新工科背景下高校物理線上線下混合式教學(xué)模式探究

摘要：文章從建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程資源、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計混合教學(xué)流程、實施多元考核機制四個方面，探討高校物理線上線下混合式教學(xué)模式的構(gòu)建策略，旨在通過這些策略提升物理教學(xué)的質(zhì)量和效果。研究表明，線上線下混合式教學(xué)模式既保留了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的互動性和直觀性，又充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源的豐富性和便捷性，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：新工科；高校物理；線上線下混合式教學(xué)模式

一、新工科教育概述

新工科教育是為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革而提出的一種新型工程教育模式，旨在培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實踐能力和國際視野的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。新工科教育著重于跨學(xué)科融合，不僅要求學(xué)生掌握專業(yè)知識，還鼓勵他們關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的最新進展和技術(shù)動態(tài)，促進不同學(xué)科之間的交流合作。同時，新工科教育還致力于提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，如批判性思維能力、團隊協(xié)作能力以及終身學(xué)習(xí)習(xí)慣等，這些都是未來工程師適應(yīng)不斷變化的工作環(huán)境所必需的能力。

二、新工科背景下高校物理線上線下混合式教學(xué)模式的構(gòu)建策略

（一）建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程資源，持續(xù)提升教學(xué)質(zhì)量

1.開發(fā)高質(zhì)量的在線學(xué)習(xí)資源

高校需要整合國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)教育資源，結(jié)合本校特色，精心設(shè)計并制作適合線上學(xué)習(xí)的多媒體教學(xué)資料。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，佳木斯大學(xué)理學(xué)院采取了一系列措施來開發(fā)高質(zhì)量的在線學(xué)習(xí)資源。首先，佳木斯大學(xué)理學(xué)院積極整合國內(nèi)外頂尖教育資源，同時結(jié)合本校的教學(xué)特色和優(yōu)勢，精心設(shè)計并制作了適應(yīng)線上學(xué)習(xí)環(huán)境的多媒體教學(xué)資料。為了確保學(xué)生能接觸到最前沿的研究動態(tài)，佳木斯大學(xué)理學(xué)院特別策劃了一項專題報告錄制計劃，邀請了來自物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的國內(nèi)外知名專家學(xué)者參與。在選擇專家和確定報告主題時，佳木斯大學(xué)理學(xué)院充分考慮學(xué)生的專業(yè)方向和興趣點，力求每一期報告都能引起學(xué)生的共鳴，并對他們的學(xué)術(shù)探索產(chǎn)生積極影響。

例如，在一場關(guān)于量子計算的專題報告中，佳木斯大學(xué)理學(xué)院邀請了該領(lǐng)域的一位國際權(quán)威教授舉辦講座。該教授不僅分享了最新研究成果，還詳細介紹了其團隊正在進行的研究項目以及未來可能的發(fā)展趨勢。在講座結(jié)束后，佳木斯大學(xué)理學(xué)院將視頻上傳至在線學(xué)習(xí)平臺，并配套提供了相關(guān)文獻閱讀清單、討論話題和課后作業(yè)，鼓勵學(xué)生進一步探討。許多學(xué)生表示，專題報告讓他們更清晰地了解了自己的研究方向，更明確地認識了自己的職業(yè)規(guī)劃。

2.搭建開放共享的課程平臺

高校需要建立一個功能完善、易于訪問的在線課程平臺。佳木斯大學(xué)理學(xué)院投入了大量資源，精心打造了一個支持多終端設(shè)備接入的在線課程平臺，旨在為學(xué)生提供無縫的學(xué)習(xí)體驗。該平臺不僅兼容電腦、平板電腦和智能手機等設(shè)備，還特別注重用戶界面設(shè)計的友好性和易用性，以確保無論是在校內(nèi)還是校外，學(xué)生都能輕松訪問并順利開展學(xué)習(xí)活動。為了增強互動性和社區(qū)感，該平臺配備了豐富的功能模塊。除了基本的課程展示、作業(yè)提交、成績查詢等功能外，該平臺還特別引入了社區(qū)交流功能，包括活躍的論壇討論區(qū)和實時問答系統(tǒng)。

例如，在論壇討論區(qū)中，學(xué)生可以就某一課程內(nèi)容或研究話題發(fā)起討論，分享自己的見解和疑問，教師和其他學(xué)生則可以在平臺上及時回復(fù)，形成一個動態(tài)的知識交流環(huán)境。實時問答系統(tǒng)更是讓學(xué)生能即時向教師提問，解決了傳統(tǒng)課堂中時間受限的問題。

此外，為了保障平臺的穩(wěn)定運行和服務(wù)質(zhì)量，佳木斯大學(xué)理學(xué)院設(shè)立了一支專業(yè)的技術(shù)團隊負責(zé)平臺的日常維護和更新工作。該團隊不僅定期檢查和修復(fù)可能出現(xiàn)的技術(shù)漏洞，還密切關(guān)注用戶體驗，根據(jù)用戶的反饋意見不斷優(yōu)化平臺的功能和服務(wù)。例如，基于學(xué)生的建議，該團隊改進了視頻播放器的穩(wěn)定性，并增加了字幕自動生成功能。同時，針對一些高級用戶的需求，該平臺還新增了個性化學(xué)習(xí)路徑推薦功能，幫助學(xué)生更有效地規(guī)劃學(xué)習(xí)進度。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，增強課程教學(xué)效果

1.引入跨學(xué)科內(nèi)容，拓寬學(xué)生視野

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物理學(xué)與其他學(xué)科的邊界越來越模糊，許多新興領(lǐng)域如量子信息、生物物理學(xué)等都是多學(xué)科交叉的結(jié)果。因此，高校應(yīng)在物理課程中積極引入跨學(xué)科的內(nèi)容，如量子計算、納米材料、能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識。

為了讓學(xué)生更好地理解物理學(xué)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，佳木斯大學(xué)理學(xué)院在電磁學(xué)的教學(xué)中引入了5G通信技術(shù)這一前沿話題。傳統(tǒng)的電磁學(xué)課程通常聚焦于電磁波的基本理論，如麥克斯韋方程組、電磁波的傳播特性等。然而，在當(dāng)前的技術(shù)背景下，這已經(jīng)不足以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣或者滿足他們對未來職業(yè)發(fā)展的需求。為此，佳木斯大學(xué)理學(xué)院的教師在講解電磁波理論時，不僅深入淺出地介紹了電磁波理論的基本概念，還特別強調(diào)了電磁波理論在5G通信中的實際應(yīng)用。例如，教師詳細解釋了5G網(wǎng)絡(luò)如何利用高頻段電磁波（毫米波）實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，并探討了這種技術(shù)對提升網(wǎng)絡(luò)速度、降低延遲的重要意義，體現(xiàn)了物理學(xué)的實際應(yīng)用價值。

2.強化實踐環(huán)節(jié)，提升應(yīng)用能力

理論與實踐相結(jié)合是提高物理教學(xué)效果的有效手段。在佳木斯大學(xué)理學(xué)院，實驗教學(xué)歷來占有重要地位。為此，佳木斯大學(xué)理學(xué)院大幅調(diào)整了實驗教學(xué)內(nèi)容，增加了設(shè)計性和綜合性實驗的比例，強化實踐環(huán)節(jié)。

例如，在電磁學(xué)課程中，佳木斯大學(xué)理學(xué)院的教師提出了一個名為“設(shè)計一個能有效屏蔽手機信號的小型屏蔽盒”的開放性實驗課題。這個課題要求學(xué)生從多個角度進行思考，包括材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能測試等，從而全面鍛煉他們的綜合應(yīng)用能力。具體來說，學(xué)生需要根據(jù)電磁波傳播原理研究不同材料對電磁波的吸收和反射特性，選擇合適的屏蔽材料。然后，學(xué)生必須考慮如何優(yōu)化屏蔽盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以確保其既能有效地阻擋手機信號，又不會影響屏蔽盒內(nèi)的電子設(shè)備正常工作。在此過程中，學(xué)生分組合作，利用有限的資源，嘗試不同的設(shè)計方案，并通過模擬軟件預(yù)測各方案的效果。在完成初步設(shè)計后，學(xué)生將制作實物模型，使用專業(yè)儀器測量屏蔽效果，如信號強度衰減程度等，以此來評估設(shè)計的成功與否。最后，每個小組都需要撰寫詳細的實驗報告，總結(jié)實驗過程中發(fā)現(xiàn)和遇到的問題，提出改進建議。這種開放式的實驗設(shè)計不僅鍛煉了學(xué)生的實驗技能，還增強了他們的創(chuàng)新意識和解決問題的能力。

（三）實施多元考核機制，促進學(xué)生主動學(xué)習(xí)

1.引入過程性評價，注重學(xué)習(xí)過程

在傳統(tǒng)的以期末考試為主的考核模式下，學(xué)生往往只在考前進行突擊復(fù)習(xí)，而忽視了平時的學(xué)習(xí)積累。在佳木斯大學(xué)理學(xué)院的教學(xué)實踐中，為了改變傳統(tǒng)以期末考試為主的考核模式帶來的突擊復(fù)習(xí)現(xiàn)象，佳木斯大學(xué)理學(xué)院教師引入了過程性評價機制，將學(xué)習(xí)過程納入考核范圍，鼓勵學(xué)生持續(xù)關(guān)注課程內(nèi)容，積極參與課堂內(nèi)外的各種學(xué)習(xí)活動。

首先，佳木斯大學(xué)理學(xué)院教師大幅調(diào)整了成績構(gòu)成比例，將平時成績的構(gòu)成比例從原來的20%提高至40%～50%，涵蓋了出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)完成情況等方面。

其次，在每個教學(xué)模塊結(jié)束后，佳木斯大學(xué)理學(xué)院教師會安排一次小測驗，以檢驗學(xué)生對本模塊內(nèi)容的掌握情況。這些測驗形式多樣，包括選擇題、簡答題、實驗報告等，既可以考查學(xué)生的理論知識水平，也能評估他們的實踐能力。數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過一段時間的適應(yīng)后，學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和對知識點的掌握程度有了明顯提升。此外，佳木斯大學(xué)理學(xué)院充分利用在線課程平臺，記錄并分析學(xué)生觀看視頻、完成預(yù)習(xí)任務(wù)、參與討論區(qū)交流等活動的情況。這些數(shù)據(jù)作為過程性評價的一部分，真實反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和努力程度。例如，教師為預(yù)習(xí)任務(wù)的完成度設(shè)置了10分，課堂討論的積極性也設(shè)置了10分，而作業(yè)提交的及時性和質(zhì)量則設(shè)置了20分。這樣的評分標(biāo)準(zhǔn)不僅提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，還培養(yǎng)了學(xué)生的時間管理能力和責(zé)任意識。

2.豐富考核形式，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在佳木斯大學(xué)理學(xué)院的教學(xué)實踐中，為了全面評估學(xué)生的綜合素質(zhì)，特別是創(chuàng)新能力和實踐能力，佳木斯大學(xué)理學(xué)院教師豐富了考核形式，采用多種評價方式，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

首先，佳木斯大學(xué)理學(xué)院教師設(shè)計了一系列具有挑戰(zhàn)性的項目作業(yè)，要求學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題。例如，在完成“電磁學(xué)”這一單元的學(xué)習(xí)后，教師布置了一個設(shè)計簡單電動機的項目，需要學(xué)生參與從原理分析、材料選擇、電路設(shè)計到最終制作成品的全程。在項目完成后，教師組織了一場答辯會，由教師和其他學(xué)生共同評分，評估項目的創(chuàng)新性和實用性。許多學(xué)生表示，這樣的項目讓他們真正感受到了物理學(xué)的魅力，并激發(fā)了他們對專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。

其次，佳木斯大學(xué)理學(xué)院教師鼓勵學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，合作完成復(fù)雜的任務(wù)或?qū)嶒灐＠?，在“熱力學(xué)”課程中，教師組織了一個關(guān)于“節(jié)能建筑設(shè)計”的團隊項目。學(xué)生被分成若干小組，每組負責(zé)調(diào)查現(xiàn)有建筑的能耗情況，提出改進方案，并制作演示文稿進行展示。每個小組都展示了獨特的想法和解決方案，這不僅增強了學(xué)生的團隊合作意識，也讓他們學(xué)會了如何將理論知識應(yīng)用于實際問題中。

三、結(jié)語

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和教育理念的不斷更新，高校物理課程面臨著前所未有的變革機遇。研究通過探索線上線下混合式教學(xué)模式的應(yīng)用，不僅驗證了其在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)成效方面的顯著優(yōu)勢，也為解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的一些問題提供了新的思路。然而，這種教學(xué)模式的實施也面臨著一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)障礙、師生適應(yīng)性問題和評價體系的構(gòu)建等。這些問題需要教育管理者、教師和技術(shù)人員共同努力解決。未來，隨著科技的不斷進步和教育理念的持續(xù)更新，線上線下混合式教學(xué)模式必將在新工科背景下展現(xiàn)出更加廣闊的應(yīng)用前景，為培養(yǎng)符合時代要求的高素質(zhì)人才貢獻力量。

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基金項目：黑龍江省高等教育教學(xué)改革項目“‘新工科’背景下基于OBE理念的研究生物理線上線下混合式教學(xué)模式研究”，項目編號：SJGY20220435。