原子物理課程線上線下混合式教學的探索與實踐

李俊生，張東海，李蓉，鮑世紹，蘇延堰

摘? 要：為適應新時代高等教育發展要求，提高原子物理課程的教學質量，提升教學效果，增強學生自主學習能力、研究問題能力和創新能力，原子物理課程在網絡課程資源建設、混合式教學模式建設、多元評價體系建設等方面對課程進行了全面的改革和建設，實現了以學生為主體，基于超星泛雅網絡教學平臺，采用將微課、課堂教學和翻轉課堂相融合的線上線下混合式教學。

關鍵詞：原子物理;網絡教學平臺;線上線下混合式教學

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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

隨著信息技術的快速發展，教育信息化已經成為全世界教育發展的主流方向。教育部在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》中指出，“信息技術對教育發展具有革命性影響……提高教師應用信息技術水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果。鼓勵學生利用信息手段主動學習、自主學習，增強運用信息技術分析解決問題能力[1]”。國務院印發的《國家教育事業發展“十三五”規劃》中提出，積極發展“互聯網+教育”，鼓勵教師利用信息技術提升教學水平、創新教學模式，利用翻轉課堂、混合式教學等多種方式用好優質數字資源[2]。新冠肺炎疫情發生以來，各級各類學校均開展了不同形式的在線教學。教育部吳巖司長也要求加快在線教學由“新鮮感”向“新常態”轉變，因此，信息技術與課堂教學的深度融合將是今后教學改革的一個重要方向[3]。

隨著科技的飛速發展， 原子物理學已經成為21世紀重要科學技術的共同基礎之一， 它在高新科技中的基礎地位和重要作用日益顯現。同時它在培養學生的創新精神和科研能力方面也有著不可替代的作用。

由于原子物理學的抽象性，學生在學習這門課程時的興趣就不如其他普通物理課程;此外由于學生對物理學科前沿了解較少，不能充分體會到原子物理學的重要性，導致學生在學習中沒有一個積極的態度;再加上這門課程本身知識點多，邏輯關系也不如力學和電磁學等那么明顯，所以大部分學生在學習中會感覺到課程內容有些凌亂，理不清頭緒，最終導致不能鞏固和深化所有的知識點。

另外，原子物理學的建立與發展過程恰是微觀體系物理思想和研究方法的形成過程，是培養學生創造性思維的良好途徑。根據該課程特點及其在物理學中的重要地位，在教學過程中，我們應遵循學生的認識規律，積極推進教學模式和教學方法改革，培養學生探索問題的能力和創新能力。

在多年的原子物理課程教學實踐中，為引導學生主動學習、積極思考，培養學生探索問題的能力和創新能力，我們積極推進教學模式和教學方法改革，在線上網絡學習與線下課堂教學相結合的教學模式上進行了實質性的探索，積累了一定的經驗，取得了較好的效果[4]。

一、混合式教學改革

（一）教學改革背景

近年來，很多學者出版了最新的原子物理課程教材，但是，目前國內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》和褚圣麟先生編寫的《原子物理學》為主。在教學方法上，雖然很多老師都進行了教學改革的探索與實踐，取得了一些經驗，摸索出了一些適應新時代要求的教學模式，如翻轉課堂、拼圖式教學、探究式教學、PBL教學法等，但是，多數課堂教學仍然以講授為主。目前，關于原子物理課程的慕課資源有學銀在線平臺上的杭州師范大學的原子物理課程和蘭州大學的原子物理課程以及智慧樹平臺上的南開大學的原子物理課程，可供在線學習使用。但慕課學習交互性不好，一旦在學習過程中遇到不會的問題，不能及時解決。教師也難以了解學生的學習進程和學習效果。我們還采用問卷調查法，對疫情期間線上教學的滿意度進行了調查，表1為調查結果。從調查結果看，學生對線上教學整體滿意度不是很高，其主要原因在于缺乏有效的互動體驗，線上教學資源難以滿足教學需要。

如果能將這些新興的教學模式與傳統的課堂教學方式相結合，優勢互補，應當會收到很好的教學效果。教師可以將在線課程資源與傳統課堂相融合開展混合式教學，利用網絡提供的豐富資源拓展教學內容，并創新教學方法，使學生既能面對面地接受知識，又不局限于課堂。學生可以在更多課余時間通過在線微課、慕課教學資源提前預習與復習，自主發現學習的難點，并開展小組合作學習，培養自主學習、提出問題、分析問題和解決問題能力。對課下無法通過自學解決的問題，可以在課上與老師或其他同學進行討論，如此便在很大程度上避免了傳統教學模式下學生空著腦袋進課堂、學習相對盲目等問題，教師的課堂教學也成了以問題為導向的高效課堂。

基于以上調研結果，在原子物理課程教學中，我們利用超星網絡教學平臺，采用將微課、課堂教學和翻轉課堂相融合的線上線下混合式教學模式，對課程教學進行改革。

（二）教學改革內容

1. 網絡教學資源建設

為了更好地開展線上線下混合式教學，我們結合本校教學實際，進一步完善原子物理課程教學網站建設，引導學生較好地完成線上學習任務并提高自主學習能力。圖1為課程網站截圖，表2給出了最近一個學期課程部分統計數據，目前課程網站提供微課視頻46個，非視頻資源（擴展閱讀材料）355篇，提供課程練習題439道，發布隨堂練習18次，在教學過程中設計分組任務6次，教師發布討論帖36帖，參與討論685人次。在線學習系統建設重點做好以下四方面內容：

（1）根據教學大綱和人才培養目標要求，明確學習目標，讓學生明晰總體知識架構，然后明確知識點的難易程度及需達到的掌握程度。通過思維導圖繪制原子物理的整體脈絡圖，直觀地認識課程中的每個知識點，分析各個知識點之間的聯系，進而通過學習全面認識整個課程體系。

（2）精簡和整合傳統教學內容，在網絡教學平臺發布教學資源，供學生進行在線學習與移動學習。對每個知識點制作微課視頻，對重點、難點進行講解，使學生在課前通過自主學習就能基本掌握課程知識點。另外，將網上優秀的慕課資源引入到我校的原子物理課程教學中（將網絡資源介紹給學生，由學生自主參與學習），充分利用網絡教學資源，優勢互補。

（3）為學生提供相關知識的參考資料以延伸閱讀。原子物理學的發展歷史內容十分豐富，它是物理學家共同努力的結果。在教學網站提供原子物理學發展史方面的內容，簡要介紹如湯姆遜、盧瑟福、玻爾、泡利、查德威克、居里夫人等物理學家的治學精神、成才道路、研究方法，從而激勵學生努力學習。在教學網站中引入科技前沿和新成果，如反原子、反物質、粒子加速器、新粒子的探索等;引入多學科綜合性問題，如隧道掃描顯微鏡、激光技術、原子的冷卻等;引入應用領域問題，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、核環境監測與評價等，從而激發學生的學習熱情。

（4）建設作業庫、試題庫、課堂活動庫和分組任務庫，將信息技術與課堂教學深度融合，利用手機客戶端即學習通發放課程通知、課堂互動活動、課后討論問題、隨堂測試等內容。同時，利用網絡平臺統計功能，方便了解學生學習進度、教學內容掌握程度、任務完成情況等，以便于進行有針對性地指導。

2. 混合式教學模式建設

將教學過程分為三個階段，分別是“課前自學”“課堂討論”和“課后應用”。

（1）課前自學階段，教師根據教學目標、教學內容，挑選與實際聯系密切、覆蓋若干個課程核心知識點，并且與學生的知識能力結構相匹配，又能激發學生學習興趣的研討問題，通過網絡教學平臺發布給學生。學生通過網絡教學平臺提供的微課視頻進行自學，并組建研討團隊對研討問題進行探索，提出解決方案，并通過網絡教學平臺提交給老師。同時，通過在線測試題檢驗學生是否自學及自學效果。

（2）課堂討論階段，采用探究式、參與式、討論式等教學方法組織教學活動，對學生自學中遇到的問題及研討課題中有爭議的問題進行討論，引導學生利用所學知識分析問題、解決問題;對部分知識點布置小組任務，引導學生進行合作學習，鍛煉學生的團隊協作能力，并通過課堂展示，鍛煉學生溝通表達能力。實現師生的協作學習，并對學生進行個性化指導，提升學生學習的廣度和深度。

（3）課后應用階段，通過課后習題檢驗學生的學習效果，并通過學生互評與教師評價相結合的方式，對學生作業、小組任務、課堂表現等進行評價，既達到了相互學習的目的，又培養了學生的責任意識和擔當意識。同時，通過網絡教學平臺“討論區”，對學生提出的問題實時答疑。

3. 多元評價體系建設

課程考核采用末考成績和平時成績相結合的方式，末考成績以期末閉卷考試成績作為評價依據，占綜合成績的60%，平時成績由課堂表現、自主學習、隨堂測試、互動討論、作業練習、創新實踐等教學活動組成，占綜合成績的40%。在教學過程中，充分利用網絡教學平臺，建立每個學生的學習信息檔案，記錄統計學生線上學習情況，包括微課學習情況、在線自測完成情況、互動討論參與情況等，作為過程性評價的依據。圖2給出平時成績構成情況及各部分所占比例。

二、教學改革成效

通過課程創新教學實踐，課程網絡教學平臺已較為完善，且運行良好，線上線下混合式教學模式受到學生的一致好評，學生普遍反映學習興趣、自主學習能力、溝通表達能力、探究問題能力和創新能力有了明顯提升，圖3給出學生反饋截圖。

為了比較混合式教學與傳統教學方式的教學成效，在教學中隨機選取同一年級的不同班級進行比較。圖4給出混合式教學班級與傳統教學班級期末綜合成績分布，可以看出，混合式教學班級無論是及格率還是優秀率都高于傳統教學班級，取得了較好的教學效果。

三、結束語

通過建設網絡教學平臺，將信息技術與課堂教學深度融合，開展線上線下混合式教學，進一步提高了原子物理課堂教學效果，激發了學生學習興趣，增強了學生自主學習能力、探究能力和分析解決問題能力，提升了學生的核心素養，提高了人才培養質量。

參考文獻：

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

[2]國家教育事業發展“十三五”規劃[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 交叉融合——談線上線下混合式教學[J].高教學刊，2021（4）：101-104.

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