基于智慧樹平臺的數(shù)學物理方程混合式教學模式探索

牟海寧

（中國石油大學（華東）理學院 山東·青島 266580）

1 引言

智慧樹平臺是集“平臺+內容+服務”三位于一體的教育運營平臺，它擁有海量大學高品質課程，可以幫助教師完成教學發(fā)展培訓，協(xié)助教師實現(xiàn)教法改革，促進本校教學產生內生動力。[1]數(shù)學物理方程是許多工科專業(yè)一門重要的基礎課，它具有深刻的物理背景和實際應用背景，開設此門課程的初心是通過本課程的學習能夠培養(yǎng)出具有高級的數(shù)學思維和物理思維、具有分析問題和解決問題能力、具有創(chuàng)新實踐能力的符合社會需求的人才。在新時代的帶領下，我們要將信息化技術與數(shù)學物理方程課程教學深度融合，對教學模式、教學方法和考核方式進行改革。數(shù)學物理方程教學主要存在以下問題：

1.1 傳統(tǒng)的“單向灌輸式”教學模式

傳統(tǒng)的數(shù)學物理方程課程實行單一的線下教學模式，教師以“自我為中心”按照教學任務講課，而學生則是被動地接受知識。在這種教學模式下，學生缺乏學習的主動性和探究性。[2,3]隨著信息化技術的發(fā)展以及網絡資源的豐富，我們秉承“以教師為主導，以學生為主體”的雙主體的教育理念，借助于智慧樹平臺實施線上線下混合式教學，以充分調動學生的學習積極性。[4]

1.2 教學方法單一

傳統(tǒng)的課堂教學采取“板書+PPT”的教學方法，學生不能夠及時內化抽象的理論知識，覺得本課程枯燥、乏味。通過MATLAB可視化教學，可以將物理過程直觀地用圖形、動畫的方式傳遞給學生，使他們能夠較容易的理解相關知識。通過啟發(fā)式、研討式教學，在教學中引入前沿知識，對學生進行啟發(fā)，并讓他們進行研討，最終解決問題并進行匯報，可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。

1.3 考核方式缺乏過程化考核和綜合能力評價

傳統(tǒng)的考核方式一般是“平時成績+期末考試”，這種考核方式不能形成動態(tài)的評價體系，對學生的學習過程不能進行有效的評價反饋。借助于智慧樹線上平臺，我們可以隨時、適時測試，能夠動態(tài)地掌握學生的學習情況和教學效果。

2 基于智慧樹平臺的“數(shù)學物理方程”混合式教學模式探討

我們的數(shù)學物理方程教學團隊在智慧樹網上錄制了教學視頻，上傳了PPT 和參考資料，進行了數(shù)學物理方程網上課程建設。并且此課程在2019 年立項為山東省在線開放課程，目前已有華東理工大學、上海電力大學、湖北大學等13 個高校的2100 多名學生在智慧樹網上學習我們的課程。

要做好線上線下混合式教學，教師需要先做好課程設計。根據教學目標和課時安排，將課程知識點、技能點進行拆分，主要分為“基礎知識+重點難點+前沿拓展”三部分。教學過程分為“線上自主學習+線下翻轉課堂”兩個環(huán)節(jié)。其中線上自主學習主要學生自學基礎知識，線下翻轉課堂主要是重點難點講解和前沿知識討論。線下的授課采取多樣下的授課方式：可視化教學、啟發(fā)式教學、研討式教學等。

基于智慧樹平臺的數(shù)學物理方程課程的線上線下混合式教學過程分為課前、課中、課后三個環(huán)節(jié)，教師和學生要在三個環(huán)節(jié)中進行有效的交流、互動以提高教學的有效性。具體實施過程如下。

2.1 課前—教師引導學生進行線上自主學習

教師提前準備好教學目標、學習內容、課前測試等，然后推送給學生，讓學生進入智慧樹平臺通過觀看教學視頻自主學習相關內容。在教學視頻中針對關鍵知識點都設立了彈題，視頻播放到某個時間節(jié)點，會彈出問題讓學生解答，達到對前面所學知識的鞏固作用，并實現(xiàn)跟學生的互動。

在學習過程中，遇到不理解的問題，學生可以將問題反饋給教師，以便教師線下集中講解。此外，學生還可以在智慧樹平臺的課程討論區(qū)討論問題、相互交流，實現(xiàn)實時師生互動、生生互動。

2.2 課中—線下翻轉課堂重點難點講解，前沿拓展知識討論

由于同學們一般在線上自學中已經掌握了基礎知識，那么我們就有時間將教學內容在深度和廣度上進行拓展。

對于重點知識和難點知識，我們在課程統(tǒng)一講解、討論。對于數(shù)學物理方程課程來說，我們要在教學中滲透數(shù)學建模的思想，針對教學內容，引入實際案例，講解建模過程、求解過程及實現(xiàn)MATLAB 可視化，最后根據可視化對問題進行進一步的分析和總結。然后提出另一實際案例，引導學生自行建模、求解和可視化并形成報告進行匯報。以培養(yǎng)學生的分析問題、解決問題的能力。

此外，我們還在每單元引入1-2 道前沿拓展案例，先對學生進行啟發(fā)，引導學生分組進行研討，最后分組解決問題并進行匯報。以提高學生的探究式學習能力和創(chuàng)新能力。

2.3 課后—學生完成線上線下作業(yè)，教學評價反饋

每次課結束之后，學生需要按時完成教師布置的線下作業(yè)。每一章的授課內容結束后，學生到智慧樹平臺上完成章節(jié)測試，可以反饋此單元的學習情況。教師可以通過智慧樹平臺的學習數(shù)據：學習時長、學習進度、在線討論情況等教學數(shù)據，及時調整教學方案。

3 混合式教學模式下的考核評價體系

相對于傳統(tǒng)的考核模式，混合式教學模式下的考核評價體系更加注重過程化考核和綜合能力考核。我們的考核方式分為三部分：平時過程化考核、創(chuàng)新報告考核、期末考試。

過程化考核由線上、線下兩部分構成，線上主要是線上學習情況、章節(jié)測試成績和線上期末測試三部分；線下主要是：平時作業(yè)、課堂表現(xiàn)、MATLAB 上機實驗考核。

創(chuàng)新報告由學生分組協(xié)作完成，從問題選取、問題解決、MATLAB 可視化、答辯情況、總結分析五部分進行評價，以考查學生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力。實際上，在平時的線下翻轉課堂教學中，我們通過引入數(shù)學建模案例和前沿案例，通過引導，讓學生進行研討，已經培養(yǎng)了學生在相關能力。

期末考試采取閉卷考試的形式。重在考察學生對本門課程的基礎知識、綜合知識的掌握情況。

4 總結

我們采取調查問卷的形式，對線上線下混合教學的相關班級進行了教學滿意度調查。參與調查的班級是2018 級本研一體班（電信類、機械類、地學類）的81 名同學，調查結果表明大多數(shù)同學喜歡線上線下混合式教學模式，并認為教學效果良好。如表1 所示。

表1 線上線下混合式教學滿意度調查

新的時代對人才提出了新的要求，對高校教師提出了新的要求。我們本著培養(yǎng)“人格+知識+能力”的目標，不斷深化改革教學內容、教學方法。在今后的工作中，我們要繼續(xù)豐富網絡教學資源，搜集專業(yè)案例，對數(shù)學物理方程課程體系和教學方法進行進一步的深化和研究。