大學物理混合式教學模式探索與實踐*

萬若楠 孫小廣

(廣州城市理工學院電子信息工程學院 廣東 廣州 510800)

1 教學背景

大學物理課程是高校理工類專業的一門必修基礎課，是專業課的基礎，對于培養學生的科學觀察能力，批判思維的辯證唯物主義觀，激發求知欲與探索精神，培養獨立思考和理論聯系實踐的能力，都具有不可替代的作用.但由于諸多實際原因，本校大學物理教學瓶頸日趨凸顯，主要體現在以下幾方面：

1.1 學生數學和物理基礎薄弱

大學物理要求有較好的數學基礎與高中物理基礎，本校學生數學和物理基礎比較薄弱，這就造成老師講課時學生有時聽不懂，甚至不想聽的現象.結果就是課堂氛圍不活躍，學習積極性不高，考試成績不理想.

1.2 教學課時減少

本校各專業大學物理課程總學時不同程度減少，比如土木、自動化只有40個學時，但教學內容與電氣64學時教學范圍一樣.在如此少的教學學時內完成繁多的教學內容困難相當大，難以圓滿地完成教學任務.

1.3 傳統教學模式單一

本校傳統的灌輸式、填鴨式、教師從頭講到尾的教學模式單一，瓶頸日趨凸顯.課堂氛圍沉悶，學生參與度低，學習積極性不高,難以達到本校大學物理課程激發求知欲、培養獨立思考能力、喚醒科學探索精神的育人培養目標.

2 教學設計

2.1 教學理念

課程教育采用“立德樹人”這一根本任務作為指導思想理念，將思想政治教育的理論知識、價值理念以及精神追求融入課程，潛移默化地對學生的思想意識和行為舉止產生積極影響，全方位培養德才兼備的人才.物理學的基本理論滲透于自然科學的一切領域，應用于生產技術的各個部門，是許多科學領域和工程技術的基礎.隨著社會進步和經濟的發展，對高校大學生實踐能力、創新能力以及分析解決問題的能力提出新要求，對大學物理學的教學也提出了新的挑戰.

在疫情防控壓力依然巨大的環境下，構建大學物理混合式教學模式[1]，基于超星平臺自建 SPOC 展開混合式教學[2,3]，同時結合翻轉課堂模式[4].教學過程主要分為課前線上學習、課堂難點突破、中期大作業、期末綜合訓練4個環節.因材施教，以學生為中心，目標為導向，注重知識、能力及價值的綜合素質培養.

2.2 教學目標

(1)通過本課程的學習，學生對物理學的基本概念、基本原理、基本規律有比較全面而系統的認識，了解各種運動形式之間的聯系，并能靈活地加以運用.

(2)學生熟練掌握基本物理規律，對科學實驗在物理學研究和發展中的作用有正確的認識；提升學生的邏輯思維能力、抽象思維能力以及分析與解決問題的能力.

(3)為學生進一步學習專業知識、掌握工程技術以及今后知識更新打下扎實的物理學基礎.

(4)通過理論學習來培養學生辯證唯物主義的世界觀、科學素質和科學思維方法、增強學生的愛國主義觀念.

2.3 教學內容

打破傳統的各專業教學內容單調統一，實施線上+線下混合式模塊化教學[5,6]，將大學物理的力學與電磁學內容整合為5大教學模塊，模塊內容清晰，既緊密聯系，又互相區別分界，實現教學內容一體化.5大模塊內容關系如圖1所示.

圖1 5大教學模塊內容

2.4 線上資源充沛

大學物理課程面向廣州城市理工學院工科類專業大一下及大二上學期的學生，每學年選課人數在2 000人以上，已連續開課15年.疫情期間，結合國家精品慕課及本校大綱建立了適合本校的SPOC，物理教學中心全體教師參與了疫情期間的在線教學，題庫已具備相當規模，本課程已連續兩個學期統一在線考試.2020—2021學年第一學期開始，課程團隊結合本校學生的學習特點對自建SPOC進一步優化設計，已初步形成具有本校特色的在線課程，目前已經過兩個學期的混合式教學實踐.課程教師團隊具有豐富的在線教學及混合式教學基礎.

在線課程教學活動根據學習過程分為預習分析、知識學習(視頻+課件+測試)、擴展閱讀、課后作業或討論、中期測試、期末測試6個部分.總評成績=50%平時成績+50%期末測試.平時成績采用過程評價(視頻、測試、作業、討論、期中考試)各占一定比例，期末考核采用系統隨機抽題考核，增加開放性題目.

2.5 融入思政元素

課程思政教育是課程教育的一個組成部分，根據教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》關于對公共基礎課及理、工類專業課程思政的指導思想[7].大學物理的課程緊抓課程思政元素，把課程思政潤物細無聲地融入到知識內容中，讓學生在學習到科學知識的同時，更能培養學生的科學素養和濃厚的愛國主義精神，實現課程思政一體化.圖2是第五章“時變電磁場”融合幾點思政元素的思維導圖設計.

圖2 “時變電磁場”思政元素的思維導圖設計

世界正處于百年未有之大變局，國家、社會發展所需要的科技工作者和工程師除了需要扎實學識和創新能力，更應該有長遠的眼光和寬大的胸懷，能夠理解國家的大國方略.在關系國計民生和國家未來地位的大科學項目中大多與基礎科學的突破息息相關，大學物理課程融入思政元素，非常有助于培養學生的科學素養和家國情懷，為祖國的偉大復興貢獻自己的力量.表1為“穩恒磁場”思政元素點設計.

表1 “穩恒磁場”思政元素點設計

3 教學實施

(1)課前線上學習環節

學生登錄學習通完成知識學習及測試，并以宿舍為小組通過思維導圖向教師反饋重難點，教師根據學生的自學數據及反饋調整上課內容.

圖3 學生課前線上自學數據統計

(2)課堂教學環節

采用混合式教學模式，線上線下結合，圖4是“時變電磁場”線上線下教學實施思維導圖.針對本校學生基礎差的學情增加重難點梳理，針對隨堂測試中的正確率為 30%～80%的題目組織同伴討論，提高學生的相互學習能力及學習內容留存率.

圖4 “時變電磁場”線上線下教學實施思維導圖

(3)大作業環節

中期以優秀學生為組長組成學習小組、互助學習，通過小組匯報答辯的方式，把知識、能力及價值考核融為一體.

(4)綜合訓練環節

學生提交視頻、論文、海報等作品結合物理學知識傳播科學，組織評優，推薦投稿科普中國欄目，實現價值推廣.

4 教學反饋

4.1 混合式教學班與傳統教學班對比分析

對混合式教學班與同期同專業的其他傳統教學班進行對比分析，期末成績表明：混合式教學班成績提高明顯，分數達到80分以上的比例為38.36%，相比傳統教學班提升了11.69個百分點，不及格率降至4.11%，傳統教學班則為10.67%，百分點下降了6.56個，具體如圖5所示.此外，通過學習情況調查問卷對比分析表明，混合式教學班的學生在知識、能力、信心等各方面自我感覺的指數都有明顯提升，可見學生的綜合素質得到了提升；分析學生不同階段的課前小組匯報發現，學生的學習能力有所提升.

圖5 同期同專業混合式與傳統教學班的期末成績對比圖

4.2 不同時期教學班對比

將混合式教學班與不同期同專業的傳統教學班進行對比，大學物理期末考試數據比較分析表明：采用混合式教學方式后，學生的整體成績分布提高了，成績達到70分以上的比例達到了78%左右，傳統教學班比例為60%左右，提升了約18個百分點，不及格率混合式教學班為3.51%，傳統教學班為9.43%，下降了約6個百分點，具體如圖6所示.計算平均分和標準差發現，平均分提升了9分左右，標準差值降低了4.5左右.由此可見，采用混合式教學方式后，加大對學生平時學習的能力考查，培養學生的自主學習能力，教學效果有了較顯著的提升.

圖6 同專業不同期混合式與傳統教學班的期末成績對比圖

5 結束語

在新形勢背景下，利用超星平臺，注重教學內容的設計并加大對學生平時學習的考核，教學效果提升明顯，學生整體成績分數提高，高分比例增多，不及格率降低，說明混合式教學有利于培養學生的自主學習意識和提升學生的自我學習能力.同時在教學內容中注重對思政元素點的設計，有利于培養學生的家國情懷和科學素質.在后期的教學實踐過程中，可以進一步思考如何設置合理的考核活動方式以及相應比例設置，從而更大程度地激發學生的學習能力和自主性，提高教學效果；在思政元素點的選擇和融入方式上也要多加思考和設計，真正做到入腦入心，達到潤物細無聲的思政育人效果.