云環境下的大學物理實驗混合式教學模式的研究與應用*

朱基珍?，黃榜彪，禤漢元，周 江，莫濟成

(1. 廣西科技大學理學院，廣西 柳州 545006；2. 廣西科技大學工程訓練中心，廣西 柳州 545006)

云環境下的大學物理實驗混合式教學模式的研究與應用*

朱基珍1?，黃榜彪2，禤漢元1，周 江1，莫濟成1

(1. 廣西科技大學理學院，廣西 柳州 545006；2. 廣西科技大學工程訓練中心，廣西 柳州 545006)

云環境下的混合學習是一種綜合的教學模式，是信息技術與課程改革的深度融合，將傳統學習方式的優勢和網絡化學習的優勢相結合，達到最佳學習效果的學習方式。從教學目標制定、教學資源建設、線上線下教學活動設計等幾個方面研究大學物理實驗混合式教學模式，并介紹其應用效果。

大學物理實驗；云環境；混合式教學；應用

1 引言

隨著云技術的迅速發展，人們對學習環境的要求已發生根本性的變化，局限于桌面電腦的計算機輔助教學已不能滿足“無處不在、無時不在”的彈性學習、泛在學習的需要。在云學習時代，所有資源和應用程序都將整合在“云”端，大大降低了對學習者終端設備的硬件要求，只要能接入互聯網就能夠進行正常的學習。云計算是一種資源共享和使用模式，“云學習”是一種基于“云計算”的學習模式，它是利用現代最先進的云計算技術，在云計算平臺上對所有集中在一個平臺上的資源進行統一管理調配，以服務的形式提供給用戶的一種學習模式。

云環境下的混合學習是一種綜合的教學模式，是信息技術與課程改革的深度融合，將傳統學習方式的優勢和網絡化學習的優勢相結合，除了保持混合學習的優勢外，更具有在線學習方面的云學習的特征，聚集于資源的共享和學習者之間的協作。混合學習在教學方式上體現面對面學習和在線學習有機整合，既保留傳統課堂環境教學的優點（教師的作用充分發揮），又能發揮在線學習的靈活、自主優勢，能達到最佳的學習效果。

2 大學物理實驗混合式教學模式

把知識傳授的過程放在教室外，把知識的內化過程放在課堂上，這是翻轉課堂實施的理念。大學物理實驗混合式教學模式是翻轉課堂理念下、云環境下的大學物理實驗混合式教學模式。

線上學習：應用移動終端，通過信息平臺的組織教學活動，課前接收新知識、課后鞏固知識等。讓學生選擇最適合自己的方式去接受新知識，充分發揮在線學習的靈活性和自主學習的優勢。

線下學習：課堂中作深度學習，內化知識，充分發揮教師在教學中的主導作用。

通過大學物理實驗教學信息平臺的組織，使學生使用終端（主要是智能手機）進行相關實驗知識的學習，通過對實驗的相關微課視頻的學習，參與教學討論等，通過學習測試，達到接受新知識的教學目標，為在課堂中與教師進行一對一的深度學習與探討，實現知識的內化做好準備。這是翻轉課堂教學理念下的混合教學模式，將社會云學習模式納入正規學校、正式教學計劃中，在具體一門課程中地實施O2O學習模式。見圖1所示。

圖1 云環境下的大學物理實驗混合式（O2O）教學模式簡圖

3 大學物理實驗線上教學資源設計

3.1 建設微課教學資源并進行教學設計

建設微課教學資源并進行教學設計，使碎片化的教學資源構成完備的知識體系，作為混合教學的線上基本教學資源，保障線上學習需要。

云學習模式要求知識必須碎片化，以具備足夠的靈活性。為此需要對所有實驗進行碎片化的教學資源建設。首先提煉出各實驗的關鍵知識點，然后對每個關鍵知識點進行微課視頻教學資源的設計。下面以一個具體的實驗“用邁克爾遜干涉儀測量激光波長”為例說明對各實驗的微課教學資源的建設過程。每個實驗要掌握實驗原理，必須具備一定的預備知識；要掌握操作要領，必須了解實驗儀器的基本組成及特殊構造。所以，每個實驗的關鍵知識點應包含在以下幾個知識模塊中：預備知識、實驗儀器、實驗原理、實驗操作、實驗報告及拓展研究等。對“用邁克爾遜干涉儀測量激光波長”實驗來說，各知識模塊中的關鍵知識點如圖2所示。

圖2 “用邁克爾遜干涉儀測量激光波長”實驗關鍵知識點

對上圖中的各關鍵知識點，精心地制作了相應的微課視頻，每個視頻時長3-7分鐘不等，盡量做到“短小精悍”，引人入勝。該實驗的所有微課構成該實驗的知識結構，所有實驗的知識結構構成課程的知識結構，是實施翻轉課堂教學中的基本教學資源，是提供給學生學習該實驗時接受新知識的主要途徑。

實驗的各關鍵知識點是零亂的，微課教學資源是分散而獨立的，為了便于學生的學習與掌握，要給學生展示各知識點的學習元關系，形成知識地圖，同時給出導學的步驟，如圖3所示。

3.2 在知識地圖和導學機制基礎上進行教學活動與教學目標的設計

教學活動設計：主要有學習、討論、測試。

學習：在學習導航的引導下，課前對微課教學資源進行選擇性的學習（已掌握的可以跳過）。

討論：云課堂的BBS是學生和教師就某一問題進行討論與交流的場所。必要時可把討論過程作為評分項納入學生的期評成績。

測試：主要用于評價學生知識模塊的學習效果的簡單測驗，如在微課中或知識模塊中的測試，教師隨堂臨時安排的小測驗或課堂提問等。必要時可把測試結果作為評分項納入學生期評成績。

圖4是對測試的設計，測試安排在各關鍵知識模塊上，需要精心設計題目，題目要有針對性且題量要大，能隨機出題，避免學生的抄襲而影響學習效果。

圖3 “用邁克爾遜干涉儀測量激光波長”實驗知識地圖和導學機制

圖4 “用邁克爾遜干涉儀測量激光波長”實驗的測試設計

目標達成判定：當完成了目標綁定的知識模塊的知識點的學習，完成該知識模塊所有計分活動并取得設定的最低成績后，視為學習目標完成。

4 大學物理實驗混合教學模式教學過程設計

采用線上線下學習相結合，是翻轉課堂教學理念下的混合學習即O2O學習模式。

學生用終端（主要是智能手機）掃描二維碼或通過信息平臺，隨時隨地進入“我的云課堂”→閱覽總的“學習導航”（即知識結構圖）→選擇所需實驗→按自己的需要選擇知識點進入對應的微課視頻的學習（對已掌握的知識點可忽略）→按知識模塊進行測試或在線討論→通過測試→到實際課堂上與教師進行面對面的深度實驗學習（把疑難問題或感興趣的問題帶到課堂與教師作一對一深度探討）→完成實驗報告。如圖5所示。

圖5 混合教學的線上學習流程

5 應用

大學物理實驗云課堂在邊建設中邊用于教學實踐，并在實踐中不斷地得以完善。目前已建設有大批微課教學視頻和相關聯的測試題，并已在廣西科技大學中試用兩輪次，使用學生已超過5千人，受益面廣。通過問卷調查，大部分學生認為云環境下的混合學習方式正是學生喜歡的學習方式，學生樂于接受和使用，云課堂與面對面的傳統課堂教學相結合的混合教學模式，教學效果比單純傳統的面對面課堂教學有明顯的提高。值得注意的是，為了更好地發揮混合教學效果，除建設大批實用的微課教學資源并進行精心的線上線下教學設計外，網絡環境條件也是制約線上教學效果的重要因素。如果沒有WIFI環境或內網環境，學生在學習中需要自己的流量來完成，則學生的學習積極性會嚴重受挫，教學效果也會大打折扣。所以混合教學模式的實施除對教師要求更高外，對學生、對網絡環境的要求也很高，條件不具備，可能效果比傳統的面對面教學效果還不如。

6 結論

混合學習就是要把傳統學習方式的優勢和網絡化學習的優勢結合起來，既能發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又能體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。只要有效地將這二者結合起來，使二者優勢互補，就能獲得最佳的學習效果。這對傳統教育者提出了更高的挑戰：一是教育決策者對混合學習模式的選擇困難，二是對混合式教學的設計難度大，對教師的要求高而教師本身開展混合式教學的能力有限，三是面對面教學與在線學習的比例難以確定，四對網絡環境要求高。所以我們對混合式教學模式的研究仍在繼續中，不斷地探討，并希望能在教學實踐中不斷地改進與完善。

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2016-05-05

廣西高等教育本科教學改革工程項目2014JGZ132；2015JGZ139；2016JGA245；2016JGB265；廣西科技大學優秀教學團隊建設項目：“大學物理實驗教學團隊”

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