基于雨課堂+BOPPPS教學(xué)模型的《原子物理學(xué)》教學(xué)改革方案

郭海中，于露，夏田雨

（鄭州大學(xué)物理學(xué)院，河南鄭州 450052）

《中國教育現(xiàn)代化2035》中指出，要加快信息化時代教育變革，利用現(xiàn)代技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式改革，創(chuàng)新教育服務(wù)業(yè)態(tài)，推進教育治理方式變革。上述戰(zhàn)略任務(wù)的提出，對調(diào)整高校教育改革的方向具有重大意義。本文以《原子物理學(xué)》的教學(xué)為例，分析線上線下混合式教學(xué)模型的可行性，并給出基于雨課堂結(jié)合BOPPPS教學(xué)模型的教學(xué)改革方案，以探索課堂的更多可能性。

1 概述

《原子物理學(xué)》課程是一門承上啟下的學(xué)科，上承經(jīng)典物理，下啟量子力學(xué)，是由宏觀世界通向微觀世界的橋梁和紐帶，在基礎(chǔ)物理學(xué)習(xí)中富有挑戰(zhàn)性，對教師的課堂駕馭能力也是極大考驗。

傳統(tǒng)教學(xué)中，課堂是教學(xué)的主要場所，教師講授是傳播知識的主渠道。近年來，隨著多種教學(xué)模式的引入，傳統(tǒng)課堂也在不斷完善，以適應(yīng)教學(xué)模式的發(fā)展和時代的需求，但是在《原子物理學(xué)》教學(xué)實施過程中不難發(fā)現(xiàn)，面對課時壓縮的現(xiàn)實問題，教師在課堂上會著重講解重難點部分，對于引入、反饋等環(huán)節(jié)有所忽視，同時由于課程進度加快，學(xué)生無法及時消化所學(xué)內(nèi)容，不能形成合理的知識框架，對后續(xù)量子力學(xué)及固體物理的學(xué)習(xí)有較大影響。在信息時代背景下，中國大學(xué)慕課（MOOC）、雨課堂、超星爾雅等教學(xué)平臺的建設(shè)，為解決上述問題提供了方向，如何充分利用網(wǎng)絡(luò)信息資源、更新現(xiàn)有教學(xué)模式、提高教學(xué)效率，是目前高校教育改革面臨的緊迫課題。

雨課堂是由清華大學(xué)和學(xué)堂在線聯(lián)合開發(fā)的新型智慧教學(xué)解決方案，以微信與PPT 作為教學(xué)工具，將手機端與電腦端有機結(jié)合，集制作課件、發(fā)布習(xí)題、線上教學(xué)于一體，因其功能強大、使用方便的多重優(yōu)點，深受廣大師生的喜愛，是開展教學(xué)的得力幫手。

BOPPPS 教學(xué)模式是當(dāng)前正在國際上流行的一種教學(xué)模式，它起源于加拿大教師技能培訓(xùn)體系，以建構(gòu)主義和交際法為理論依據(jù)，將教學(xué)過程分為6 個階段，即引入（bridge-in）、目標(biāo)（objective）、前測（pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（participatory learning）、后測（postassessment）、總結(jié)（summary），簡稱BOPPPS，是教師組織課堂教學(xué)的有效工具[1]。

面對《原子物理學(xué)》教學(xué)改革，本文考慮將雨課堂與BOPPPS 教學(xué)模型結(jié)合，所形成的新型教學(xué)模式既能克服傳統(tǒng)課堂灌輸式教學(xué)的缺點，富有趣味性，又牢牢把握住BOPPPS 模型中“參與式學(xué)習(xí)” 這一核心要義，有利于教師更好地開發(fā)課程，以完善課堂教學(xué)，而且有利于學(xué)生更好地參與課堂，從而激發(fā)課堂活力[1-4]。

2 基于雨課堂+BOPPPS 模型的《原子物理學(xué)》教學(xué)設(shè)計方案

本文選用楊福家所著《原子物理學(xué)》第5 版作為參考教材[5]，所給教學(xué)設(shè)計方案主要包括課前預(yù)習(xí)測試、課上參與學(xué)習(xí)、課后總結(jié)測試三部分，充分利用雨課堂教學(xué)平臺實現(xiàn)線上預(yù)習(xí)反饋，再結(jié)合線下課堂參與式學(xué)習(xí)實現(xiàn)師生互動交流，具體教學(xué)思路如圖1所示。

圖1 教學(xué)設(shè)計思路

2.1 預(yù)習(xí)測試

在新型教學(xué)模式下，我們將BOPPPS 教學(xué)模型中的前三個環(huán)節(jié)BOP 作為課前預(yù)習(xí)測試部分，利用雨課堂線上進行。首先，教師依據(jù)章節(jié)特點制作PPT，包含引入、目標(biāo)、前測三個部分，教師可以通過導(dǎo)入教學(xué)視頻、發(fā)布題目等功能達到教學(xué)目的。隨后，學(xué)生可以在手機端查看學(xué)習(xí)任務(wù)，進而根據(jù)要求明確目標(biāo)，進行預(yù)習(xí)。在此過程中，教師還可以利用反饋功能，查閱學(xué)生預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)，借此發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的難點及易錯點，進而調(diào)整教學(xué)方案，以達到更好的教學(xué)效果。

（1）引入設(shè)計（B）：引入環(huán)節(jié)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，建立知識銜接的重要一環(huán)。

在原子物理學(xué)發(fā)展史中，有多位物理學(xué)家獲得諾貝爾獎，因此該環(huán)節(jié)我們常用物理學(xué)史引入。例如，在“盧瑟福模型的提出”一節(jié)中，教師可以在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)中引入視頻，介紹盧瑟福的生平，向?qū)W生傳達執(zhí)著追求、深入探究的科學(xué)精神。“波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋”一節(jié)是幫助學(xué)生形成概率性觀點的重要一節(jié)。考慮到量子世界對學(xué)生來說是陌生且好奇的，教師可以由著名思想實驗“薛定諤的貓”作為課程的開端，同時以該實驗為例形象解釋“態(tài)的疊加原理”。

原子物理學(xué)知識具有很強的銜接性，教師還可以通過知識回顧引入。例如在第4 章開始，可以從玻爾的原子理論以及氫原子的薛定諤方程出發(fā)，由已經(jīng)解決的問題自然過渡到未解決的問題： 光譜的精細結(jié)構(gòu)如何解釋，該問題的引入能夠幫助學(xué)生建立章節(jié)之間的知識聯(lián)系，進而更好地理解什么是電子自旋。

（2）目標(biāo)設(shè)計（O）：清晰而又準(zhǔn)確的教學(xué)目標(biāo)能夠幫助學(xué)生形成完整的課程框架，見表1。

表1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)計

在鄭州大學(xué)《原子物理學(xué)》的教學(xué)過程中，目標(biāo)設(shè)計從知識、方法、思想三個方面入手，對學(xué)生的理論知識掌握、問題探索方法及情感態(tài)度與價值觀提出要求?！傲⒌聵淙恕笔墙逃母救蝿?wù)，在開展《原子物理學(xué)》教學(xué)過程中，教師要尤其注重思想目標(biāo)的確立，能夠深入挖掘課程中所包含的思政元素，幫助學(xué)生建立正確的科學(xué)態(tài)度。

（3）前測（P）：前測是幫助學(xué)生建立知識聯(lián)系、了解本節(jié)重難點的有效措施，同時也是幫助教師了解學(xué)生現(xiàn)有知識水平、調(diào)節(jié)課堂教學(xué)內(nèi)容的可行手段。

對于《原子物理學(xué)》課程，在前測問題的設(shè)計上，應(yīng)以單選題、多選題、填空題為主，著重設(shè)置上下節(jié)銜接題目及基礎(chǔ)性的預(yù)習(xí)檢測題目。例如，對于“X 射線的發(fā)現(xiàn)及其波動性”一節(jié)，題目設(shè)置可以放置在X 射線波動性及實驗驗證上，了解性知識居多，利于激發(fā)學(xué)生的探索熱情，為線下參與式學(xué)習(xí)的順利進行奠定基礎(chǔ)。

2.2 參與式學(xué)習(xí)

新型教學(xué)模型中，參與式學(xué)習(xí)部分在線下課堂完成，教師在學(xué)生預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上，進行簡單引入及目標(biāo)講解，幫助學(xué)生回顧知識，快速進入課堂。

參與式學(xué)習(xí)（P）是強調(diào)師生深度互動的學(xué)習(xí)模式。該過程要求學(xué)生能夠參與知識的探索，形成積極活躍的課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探索精神，真正體現(xiàn)“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念[6,7]。為更好地實現(xiàn)參與式學(xué)習(xí)，教師可以靈活采用多種教學(xué)方法，如翻轉(zhuǎn)課堂、同伴教學(xué)、小組討論等。例如，在“X 射線的發(fā)現(xiàn)及其波動性”一節(jié)中，因其理論推導(dǎo)性知識較少，教師可以大膽采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，讓學(xué)生走上講臺，帶動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的課堂氛圍；“薛定諤方程” 一節(jié)對公式推導(dǎo)的要求較高，小組討論、課堂匯報的教學(xué)形式能夠讓學(xué)生從合作中探索知識的發(fā)現(xiàn)及解決過程，有利于學(xué)生探索精神及合作能力的培養(yǎng)[8]。

我們以“康普頓散射”一節(jié)中“量子解釋”部分為例進行參與式學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計，見表2。

表2 教學(xué)設(shè)計示例

2.3 總結(jié)測試

后測與總結(jié)（P+S）：后測與總結(jié)是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)成果、構(gòu)建完整知識體系的重要環(huán)節(jié)。在本文所提出來的新型教學(xué)模型中，將這兩個環(huán)節(jié)放在雨課堂中進行開展，通過主觀題功能實現(xiàn)作業(yè)批改打分。該方法與原有上交紙質(zhì)作業(yè)相比，省時省力，便于分析。

除此之外，與傳統(tǒng)BOPPPS 模型不同的是，在總結(jié)部分，為突出原子物理學(xué)教學(xué)特點、加深學(xué)生對原子物理學(xué)實踐與應(yīng)用的理解，我們充分利用線上視頻功能，對慕課視頻、網(wǎng)絡(luò)視頻進行精選，設(shè)置科學(xué)前沿專題，例如盧瑟福背散射技術(shù)專題、掃描隧道顯微鏡專題，同步輻射技術(shù)專題、磁共振技術(shù)專題等。

需要說明的是，后測與總結(jié)環(huán)節(jié)的教學(xué)反饋是下一節(jié)課預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計的重要參考依據(jù)，此舉可以幫助學(xué)生建立知識之間的聯(lián)系，不斷查缺補漏，形成完整的知識體系。

3 結(jié)語

基于雨課堂+BOPPPS 模型的教學(xué)設(shè)計方案將線上預(yù)習(xí)總結(jié)與線下參與式學(xué)習(xí)有機結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，最大限度調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，利用碎片化時間開展教學(xué)，為參與式學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。新型教學(xué)模式的提出對于教師轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，實現(xiàn)智慧教學(xué)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。該模型在本?！对游锢韺W(xué)》 教學(xué)實施中取得了不錯的進展，但仍存在部分問題，例如如何保證前測后測數(shù)據(jù)的可信度、提高學(xué)生參與度等，這些問題的解決還需要長期、不斷的實踐，教師需要在此過程中不斷對其進行調(diào)整、優(yōu)化，以更好地完善教學(xué)。