原子物理課程線上線下混合式教學(xué)的探索與實(shí)踐

李俊生，張東海，李蓉，鮑世紹，蘇延堰

摘? 要：為適應(yīng)新時(shí)代高等教育發(fā)展要求，提高原子物理課程的教學(xué)質(zhì)量，提升教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、研究問題能力和創(chuàng)新能力，原子物理課程在網(wǎng)絡(luò)課程資源建設(shè)、混合式教學(xué)模式建設(shè)、多元評(píng)價(jià)體系建設(shè)等方面對(duì)課程進(jìn)行了全面的改革和建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體，基于超星泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，采用將微課、課堂教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的線上線下混合式教學(xué)。

關(guān)鍵詞：原子物理;網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái);線上線下混合式教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-000X（2021）30-0109-04

Abstract： To keep abreast of the higher education development in new times， to improve the teaching quality and teaching effect of Atomic Physics， and to enhance students' ability of self learning， research and innovation， the course of Atomic Physics conducted overall reform and construction in network material， blended teaching mode and multi-evaluative system， therefore it realized online and offline blended teaching which is students-centered， Super Star Fanya network teaching platform-based， as well as micro-lecture， class teaching and flipped class combined.

Keywords： Atomic Physics; network teaching platform; online and offline blended teaching

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，教育信息化已經(jīng)成為全世界教育發(fā)展的主流方向。教育部在《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中指出，“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響……提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果。鼓勵(lì)學(xué)生利用信息手段主動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)運(yùn)用信息技術(shù)分析解決問題能力[1]”。國務(wù)院印發(fā)的《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出，積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，鼓勵(lì)教師利用信息技術(shù)提升教學(xué)水平、創(chuàng)新教學(xué)模式，利用翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等多種方式用好優(yōu)質(zhì)數(shù)字資源[2]。新冠肺炎疫情發(fā)生以來，各級(jí)各類學(xué)校均開展了不同形式的在線教學(xué)。教育部吳巖司長也要求加快在線教學(xué)由“新鮮感”向“新常態(tài)”轉(zhuǎn)變，因此，信息技術(shù)與課堂教學(xué)的深度融合將是今后教學(xué)改革的一個(gè)重要方向[3]。

隨著科技的飛速發(fā)展， 原子物理學(xué)已經(jīng)成為21世紀(jì)重要科學(xué)技術(shù)的共同基礎(chǔ)之一， 它在高新科技中的基礎(chǔ)地位和重要作用日益顯現(xiàn)。同時(shí)它在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研能力方面也有著不可替代的作用。

由于原子物理學(xué)的抽象性，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時(shí)的興趣就不如其他普通物理課程;此外由于學(xué)生對(duì)物理學(xué)科前沿了解較少，不能充分體會(huì)到原子物理學(xué)的重要性，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中沒有一個(gè)積極的態(tài)度;再加上這門課程本身知識(shí)點(diǎn)多，邏輯關(guān)系也不如力學(xué)和電磁學(xué)等那么明顯，所以大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中會(huì)感覺到課程內(nèi)容有些凌亂，理不清頭緒，最終導(dǎo)致不能鞏固和深化所有的知識(shí)點(diǎn)。

另外，原子物理學(xué)的建立與發(fā)展過程恰是微觀體系物理思想和研究方法的形成過程，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的良好途徑。根據(jù)該課程特點(diǎn)及其在物理學(xué)中的重要地位，在教學(xué)過程中，我們應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，積極推進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)方法改革，培養(yǎng)學(xué)生探索問題的能力和創(chuàng)新能力。

在多年的原子物理課程教學(xué)實(shí)踐中，為引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極思考，培養(yǎng)學(xué)生探索問題的能力和創(chuàng)新能力，我們積極推進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)方法改革，在線上網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與線下課堂教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式上進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的探索，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，取得了較好的效果[4]。

一、混合式教學(xué)改革

（一）教學(xué)改革背景

近年來，很多學(xué)者出版了最新的原子物理課程教材，但是，目前國內(nèi)高校的原子物理課程采用的教材仍以楊福家先生編寫的《原子物理學(xué)》和褚圣麟先生編寫的《原子物理學(xué)》為主。在教學(xué)方法上，雖然很多老師都進(jìn)行了教學(xué)改革的探索與實(shí)踐，取得了一些經(jīng)驗(yàn)，摸索出了一些適應(yīng)新時(shí)代要求的教學(xué)模式，如翻轉(zhuǎn)課堂、拼圖式教學(xué)、探究式教學(xué)、PBL教學(xué)法等，但是，多數(shù)課堂教學(xué)仍然以講授為主。目前，關(guān)于原子物理課程的慕課資源有學(xué)銀在線平臺(tái)上的杭州師范大學(xué)的原子物理課程和蘭州大學(xué)的原子物理課程以及智慧樹平臺(tái)上的南開大學(xué)的原子物理課程，可供在線學(xué)習(xí)使用。但慕課學(xué)習(xí)交互性不好，一旦在學(xué)習(xí)過程中遇到不會(huì)的問題，不能及時(shí)解決。教師也難以了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程和學(xué)習(xí)效果。我們還采用問卷調(diào)查法，對(duì)疫情期間線上教學(xué)的滿意度進(jìn)行了調(diào)查，表1為調(diào)查結(jié)果。從調(diào)查結(jié)果看，學(xué)生對(duì)線上教學(xué)整體滿意度不是很高，其主要原因在于缺乏有效的互動(dòng)體驗(yàn)，線上教學(xué)資源難以滿足教學(xué)需要。

如果能將這些新興的教學(xué)模式與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式相結(jié)合，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，應(yīng)當(dāng)會(huì)收到很好的教學(xué)效果。教師可以將在線課程資源與傳統(tǒng)課堂相融合開展混合式教學(xué)，利用網(wǎng)絡(luò)提供的豐富資源拓展教學(xué)內(nèi)容，并創(chuàng)新教學(xué)方法，使學(xué)生既能面對(duì)面地接受知識(shí)，又不局限于課堂。學(xué)生可以在更多課余時(shí)間通過在線微課、慕課教學(xué)資源提前預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)，自主發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，并開展小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)、提出問題、分析問題和解決問題能力。對(duì)課下無法通過自學(xué)解決的問題，可以在課上與老師或其他同學(xué)進(jìn)行討論，如此便在很大程度上避免了傳統(tǒng)教學(xué)模式下學(xué)生空著腦袋進(jìn)課堂、學(xué)習(xí)相對(duì)盲目等問題，教師的課堂教學(xué)也成了以問題為導(dǎo)向的高效課堂。

基于以上調(diào)研結(jié)果，在原子物理課程教學(xué)中，我們利用超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，采用將微課、課堂教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂相融合的線上線下混合式教學(xué)模式，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革。

（二）教學(xué)改革內(nèi)容

1. 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源建設(shè)

為了更好地開展線上線下混合式教學(xué)，我們結(jié)合本校教學(xué)實(shí)際，進(jìn)一步完善原子物理課程教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生較好地完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)并提高自主學(xué)習(xí)能力。圖1為課程網(wǎng)站截圖，表2給出了最近一個(gè)學(xué)期課程部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，目前課程網(wǎng)站提供微課視頻46個(gè)，非視頻資源（擴(kuò)展閱讀材料）355篇，提供課程練習(xí)題439道，發(fā)布隨堂練習(xí)18次，在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)分組任務(wù)6次，教師發(fā)布討論帖36帖，參與討論685人次。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)建設(shè)重點(diǎn)做好以下四方面內(nèi)容：

（1）根據(jù)教學(xué)大綱和人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生明晰總體知識(shí)架構(gòu)，然后明確知識(shí)點(diǎn)的難易程度及需達(dá)到的掌握程度。通過思維導(dǎo)圖繪制原子物理的整體脈絡(luò)圖，直觀地認(rèn)識(shí)課程中的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，分析各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，進(jìn)而通過學(xué)習(xí)全面認(rèn)識(shí)整個(gè)課程體系。

（2）精簡和整合傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容，在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布教學(xué)資源，供學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)與移動(dòng)學(xué)習(xí)。對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)制作微課視頻，對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講解，使學(xué)生在課前通過自主學(xué)習(xí)就能基本掌握課程知識(shí)點(diǎn)。另外，將網(wǎng)上優(yōu)秀的慕課資源引入到我校的原子物理課程教學(xué)中（將網(wǎng)絡(luò)資源介紹給學(xué)生，由學(xué)生自主參與學(xué)習(xí)），充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

（3）為學(xué)生提供相關(guān)知識(shí)的參考資料以延伸閱讀。原子物理學(xué)的發(fā)展歷史內(nèi)容十分豐富，它是物理學(xué)家共同努力的結(jié)果。在教學(xué)網(wǎng)站提供原子物理學(xué)發(fā)展史方面的內(nèi)容，簡要介紹如湯姆遜、盧瑟福、玻爾、泡利、查德威克、居里夫人等物理學(xué)家的治學(xué)精神、成才道路、研究方法，從而激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)。在教學(xué)網(wǎng)站中引入科技前沿和新成果，如反原子、反物質(zhì)、粒子加速器、新粒子的探索等;引入多學(xué)科綜合性問題，如隧道掃描顯微鏡、激光技術(shù)、原子的冷卻等;引入應(yīng)用領(lǐng)域問題，如X射線造影、核磁共振、中子彈的研制等;引入我們自己的科研工作，如原子核的多重碎裂、核環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)等，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

（4）建設(shè)作業(yè)庫、試題庫、課堂活動(dòng)庫和分組任務(wù)庫，將信息技術(shù)與課堂教學(xué)深度融合，利用手機(jī)客戶端即學(xué)習(xí)通發(fā)放課程通知、課堂互動(dòng)活動(dòng)、課后討論問題、隨堂測(cè)試等內(nèi)容。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)功能，方便了解學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度、教學(xué)內(nèi)容掌握程度、任務(wù)完成情況等，以便于進(jìn)行有針對(duì)性地指導(dǎo)。

2. 混合式教學(xué)模式建設(shè)

將教學(xué)過程分為三個(gè)階段，分別是“課前自學(xué)”“課堂討論”和“課后應(yīng)用”。

（1）課前自學(xué)階段，教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容，挑選與實(shí)際聯(lián)系密切、覆蓋若干個(gè)課程核心知識(shí)點(diǎn)，并且與學(xué)生的知識(shí)能力結(jié)構(gòu)相匹配，又能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的研討問題，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布給學(xué)生。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提供的微課視頻進(jìn)行自學(xué)，并組建研討團(tuán)隊(duì)對(duì)研討問題進(jìn)行探索，提出解決方案，并通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)提交給老師。同時(shí)，通過在線測(cè)試題檢驗(yàn)學(xué)生是否自學(xué)及自學(xué)效果。

（2）課堂討論階段，采用探究式、參與式、討論式等教學(xué)方法組織教學(xué)活動(dòng)，對(duì)學(xué)生自學(xué)中遇到的問題及研討課題中有爭議的問題進(jìn)行討論，引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題;對(duì)部分知識(shí)點(diǎn)布置小組任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，并通過課堂展示，鍛煉學(xué)生溝通表達(dá)能力。實(shí)現(xiàn)師生的協(xié)作學(xué)習(xí)，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的廣度和深度。

（3）課后應(yīng)用階段，通過課后習(xí)題檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并通過學(xué)生互評(píng)與教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，對(duì)學(xué)生作業(yè)、小組任務(wù)、課堂表現(xiàn)等進(jìn)行評(píng)價(jià)，既達(dá)到了相互學(xué)習(xí)的目的，又培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任意識(shí)和擔(dān)當(dāng)意識(shí)。同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)“討論區(qū)”，對(duì)學(xué)生提出的問題實(shí)時(shí)答疑。

3. 多元評(píng)價(jià)體系建設(shè)

課程考核采用末考成績和平時(shí)成績相結(jié)合的方式，末考成績以期末閉卷考試成績作為評(píng)價(jià)依據(jù)，占綜合成績的60%，平時(shí)成績由課堂表現(xiàn)、自主學(xué)習(xí)、隨堂測(cè)試、互動(dòng)討論、作業(yè)練習(xí)、創(chuàng)新實(shí)踐等教學(xué)活動(dòng)組成，占綜合成績的40%。在教學(xué)過程中，充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，建立每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)信息檔案，記錄統(tǒng)計(jì)學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況，包括微課學(xué)習(xí)情況、在線自測(cè)完成情況、互動(dòng)討論參與情況等，作為過程性評(píng)價(jià)的依據(jù)。圖2給出平時(shí)成績構(gòu)成情況及各部分所占比例。

二、教學(xué)改革成效

通過課程創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐，課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)已較為完善，且運(yùn)行良好，線上線下混合式教學(xué)模式受到學(xué)生的一致好評(píng)，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)興趣、自主學(xué)習(xí)能力、溝通表達(dá)能力、探究問題能力和創(chuàng)新能力有了明顯提升，圖3給出學(xué)生反饋截圖。

為了比較混合式教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式的教學(xué)成效，在教學(xué)中隨機(jī)選取同一年級(jí)的不同班級(jí)進(jìn)行比較。圖4給出混合式教學(xué)班級(jí)與傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)期末綜合成績分布，可以看出，混合式教學(xué)班級(jí)無論是及格率還是優(yōu)秀率都高于傳統(tǒng)教學(xué)班級(jí)，取得了較好的教學(xué)效果。

三、結(jié)束語

通過建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，將信息技術(shù)與課堂教學(xué)深度融合，開展線上線下混合式教學(xué)，進(jìn)一步提高了原子物理課堂教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、探究能力和分析解決問題能力，提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）[EB/OL].（2010-07-29）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A01/s7048/201007/t20100729_171904.html.

[2]國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃[EB/OL].（2017-01-10）.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe_1778/201701/t20170119_295319.html.

[3]王飛.多維互動(dòng) 交叉融合——談線上線下混合式教學(xué)[J].高教學(xué)刊，2021（4）：101-104.

[4]李俊生，張東海.以探究式教學(xué)為導(dǎo)向的“原子物理”課程改革探索[J].西部素質(zhì)教育，2020，6（20）：146-147.