大学物理课程混合教学模式改革研究

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摘要：混合教学模式遵循以学生为主体、教师为主导的教育理念，通过教学设计将传统课堂教学和网络在线教学相结合，既符合新形势下“大学物理”课程的教学要求，也能够有效解决传统课堂教学模式所面临的诸多问题。文章探讨了基于能力导向的“大学物理”课程混合教学模式改革的具体方案，即“课堂多元化”混合教学和基于网络教学平台的“课堂+课外”混合教学，并在初步教学试点工作中，取得较好的教学效果。

关键词：混合式教学；大学物理；在线教学；教学改革

“大学物理”课程是面向高等学校理工科各专业开设的重要通识必修课。该课程的基本概念和基本理论是构成学生科学素养的重要组成部分，在树立学生科学世界观、培养学生探索精神和创新意识、增强学生分析和解决问题能力等方面具有不可替代的重要作用。随着我国经济社会的高速发展，对创新型人才的需求日益增长，创新创业教育理念和教育模式已在各高校全面实施，专业课程教学体系结构也随之发生了相应的调整和改变，对于“大学物理”课程的教学内容、教学方法、教学评价和考核方式等都提出了新要求。

一、教学现状与存在问题

合肥工业大学“大学物理”课程于2005年被列入安徽省“精品课程”建设项目。多年来，经过全体任课教师的不懈努力，该课程在发展和建设中取得了长足的进步，形成了一支职称结构合理、治学态度严谨、有持续教改和创新潜力的优秀教师队伍，在历年来学生和教学督导的评教中，教学效果优良率均在80%以上。但是，在新形势下，该课程在教学过程中也出现了一些新问题，主要表现为：教学中大多采用以教师课堂讲授为主的传统教学模式，教学围绕理论知识进行，讲授概念和原理的课时较长。科学思想、科学方法和创新思维的教育，单纯蕴涵在理论知识的讲授中，造成学生的体验感较差，学习缺乏主动性，在一定程度上影响了课堂教学效果和教学质量的进一步提高。因此，这种由教师在课堂上全盘讲授课程内容为特征的传统教学模式，已不能完全适应当前教育形势的变化，须从教学方法和教学模式的改革入手，开展深入的教学改革。

二、混合式教学模式的内涵及意义

在教育部印发的《关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》（教高〔2016〕2号）文件中，曾明确提出，要以受众面广的公共课、基础课和专业核心课为重点，推动校内线上线下混合式教学，推进以学生为中心的教与学方式方法变革。混合式教学模式，从根本上讲，并不是全新的教学方法，也不是对传统教学方式的完全替代。混合式教学并不是简单将线上教学与课堂教学相加[1]，而是要通过教学设计把传统课堂教学和网络在线教学的优势结合起来，既要发挥教师在引导、启发和监控教学过程的主导作用，又要充分体现学生作为学习主体的主动性、积极性与创造性[2]，真正实现学生科学素养与学习能力的共同提高。混合式教学在培养具备创新思维的创新型人才方面，比传统课堂教学或者网络在线教学模式都更为有效，可有效解决在传统教学模式下的诸多问题。混合式教学不仅在学习能力、学习方法和解决问题思路等方面为学生后续课程的学习打下良好基础，也能够使“大学物理”课程在培养学生的创新意识和创新能力中的独特作用得以充分发挥和体现。从目前国内的同济大学等高校所开展的“大学物理”混合教学试点看，已经取得了良好的教学效果[3-5]。

三、混合教学模式的构建

根据合肥工业大学“大学物理”课程在教学中面临的新问题，笔者从改革传统课堂讲授教学模式出发，研究了基于能力导向的混合式教学改革的两种实施方案，即融合多种教学元素的课堂“多元化”混合教学和基于网络教学平台的“课堂+课外”混合教学。

（一）课堂“多元化”混合教学

课堂“多元化”混合教学是融合了多种教学元素的教学方式，包括教师讲授式教学与师生研讨式教学相结合，课堂板书教学与多媒体可视化教学相结合等。其主要特点是多种教学元素和教学方法的相互融合、相互促进、优势互补，共同促进学生对于基本概念和物理图像的正确理解、解题思路和计算方法的正确掌握。教师可根据各章节教学内容在教学要求上的不同，灵活采用多元化的教学方法开展课堂教学。将现有的各种教学元素和教学手段相互融合渗透，充分激发学生的学习兴趣，从根本上解决传统“单向讲授式”课堂教学模式下的课堂学习气氛沉闷、学生学习的积极性和主动性普遍较低等突出问题。课堂“多元化”混合教学的顺利实施，需要各类教学素材的设计构思和编制，包括研讨式教学的教学计划和教学方案的设计，多媒体教学课件的设计和编写，数值分析和可视化教学软件教学素材的制作和调试等。“大学物理”课程的内容比较多，不同专业的学生和教材不同章节的教学内容，在教学要求和学生能力培养的侧重点上，可能会有所不同。实施课堂“多元化”混合教学之前，须仔细研究教学大纲中的重点和难点，以确定课堂“多元化”教学模式下的具体教学内容和实施方案。

（二）“课堂+课外”的“双主型”混合教学

“双主型”混合教学模式是将教师课堂教学与学生线上自主学习相结合，以培养学生的自主学习能力为导向，遵循以学生为主体、教师为主导的教育理念。该教学模式具有教学信息量大、教学交互性强等优势，将传统的课堂教学延伸到网络空间，与现代互联网和信息技术相结合，更加有利于培养学生的学习兴趣和提高自主学习能力。教师根据教学大纲和教学目标要求，选择和确定比较适合学生自学的章节内容或知识点。对于这部分教学内容，在传统教学模式下是通过教师课堂讲授完成的，现在可尝试在教师引导下，学生通过网络教学平台的学习资源来自主完成学习。通过这种“双主型”混合教学，一方面，可节省宝贵的课堂教学时间，使教师能够将课堂时间更多投入到学生自学比较困难的难点教学内容中，有效缓解目前“大学物理”课程所面临的课时少与内容多的突出矛盾；另一方面，又可培养和锻炼学生的自学能力，引导学生经过自主性学习和探究性学习，掌握教学要求中的重点和难点。网络学习平台网站具有模块化、交互式和开放式等特点，不仅包括教学大纲、电子教案、多媒体课件和教学视频等常规功能模块的教学素材，而且还包括“在线自测”和“在线答疑”等交互式功能模块。这样，既可满足不同专业学生的学习需求，又可构建一个师生互动交流的平台，将课堂上的师生互动延伸到网络空间，真正形成混合式的立体教学模式，进一步激发了学生的学习兴趣，提高了学习的参与度和学习效果，满足了学生个性化学习需求，学生的思维能力、创新精神、实践能力得到充分发展。

四、混合式教学试点

依据教育部“大学物理”课程教学指导委员会制定的教学基本要求，笔者结合合肥工业大学各学院不同专业的特点及不同难度的教学内容，制定了可适应混合教学模式要求的教学大纲，并选取电磁学中的“电磁感应”章节为教学内容，开展了混合教学模式的教学试点。考虑到教学试点是混合式教学的初步尝试，为了保证教学工作的有序性、可控性和有效性，要合理控制学生人数。因此，选择该学期“大学物理”课程中总人数为71人、教学班号为013的班级作为教学试点。该班级学生均为合肥工业大学电气学院的本科生，事先将全体学生分成两个教学对照组，一组学生30人，采用上述混合教学模式；另外一组学生41人，仍采用传统课堂讲授教学模式。

（一）教学方案设计与实施

混合式教学组，以培养学生的自主学习能力为导向，遵循学生为主体和教师为主导的教育理念，采用前文所述的“课堂+课外”的混合教学模式，并以网络教学平台作为具体实施的支撑条件。混合教学模式下的教学时间包括学生课外自主学习时间和课堂教学讨论课的教学时间，为了能够在试点教学之后对比教学效果，笔者在教学方案设计中，将两个教学对照组的课堂教学时间设计为完全相等的学时。1.学生课外自主学习的教学方案。首先，学生课前在教师的指导下，利用本项目课题组所创建的“大学物理”课程网络学习平台上的教学课件等教学资源自主开展学习，并选用美国麻省理工学院沃尔特•卢因（WalterLewin）教授的教学视频作为学生自主学习的辅助教学资源。其次，为实施有效的学习监督，将混合式教学组的学生再分为5个学习小组，每组6人。每组安排一位学生作为组长，来负责组织和监督本组成员在教师规定的学习时间内自主开展规定教学内容的学习，并在个人自主学习之后，开展小组内的学习讨论。教师须提前通过网络教学平台发布小组讨论的主题，例如感应电动势产生的原因，感应电动势方向如何判断，感应电动势的计算方法，感生电场和静电场的区别，感生电场的计算方法和感生电场的应用实例等。最后，由各个组长将各自学习小组成员的讨论发言及学习中遇到的各种疑问汇总并形成文字材料，准备在课堂教学讨论课上与教师进行交流和研讨。2.课堂教学讨论课的教学方案。课堂教学讨论课是在教师主导下开展的，包括概念辨析、教学讨论和例题讲解三个教学环节。首先是概念辨析。教师根据以往教学过程中所积累的教学经验，对于教学内容中的重点概念进行深入讲解，以纠正学生在自主学习中理解认识上的偏差。其次是教学讨论。由各个组长代表每个学习小组发言，阐述自己对课前安排的学习讨论主题的认识和理解，并将组内成员在自主学习中的各种疑问提出来，与教师进行交流讨论。通过师生间的交流讨论，有助于加深学生在自主学习过程中对物理概念和公式定律的理解。最后是教师对于典型例题的讲解，使学生对于所学概念和规律能够学以致用。在课堂教学之后，学生还要完成相应的作业，以达到巩固所学知识的效果。课后，如学生还有疑问，可随时登陆网络教学平台的在线答疑模块，与教师进行交流讨论。

（二）课堂测试与成绩统计分析

试点教学后对全体学生进行了课堂测试，两个教学对照组使用相同的测试题和相同测试时间。测试结果为：混合式教学组学生平均分为72.6，课堂讲授教学组学生平均分为64.2，前者比后者高约13%；在80~100分之间的人数占比，前者比后者高出了约20%。可见，在本次试点教学中，混合教学模式的教学效果优于传统课堂讲授教学模式，混合教学模式的优势已经初步体现出来。

（三）学生的反馈与改进措施

为了解学生对混合教学模式的认同感和接受程度，笔者在教学试点后，进行了匿名问卷调查。结果发现，大多数学生更认可混合教学模式，认为其教学效果要优于传统模式。综合学生的反馈意见，并结合教师在试点教学过程中的自身体验，笔者认为混合教学模式对于提高教学质量和教学效果是十分有益的，对于教学试点工作的改进措施，主要有以下两点。（1）在“课外自主学习”环节中，进一步加强对学生自主学习过程的监督和指导，本次试点采用小组学习的自学组织方式，虽然可充分发挥学生的自主能动性，但对于学生的学习过程缺乏有效管控，尤其是自控力较弱的学生，很难保证能够达到预期的自学效果。下一步将考虑采用“教师在线提问、学生在线回答”的方式，利用网络教学平台的实时在线功能，监督学生的自主学习。（2）在“课堂教学讨论”环节中，将采用更加多元化的教学形式，进一步丰富和完善课堂教学内容，充分调动学生的学习积极性，充分挖掘知识和概念中蕴涵的创新元素，使学生在与教师课堂的交流和讨论中，不仅能巩固所学的知识概念，而且能够学会举一反三、活学活用、学以致用。

五、分析与总结

通过上述混合式教学试点工作的开展，以及对教学效果和学生反馈意见的分析总结，笔者认为，进一步实施与推广混合教学模式，将有助于深化“大学物理”课程的教学改革，充分发挥“大学物理”课程在学生综合能力培养和课程体系中的重要作用。基于网络教学平台的在线自学与课堂教学相结合的“立体化”混合教学新模式，具有教学信息量大、教学开放性和交互性强等优点，这对授课教师的综合知识储备、教学方案设计和课堂教学组织能力等各个方面都提出了新的更高要求，需要教师在今后的教学实践中逐步丰富和完善。同时，在混合教学模式的具体实施和教学组织方面，则更需要在教学效果评价及课程考核方式等方面作出相应的调整与转变。如何科学制定教学效果的评价标准和合理设置课程考核方式，充分调动学生自主学习的自觉性和主动性，充分发挥挖掘混合式教学的优势，是下一步需要深入研究的重要问题。本文所开展的工作是在“大学物理”课程中开展混合式教学新模式的一次有益尝试，探索构建了一个有别于传统单一课堂讲授式教学的、融合多种教学元素和教学方式的多元化混合教学新模式，并开展了教学试点工作，取得了较好的教学效果，也希望能对其他高校“大学物理”课程教学改革提供有益的参考。

作者：宋逢泉 唐琼 孙晓霞 单位：合肥工业大学