以學為中心的大學物理模塊化在線教學設(shè)計與實踐

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)教學平臺進行在線教學是教育界關(guān)注的重點問題。文章堅持以學為中心的教學理念，分析在線教學的特點，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學平臺的優(yōu)勢，將教學過程進行模塊化劃分，并以大學物理課程為例進行教學設(shè)計和實施，充分調(diào)動學生的積極性，反饋良好。

[關(guān)鍵詞]在線教學;模塊化;大學物理;以學為中心

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

利用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的理念，通過在線教學實現(xiàn)“停課不停學”是疫情防控特殊時期的重大舉措。但在線教學相比于課堂教學，教學環(huán)境、師生關(guān)系以及教學組織結(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的經(jīng)驗、模式與方法進行網(wǎng)上教學，無異于用線上課堂的短板去對應(yīng)課堂教學的長板，實際效果必然不佳，如何讓學生在線主動學習是在線教學需要解決的問題[1]。

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

一、以學為中心的在線教學特點

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

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

二、以學為中心的大學物理在線教學探索

（一）在線教學環(huán)境調(diào)查

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

在線教學不是一個人的教學，而是要依靠教學平臺來完成，教學平臺性能的好壞直接影響教學效果。結(jié)合大學物理特點，要達到良好的在線教學效果，教學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，同時學生可以回放授課視頻，教師可以通過平臺收集學生學習情況的數(shù)據(jù)反饋。目前常用的教學平臺主要有超星學習通、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)自己的使用習慣來選擇所需的教學平臺[5]。本文以釘釘直播平臺為主要教學形式，雨課堂為輔助形式，實現(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）以學為中心的大學物理在線教學設(shè)計

建立以學為中心的教學理念，教學方法上采用問題驅(qū)動式教學，以學生為主體，以問題為中心，以網(wǎng)絡(luò)教學平臺作為主要教學手段，根據(jù)學生學習基礎(chǔ)和水平，進行個性化的教學，將線上教學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)動各模塊的學習，引導(dǎo)學生發(fā)揮知識構(gòu)建的主動性與積極性。

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

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

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

在預(yù)習學習的基礎(chǔ)上，教師利用釘釘直播進行授課。授課過程通過問題“剛體角動量和質(zhì)點角動量的關(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)學生思考。學生通過雨課堂發(fā)彈幕，與教師互動。少了傳統(tǒng)課堂教學的束縛感，學生在網(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生的想法，對學生的疑問直接進行解答。問題討論通過雨課堂隨機點名和釘釘舉手的方式進行，以增加學生學習的參與感，提高教學效果。每個知識點建構(gòu)完成后，利用雨課堂以選擇題的形式進行教學練習。因為答題結(jié)果是匿名的，只有學生自己和教師知道成績，所以學生更愿意參與，這提高了學生學習的積極性。雨課堂將學生答題正確率反饋給教師，如果80%的學生都已掌握，教師則直接進入下一知識點;如果正確率不到80%，教師會對涉及的知識點進一步講解分析，接著再進行一次題目測試，查看學生的掌握情況。

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

2.疑難問題模塊。在學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，進行個性化的教學。此時，教師可以將學生分為知識加強組和疑難探究組。其中答題正確率比較低的學生為知識加強組，這部分學生繼續(xù)參與課堂，教師針對其錯誤問題進行進一步的知識講解，并加以練習，幫助他們掌握重點知識。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行自主探究，通過釘釘班級圈進行交流，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進行分析，引導(dǎo)學生發(fā)現(xiàn)認知上的不足，加深他們對知識的理解。

3.提升拓展模塊?！皠傮w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習，學生已經(jīng)具有剛體定軸轉(zhuǎn)動的相關(guān)知識儲備，為了更好地將所學知識與實際問題相聯(lián)系，提升學生解決問題的能力，教師在釘釘班級圈中發(fā)布供探究的小課題，對所學知識進行拓展。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？學生以小組為單位，通過分組協(xié)同收集資料，運用所學知識進行理論分析，利用居家生活的材料進行實驗探究，通過手機上的Phyphox軟件進行實驗的測量，通過Interactive Physics、Tracker等軟件進行模型仿真和數(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行小組報告，學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，學生通過實際物理現(xiàn)象發(fā)掘物理本質(zhì)，提高運用所學知識解決問題的能力，以此培養(yǎng)學生的團隊合作精神和創(chuàng)新開放思維。

三、在線教學的效果反饋

（一）單元測試比較

為了進一步了解以學為中心的在線教學效果和學生對知識的掌握程度，在經(jīng)典力學知識講授結(jié)束后，我們進行了測試：將2019年課堂教學的同專業(yè)教學班作為對比班，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)計顯示，在線教學班的平均分為76.96分，對比班的平均分為74.4分，在線教學班略高于對比班，在線教學的總體教學效果良好。其中優(yōu)秀率和不及格率對比如圖1所示?？梢钥闯?，在線教學班優(yōu)秀率為15.7%，對比班優(yōu)秀率10.5%，在線的模塊化教學，能夠提升學生的自學能力，對那些自律性強的學生來說成績提高明顯;但從不及格率的對比中也能看出，在線教學班的不及格率較高，達到8.7%，這反映出對于自律性不強的學生來說，由于少了教師的管理和監(jiān)督，在線教學的學習效果有所下降。

（二）問卷調(diào)查

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

關(guān)于線上教學與學習主動性的調(diào)查見圖3，有69.88%的學生認為線上教學能夠促進學習的主動性，另有14.46%的學生因為居家學習自律性不高，所以覺得線上教學降低了學習的主動性。

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

四、在線教學的注意事項

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

（一）在線教學的時間及節(jié)奏把握

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

（二）形成性的評價方式

課程考核是決定學生實際發(fā)生變化、實際達到何種程度的過程，是教學過程的中心。由于在線教學的特殊性，教師要想實現(xiàn)學生自學、互動、探究的教學，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。多樣化的教學組織模式和全過程的考核方式，可以促使學生自主學習、參與課堂、協(xié)作探究。

五、結(jié)束語

在疫情期間，充分利用在線教學的優(yōu)勢，以學為中心，借助網(wǎng)絡(luò)教學平臺，根據(jù)學生學習基礎(chǔ)和水平，通過不同的模塊進行有針對性的教學，既增加了學生自主學習的機會，又達到因材施教的目的，取得了良好的教學效果。

[ 參 考 文 獻 ]

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

[2] 吳砥.在線教學更適合以“學”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“以學生為中心”的教學模式改革[J].中國大學教學，2017（6）：54-55.

[4] 于四海.基于信息技術(shù)的以學為主教學設(shè)計研究[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探析[J].中國多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學學報（上旬刊），2020（4）：194-196.

[責任編輯：陳 明]