因材施教在大學物理線上線下混合教學中的應用

劉 洋

（齊齊哈爾大學，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

0 引言

大學物理， 是中國理工科學校的一門學科基礎課。 因為太多的物理定律和漫長的演繹流程，耗費了學生大量寶貴的上課時間，在許多時候也無法用來積累和擴充課程中的知識點。 所以，怎樣合理地進行線上線下教學的融合，使學習者能夠有效地掌握教學內(nèi)容，從而提高教學質(zhì)量，是當前必須解決的問題。 根據(jù)各學科對創(chuàng)新型人才的要求和因材施教的方式，貫徹學習者優(yōu)先的教育原則， 整合線上優(yōu)質(zhì)教學資源，補充線下課程， 形成國家普通高校物理創(chuàng)新課程體系，建立完善的教學評價體系，這是不可忽視的。

1 大學物理線上線下混合式教學模式的重要意義

1.1 大學物理課程的重要意義

大學物理是一個理論和實踐相結(jié)合的基礎課程，包括了運動學、力學、光學、熱學等基本內(nèi)容。 它是現(xiàn)代自然科學的理論基石，同其他學科也有著密不可分的聯(lián)系。 因此，大學物理作為化學、化學工程、生物工程、醫(yī)藥工程、食品科學等理工科類學生最重要的基本必修課程，對中國理工科創(chuàng)新性人才的培育起了重大影響。 雖然本科生的物理、大學物理課程邏輯性強，內(nèi)容難點大，學時少，但就物理專業(yè)的學生掌握大學物理課程知識來說，用傳統(tǒng)教學方法難以解決這些問題，因此尋找適當?shù)男碌慕虒W方法才是解決這個問題的主要教學手段。

1.2 線上線下混合式教學模式的重要意義

線上和線下資源相結(jié)合的混合教學方法，是技術(shù)和教學的深度融合。 這個全新的教學方法，把互聯(lián)網(wǎng)教育技術(shù)和傳統(tǒng)教學有機地融合在一塊， 相得益彰。教師經(jīng)過了對線上資源的總結(jié)、整理、優(yōu)化，之后提交給了學生；而學生既能夠針對自己的具體情況選擇性的加以掌握、 拓展， 也能夠?qū)€上資源加以總結(jié)、反饋。 而老師們在進行面對面的教學中，就可以通過根據(jù)學員的線上資源反饋結(jié)果來合理安排教學內(nèi)容和時間，學生帶著問題和知識針對性地聽課，就可以更加高效的使用好傳統(tǒng)教學。 線上線下混合式教學方法可以強化對教育流程的管理，對學員知識點的掌握能力也可以進行測評，學員和教師都能夠更精準地掌握復習時間和學習效果。

2 大學物理線上線下混合式教學模式的優(yōu)勢

在網(wǎng)絡學習模式下，實現(xiàn)了個性化、因材施教的高效教學方法，是對傳統(tǒng)教學模式的一次革命。 它突破了傳統(tǒng)“面對面”教學的局限性，為知識尋求者提供了時間分散、自由安排學習、資源共享、廣域互動的創(chuàng)新學習模式。

線上線下的混合型模式教學使大課堂型教學逐步向網(wǎng)絡化學習過渡，在大課堂的教學中優(yōu)勢更加突出。 互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用也給課堂教學提供了個性化的機遇，如果學習者應用信息化教學，就可以學習到更為豐富多彩的教學內(nèi)容，而知識內(nèi)涵的廣博性也使得對書本知識可以進行更多方位的輸出，例如，使用圖片或者視頻表現(xiàn)教學示意圖、演示聲音效果等，形象生動的網(wǎng)絡資源不但可以幫助學習者更加輕松地掌握教學內(nèi)容，而且還可以幫助青年教師們彌補了畫出惟妙惟肖插圖的缺陷。 課程內(nèi)容的豐富性也可以充分調(diào)動學生的學習興趣，進而促使學習者的個體化健康發(fā)展。 線上網(wǎng)絡資源豐富，學習者可以及時了解物理學領(lǐng)域的前沿發(fā)展知識， 而不再只是停留在課本上，進而開闊了學習者的視野。 此外，學習者也不受時間、空間的束縛，隨時都可以利用網(wǎng)絡開展教學，知識重點、盲點、難點都能夠反復掌握，強化鞏固。 特定情形下，如在疫情當下，線上課程使得學生全國依然能夠“不停學”，當然，完全的線上學習學生也必然會積累無法全面解決的疑難問題，那么就需要通過線下面對面課程來彌補。 線下傳統(tǒng)課堂學員除了與教師之間能夠?qū)崿F(xiàn)零距離的交流，現(xiàn)場答疑，交流分享外，更主要的是能夠加深與教師之間的情感，學生也可以體會到教師的溫暖，這樣學生的學習激情就會提高。 線上線下混合式教學方法在應用于物理學本科生的課程中是十分可行的，因為線上課程的快捷與豐富極大地提高了學習者的主動學習能力，而線下課程則能夠補充與線上課程的距離感。

3 不同專業(yè)力學教學的特點

在教育的大眾化背景下，學校探討并實施了大學對物理課程分階段因材施教的教學模式。 即通過在課程講授、作業(yè)訓練、答疑指導和學術(shù)資源等環(huán)節(jié)的各階段教學中，讓各個階段的學生均可在適宜的教學環(huán)境中獲得最優(yōu)發(fā)揮，并力求幫助每一個階段學生完成大學對物理課程的學習。

新時期，為適應各學科對人才的需求，進一步研究了大學物理課程，編制了適應學科發(fā)展的課程大綱和教學計劃，選擇了不同的課程，力學在人們的生活和生產(chǎn)中無處不在。 因此，接下來，筆者將介紹力學各專業(yè)的教學特點。

對新工科來說，更注重課程的實用性、交叉性與綜合型。 于是，選用了高等教育出版社發(fā)行，馬文蔚博士編著的《物理學》。 經(jīng)典力學部分的教學內(nèi)容，主要包括了“質(zhì)點運動學”“牛頓力學”“能量守恒定律”和“剛體轉(zhuǎn)動”四節(jié)的教學內(nèi)容。 這套課程強調(diào)基礎理論和工作、生產(chǎn)實踐的緊密結(jié)合。 例如，在角動量守恒性中，教科書中還列舉了許多日常生活中的例子，俄羅斯芭蕾舞蹈演員在翩翩起舞時， 首先將二腕打開，然后再迅速地將二腕和腳朝另一邊靠攏，此時，地球因轉(zhuǎn)動慣量而變小，根據(jù)角動量守恒定律，舞蹈旋轉(zhuǎn)得更快，因為旋轉(zhuǎn)速度必須增加。 潛水員經(jīng)常在高空收縮手臂和腳，以減少慣性矩并加快旋轉(zhuǎn)角度頻率。 當船舶即將落水時，它們伸出手腳增加慣性矩，降低旋轉(zhuǎn)角頻率，以一定角度落水。 因此，在本課程中，教師必須強調(diào)這些定理在教學實踐中的實際應用，使學生能夠應用所學知識。 在教學中體現(xiàn)課程的基本特點和主旨。 在概念和定理推導的基礎上，要在教學實踐和現(xiàn)代教育科學技術(shù)中介紹了更多的案例和定理推導，使學習者深刻體會到，現(xiàn)代物理教學的意義、價值和重要性。

針對理科專業(yè)而言，強調(diào)理解、推導、概念的相互滲透，培養(yǎng)學生的思想邏輯創(chuàng)新能力，訓練學生掌握科學的思考方式與實際工作方法， 培養(yǎng)學生分析實踐、解決現(xiàn)實問題的綜合水平。 因此，筆者選擇了北京郵電大學推出的《大學物理簡明教程》，是由趙近芳博士所撰寫的。 經(jīng)典力學的核心內(nèi)容，大致上由三節(jié)組成：“質(zhì)點運動學”“質(zhì)點動力學”和“剛體力學基本”。作者特別注重基本理論的探索、具體方法的闡述和問題解決策略的總結(jié)。 例如，在理想流體的伯努利方程中，編者們指出，對流體運動來說，根據(jù)流動性和連續(xù)性， 在運動過程中的瞬時力和矢量特性都是很復雜的。 所以，解決方程問題的最主要辦法就是伯努利方程組。 首先，它把牛頓力學的泛函原理運用到了理想流體中。 接著，經(jīng)過模型構(gòu)建、受力分析以及相互作用原理應用等過程，推導出了伯努利方程組。 在實際教學中，根據(jù)理科專業(yè)的特點，學校有效地培養(yǎng)了學生獨立掌握基礎知識的能力，進而培養(yǎng)了學生的獨立思考能力。

對于醫(yī)學專業(yè)人員來說，必須理解現(xiàn)代醫(yī)學和物理學之間不可分割的關(guān)系。 醫(yī)學物理學是物理學與生物醫(yī)學技術(shù)有機結(jié)合的重要交叉學科。 物理學主要應用于生物醫(yī)學的基礎理論應用和臨床實踐中。 因此，筆者選擇了中國高等教育出版社出版、陳中本博士主編的《醫(yī)學物理學》一書。

當中流體力學部分內(nèi)容涉及了生物動力學基礎與流線運動。 生物力學是一門利用一般力學原理和方法深入研究生物體內(nèi)各種力學現(xiàn)象、規(guī)律和應用的特殊科學。 在醫(yī)藥、生物工程與技術(shù)等領(lǐng)域中有著很大的理論意義和實用性。 學科特征在教學中也很明顯。例如，本課題經(jīng)常介紹“骨的力學性質(zhì)”“肌肉的力學性質(zhì)”“血管壁的力學性質(zhì)”等內(nèi)容，這也說明物理學是現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的重要基礎。

隨著中國現(xiàn)代科技的日益發(fā)展，生物物理學和農(nóng)業(yè)科學技術(shù)不斷交叉滲透，有力地推動著中國生態(tài)農(nóng)林工業(yè)的健康穩(wěn)步發(fā)展。 基于農(nóng)業(yè)等學科的特殊性，筆者選用了由中國農(nóng)業(yè)出版社發(fā)行、陳德萬教授編著的《普通物理學》。 力學部分主要是持續(xù)的物理學習。其中，“液體表面現(xiàn)象” 已成為學校農(nóng)業(yè)教學的重心。不少重要知識點都與學科發(fā)展緊密聯(lián)系，如土壤的毛細現(xiàn)象，可同同學一道剖析植物怎樣從根部中汲取水分和營養(yǎng)物質(zhì)。 經(jīng)過推導，人們已經(jīng)能夠估算在毛細作用下從管道中上升的水的高度，但這還無法解釋從高聳樹木到低樹冠之間的供水問題。 所以，將利用科學常識，并考慮到樹水內(nèi)聚能形成的負壓效果，所以水能不斷地送到更高聳的樹頂。

經(jīng)過上面說明，人們可以看出，盡管都是熱力學課程，但是由于對各學科教育的側(cè)重程度不同，在教學過程中對學員的訓練方式也有所不同。 在教學中，需要認真分析學科、學生情況和課程，以適應課程特點，并發(fā)揮自身的個性，以學生為本，因材施教。

4 線上線下混合教學的課程設計

新工科時期，在大學物理課程中推行線上線下相結(jié)合的混合教學方法，這是一個以學習者為中心的全新教育理念，通過運用現(xiàn)代教學技術(shù)手段設計滿足學校教學要求的線上線下混合課堂教學方法。 除了精心挑選并制作的線上教學材料如慕課、微課外，同時打造探究性線下教學課程也是十分關(guān)鍵的，通過運用思維導圖引領(lǐng)學生高效地進行課后總結(jié)，并以此為學習者打造具有意義的教學經(jīng)驗。

根據(jù)各專業(yè)的專業(yè)特點，制訂適合不同專業(yè)大學物理線上線下相結(jié)合的教學方案， 系統(tǒng)梳理教學內(nèi)容，突出重點和難點，充分發(fā)揮線上線下混合教學的優(yōu)勢。 以工科大學物理中的“質(zhì)點運動學”為例。

根據(jù)教學大綱和教學周設計教學單元，為不同的知識準備不同的教學資源。 并制作了所有知識點的PPT 課件，并上傳到相應的單位。 重要知識點和難點用計算機記錄。 針對重點與難點，教師設計了各課程單元的研討主題，并上傳到網(wǎng)絡平臺的討論區(qū)，以實現(xiàn)與教師交流研討。 為了了解學生在課堂上對知識點的掌握情況，設置了適當?shù)恼n堂測試。 學生也可以完成在線測試，并根據(jù)他們對知識點的掌握情況安排適當?shù)恼n后作業(yè)。 在每個單元結(jié)束時，還將設計課后反思，幫助學生掌握、發(fā)現(xiàn)和解決問題。

5 結(jié)語

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，中國高等教育的學科分類日益精細與專業(yè)化，各專業(yè)的課程設置也越來越豐富和系統(tǒng)。 作為公共基礎課的大學物理教學，必須進一步調(diào)整教育內(nèi)容、教學模式和方法，以適應時代的變化。 依據(jù)各學科領(lǐng)域?qū)?chuàng)新型人才培養(yǎng)目標的要求，學校秉承以學生為本、個性化、以師資為本的教學原則，通過高效整合優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡教育資源，合理進行網(wǎng)上課程和線下課堂的融合，使學生更有效地掌握教學內(nèi)容，從而達到物理教學的育人目的。