)點(diǎn)角動量的異同點(diǎn)有哪些？”“內(nèi)力矩是否改變系統(tǒng)的角動量？”，以此來引導(dǎo)學(xué)生通過學(xué)過知識點(diǎn)來自主建構(gòu)新知識，并學(xué)習(xí)類比的研究方法，對新知識進(jìn)行分析，同時完成1道概念測試題。教師通過雨課堂設(shè)置的教學(xué)日志列表，查看學(xué)生概念測試題目作答數(shù)據(jù)以及學(xué)生留言反饋等信息。通過移動的線上反饋手段，教師可以及時了解學(xué)生預(yù)習(xí)完成情況，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

在預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，教師利用釘釘直播進(jìn)行授課。授課過程通過問題“剛體角動量和質(zhì)點(diǎn)角動量的關(guān)系是什么？”“力矩如何改變剛體的角動量”“角動量守恒的含義是什么？”“剛體角動量什么情況下守恒？”等引導(dǎo)學(xué)生思考。學(xué)生通過雨課堂發(fā)彈幕，與教師互動。少了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的束縛感，學(xué)生在網(wǎng)上的討論氛圍更輕松，彈幕的形式能夠讓教師更快地了解學(xué)生的想法，對學(xué)生的疑問直接進(jìn)行解答。問題討論通過雨課堂隨機(jī)點(diǎn)名和釘釘舉手的方式進(jìn)行，以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的參與感，提高教學(xué)效果。每個知識點(diǎn)建構(gòu)完成后，利用雨課堂以選擇題的形式進(jìn)行教學(xué)練習(xí)。因?yàn)榇痤}結(jié)果是匿名的，只有學(xué)生自己和教師知道成績，所以學(xué)生更愿意參與，這提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。雨課堂將學(xué)生答題正確率反饋給教師，如果80%的學(xué)生都已掌握，教師則直接進(jìn)入下一知識點(diǎn);如果正確率不到80%，教師會對涉及的知識點(diǎn)進(jìn)一步講解分析，接著再進(jìn)行一次題目測試，查看學(xué)生的掌握情況。

在基礎(chǔ)知識模塊中，對不容易理解的知識點(diǎn)，學(xué)生可根據(jù)自己的掌握情況，利用釘釘網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行回看，提升自主學(xué)習(xí)的能力。

2.疑難問題模塊。在學(xué)生完成基本知識的建構(gòu)之后，教師根據(jù)雨課堂反饋的答題情況，進(jìn)行個性化的教學(xué)。此時，教師可以將學(xué)生分為知識加強(qiáng)組和疑難探究組。其中答題正確率比較低的學(xué)生為知識加強(qiáng)組，這部分學(xué)生繼續(xù)參與課堂，教師針對其錯誤問題進(jìn)行進(jìn)一步的知識講解，并加以練習(xí)，幫助他們掌握重點(diǎn)知識。同時，將選做題目推送給答題正確率較高的疑難探究組，學(xué)生可根據(jù)自身情況，選擇繼續(xù)聽教師的知識講解，也可以對選做題目進(jìn)行自主探究，通過釘釘班級圈進(jìn)行交流，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)共享與互動的優(yōu)勢。在充分討論的基礎(chǔ)上，教師在輔導(dǎo)答疑時間對問題焦點(diǎn)進(jìn)行分析，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)認(rèn)知上的不足，加深他們對知識的理解。

3.提升拓展模塊。“剛體的角動量定理和角動量守恒定律”是剛體部分的最后一節(jié)內(nèi)容，經(jīng)過基礎(chǔ)知識模塊和疑難問題模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具有剛體定軸轉(zhuǎn)動的相關(guān)知識儲備，為了更好地將所學(xué)知識與實(shí)際問題相聯(lián)系，提升學(xué)生解決問題的能力，教師在釘釘班級圈中發(fā)布供探究的小課題，對所學(xué)知識進(jìn)行拓展。課題內(nèi)容以開放性的研究問題為主，如2016年的CUPT的競賽題目“如何用非損傷的方法來檢測雞蛋煮熟的程度”，針對這個題目，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：是否可以從分析雞蛋的轉(zhuǎn)動慣量入手，探究雞蛋煮熟的程度？除此之外還有什么方法能夠無損檢測？學(xué)生以小組為單位，通過分組協(xié)同收集資料，運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行理論分析，利用居家生活的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，通過手機(jī)上的Phyphox軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的測量，通過Interactive Physics、Tracker等軟件進(jìn)行模型仿真和數(shù)據(jù)分析，各個小組可以利用視頻會議的方式進(jìn)行互動研討。

經(jīng)過兩個星期的探究之后，在線上安排討論課進(jìn)行小組報告，學(xué)生利用釘釘視頻會議展示小組的研究報告，分享自己的研究成果。在提升拓展模塊中，學(xué)生通過實(shí)際物理現(xiàn)象發(fā)掘物理本質(zhì)，提高運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力，以此培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新開放思維。

三、在線教學(xué)的效果反饋

（一）單元測試比較

為了進(jìn)一步了解以學(xué)為中心的在線教學(xué)效果和學(xué)生對知識的掌握程度，在經(jīng)典力學(xué)知識講授結(jié)束后，我們進(jìn)行了測試：將2019年課堂教學(xué)的同專業(yè)教學(xué)班作為對比班，測試題目與2019年同期測試題相同，并利用釘釘視頻會議保證測試效果的公平性。

成績統(tǒng)計(jì)顯示，在線教學(xué)班的平均分為76.96分，對比班的平均分為74.4分，在線教學(xué)班略高于對比班，在線教學(xué)的總體教學(xué)效果良好。其中優(yōu)秀率和不及格率對比如圖1所示?？梢钥闯觯诰€教學(xué)班優(yōu)秀率為15.7%，對比班優(yōu)秀率10.5%，在線的模塊化教學(xué)，能夠提升學(xué)生的自學(xué)能力，對那些自律性強(qiáng)的學(xué)生來說成績提高明顯;但從不及格率的對比中也能看出，在線教學(xué)班的不及格率較高，達(dá)到8.7%，這反映出對于自律性不強(qiáng)的學(xué)生來說，由于少了教師的管理和監(jiān)督，在線教學(xué)的學(xué)習(xí)效果有所下降。

（二）問卷調(diào)查

在單元測試之后，我們對學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查，見圖2。調(diào)查顯示，通過這一個多月的教學(xué)，學(xué)生對教師采用的教學(xué)方式很感興趣，在對線上教學(xué)和線下教學(xué)形式的比較上，有16.87%的學(xué)生更喜歡新的線上教學(xué)方式，另有24.1%的學(xué)生還是更喜歡傳統(tǒng)的線下教學(xué)，不過有57.83%的學(xué)生認(rèn)為線上和線下教學(xué)方法都不錯。相信在疫情結(jié)束之后，采用線上和線下相結(jié)合的混合式教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，會得到絕大多數(shù)學(xué)生的認(rèn)可，取得更好的教學(xué)效果。

關(guān)于線上教學(xué)與學(xué)習(xí)主動性的調(diào)查見圖3，有69.88%的學(xué)生認(rèn)為線上教學(xué)能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)的主動性，另有14.46%的學(xué)生因?yàn)榫蛹覍W(xué)習(xí)自律性不高，所以覺得線上教學(xué)降低了學(xué)習(xí)的主動性。

關(guān)于線上教學(xué)的教學(xué)形式調(diào)查見圖4，48.19%的學(xué)生希望在線上教學(xué)中增加一些互動性的交流，這說明學(xué)生對線上交流的互動要求還是比較高的，希望在學(xué)習(xí)中增加師生和生生之間的研討和交流。但有16.87%的學(xué)生覺得互動交流增加了學(xué)習(xí)任務(wù)和時間，所以希望減少互動的次數(shù)。

四、在線教學(xué)的注意事項(xiàng)

通過一個月的教學(xué)實(shí)施，“以學(xué)為中心”的模塊化在線教學(xué)，能夠既注重學(xué)生的主體地位，又加強(qiáng)教師的主導(dǎo)，同時增強(qiáng)生生之間、師生之間的互動交流，共同完成知識的傳授和能力的提升，達(dá)到較好的教學(xué)效果。但是在教學(xué)實(shí)施過程中要注意以下兩個方面的問題。

（一）在線教學(xué)的時間及節(jié)奏把握

由于在線教學(xué)沒有教學(xué)的空間限制，教師容易忽視教學(xué)的時間限制，造成講授時間過長，引起學(xué)生疲勞。在教學(xué)過程中，模塊化的教學(xué)方式方便教師進(jìn)行時間把控。在知識傳授的節(jié)奏把控上，20分鐘左右完成一個知識點(diǎn)的傳授，能夠避免學(xué)習(xí)的疲憊性，也可以引導(dǎo)學(xué)生自主討論，避免長時間的知識灌輸。

（二）形成性的評價方式

課程考核是決定學(xué)生實(shí)際發(fā)生變化、實(shí)際達(dá)到何種程度的過程，是教學(xué)過程的中心。由于在線教學(xué)的特殊性，教師要想實(shí)現(xiàn)學(xué)生自學(xué)、互動、探究的教學(xué)，就要改變傳統(tǒng)的考核方式，注意過程考核和形成性的評價。多樣化的教學(xué)組織模式和全過程的考核方式，可以促使學(xué)生自主學(xué)習(xí)、參與課堂、協(xié)作探究。

五、結(jié)束語

在疫情期間，充分利用在線教學(xué)的優(yōu)勢，以學(xué)為中心，借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和水平，通過不同的模塊進(jìn)行有針對性的教學(xué)，既增加了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的機(jī)會，又達(dá)到因材施教的目的，取得了良好的教學(xué)效果。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 王青. 識變、 應(yīng)變： 面向未來的在線大學(xué)物理教育：教育部高等學(xué)校大學(xué)物理課程教學(xué)指導(dǎo)委員會關(guān)于推進(jìn)在線物理教育教學(xué)研究的工作[J].物理與工程，2020（2）：3-6.

[2] 吳砥.在線教學(xué)更適合以“學(xué)”為主[J].中國電化教育，2020（4）：6-7.

[3] 牟蕾，張軍，萬小朋.發(fā)揮在線開放課程效能 推動“以學(xué)生為中心”的教學(xué)模式改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2017（6）：54-55.

[4] 于四海.基于信息技術(shù)的以學(xué)為主教學(xué)設(shè)計(jì)研究[J].黑龍江高教究，2010（9）：142-144.

[5] 楊海軍，張惠萍，程鵬.新冠肺炎疫情期間高校在線教學(xué)探析[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)報（上旬刊），2020（4）：194-196.

[責(zé)任編輯：陳 明]