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应用型本科高校大学物理混合式教学实践论文

发布时间:2023-01-18 11:03:07 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要:文章首先阐述了混合式教学的优势,然后论述了应用型本科高校大学物理混合式教学实践,接着总结了应用型本科高校大学物理混合式教学效果,最后对应用型本科高校大学物理混合式教学进行了反思。
 
  关键词:混合式教学;大学物理;应用型本科高校
 
  2016年6月,我国成为《华盛顿协议》成员,从此本土培养的工程师成功进入国际市场参与竞争。由此,“新工科”概念应运而生,它是立足于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的高等工程教育改革指向标。应用型本科高校应以国家实施技能型人才培养方针为指导,以为区域经济发展和产业转型升级提供支撑为目标,以培养具有行业背景知识、工程实践能力,能满足行业发展需求的应用型和技术技能型人才为使命。
 
  随着2016年“新工科”概念的诞生,全国高等学校纷纷开展工科专业工程认证工作,旨在培养出具有创新能力、工程实践能力、国际竞争力的高素质人才[1]。作为所有工科专业的基础课,大学物理课程为学生专业课程的学习提供了必需的物理基础知识及科学的分析、解决实际问题的方法,为学生逻辑思维能力及创新能力的训练和培养提供了广泛的平台,因此该课程在高等学校“新工科”建设中发挥着十分重要的作用。然而近年来大学物理课时数有减少的趋势,以常州工学院为例,大学物理A每学期48课时,开课2学期合计96课时,大学物理B每学期39课时,开课2学期合计78课时。对于大学物理教师来说,在有限的课时内将物理定理、定律等完整地进行讲授是一件不容易的事情。此外,大学物理课堂教学一般采取2~3个自然班合班授课的方式,学生人数太多,导致师生之间的互动很少,且学生对大学物理课程的学习兴趣普遍不高,教学效果不佳,因此如何提高课堂教学质量是所有大学物理教师面临的普遍性难题。近年来,随着互联网技术的飞速发展,网络上的学习资源越来越丰富,人们获得知识的渠道不仅包括教室和图书馆,还可以直接通过互联网获得电子图书、视频、科技文献等资料。高等学校教学模式也由单一的线下(教室)授课模式逐渐向线上(Massive Open Online Courses,MOOC)与线下(教室)相结合的混合式教学模式转变。在混合式教学实践中,最重要的突破是2011年美国斯坦福大学在网上对外开放了一门免费课程——人工智能导论,来自全球各地的16万人对这门课程进行了学习。此后,全球各大高校开始积极进行MOOC建设,以满足本校学生学习和其他人员学习的需要。

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  一、混合式教学的优势
 
  近年来,线上线下混合式教学模式主要指教师通过MOOC上传教学视频等资源供学生线上学习,并在线下课堂上解答学生提出的问题,找出学生遇到的共性问题,进而帮助学生掌握课程的重点和难点[2-5]。与传统教学模式相比,混合式教学模式具有以下优点:①把教师的主导性和学生的主体性放在同等地位,学生可以自主地学习MOOC上丰富的学习资源,进而极大地拓宽自身的知识面,同时教师可以全面掌握学生的学习数据并进行科学分析;②加强师生之间的互动,教师与学生之间、学生与学生之间均可以在MOOC上进行广泛的讨论,从而碰撞出思维的火花;③满足学生个性化学习需求,且教师能及时掌握学情并进行答疑,从而突破传统教学模式学生人数多、课时不充足的弊端。混合式教学模式在许多学科教学中得到了广泛的应用,基于“新工科”建设的迫切需要,积极探索如何基于MOOC进行大学物理混合式教学模式的改革是大势所趋。
 
  二、应用型本科高校大学物理混合式教学实践
 
  (一)确定课程目标
 
  应用型本科高校以培养出适合地方经济发展的应用型技术人才为己任,因此大学物理应根据学生的毕业要求制定课程目标,具体如下:通过本课程的教学,学生对物理学的基本概念、基本原理、基本规律能有较全面、系统的理解和认识,并了解近现代物理学的新发展、新成就;学生能熟悉和掌握各种分析、解决问题的方式和方法,综合素质和技能有较大的提高,从而为学习后继专业课程和解决实际问题提供必不可少的物理学基础知识及科学分析、处理问题的方法;学生能形成辩证唯物主义世界观,掌握科学的思维方法,为日后从事的工作、科学研究、开拓新技术领域和终身学习打下坚实的基础[6-7]。
 
  (二)制定教学方案
 
  教学方案的设计水平决定了课程的教学质量。为了突显线上线下混合式教学的特色,教师应通过以下方式制定教学方案。第一,修改教学大纲,大纲中应强调MOOC学习是大学物理课程必不可少的学习环节,并规定线上MOOC学习的课时数,以此解决课时不充足的限制。第二,教学团队在中国大学慕课平台创建大学物理独立小规模限制性在线课程(Small Private Online Course,SPOC),并将SPOC转为MOOC,围绕课程涵盖的基本知识点制作教学视频(每个视频10~15分钟),然后将录制的教学视频、典型例题解析上传至MOOC供学生学习,并将课程目标、基本内容和要求上传至MOOC,且在每个教学单元设置测验和思考题,同时建立慕课堂进行讨论及答疑。第三,线下课堂教学在统计分析学生线上学习数据的基础上,重点关注学生在MOOC学习中遇到的共性问题,主要讲解课程教学大纲中的重点和难点,并于每次课的最后15分钟在MOOC布置随堂作业,且要求学生在下课前必须提交作业,以实时检测学生每次线下课堂学习效果。如此,可以培养学生应用所学知识解决实际问题的能力,同时真正实现所有学生参与课堂学习活动这一教学目标[8-10]。
 
  (三)线上教学实施策略
 
  教师可基于大学物理课程当节教学的需要,让学生在线下课堂学习前完成预习,对当节的物理知识点进行提前了解,掌握基本的物理知识点,如动量守恒定律、能量守恒定律等,以便教师在线下课堂中有更多的时间和精力针对重难点知识(如刚体转动定律、波函数的物理意义等)进行突破。大学物理课程线上教学的前一周,教师应发布学习公告,要求学生在一周时间内观看教学视频,并在两周时间内完成单元测验、思考题讨论等,教学视频允许学生反复观看学习,单元测验允许学生尝试3次且在45分钟内完成,且对于单元测验中较难的问题可在学生答题后给予分析提示,使学生不再有畏难情绪,思考题讨论部分应鼓励学生多次讨论及学生之间进行相互点评,以实现学生之间的广泛交流,同时教师也要对学生的思考题讨论给予点评,以实现师生之间的广泛交流。通过以上举措,可充分发挥出教师在大学物理课程教学中的主导作用及学生学习的主体作用。教师在大学物理课程线下教学前要统计好学生线上学习情况的所有数据并进行科学的分析,找出学生线上学习过程中遇到的共性问题,在此基础上制定线下教学方案,为线下课堂教学做好充分的准备。此外,为了确保在大学物理课程线上MOOC教学中给学生提供充足可用的预习资料,使学生的预习成效更显著,教师可充分挖掘与物理定理、定律相关的实际案例,并在MOOC的教学视频中进行融入。例如,在提供经典力学这一节课的教学视频供学生进行课前预习时,教师便可以融入典型案例,使学生在预习过程中从滑冰和跳水运动员的整个动作过程入手,探讨其中的物理规律并初步了解角动量守恒定律,深入分析守恒的条件,借此激发学生学习物理的兴趣。另外,为了让学生更好地完成线上单元测验、思考题讨论等学习任务,教师应将学生分成若干个小组,一方面,让同组的学生在线上学习过程中相互监督,完成学习任务;另一方面,让同组的学生对学习中遇到的共性问题展开讨论,以实现思维火花的碰撞。如此,可保证线上教学的成效和质量。
 
  (四)线下教学实施策略
 
  在大学物理课程线下教学中,教师应在上课前2分钟使用慕课堂的签到功能对学生进行考勤,课堂上则引导学生对MOOC中所学的基本知识点进行简要复习,同时在介绍刚体转动定律、波函数的物理意义等重难点知识时融入MOOC教学视频中的典型案例分析,强调物理规律的逻辑性、科学性及创新性。之后教师再围绕大学物理课程当节课教学重难点组织学生进行讨论探究,引导学生在脑海中建立清晰的物理图像,加深对相关知识点的理解。在这一过程中,教师可使用慕课堂进行提问、不定时点名。同时,教师要针对学生在讨论探究过程中遇到的共性问题给予指导和帮助,让学生逐渐消除畏难情绪。值得注意的是,教师在每次课的最后15分钟应基于慕课堂布置随堂测验,并要求学生在下课前完成测验,以实时检测学生当堂学习效果。这样,通过在线下教学中组织学生进行探究和讨论,可真正使学生由传统教育背景下的被动式学习朝着混合式教育背景下的自主式学习转变。

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  在线下教学中,教师可将学生分成若干个兴趣小组,要求学生在规定时间内以团队合作的方式动手制作简易仪器,如收音机等,以及运用物理实验室的实验仪器设计实验验证物理定理、定律,并要求学生将制作的仪器及实验结果在课堂上展示,进行广泛深入的讨论分析。通过以上举措,可满足高等学校“新工科”建设对学生动手实践能力培养的迫切要求。长期的教学实践表明,学生在课程的学习中自主发现物理问题并通过实验解决实际问题,能有效提高自身的创新能力和实践能力。
 
  (五)实施“N+1”考核方式评价学生成绩
 
  为了加强大学物理课程的教学过程管理,精心培养学生的创新能力、工程实践能力及国际竞争力,提高课程的教学质量,教师应建立与线上线下混合式教学模式相适应的评价体系,同时强调过程评价在课程考核评价中的重要性。教学团队主要实施“N+1”考核方式,以全面、科学地评价学生成绩。“N+1”是指课程考核方案包含在教学过程中进行的N种过程性考核和在课程结束后进行的1次期末考核。大学物理课程共分2个学期授课,每学期3个学分,课程成绩可由平时成绩和期末成绩两部分组成,平时成绩主要由过程性考核得出,包含3种以上形式:书面作业、线上MOOC成绩、综合表现(考勤、笔记、回答问题、科学报告、仪器制作等)。其中,线上考核成绩主要包括学生的单元测验成绩和思考题讨论成绩,单元测验考查主要知识点,题型分为选择、填空、判断三种,而思考题的讨论方面则根据学生参与思考题讨论回帖的数目确定成绩。线下考核评价主要考查学生的出勤情况、课堂笔记情况、学习指导书练习情况、书面作业成绩、期末试卷考核成绩。这种考核方式能满足“新工科”技术人才的培养需求,且完全区别于中学阶段的应试教育。
 
  三、应用型本科高校大学物理混合式教学效果
 
  从近两年的混合式教学实践来看,绝大多数学生都能积极参与混合式学习模式,教学效果良好,学生出勤率达到99%,且能在线上认真观看教学视频及典型例题解析、按时完成单元测验、积极参与思考题讨论,线下积极关注重难知识点讲解、积极探讨演示实验、按时完成随堂测验、自觉组成团队制作简易的物理仪器、以团队的形式书写研究报告。师生之间在慕课堂上亦可进行十分频繁的讨论,由此,教师能够及时、全面地掌握学生在学习中遇到的共性问题,有效解决以往传统教学中学生习惯于当教师听众而不愿意表达自己观点的这个难题,且能使学生认识到自己是课堂的主人,而教师是他们的引路人。如图1所示,2020—2021学年第2学期共有374位学生参与了MOOC学习,这些学生的单元测验成绩良好率在80%以上,说明学生通过MOOC学习能掌握主要的物理基础知识。概言之,混合式教学改革在客观上可促使学生更好地掌握物理基础知识,并为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
 

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  图1 MOOC测验成绩分布
 
 
  四、应用型本科高校大学物理混合式教学反思
 
  教学团队根据课程目标确定教学方案,实施混合式教学,最后根据教学效果及学生评价情况进行教学反思和持续改进。具体来说,混合式教学模式具有以下优点:①线上教学突破了时间和空间的限制,学生可以随时随地学习课程内容,且混合式教学能满足学生的个性化学习需求;②混合式教学中的师生互动真正实现了以学生为中心的教育理念;③多元化考核体系能真实反映出学生的学习状况;④混合式教学可以快速测试学生的学习状况,精准统计出学习数据,这有助于教师调整教学方案,提高教学效果。此外,混合式教学模式应做出以下改进:①教师需要精心准备素材,制作线上教学视频,或者请专业的公司精心制作教学视频,以使视频具备较高的鉴赏性;②MOOC上的学习资源应该丰富多彩,包括物理学史、科学家趣事等;③线下教学需要围绕课程中的核心知识点融入与之密切相关的案例分析,且案例分析以演示具体的物理实验效果为最佳;④线下教学中学生要严格遵守课堂纪律,需要使用慕课堂时可拿出手机,其他时间则禁止玩手机。
 
  总之,教学团队构建了线上线下混合式教学模式,旨在通过课程教学模式的研究与实践,提升学生主动学习与主动参与的积极性,提高学生学习大学物理类课程的兴趣及解决生产生活中实际工程问题的能力,进而进一步强化学生科学素养与人文情怀的融合。线上线下混合式教学模式体现了教育教学和信息技术之间的深度融合,不仅能够突出学生的主体地位,还有助于提高大学物理课程教学水平,可推广到理工科专业课教学实践中。
 
  参考文献:
 
  [1]周凌波,王芮.从《华盛顿协议》谈工程教育专业建设[J].高等工程教育研究,2014(4):6-14.
 
  [2]刘小钦,周广东.大学物理线上MOOC视频与线下课堂讲授相结合的教学实践[J].教育信息,2016(11):208.
 
  [3]孙燕云,何钰,吴平,等.大学物理线上线下混合式大班教学模式初探[J].物理与工程,2019(29):85-89.
 
  [4]曾显葵.线上与线下的融合:MOOC环境下大学物理课程的教学实践[J].教育观察,2018(11):133-135.
 
  [5]张丽萍.工科大学物理混合式教学实践与探索[J].物理通报,2021(3):23-25.
 
  [6]顾吉,廖涛.大学物理混合式教学模式构建策略探析[J].科学咨询,2021(14):146-147.
 
  [7]宋冬灵,苗劲松,郭东琴,等.大学物理混合式教学融入课程思政探索[J].西部素质教育,2021,7(11):43-45.
 
  [8]鲁婷婷,陈刚,孙毅,等.基于超星学习通的大学物理混合教学模式研究[J].科教文汇,2021(9):60-61.
 
  [9]张静,江海燕,杨艳芳,等.基于雨课堂的大学物理混合式教学模式的研究与实践[J].物理通报,2021(2):29-32.
 
  [10]张丽萍,石岩,孔令宜.三大系统下的大学物理“混合式”教学构建:以绪论课为例[J].大学物理,2021(8):57-62.
 
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