線上線下混合式教學設計與探索

許川

摘?要：近年來，新冠疫情持續(xù)影響高校的正常教學工作，各高校在教育部的引導下，立足本校學情特點，紛紛對教學模式進行改革和創(chuàng)新。通過對傳統(tǒng)大學物理實驗教學中存在的問題進行分析討論，以混合式教學理念及其優(yōu)勢為依據(jù)，以《大學物理實驗》課程為例，提出了線上線下混合式教學改革方案。該方案從課前預習、課堂實踐、課后鞏固提高以及教學評價四個方面進行線上線下混合式教學改革，并將課程考核貫穿于課前、課中及課后。通過混合式教學模式的實施，既保留了傳統(tǒng)教學的儀式感，又注入了新時代的活力，以期進一步優(yōu)化當前的大學物理實驗教學模式。

關(guān)鍵詞：混合式教學????新工科????大學物理實驗????教學模式改革

中圖分類號：O4-0????????????????文獻標識碼：ADesign?and?Exploration?of?Online?and?Offline?Blended?Teaching

Key?Words：?Blended?teaching;?New?engineering;?University?physics?experiment;?Teaching?model?reform

1???大學物理實驗教學的重要性

大學物理實驗是對高等理工科院校學生進行科學實驗基本訓練的一門必修課程[1]。同中學物理實驗相比，大學物理實驗是學生進入大學后接受系統(tǒng)實驗方法和技能訓練的開端，是理工科類各專業(yè)學生進行科學實驗訓練的重要基礎，在培養(yǎng)學生觀察、分析和發(fā)現(xiàn)問題的能力以及動手能力和創(chuàng)新能力等方面都起著至關(guān)重要的作用。通過該課程的學習，使學生對科學實驗的基本方法和主要過程有清晰的認識，為今后的學習和工作奠定良好的實踐基礎。

2???大學物理實驗教學現(xiàn)狀

目前，筆者學校的大學物理實驗授課主要由3個環(huán)節(jié)組成，分別是課前預習、課堂實踐操作和課后書寫實驗報告[1]。3個環(huán)節(jié)的主要任務如下。

2.1???課前預習

課前預習是學生上好實驗課的基礎。在進行課堂實踐操作之前，要求學生查閱《大學物理實驗》課本及其他資料，了解實驗原理、實驗方法、實驗條件、實驗內(nèi)容以及注意事項。在此基礎上，自行設計實驗方案，并設計原始數(shù)據(jù)記錄表格，完成預習報告的書寫。

2.2???課堂實踐操作

課堂實踐操作是實驗課的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在此環(huán)節(jié)，需要學生獨立進行具體的實驗設備操作。學生穿戴好鞋套、安全服后進入實驗室，依據(jù)課前預習和授課老師的講授，安裝、調(diào)試實驗設備，按照擬定的實驗方法分組進行實驗操作，準確記錄原始數(shù)據(jù)。實驗完成后，原始數(shù)據(jù)經(jīng)授課老師檢查無誤后，學生將實驗設備恢復原狀，打掃實驗室衛(wèi)生，離開實驗室。

2.3???課后書寫實驗報告

書寫實驗報告是實驗課的最后一個環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中，要對原始實驗數(shù)據(jù)進行處理，應注意以下幾個方面：（1）保持實驗數(shù)據(jù)的原始性；（2）數(shù)據(jù)處理過程應具有可信性；（3）按要求完成實驗報告。

3???大學物理實驗教學中存在的問題

3.1???課前預習不充分

大學物理實驗課的實踐性較強，實際操作技能需要重復練習才能熟練掌握。傳統(tǒng)的大學物理實驗教學模式下，學生主要是通過閱讀教材進行預習。通過預習環(huán)節(jié)，學生對實驗目的、實驗原理、實驗方法形成基本認識，并完成預習報告，為課堂實踐打好理論基礎。然而筆者在實際教學活動中發(fā)現(xiàn)，大部分學生的課前預習效果較差，預習報告普遍存在照抄實驗課教材的現(xiàn)象，沒有自主地思考、歸納和總結(jié)。學生只是被動地、機械式地完成教師布置的預習任務，并沒有對課堂實踐形成真正意義上的指導。

3.2???學生對實驗課認識不足

該校的大學物理實驗課程安排在大一上下兩個學期。一方面，部分同學存在僥幸心理，認為課前預習沒有必要，只要課堂上認真聽老師講解就能學好該門課程。由于實驗課的學時限制，任課教師為了保證每位同學有充分動手實踐的時間，只能壓縮理論知識的講解，最終造成未充分預習的同學在對實驗理論知識不清楚的情況下盲目進行實踐操作，頻繁出現(xiàn)錯誤。另一方面，學生大一學年的基礎課程較多，學習任務重，考核壓力大。學生對時間、精力的分配不合理，將大部分時間用于理論課程的學習，從而忽略了實驗課的預習，降低實驗課的學習效果[2]。

3.3???實驗報告自主完成度低，缺乏思考

同中學物理實驗相比，大學物理實驗對數(shù)據(jù)處理提出了更高的要求，需要對不確定度進行計算。例如：“密度的測量”實驗，該實驗通過靜力稱衡法測量固體金屬塊的密度。物質(zhì)密度測量完成后，還要將數(shù)據(jù)代入不確定度公式進行計算，獲得不確定度。雖然教師在預習指南和課堂上對不確定度的含義和計算過程進行了講解，但學生沒有充分的時間在課堂內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理任務。部分學生課下沒有及時進行數(shù)據(jù)處理，后期遇到困難后也不方便找任課教師請教，最終導致實驗報告數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)完成質(zhì)量較差。更有甚者，直接抄襲同學實驗報告的數(shù)據(jù)處理部分以及歸納總結(jié)，沒有自主思考，流于形式[3，?4]。

3.4???考核方式單一

結(jié)合“三段式”教學模式，教師分別對預習報告、課堂實踐操作和實驗報告進行評分，并進行加權(quán)計算。由于學生對實驗課的認識不足、物理基礎知識參差不齊，預習報告往往是照抄實驗課教材，效果較差，最終降低了預習報告分數(shù)的客觀性。對于課堂實踐操作環(huán)節(jié)，由于學生前期未能進行有效的預習，教師要花費大量時間對理論知識進行講解，縮短了學生動手實踐的時間。學生的實際設備操作能力、排除設備疑難雜癥能力以及創(chuàng)新能力得不到全面客觀的考查。實驗報告的評判作為實驗課考核的最后一個環(huán)節(jié)，在整體考核中占有較大的比例。然而實際上，學生上交的實驗報告存在較嚴重的照抄課本或互相抄襲現(xiàn)象，導致最終成績不能體現(xiàn)學生的真實水平，增大了成績分布的隨機性。

綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，在大學物理實驗教學過程中存在諸多問題，降低了教學質(zhì)量，對學生自主思考、分析解決問題以及實際動手能力的培養(yǎng)存在不足。為了加深學生對該課程內(nèi)容的理解，掌握基本實驗操作技能，提高科學研究能力，滿足新工科發(fā)展需求，對大學物理實驗教學模式的改革迫在眉睫。

4???線上線下混合式教學模式的優(yōu)勢

4.1???創(chuàng)新教學模式

將大學物理實驗課程由傳統(tǒng)的線下教學轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上線下混合式教學，提高教師的網(wǎng)絡化教學水平，滿足疫情防控常態(tài)化大背景下的教學需求。近幾年，由于新冠肺炎疫情的影響，全國多地出現(xiàn)區(qū)域封控，線下授課被迫暫停，但這也促使了線上學習平臺的快速發(fā)展。目前被廣泛使用的線上學習平臺有雨課堂、學習通、慕課、釘釘直播、騰訊會議以及各種錄屏軟件，為實現(xiàn)線上線下混合式教學提供了便利。

4.2???豐富教學資源

在傳統(tǒng)教學模式中，教學資源主要為課本、教案、教輔書籍和PPT課件。隨著信息技術(shù)的提高以及新冠疫情對教學工作變革的迫切壓力，教育部組織發(fā)布了千門國家級在線精品課程以及大量的省市級精品課程，基本涵蓋了各學科和各專業(yè)的基礎課程。全國高校的教師和學生可以免費獲得上述優(yōu)質(zhì)在線教育資源，針對性地將整合后的在線資源融入自身課程建設，有利于豐富課程內(nèi)容，增加課程深度，促進了線上線下混合式教學模式的推廣[5]。這在疫情防控常態(tài)下的今天具有重要的實際意義。

4.3???提高學生積極性

目前雨課堂、學習通等平臺都可以提前發(fā)布學習資料，方便學生進行課前預習，并且可以跟蹤每位同學的預習進度。學生學習時間自由靈活不再局限于課本，可以對教師錄制的微視頻等課件進行反復學習，同時可以利用平臺隨時向教師進行疑難問題的請教，增加師生互動，提高了學習效率[6，?7]。

4.4???優(yōu)化課程考核

線上線下混合式教學模式方便開展形式多樣的教學評價，使其貫穿于整個教學過程，可以更加真實地反映出每位同學的學習效果，將學生在整個學習過程中的學習情況及時、準確地反饋給教師。例如：可以在雨課堂和學習通平臺上設置學習任務點、發(fā)布彈幕、章節(jié)測驗、闖關(guān)模式以及問卷調(diào)查，通過豐富的考核方式檢測學生對課程的實時掌握程度，便于教師適時調(diào)整教學內(nèi)容和教學進度。

5?《大學物理實驗》線上線下混合式教學實踐

5.1???課前預習

5.1.1??制作課件

首先是制作預習課件，以“質(zhì)量與密度的測量”實驗為例。在傳統(tǒng)教學模式中，以教師課堂講授為主，師生的互動性較高，但是由于課堂時長的限制，教師的講授必須保持一定節(jié)奏，難以滿足各層次學生的接受能力。而線上線下混合式教學可以通過錄制微課、發(fā)布在線課程等途徑實現(xiàn)學生隨時隨地反復觀看疑難知識點，大大提高學習效率。該文采用PPT課件+錄制微課的方式提供預習資料。

第一步，提出問題。其實在中學階段同學們已經(jīng)做過質(zhì)量與密度的測量實驗，那么中學階段是如何設計此實驗呢？以此問題幫助學生回憶中學物理實驗的相關(guān)知識點，對使用天平測量質(zhì)量和排水法測量體積等內(nèi)容進行復習。

第二步，對主要知識點進行講解。該實驗采用靜力稱衡法測量金屬塊的密度，首先利用媒介純凈水計算出金屬塊的體積，然后計算得到金屬塊密度。

第三步，總結(jié)思考。通過上述實驗原理的介紹，結(jié)合第一步提出的問題，對實驗思路進行總結(jié)，通過學習通設置線上提問，要求學生作答。在學生對實驗原理有基本了解的前提下，再次提出新的問題。通過對具體實驗內(nèi)容的提問，引導學生思考討論，讓學生帶著興趣走進第二個環(huán)節(jié)，即課堂實踐操作。要求學生自主設計原始數(shù)據(jù)記錄表格。

5.1.2??發(fā)布預習任務并考核

第一步，在學習通平臺創(chuàng)建班級，發(fā)布邀請碼，要求學生進入新建班級。建立實驗課章節(jié)，將錄制完成的微課視頻、PPT和教案發(fā)布到對應章節(jié)，并通知學生自主觀看。為了保證學生觀看微課視頻的質(zhì)量，可以將微課播放設置為禁止拖曳、禁止倍速觀看以及禁止窗口切換等。

第二步，將實驗原理的關(guān)鍵點和思考題設置為預習檢測環(huán)節(jié)，要求學生在課堂實踐操作之前完成。教師通過學習通平臺的后臺監(jiān)控程序，可以隨時關(guān)注學生預習進度和檢測結(jié)果，對學生的預習效果做出及時客觀的評判，以便在課堂實踐環(huán)節(jié)針對性地進行查漏補缺。

5.2???課堂實踐

（1）第一階段（5?min）：學生按課前設置的小組進入實驗室（每組約10人），通過學習通平臺進行簽到。教師檢查學生的預習報告，并做好考核記錄[8]。

（2）第二階段（10?min）：利用學習通平臺設置3～5個搶答題，檢驗學生實際預習效果，鼓勵學生討論，在課堂對重要知識點進行鞏固，同時也有利于激發(fā)學生對實驗課的興趣。教師根據(jù)學習通軟件的后臺檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合學生現(xiàn)場表現(xiàn)，對關(guān)鍵知識點進行梳理總結(jié)。

（3）第三階段（10?min）：大學物理實驗課程對數(shù)據(jù)處理提出了更高的要求，要求學生對測量結(jié)果進行不確定度的計算。由于不確定度的計算是該實驗的一個難點，學生不易掌握，所以將此知識點結(jié)合例題進行課堂講解。

（4）第四階段（15?min）：教師對物理天平的構(gòu)成進行簡介，并對儀器進行示范操作，主要包括：調(diào)節(jié)天平底座和橫梁的水平、稱量金屬塊的質(zhì)量、實驗完畢后天平的復位等。在示范操作的同時，對天平使用的注意事項進行說明。

（5）第五階段（80?min）：學生自主進行實驗操作，教師巡視檢查，對違規(guī)操作設備的行為及時進行糾正，對學生的疑問及時解答。此外考慮到學生動手能力的差異，鼓勵動手能力強的同學幫扶動手能力弱的同學，通過同學之間的合作，促使更多的學生參與到課堂教學活動中，有效鞏固所學知識點。

（6）第六階段（15?min）：教師檢查學生原始數(shù)據(jù)是否完整，進行課堂總結(jié)。此外教師將實驗報告的書寫規(guī)則進行說明，并將關(guān)于不確定度計算方法的微課上傳到學習通平臺，方便學生課后查閱。

5.3???課后書寫實驗報告

學生課后依據(jù)學習通平臺的預習課件對實驗內(nèi)容進行復習，利用碎片時間對重要知識點進行鞏固，加深理解，鼓勵學生對實驗設計進行優(yōu)化，并將設計思路上傳至學習通平臺。學生按要求獨立完成實驗報告，重點關(guān)注關(guān)于不確定度的數(shù)據(jù)處理和思考題。最后教師發(fā)布課后拓展資源，利用慕課、在線教育等平臺上的優(yōu)秀資源為學生提供深層次學習的途徑。

5.4???教學評價

教學評價主要是對學生在大學物理實驗線上線下混合式教學過程中的表現(xiàn)進行客觀評價。在傳統(tǒng)教學過程中，任課教師往往依據(jù)實驗報告進行最終評價，考核方式單一，不能完全體現(xiàn)學生的真實學習效果。而學習通、雨課堂等在線學習平臺提供了簽到、問卷、討論、搶答等多種功能，在豐富教學活動的同時，也為教學考核多樣化提供了途徑。教師可以依據(jù)學生在平臺內(nèi)的具體學習情況進行教學評價，可以對不同章節(jié)進行不同形式、比例的靈活考核，將課前預習、課中實踐以及課后總結(jié)進行有效的結(jié)合。和傳統(tǒng)的線下教學相比，線上線下混合式教學模式增強過程考核，豐富考核形式，提高學生的積極性和參與度，確保了教學質(zhì)量的提高。

6???結(jié)語

在疫情防控常態(tài)化的背景下，線上線下混合式教學模式結(jié)合了傳統(tǒng)教學和線上教學的優(yōu)勢，突破了地域、單一學校的限制，為現(xiàn)代教育注入了新的活力，保障了停課不停學目標的有效落實。學生既可以充分利用優(yōu)質(zhì)的線上教育資源，提高學習效率，又可以通過線下課堂內(nèi)的師生互動將所學知識融會貫通，提高學習質(zhì)量。線上線下多種教學形式及教學活動的實施，更符合現(xiàn)代教育的要求。大學物理實驗教學工作應結(jié)合本校師生的具體情況，在實踐過程中進行反思，提出改革優(yōu)化的意見，為培養(yǎng)具有實踐能力和創(chuàng)新能力的應用型人才不斷努力。

參考文獻

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[4]沈陽，張云竹.基于微課模式的大學物理實驗教學改革分析[J].高教學刊，2017（15）：112-114.

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[8]張微，李爽.“新工科”背景下民辦高校建環(huán)專業(yè)CAD線上線下混合式教學實踐研究[J].對外經(jīng)貿(mào)，2022（6）：157-160.