OMO教學(xué)模式在量子力學(xué)課程教學(xué)中的實(shí)踐

高海峽 陳怡

摘要隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中國(guó)教育的傳統(tǒng)線(xiàn)下教學(xué)方式開(kāi)始向線(xiàn)上教學(xué)方式轉(zhuǎn)變。線(xiàn)上教學(xué)雖然打破了傳統(tǒng)教學(xué)模式在時(shí)間和空間上的局限性，但是極其依賴(lài)科技和信息技術(shù)的發(fā)展，成本較高，制度和方案都不成熟，因此出現(xiàn)了許多線(xiàn)上與線(xiàn)下相結(jié)合的教學(xué)模式。其中線(xiàn)上與線(xiàn)下的深度式、無(wú)邊界式融合的OMO模式，吸引了大量學(xué)者對(duì)其在教育上的應(yīng)用進(jìn)行探索。文章將OMO模式與高校量子力學(xué)教學(xué)緊密結(jié)合，探究改變傳統(tǒng)教學(xué)方法、提高量子力學(xué)教學(xué)質(zhì)量的新方法。

關(guān)鍵詞OMO模式；量子力學(xué)；實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G424? ??????????????????????????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.21.033

The Practice of OMO Teaching Mode in the Teaching of Quantum Mechanics Course

GAO Haixia， CHEN Yi

（College of Science， Hunan University of Science and Engineering， Yongzhou， Hunan 425199）

AbstractWith the development of information technology and the Internet， the traditional offline teaching methods in Chinese education have begun to shift towards online teaching methods. Although online teaching has broken the limitations of traditional teaching models in terms of time and space， it heavily relies on the development of technology and information technology， has high costs， and the system and solutions are not mature. Therefore， many teaching models that combine online and offline have emerged. The deep and borderless integration of online and offline OMO mode has attracted a large number of scholars to explore its application in education. This article closely combines the OMO model with quantum mechanics teaching in universities， exploring new methods to change traditional teaching methods and improve the quality of quantum mechanics teaching.

KeywordsOMO mode; quantum mechanics; practice

在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)教學(xué)模式與教學(xué)需求的矛盾越來(lái)越突出[1]。如何突破時(shí)間和空間的制約，有效傳遞知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生能力是值得當(dāng)今教育者深思的問(wèn)題。現(xiàn)在很多高校教師采取線(xiàn)上教學(xué)模式，這種教學(xué)模式能夠打破傳統(tǒng)課堂的時(shí)空制約，使教學(xué)方式多樣化，豐富學(xué)生學(xué)習(xí)方式的同時(shí)使教育資源利用效率最大化，促使教育更公平化，有利于共享社會(huì)的發(fā)展。但是，單純的線(xiàn)上教學(xué)存在易受外部環(huán)境的干擾、師生之間溝通和互動(dòng)困難、教師難以了解和監(jiān)督學(xué)生聽(tīng)課狀態(tài)和缺乏課堂學(xué)習(xí)氛圍等局限。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的OMO教學(xué)模式，使線(xiàn)上授課和線(xiàn)下互動(dòng)教學(xué)一體化，重新編排課堂形式，打通單向溝通的障礙，滿(mǎn)足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，能真正提高教育教學(xué)質(zhì)量。

量子力學(xué)課程是高校物理學(xué)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)開(kāi)設(shè)的一門(mén)重要課程，理論性強(qiáng)，常采用傳統(tǒng)性教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)難度大。本文旨在將傳統(tǒng)課堂和網(wǎng)絡(luò)課堂的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，構(gòu)建適合量子力學(xué)課程特點(diǎn)的線(xiàn)上與線(xiàn)下一體化教學(xué)的OMO模式，以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生理解、掌握和運(yùn)用量子力學(xué)知識(shí)的能力，具有較強(qiáng)的可推廣性[2]。

1? OMO教學(xué)模式

1.1? OMO模式的概念

OMO教學(xué)模式就是把傳統(tǒng)面授學(xué)習(xí)與線(xiàn)上網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)相融合，線(xiàn)下支持線(xiàn)上、線(xiàn)上賦能線(xiàn)下，二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相輔相成，是一種線(xiàn)上與線(xiàn)下深度融合的新型教學(xué)模式[3]。其主要分為三種形式：一是線(xiàn)上教學(xué)為主，線(xiàn)下答疑為輔；二是線(xiàn)下教學(xué)為主，線(xiàn)上答疑為輔；三是合理地進(jìn)行線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)和答疑，將線(xiàn)上線(xiàn)下教學(xué)技能有機(jī)整合。由此可見(jiàn)，OMO教學(xué)模式相比傳統(tǒng)線(xiàn)下課堂有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性，在信息化教育變革的潮流中，它將成為未來(lái)中國(guó)教育的新形態(tài)[4-5]。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于OMO模式的研究主要是在雙師課堂中的應(yīng)用，國(guó)外側(cè)重于課程內(nèi)容相關(guān)方面的研究，包括教學(xué)模式、課程規(guī)模以及效果評(píng)價(jià)方面；國(guó)內(nèi)更側(cè)重于教學(xué)設(shè)計(jì)和應(yīng)用場(chǎng)景方面的研究，典型的幾家公司有新東方、愛(ài)學(xué)習(xí)、達(dá)內(nèi)科技等。與此同時(shí)也衍生了類(lèi)似的OMO轉(zhuǎn)型模式，如智慧課堂[6]。

線(xiàn)上教學(xué)在給高校教學(xué)帶來(lái)許多利好的同時(shí)，也暴露出一些短板[7]，如：教師在線(xiàn)教學(xué)知識(shí)的缺乏、教師在線(xiàn)教學(xué)的技能和經(jīng)驗(yàn)的不足，在線(xiàn)教學(xué)資源的匱乏等，尤其是資源和條件的限制，使OMO 項(xiàng)目?jī)H集中于東部地區(qū)和幾所著名的大學(xué)，沒(méi)有普遍開(kāi)展。將OMO與大學(xué)課程教學(xué)相結(jié)合的研究才剛剛起步。

1.2? OMO模式的構(gòu)建理念

1.2.1? 強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體

在OMO教學(xué)模式中，不論是線(xiàn)上還是線(xiàn)下教學(xué)設(shè)計(jì)均以學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和學(xué)習(xí)收獲為出發(fā)點(diǎn)，需要分析學(xué)生的心理和知識(shí)難易程度，體現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)理念。線(xiàn)上設(shè)計(jì)的問(wèn)題和學(xué)習(xí)任務(wù)要激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣和探索欲，誘發(fā)學(xué)生的求知欲，線(xiàn)下的教學(xué)設(shè)計(jì)要鼓勵(lì)學(xué)生勇于提問(wèn)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和發(fā)散思維。在物理教學(xué)中，教師要善于將書(shū)上的理論知識(shí)同實(shí)際生活事例聯(lián)系起來(lái)，用具體的事例幫助學(xué)生理解抽象的物理概念，達(dá)到知識(shí)的內(nèi)化，并用之解決實(shí)際問(wèn)題。

1.2.2? 注重教學(xué)目標(biāo)的整體性

在OMO教學(xué)模式中，教師對(duì)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定要結(jié)合學(xué)生的學(xué)情進(jìn)行整體的規(guī)劃，將知識(shí)的“獲取”和“內(nèi)化”貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)在學(xué)習(xí)過(guò)程中提出問(wèn)題，積極投身小組的討論和探究式活動(dòng)，從而增加對(duì)知識(shí)的認(rèn)知深度。OMO教學(xué)模式有三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，即課前線(xiàn)上預(yù)習(xí)，課堂線(xiàn)下學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，課前預(yù)習(xí)是課堂學(xué)習(xí)的預(yù)熱，課堂學(xué)習(xí)是課前預(yù)習(xí)的深化，課后復(fù)習(xí)是課堂學(xué)習(xí)的延伸，教師要把這三個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)整合在一起[8]。教師需要認(rèn)真準(zhǔn)備導(dǎo)學(xué)案，幫助學(xué)生提前預(yù)習(xí)課堂學(xué)習(xí)任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，掌握學(xué)習(xí)方法，并檢測(cè)學(xué)習(xí)效果。

1.2.3? 深度融合信息化技術(shù)

OMO模式強(qiáng)調(diào)的是信息化技術(shù)與教學(xué)過(guò)程的融合，融合過(guò)程的核心和基礎(chǔ)是平臺(tái)的構(gòu)建，教師恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)過(guò)程的融合創(chuàng)新，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)出安全、靈活、生動(dòng)、智能的教學(xué)平臺(tái)。讓學(xué)生借助信息化平臺(tái)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)，如查閱資料、復(fù)習(xí)功課、小組合作、課后練習(xí)、視頻觀看等。將技術(shù)準(zhǔn)確地應(yīng)用到教學(xué)的每一步，比如課前預(yù)習(xí)可以使用軟件中的作業(yè)功能，課后評(píng)價(jià)可以使用后臺(tái)分析功能。

2? OMO教學(xué)模式在量子力學(xué)課程教學(xué)中的實(shí)踐

2.1? OMO模式在量子力學(xué)課程中的構(gòu)建

本文基于OMO教學(xué)模式的構(gòu)建理念，提出其在量子力學(xué)教學(xué)中實(shí)踐的基本流程，如圖1所示。

2.2? OMO模式在量子力學(xué)課程中的實(shí)踐案例

①線(xiàn)上學(xué)習(xí)任務(wù)發(fā)放。一維無(wú)限深勢(shì)阱教學(xué)的重點(diǎn)之一就是一維定態(tài)薛定諤方程的求解，而此時(shí)的薛定諤方程可以化為一個(gè)二階常系數(shù)齊次微分方程，因此預(yù)習(xí)二階常系數(shù)齊次微分方程的求解是學(xué)生課前的主要任務(wù)。通過(guò)線(xiàn)上平臺(tái)提前發(fā)放二階常系數(shù)微分方程的求解、定態(tài)薛定諤方程求解的步驟和預(yù)習(xí)新課等學(xué)習(xí)任務(wù)如下：

通過(guò)本節(jié)課的預(yù)習(xí)提綱讓學(xué)生對(duì)一維無(wú)限深勢(shì)阱的相關(guān)內(nèi)容有基本的了解。線(xiàn)上平臺(tái)將預(yù)習(xí)結(jié)果、收集到的資料、問(wèn)題等進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，教師進(jìn)行線(xiàn)上評(píng)價(jià)和考核。

②線(xiàn)下課堂教學(xué)。首先，體現(xiàn)教師主導(dǎo)作用，開(kāi)展有效的課堂教學(xué)。教師根據(jù)學(xué)生課前學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)估，并依據(jù)評(píng)估情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的引導(dǎo)。如，在了解學(xué)生熟悉薛定諤方程的程度和二階常系數(shù)齊次微分方程求解的基礎(chǔ)上進(jìn)入新課。首先要讓學(xué)生了解為什么要學(xué)習(xí)這個(gè)內(nèi)容，并幫助學(xué)生建立問(wèn)題模型，如圖2所示。

再引導(dǎo)學(xué)生建立一維定態(tài)薛定諤方程，并化成數(shù)學(xué)的中二階常系數(shù)齊次微分方程，最后要求學(xué)生自己求解方程。其教學(xué)片段如下：

通過(guò)這些講解，讓學(xué)生完全掌握二階常系數(shù)齊次微分方程求解的步驟、方法和這節(jié)課的主要學(xué)習(xí)任務(wù)、目的，做到事半功倍的效果。其次，發(fā)揮學(xué)生主體作用，開(kāi)展翻轉(zhuǎn)式課堂教學(xué)。學(xué)生或?qū)W生團(tuán)隊(duì)講述一維定態(tài)薛定諤方程的求解過(guò)程，其他學(xué)生或小組進(jìn)行補(bǔ)充和討論。當(dāng)然這個(gè)過(guò)程中，教師要及時(shí)提出一些問(wèn)題讓學(xué)生思考，如在勢(shì)阱外能量是無(wú)窮大時(shí)的薛定諤方程怎樣求解？求出的波函數(shù)的系數(shù)怎樣進(jìn)行確定？波函數(shù)和能量有什么物理意義？等問(wèn)題，要充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)能觀性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

③課后提升是通過(guò)課后作業(yè)和課后問(wèn)題的交流等渠道進(jìn)行，采用多元化評(píng)價(jià)。課后評(píng)價(jià)體系將對(duì)學(xué)生所遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析、記錄，教師可以根據(jù)系統(tǒng)分析對(duì)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)體系的鞏固和內(nèi)化。教師通過(guò)提供課后作業(yè)和指導(dǎo)材料，拓展學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用能力并向教師反饋心得體會(huì)，從而促進(jìn)他們?cè)谖锢斫虒W(xué)中的知識(shí)遷移和社會(huì)實(shí)踐。教師通過(guò)對(duì)學(xué)生的課堂反饋進(jìn)行反思，使教學(xué)過(guò)程得到改善和優(yōu)化。

3? 結(jié)語(yǔ)

量子力學(xué)作為大學(xué)物理專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的學(xué)科，把OMO模式的優(yōu)勢(shì)運(yùn)用到其教學(xué)中，采用混合式教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性，突出教師的主導(dǎo)作用，能使得師生間的“教”與“學(xué)”通過(guò)線(xiàn)上線(xiàn)下形成真正的交互，有效地改善量子力學(xué)的教學(xué)效果，培養(yǎng)出大批高素質(zhì)的創(chuàng)新人才[9]。

當(dāng)然，OMO教學(xué)模式在量子力學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題，我們將繼續(xù)進(jìn)行應(yīng)用研究，積累更多的實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從而不斷改進(jìn)和完善。

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