大學(xué)物理課程混合式教學(xué)設(shè)計與實踐評價研究

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-7164（2025）17-0173-04

近年來，大學(xué)物理教學(xué)改革成為熱門議題，特別是混合式教學(xué)的興起，更是備受關(guān)注。自2019年起，大學(xué)物理課程教學(xué)團隊投身于這場教學(xué)革新的熱潮之中，持續(xù)探索和實踐，經(jīng)過五年的不懈努力，取得一定的成果。團隊融合了在線學(xué)習(xí)與課堂教學(xué)的雙重優(yōu)勢，設(shè)計出“在線學(xué)習(xí) + 課堂討論 + 練習(xí)鞏固\"教學(xué)模式，讓學(xué)生在虛擬空間和現(xiàn)實課堂間切換，享受優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)體驗。在此基礎(chǔ)上，團隊還融入了線上學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式，豐富了教學(xué)內(nèi)容和形式。慕課等課堂等創(chuàng)新工具為大班授課注入了活力，助其克服了傳統(tǒng)翻轉(zhuǎn)課堂在大班環(huán)境下的挑戰(zhàn)。通過不斷地調(diào)整和優(yōu)化，逐步形成了獨具特色的線上線下混合式教學(xué)模式，為大學(xué)物理教學(xué)領(lǐng)域樹立了新的方向。

一、大學(xué)物理課程混合式教學(xué)實踐

大學(xué)物理課程是理工科本科生的必修公共基礎(chǔ)課程，教學(xué)團隊秉承培養(yǎng)創(chuàng)新人才的教學(xué)理念，圍繞學(xué)校的定位和學(xué)生需求，以及專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，將其視為重點。本課程全方位介紹經(jīng)典物理學(xué)、近代物理及前沿物理等領(lǐng)域等領(lǐng)域相關(guān)知識。課程團隊不僅強調(diào)知識的灌輸，更重視培養(yǎng)學(xué)生對物理現(xiàn)象的分析與解決能力，激發(fā)他們對自然科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其科學(xué)思維邏輯能力和實際解決問題的能力。

線上線下混合式教學(xué)是一種創(chuàng)新的教學(xué)方式，其將在線學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相結(jié)合，形成了一種“在線學(xué)習(xí) + 課堂討論 + 練習(xí)鞏固\"的教學(xué)模式。在這種模式下，學(xué)生首先利用線上學(xué)習(xí)資源預(yù)習(xí)和掌握基本概念，如在線的答疑視頻等，使學(xué)生能夠自主地學(xué)習(xí)和鞏固知識。在課堂上，教師以問題為導(dǎo)向，聚焦課程核心內(nèi)容與關(guān)鍵難點展開系統(tǒng)性講解，通過啟發(fā)式提問、案例分析等多種互動形式，引導(dǎo)學(xué)生進行深度思考與討論。課堂上也會根據(jù)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)情況和前測結(jié)果，設(shè)計層次遞進的討論環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生逐步深化對物理知識的理解和應(yīng)用。課后的練習(xí)和鞏固同樣重要，學(xué)生需要完成在線和線下的作業(yè)，參與探究性活動，以提升自己的分析問題和解決問題的能力。為提升學(xué)生的高階思維能力，教學(xué)團隊構(gòu)建了大學(xué)物理智慧教學(xué)平臺。平臺支持教師實時分析教學(xué)數(shù)據(jù)，進行形成性評價，精準(zhǔn)掌握學(xué)情，并動態(tài)優(yōu)化教學(xué)策略。利用平臺，教師可以實時分析教學(xué)數(shù)據(jù)，形成對學(xué)生的形成性評價，及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)實際情況靈活調(diào)整教學(xué)策略?？偟膩碚f，這種大學(xué)物理課程的混合式教學(xué)模式，既能夠發(fā)揮在線學(xué)習(xí)的靈活性和便利性，又能夠保持課堂教學(xué)的深度和互動性，是有效的教學(xué)模式。這不僅有助于學(xué)生深入理解物理概念、系統(tǒng)掌握專業(yè)知識，更能有效培養(yǎng)其科學(xué)探究能力和高階認知水平，為其終身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

二、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計

以往的文獻對于翻轉(zhuǎn)課堂的設(shè)計已經(jīng)有了深刻的認識。[1-2]混合式教學(xué)設(shè)計在內(nèi)容的維度上需兼顧挑戰(zhàn)性與漸進性，以激發(fā)學(xué)生們對知識的渴望。對于混合式教學(xué)過程的布局，[3核心要義在于實現(xiàn)線上資源與線下課堂的有機融合，突破傳統(tǒng)課堂對線上教學(xué)的簡單復(fù)制或機械練習(xí)的局限。通過精心設(shè)計的小組協(xié)作學(xué)習(xí)模式，引導(dǎo)學(xué)生深人探究知識本質(zhì)，在互動交流中培養(yǎng)其問題分析與解決的實際應(yīng)用能力。

經(jīng)過兩年的探索和實踐，課程團隊在大班翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計方面取得了一定的成果。面對大班翻轉(zhuǎn)課堂的主要難題一一課堂交互和評價，團隊探尋出解決之道。課程團隊強調(diào)課前預(yù)習(xí)的重要性，通過前測了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。在課堂討論環(huán)節(jié)，教師時刻關(guān)注討論進程，適時給予必要的引導(dǎo)和干預(yù)，確保討論質(zhì)量和效率。討論結(jié)束后教師可以根據(jù)討論結(jié)果形成翔實的評價信息，并及時向?qū)W生反饋，使他們清楚自己的表現(xiàn)和改進之處。最后，通過后測檢驗學(xué)生對知識點的掌握情況，以便進一步優(yōu)化教學(xué)方案。

大班教學(xué)實施中的一項創(chuàng)新舉措是采用雨課堂平臺，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)前測和后測的功能，還能極大地提升了教學(xué)效率。當(dāng)前，多款教學(xué)平臺如中國大學(xué)慕課的慕課堂、學(xué)堂在線的雨課堂等，都提供了隨堂測試功能，為混合式教學(xué)注入了新的活力。為了滿足大學(xué)物理教學(xué)的特定需求，教學(xué)團隊專門研發(fā)了大學(xué)物理智慧混合式教學(xué)平臺（如圖1所示）。

教學(xué)團隊綜合運用文本挖掘技術(shù)和專家評估方法，系統(tǒng)構(gòu)建了大學(xué)物理知識圖譜，實現(xiàn)了對各知識點權(quán)重值的精確量化，深入解析了知識點間的邏輯關(guān)聯(lián)?；诖耍瑘F隊通過大規(guī)模數(shù)據(jù)挖掘，建立了包含400余道前后測題目及200余道討論題的智能題庫。所有題目均經(jīng)過嚴格篩選，并標(biāo)注了對應(yīng)的知識點標(biāo)簽。這一設(shè)計使教師能夠精準(zhǔn)把握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，同時系統(tǒng)可根據(jù)學(xué)生的答題數(shù)據(jù)，自動推送適配的微課資源和習(xí)題解析，有效實現(xiàn)了精準(zhǔn)化、個性化的教學(xué)模式。

在大班授課的過程中，為了確保教學(xué)的深人和學(xué)生的全面參與，教師需要巧妙地設(shè)計討論題目，并準(zhǔn)備一系列支架性問題來引導(dǎo)學(xué)生深入探討。[4-8]以洛倫茲變換這一復(fù)雜議題為例，學(xué)生可能會探討它是否破壞了因果關(guān)系的穩(wěn)定性。面對這樣的議題，教師可以從以下兩個方面為學(xué)生搭建思考的橋梁：首先，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生思考因果關(guān)系本身應(yīng)當(dāng)遵循的原則。具體而言，兩個相互關(guān)聯(lián)的事件在時間和空間上應(yīng)如何排列，以及這種排列所蘊含的不變性。通過這一問題，學(xué)生能夠更深入地理解因果關(guān)系的本質(zhì)，為后續(xù)的討論做好鋪墊。

接著，教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考洛倫茲變換可能帶來的時間次序變化。具體思考方式如下：如果空間間隔確實會受到影響，那么它應(yīng)當(dāng)滿足怎樣的條件才能使這種變化合理存在。通過這一問題的提出，學(xué)生可以更加深入地思考變換理論背后的邏輯和限制條件。除了具體的問題設(shè)定，教師還應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實際討論情況，靈活調(diào)整提問策略。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在某一環(huán)節(jié)遇到困難時，教師可以選擇提出更具針對性的問題，幫助學(xué)生突破障礙。隨著討論的深入，教師還可以逐步引導(dǎo)學(xué)生思考更加復(fù)雜和深入的問題，以激發(fā)其高階思維能力。

在另一個議題一一介質(zhì)球體的靜電能計算中，學(xué)生可能會采用不同的計算方法，如能量等于電荷乘以表面電勢或電荷乘以表面電荷的一半等。面對這種情況，教師可以引導(dǎo)學(xué)生比較這些方法的異同，深入理解介質(zhì)球體和其它物理模型之間的區(qū)別。例如，介質(zhì)球體和放置于電場中的點電荷在計算靜電能時有哪些本質(zhì)上的不同？介質(zhì)球體和導(dǎo)體球在計算時又有哪些差異？通過這樣的問題，學(xué)生可以更加全面地理解靜電能的本質(zhì)和計算方法的選擇依據(jù)。

綜上所述，在大班教學(xué)中，教師的角色是至關(guān)重要的。他們不僅需要設(shè)計富有啟發(fā)性的討論題目，還需要根據(jù)學(xué)生的實際情況和討論進展，提出恰當(dāng)而有效的支架性問題。只有這樣，學(xué)生才能在深人思考的過程中逐步提升自己的高級思維能力，從而進行全面而深入的學(xué)習(xí)。

三、混合式教學(xué)的評價方法

教學(xué)評價以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，運用科學(xué)方法系統(tǒng)評估教學(xué)過程及教學(xué)資源的實際效能，[9-11]這一過程對教學(xué)反思與改進具有重要指導(dǎo)意義。團隊創(chuàng)新性地整合學(xué)習(xí)分析技術(shù)，構(gòu)建了以學(xué)生認知投人為核心的形成性評價體系和學(xué)習(xí)資源評估模塊，實現(xiàn)了教學(xué)過程的科學(xué)化與精準(zhǔn)化，顯著提升了教學(xué)設(shè)計與實施的質(zhì)量。該評價體系的建立不僅能夠有效引導(dǎo)學(xué)生深入理解知識內(nèi)容，更能促進其將學(xué)習(xí)成果轉(zhuǎn)化為實踐能力，確保學(xué)習(xí)過程的實效性與可持續(xù)性。

在構(gòu)建形成性評價體系的過程中，研究團隊首先系統(tǒng)選取了六個關(guān)鍵觀測指標(biāo)作為評價學(xué)生學(xué)習(xí)行為的二級指標(biāo)，具體包括：到課率、課堂答題正確率、在線測試平均成績、在線測試完成率、作業(yè)完成率以及作業(yè)得分。基于這些基礎(chǔ)指標(biāo)，研究團隊運用結(jié)構(gòu)方程模型進行深人的權(quán)重分析，通過實證研究確定了學(xué)習(xí)行為投入的核心構(gòu)成要素。研究結(jié)果表明，到課率、在線測試完成率、在線測試成績和作業(yè)完成率這四個指標(biāo)對學(xué)習(xí)行為投人具有顯著影響，因此被確立為學(xué)習(xí)行為投入的一級指標(biāo)。作業(yè)平均得分和課堂答題正確率因其更能反映學(xué)生的認知水平，被歸類為學(xué)習(xí)認知投入的一級指標(biāo)，從而進一步完善了評價體系的層次結(jié)構(gòu)（如圖2所示）。

通過結(jié)構(gòu)方程模型的量化分析，研究團隊科學(xué)確定了各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，確保了評價體系的客觀性和科學(xué)性。[12這一評價方案具有雙重優(yōu)勢：其一，充分體現(xiàn)了形成性評價注重過程性、發(fā)展性的核心理念；其二，有效降低了因試題難度波動對學(xué)生成績評估造成的干擾，顯著提升了評價結(jié)果的可靠性和有效性。這種基于實證研究的評價體系設(shè)計，不僅為教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進提供了科學(xué)依據(jù)，也為學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)支持奠定了堅實基礎(chǔ)。

教學(xué)結(jié)束后，為提升教學(xué)資源質(zhì)量及教學(xué)過程的挑戰(zhàn)性，教師需要評估課堂練習(xí)的難度，以確保它們與學(xué)生的實際水平相適應(yīng)。對于難度過高或過低的題目，教師可將其刪除，并根據(jù)數(shù)據(jù)反饋進行必要的教學(xué)反思，從而為學(xué)生提供更精準(zhǔn)有效的學(xué)習(xí)支持。

四、混合式教學(xué)的課程建設(shè)成效

基于在線課程與線下課堂的協(xié)同效應(yīng)，大學(xué)物理混合式教學(xué)模式建設(shè)取得顯著成效。通過對比教學(xué)改革前后的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該模式在多個維度上有效提升了學(xué)生的學(xué)業(yè)水平：首先，在學(xué)業(yè)成績方面呈現(xiàn)出持續(xù)向好的趨勢，具體表現(xiàn)為平均成績的穩(wěn)步提升、優(yōu)秀率從 55% 增長至 68% ，同時不及格率從 12% 下降至7% ；其次，教學(xué)過程中的行為數(shù)據(jù)表明，混合式教學(xué)模式不僅有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，提高了其課堂參與度和自主學(xué)習(xí)投入度，還在小組協(xié)作學(xué)習(xí)和課堂互動環(huán)節(jié)中培養(yǎng)了學(xué)生的團隊協(xié)作能力和溝通表達能力。

這些實證數(shù)據(jù)充分證實了混合式教學(xué)模式在大學(xué)物理課程教學(xué)中的有效性和推廣價值，為深化教學(xué)改革提供了有力支撐。

過去三年間，學(xué)生對于教學(xué)團隊所開設(shè)的課程評分均分高達93分。學(xué)生表示“此種新穎授課方式，經(jīng)由課前之自學(xué)及課堂互動練習(xí)，不僅激發(fā)了主動學(xué)習(xí)之欲望，也極大提升了我們運用知識之實踐能力。\"此外，該教學(xué)模式得到了校內(nèi)外教育專家的廣泛認可。專家指出，大學(xué)物理教學(xué)應(yīng)當(dāng)深度融合現(xiàn)代教育技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法，通過“實踐一評價一反思\"的持續(xù)迭代優(yōu)化，構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量保障的長效機制，實現(xiàn)教學(xué)效果的持續(xù)提升。

在科技進步的浪潮中，信息技術(shù)的進步賦予了教育領(lǐng)域全新的生命力，使混合式教學(xué)模式的概念應(yīng)運而生，助力教育變革。與此同時，人工智能技術(shù)為教學(xué)注人了前所未有的活力。為了引領(lǐng)大學(xué)物理教學(xué)走向全新的高度，研究團隊匠心獨具地設(shè)計了一種顛覆性的教學(xué)模式——人工智能與混合式教學(xué)的深度融合，旨在開啟創(chuàng)新教學(xué)的新篇章。

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（責(zé)任編輯：楊毅恒）