大學物理教學信息化的實踐探索

王心芬　劉小妹　步青華　王芳

[摘 要]文章基于教育信息化的背景，將微信公眾號、慕課等信息化教學手段融入大學物理教學，開展了傳統(tǒng)和現(xiàn)代相融合的大學物理教學探索。多種信息化教學手段的整合應用，有效實現(xiàn)了大學物理教學信息化。

[關鍵詞]大學物理;信息化;慕課;微信公眾號

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）04-0113-03

大學物理是高等學校理工科各專業(yè)的一門重要通識性必修課程，它對學生自然科學知識體系的構建、專業(yè)課程的學習和科學素養(yǎng)的培養(yǎng)具有重要的作用。在當前教育信息化的背景下，大學物理的教與學面臨著巨大挑戰(zhàn)。一方面，學習方式發(fā)生了巨大的變化，獲取知識的途徑更加多元化，上課已不再是學生獲取知識的唯一途徑;學生熱衷于使用移動產品，且容易接受并嘗試新事物[1]。另一方面，傳統(tǒng)的教學模式受到信息化的沖擊，慕課（MOOC，即Massive Open Online Course）、微課、SPOC以及翻轉課堂等各種信息化教學手段的融合應用，給大學物理教學帶來了深刻影響[2]。

近年來，我校逐步將微信公眾號、慕課等信息化手段融入大學物理教學，開展了傳統(tǒng)和現(xiàn)代融合的大學物理教學探索。特別是在抗疫期間，更是整合應用了多種信息技術手段，這對順利完成大學物理教學任務和實現(xiàn)大學物理教學信息化發(fā)揮了重要的作用。

一、信息化教學手段

（一）微信公眾號

大學生是微信用戶群體的中堅力量，對于基于微信公眾號進行教與學已有充分的心理準備[3]。2018年，我們成功申報了校教改課題，創(chuàng)建了輔助大學物理教學的“欣微課堂”微信公眾號?！靶牢⒄n堂”微信公眾號依據教育學認知理論和“以學生為中心”的原則，兼顧傳授知識和培養(yǎng)素養(yǎng)的雙重目標，設計了“課程資料”、“訓練答疑”和“知識拓展” 3個主菜單和15個一級子菜單?！靶牢⒄n堂”微信公眾號收納了豐富的教學資源，兩年多來共推送了320多條圖文消息和視頻消息。實踐表明，“欣微課堂”微信公眾號為我校學生提供了一個快樂學習大學物理知識的微課堂平臺。

（二）慕課

慕課是指大規(guī)模的開放網絡課程。2018年，“大學物理2”在線開放課程建設項目獲校級立項;2019年，“大學物理1”在線開放課程建設項目獲省級立項。“大學物理1”在線開放課程包括力學、熱學和電磁學三部分內容，共72學時，在每年的春季學期開設;“大學物理2”在線開放課程包括振動和波、波動光學和近代物理三部分內容，共40學時，在每年的秋季學期開設。

目前，“大學物理1”在線開放課程和“大學物理2”在線開放課程在中國大學MOOC平臺都已正式上線。大學物理在線開放課程提供知識點在線授課視頻、例題分析視頻、在線測試及作業(yè)等。為了實現(xiàn)對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，大學物理在線開放課程增設了“工科教授聊物理”“物理人文模塊”等視頻專欄。

二、信息化教學手段融入大學物理教學的實踐

兩年多來，我們逐步將微信公眾號、慕課等教學手段進行融合應用，開展了大學物理信息化教學的一系列改革探索，積累了一定的實踐經驗。2018年秋季學期起，我們開始了應用“欣微課堂”微信公眾號輔助“大學物理2”在線開放課程的教學實踐。2019年，我們將“欣微課堂”微信公眾號推廣給更多班級使用，學生關注數達4300多人。2019年秋季學期，我校“大學物理1”在線開放課程在校內留學生班級第1次開課;2020年春季學期（疫情期間），“大學物理1”在線開放課程在中國大學MOOC平臺第2次開課，校內外選課人數達7000多人;2020年秋季學期，“大學物理2”在線開放課程第1次正式開課。下面我們談談融合應用慕課、微信公眾號和騰訊直播課堂的“大學物理1”在線開放課程的教學實踐。

（一）創(chuàng)建SPOC教學班或關聯(lián)教學班

目前，大多數學校將現(xiàn)有的MOOC課程與校內教學有機結合，即對本校學生開放SPOC（Small Private Online Course）小規(guī)模限制性在線課程[4]。

在2020春季學期，根據我校實際情況，大學物理教師利用“愛課程慕課堂”創(chuàng)建了SPOC教學班或關聯(lián)線上“大學物理1”教學班，按照原來教學計劃的時間安排開展線上教學。例如，我們教學班的人數為212人（初修140人，跟班重修72人），有204人選課加入了關聯(lián)線上“大學物理1”教學班?；谶@一學情，我們開展了融合慕課、微信公眾號和騰訊直播課堂等信息化手段的大學物理教學。

（二）線上教學實施過程

1.課前準備

課前，教師一方面通過“愛課程慕課堂”的后臺管理界面進行認真?zhèn)湔n，編寫公告和課堂測試題或討論題等，根據班級實際情況，精心設計導學單和教學方案，為課堂教學做好準備;另一方面利用微信公眾號的群發(fā)功能，向學生推送教學計劃和配有導學思考題的PPT課件。例如第一章“質點運動學”的第一節(jié)“質點運動的描述”PPT課件中，設計了“已知質點的運動方程如何求軌道方程？”“質點運動學的兩類問題是什么？”等導學思考題。

根據教師提供的導學單，學生進行線上自主預習，學生既可以選擇在微信平臺預習教學課件，也可以選擇在慕課平臺學習教學視頻，或者利用兩者進行互補學習?！按髮W物理1”在線開放課程向學生提供了62個教學視頻，這些視頻大多是圍繞一個或數個知識點的微視頻，時長一般控制在15分鐘左右，方便學生隨時隨地學習，且不容易產生疲勞和厭倦。例如，我們教學班的學生線上視頻學習情況為：線上學習15小時以上的人數85人，占比41.7%;線上學習10小時以上的人數為153人，占比75.0%。

2.課堂教學

傳統(tǒng)的課堂教學，通常是線下教學。在抗疫期間無法進行線下教學的情況下，我們對學生進行問卷調查，了解相關情況，最終選擇了騰訊直播課堂和慕課堂相結合的線上教學來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線下教學。在騰訊直播課堂中，教師可以與學生進行實時交流互動，這是其他線上教學無法實現(xiàn)的[5]。

騰訊直播課堂中，教師有目的地設計教學活動，注意重難點知識的講授，串聯(lián)學生線上獲得的碎片化知識。師生積極互動，解答預習課件中的導學思考題，解決學習中遇到的問題，并做好筆記以加深記憶和便于抽查。例如，在教學“絕熱過程”一節(jié)時，我們設計討論題“理想氣體向真空的自由膨脹過程若是絕熱過程，此過程能否運用絕熱過程方程來分析計算膨脹后的狀態(tài)？”，引導學生思考。通過分析，學生明白絕熱過程方程的使用條件是準靜態(tài)絕熱過程，而自由膨脹過程是不可逆絕熱過程，是非準靜態(tài)過程，因而不能運用絕熱過程方程來分析計算，可以用熱力學第一定律來分析計算。

在騰訊直播課堂上，還可以通過手機移動端的“慕課堂”智慧小程序，穿插完成簽到、討論或練習等任務，調節(jié)課堂氣氛。例如，我們教學班的“慕課堂”后臺“課堂活動類型統(tǒng)計圖”數據統(tǒng)計顯示，總36次授課中完成簽到34次，討論30次，練習14個，問卷3個。

3.課后管理

課后，教師融合應用多種信息化手段，加強對學生學習的督促和管理。具體做法是：利用“慕課堂”后臺管理查看學生線上學習的數據和分析學情;利用微信公眾號推送習題課的課件等復習資料，并按教學進程適時向學生推送線下作業(yè)解答和自測題答案;利用班級QQ群和微信公眾號進行互動答疑;等等。

在作業(yè)和教學檢查環(huán)節(jié)，分層次要求和管理。首先檢查線下紙質作業(yè)的完成情況和抽查學生的騰訊課堂聽課筆記。學生通過拍照的方式提交作業(yè)，再由各班級學習委員統(tǒng)一收集后發(fā)送給任課教師，任課教師及時批改作業(yè)并在騰訊課堂上評講。對于沒有聽課筆記的學生，教師及時進行溝通，以了解學生的聽課效果和缺課情況。其次要求學生在慕課平臺上完成一定量的線上作業(yè)。最后鼓勵學有余力的學生完成微信公眾號推送的自測訓練題。這樣對學生的課后學習進行分層次要求和管理，可以兼顧到每位學生，便于教師了解學生的的實際情況和學習能力。

（三）教學考核和效果

2020年春季學期結束前夕，我校學生分批返校參加期末自主復習和集中考試，大學物理課程的幕課及微信資源在學生的期末復習中發(fā)揮了重要作用。微信公眾號助手APP數據統(tǒng)計顯示，期末復習期間，學生的每日訪問量均超過10 000人次，分享轉發(fā)數10次。“慕課堂”后臺數據也顯示，“大學物理1”在線開放課程在中國大學MOOC平臺上的課程評價分為4.6分。從218條學生留言中可以看到，在線開放課程受到很多學生歡迎。

抗疫期間，將幕課、微信公眾號與騰訊直播課堂優(yōu)化整合的“大學物理1”在線開放課程，得到了絕大多數學生的認可，并取得了良好的教學效果。據統(tǒng)計，我校所有開設“大學物理1”在線開放課程的班級，在2020年春季學期期末考試中均取得了較好的成績。在試卷難度系數一樣的情況下，成績分布情況與往屆同類班級的傳統(tǒng)線下教學相當。例如，我們的關聯(lián)教學班成績稍好于上屆同類班級，其中不及格率為15.0%，下降了5.7個百分點。

三、融合應用信息化手段助力學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)

大學物理課對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)具有重要的作用，科學素養(yǎng)是對知識本質的理解、升華、激活和運用，它包括科學知識、科學方法、科學思想和科學態(tài)度等[6]。

在大學物理教學實踐中，我們體會到，信息化教學手段的融合應用，可實現(xiàn)在線開放課程和課堂教學的優(yōu)勢互補，能緩解大學物理課程內容較多而學時相對較少的矛盾，在技術和時間上為利用大學物理課培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)提供了有利的條件。

（一）突出與工科專業(yè)相融合

結合我校工科專業(yè)的具體情況，“大學物理1”在線開放課程中增設了“工科教授聊物理”視頻專欄，邀請我校船海、機械等學院的幾位教授攝制了多個物理知識與專業(yè)知識緊密結合的講座視頻，例如船舶中的力學舉例、高樓減震擺、慣性導航陀螺儀、手機觸摸屏工作原理、近海岸風力發(fā)電等，幫助學生了解物理知識在工程上的運用，從而加深他們對物理知識本質的理解，激發(fā)他們的學習興趣。

另外，我們在“欣微課堂”微信公眾號的“知識拓展”主菜單下設置了“課外拓展”和“生活物理”兩個一級子菜單，利用微信公眾號的群發(fā)和鏈接功能介紹物理學前沿知識，精選網絡上研究物理學在生產和生活中的應用等方面的優(yōu)秀文章或視頻，轉發(fā)或將鏈接地址推送給學生，從而加強學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）融入物理學史教育

在大學物理教學中引入物理學史作為改革傳統(tǒng)物理教學模式的一種手段，一直以來受到國內外學者的廣泛關注[7]。物理學史的引入，除了能增添課程的趣味性，還能讓學生體驗物理概念、物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，了解和掌握物理學發(fā)展中的方法論，領會物理學思想，感受理性探索的樂趣，從而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

我們通過查閱一些物理學史書籍，尋找和發(fā)掘物理學史料，對物理學史料進行一定的編輯和加工使之成為優(yōu)質的教學素材，或將其制作成教學視頻、課件等。對于物理學史，我們或融入大學物理課堂教學引導學生學習，或通過在線慕課或微信公眾號向學生推送供學生自主學習。

例如，“大學物理2”在線開放課程中增設了“古今中外漫話物理”拓展欄目，提供了9個微視頻，具體有“從經驗到科學的上下3000年”“從中國科學的黃金時代看物理”等。另外，在“欣微課堂”微信公眾號的“知識拓展”主菜單下設置了“學史教育”一級子菜單以及“物理學史”和“物理學家”兩個二級子菜單，將制作好的有關大學物理每一知識模塊的發(fā)展史的PPT課件、物理學家PPT課件和物理學史上一些重大發(fā)現(xiàn)和著名爭論的Word文檔等物理學史素材上傳至微信公眾號，供學生隨時查看學習。同時，利用微信公眾號的外部鏈接功能，精選網絡上的一些關于物理學史方面的優(yōu)秀文章或視頻推送給學生。實踐表明，將物理學史融入大學物理教學，可有效培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

綜上可知，微信公眾號和慕課這兩種信息化教學手段各具特色，將兩者有機結合，充分發(fā)揮慕課的微視頻和在線測試的優(yōu)勢以及微信公眾號的圖文即時推送和外部鏈接的優(yōu)勢，有利于提高大學物理教學的效果。在大學物理教學中靈活應用以慕課為主的信息化教學手段，使大學物理教學充滿了時代氣息，真正發(fā)揮了大學物理課程對傳授學生物理知識和培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的雙重作用。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 王祖源，張睿，顧牡，等.基于SPOC的大學物理課程混合式教學設計與實踐[J].物理與工程，2018（4）：3-19.

[2] 盧樹華，田方，王麗輝.大學物理教學信息化探討與實踐[J].大學物理，2019（1）：47-52.

[3] 胡芳馨，郭春顯，楊鴻斌，等.基于微信公眾平臺的大學物理翻轉課堂教學模式初探[J].課程教育研究，2019（11）：155.

[4] 鄭奇，楊竹筠.SPOC：結合高校教學的融合創(chuàng)新[J].物理與工程，2014（1）：15-18.

[5] 徐紅霞，王順治，劉燁.MOOC課程與校內“大學物理課堂”混合式教學的嘗試[J].物理通報，2019（10）：28-32.

[6] 馮明春，王玉杰，李增松，等.物理學史在大學物理教學中的功能及其現(xiàn)狀調查分析研究[J].大學物理實驗，2019（12）：130-135.

[7] 鄧浩亮.關于在大學物理教學中引入物理學史的探討[J].天津職業(yè)技術師范大學學報，2019（1）：54-57.

[責任編輯：黃春香]