混合教學模式在固體物理教學中的應用

郭福強 馬新澤 張保花

（昌吉學院物理系 新疆 昌吉 831100）

1 引言

固體物理是昌吉學院材料物理、應用物理專業基礎課程，但其內容專業性又很強，它是研究固體（主要是晶體）材料物理特性的一門科學，它是從固體中的原子和電子狀態的根本特點出發來討論固體的物理性質，概念性強、內容抽象難懂，學生不易理解和掌握，而傳統的課堂教學模式又很難呈現微觀世界粒子的運動等規律，學生感到枯燥無味，導致學習興趣不高、學習效果欠佳等問題，這就要求我們不斷思考課程教學模式的改革，采取靈活多樣的教學方式開展教學。

近年來，隨著網絡學習資源的不斷出現和更新，出現了一種廣泛流行的混合教學模式并正逐漸得到了廣大教師的認可[1]。混合教學模式是網絡信息及技術發展的產物，這種混合教學模式主要表現為：課前，學生通過網絡觀看視頻學習新知識；課上，在教師的指導下學生之間相互討論問題，然后提出問題教師解答；課后，學生完成作業，使線上學習和線下學習無縫結合[2,3]。這種教學模式把傳統教學和信息技術完美結合起來，既發揮了傳統教學中教師的主導作用，又體現了網上學習中學生的主體地位，克服了傳統教學教師主動教，學生被動學的缺點，充分調動了學生參與學習的主動性和積極性，提高了教學效果[4]。文章以材料物理和應用物理學專業的固體物理課程為載體，以混合教學為切入點，探索了混合教學在固體物理教學中的應用。

2 混合教學的特點和優勢

混合式學習是將課堂外學生的網上學習和課堂內師生面授兩種方式進行有機結合的一種教學策略[5]。學生課前通過網絡資源的學習，變被動學習為主動學習，轉變學生的學習動機和提高學習興趣，進而在課堂內提出問題、不斷討論，有助于提高教學效率和質量。混合教學有以下特點和優勢：

2.1 網上學習充分體現學生主體地位

豐富的網絡學習資源，使學生的學習不受時間和空間的限制，增強了學生學習的主動性、靈活性，學生的個性化學習得到體現，實現了學生的自主學習，克服了傳統學習中學生被動學習、時空受限等諸多缺點。

2.2 師生面授充分發揮教師主導作用

課堂上“面對面”的傳統教學，增強了師生之間的互動，使學生在教師的引導下，通過講解、問題討論等形式，對所學知識進行系統地分析歸納，實現對知識的理解和掌握，克服了網絡學習中學生學習過程無法監控，學習的知識不系統等缺點[6]。

2.3 豐富教學資源的有效利用

混合式教學模式最大的優勢就是有效充分地利用了豐富的教學資源，混合式教學中，教師將有利于教學的知識、手段、方法和技術有機地組合在學校網絡平臺上，提高了學生的學習興趣，彌補了傳統教學資源單調不足、枯燥無味的缺陷。

2.4 有針對性地學習，提高教學的效率和效果

混合教學模式使用了網絡技術手段，使學生在電腦和手機等電子設備上可以隨時隨地進行學習，時間地點靈活，提高了學生自主學習的能力；混合學習中有大部分的時間在網上學習，完成老師在課程平臺布置的作業，少部分的時間在課堂用來解決不懂、難點和重點問題，使學生在課堂上的學習更加具有針對性，提高了課堂教學的效率和效果[7]。

3 固體物理教學中存在的問題

固體物理學是我校材料物理學專業和應用物理專業的基礎必修課，我們在近幾年的教學實踐中發現存在以下一些問題。

3.1 教學模式和考核方式落后

我校的固體物理學課程采用的是傳統教學模式，教學內容以教材為主，教師借助板書照本宣科，學生所學知識概念性、理論性強、實用性較差，很多學生感到學習本課程困難且枯燥無味，學習的知識對于今后的工作生活和深造沒有作用。

固體物理學的考核采用的是傳統考核方式，課程總評成績＝期末試卷成績×70%＋平時作業成績×30%，期末考試內容以教材為主，主要是理論知識，平時考查以課后作業為主，采用百分制，60以上為及格，85以上為優秀；由于課程內容理論性強且較難，加上課時數縮減，使得學生考試及格率偏低，優秀率幾乎為零。

3.2 學生學習能力差異較大

由于新疆地域面積較大，不同地區的發展不平衡，導致教育水平存在著較大的差異。一個班級的學生來自不同的地區，物理基礎知識、學習能力差異較大，教師在教學過程中很難同時兼顧到每一個學生的學習需求，教學過程缺乏針對性，無法做到因材施教，從而使學生失去了學習興趣，這也直接影響到教師的教學積極性，形成了惡性循環，達不到人才培養的目標。

3.3 學生學習資源較少

材料物理和應用物理學專業是我校近幾年新辦專業，與我校的物理學專業相比，相關的實驗設備、圖書資料、教學視頻課件等輔助教學資源較少；固體物理中要用到統計物理學和量子力學知識較多，而且存在大量的、復雜的數學推導，理論性較強，與之相關的課程課時又較少，并且學生的前期理論基礎較為薄弱，因此學習起來普遍感到比較困難，這都嚴重影響了固體物理的教學效果。

近年來，固體物理中某些內容也采用多媒體課件進行輔助教學，但多數課件仍將教材上的知識“照搬”到課件上，教學效果反而不如傳統的板書教學，由于固體物理領域不斷出現新的知識和技術，同時我校又處在邊疆落后地區，落后的教學模式和貧乏的學習資源阻礙了專業的發展和學生需要。

隨著社會的進步和科技的發展，各種高新技術不斷涌現，固體物理學領域在光子晶體、新型半導體、超材料、超導、非晶態等方面的研究取得了重大進展，新概念層出不窮，對固體物理教學提出了更高的要求；如何與時俱進，根據專業特點處理好新舊知識之間的關系，提高學生的綜合素質和創新能力，成為固體物理課程教學面臨的主要問題。

4 混合教學在固體物理教學中的應用

4.1 教學內容的選擇

結合固體物理學課程教學大綱，選取適合學生混合學習的內容，值得注意的是較難領會的物理概念和定理定律，以及較復雜的公式的推導過程不適合多媒體或網絡學習，這些內容用傳統的板書講解易被學生理解和吸收，主要原因是板書邊推導邊講解，速度慢，學生容易跟上老師的思路，增強了師生間的互動，因此要選擇合適的內容進行混合教學。

結合網絡資源，有篩選地確定適合學生線上學習的網絡資源，指導學生學習。我們知道固體物理是從固體（主要是晶體）中的原子和電子狀態的根本特點出發來討論固體的物理性質，它研究的主要內容是晶格的振動和電子能帶理論，這些內容涉及到抽象的倒格矢，又涉及到深奧的量子力學，同時又要運用空間幾何關系。而在傳統教學過程中，這些內容教師很難用板書講授清楚，學生也很難理解，對于這些內容如果采用混合教學就能取得良好的效果。

例如，在學習晶體的結構時，老師可以先利用已有的課件或視頻在教學平臺上直觀地展現各類型晶體的微觀結構、原胞的形狀、倒格子、能帶結構、晶格振動等，這些結構還可以隨意翻轉，學生可以從不同的角度進行觀察，幫助學生建立空間圖像，使學生先對所學的內容有一個直觀形象地認識和思考，然后課堂上在老師的引導下進行深入地討論交流，提高了學生對固體的微觀結構、晶格的周期性、原胞、晶體的對稱性等概念的理解掌握。

同傳統教學相比較，混合教學把固體的微觀結構以及晶體的結構特征知識直觀形象、準確生動地呈現在學生的面前，有助于學生對固體物理的學習產生濃厚的興趣，激發學生學習的積極性和主動性，因此能夠提高課堂教學的效率和效果。

此外，混合教學體現了因材施教原則，課外網絡學習使每個學生可以根據自身情況自主安排學習時間，對較難掌握的重點內容，可以多花一些時間反復觀看教學視頻，直至較好地掌握視頻內容，有利于課堂交流討論[8]。

教學平臺上的視頻可以是老師自己錄制或制作的微視頻，也可以是老師從網上獲得或其他高校贈與的課程視頻。其實學生更喜歡老師自己錄制的微視頻，因為教師針對自己授課的學生特點制作的視頻，重點突出、時長適中，學生自主學習時感到親切，容易接受。

4.2 課堂交流與討論

在混合教學中，課堂不再是傳統的課堂，而是師生之間雙向交流互動的處所；在學生視頻學習的基礎上，教師通過啟發、引導使學生充分參與到教學活動中來，調動了學生學習的積極性和主動性，使學生成為學習活動的主體，教師也從課堂教學活動的支配者，轉變為教學活動的指導者。

課堂交流的具體做法是：在學生進行網絡學習掌握視頻內容后，教師通過對課堂教學過程的精心設計，采取啟發式、討論式和互動式教學，在課堂上組織學生有針對性地討論一些題目[9]；這些題目可以提前在網上發布，讓學生在網上查找相關資料進行思考，這樣課堂上的討論才會更加熱烈；在討論中教師要根據學生討論的正確性及時指引思維方向，拓展思維空間，使學生形成正確完善的認識，從而達到掌握知識的目標。例如，“波矢空間和倒格空間有何關系”、“波矢空間在固體物理學中的作用”、“聲子的本質”等，常言道“理不辯不明”，經過討論原本難懂的概念就變得清楚明了。

在課堂教學活動中，老師要時刻觀察每個學生討論的活躍度和對知識的理解掌握程度，及時做好記錄，以此作為期末評價的依據。課堂教學結束后，教師要給學生布置針對性較強的作業，鞏固課堂所學的知識，達到人才培養的目標。

4.3 課程考核方式的討論

混合式教學模式著重強調學生基于網絡視頻的自主學習和課堂上的合作學習，體現了學生是學習的主體，注重培養了學生的自主學習能力和表達交流能力，在課程考核時要注重這方面能力的考核評價即形成性評價[10]；同時該教學模式也強調課堂上教師對知識的講授，也要注重對知識的總結性評價，因此混合教學模式下的課程評價應包括形成性評價（占50%）和總結性評價（占50%）；形成性評價包括學生出勤（占5%）、平時作業（占20%）、個人或小組學習的質量和效果、成果展示、參與交流討論的活躍度等（占25%），教師平時應做好記錄；總結性評價通常以期末理論考試的形式進行，考察學生對知識的掌握程度是否達到教學目標的要求。

5 結束語

隨著信息技術的發展和智能手機在學生中的普及，廣大的教育工作者都應該重視將智能手機、網絡教學資源和課堂教學內容有機地結合起來，運用混合式教學模式進行課程的教學，這樣才能提高學生學習的積極性和主動性，培養學生自主學習的能力，從而提高教育教學的效率和效果。

［1］［4］［7］陳衛東,劉欣紅,王海燕.混合學習的本質探析［J］.現代遠距離教育,2010，（05）.

［2］［8］彭艷妮,劉清堂,李世強,趙呈領.混合式學習在課程教學中的應用研究［J］.中國教育信息化,2011，（07）.

［3］［10］梁九義.論混合學習對我國遠程教育教學模式改革的影響［J］.中國遠程教育,2012，（05）.

［5］［9］朱鳴華,趙銘偉,趙晶，等.計算機基礎教學中計算思維能力培養的探討［J］.中國大學教學,2012，（03）.

［6］鐘琦,武志勇.高校計算機基礎課程的“微課程”教學模式研究［J］.現代教育技術,2014，（02）.