混合式教學在《大學物理》課程中的應用

摘要：混合式教學中以觀看視頻和遠程教學為主的線上學習，與學界倡導的從活動中學和從經驗中學的“以學 生為中心”教學理念背道而馳.本文根據高等學校基礎學科教學特點，提出了人本主義自主學習與客觀主義教 學策略結合的混合式教學方式.利用信息技術創建了自主學習環境，結合課堂教學，在《大學物理》課程中開展 了混合式教學.對該混合式教學成效進行了實證研究，發現采用本文提出的混合式教學模式的學習成績顯著高 于傳統教學的學習成績.本文的研究結論為高等學校如何進行混合式教學提供了實踐途徑. 關鍵詞：教學研究與改革；線上學習；課堂教學；混合式教學

中圖分類號：G642.0

文獻標志碼：A

Application of Blended Teaching in Course of College Physics

WEI Yan-ping， HU Bing， MA Zi-jun

（College of Science， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China）

Abstract：Currently， online learning that primarily relies on watching videos and remote teaching contradicts the student-centered teaching philosophy advocated by academia， which emphasizes learning from activities and experiences. This article proposes a blended learning approach that combines humanistic autonomous learning with objectivist teaching strategies， based on the characteristics of teaching in higher education disciplines. By utilizing information technology to create a self-directed learning environment and incorporating objectivist teaching methods， blended learning is conducted in College Physics teaching. An empirical study on the effectiveness of blended learning is conducted， and the results show that the academic performance of students in blended learning is significantly higher than that in traditional teaching methods. The research findings of this article provide theoretical innovation and practical approaches for implementing blended learning in higher education institutions.

Key words;teaching research and reform; online learning; classroom teaching; blended teaching

在我國， 以“ 以教師為中心”的“ 重教輕學” 教育理念長期處于主導地位， 對國民快速掌握新知識、 新技能起到了積極作用， 極大地提高了我國的國民素質[ １]． 由于長期 “ 重教輕學” ， 不注重學生學習、 探究的自主性， 該教育理念造成學生對書本、 教師和權威的過度依附． 最終， 培養的學生大多是知識應用型人才， 缺乏批判思維、 發散思維和想象力． 針對以上問題， 學界提出把傳統教學中的教師引導、 啟發、 教學監控與學生自主學習過程中的主動性、 積極性和發現性結合起來的混合式教學方式[ ２]．

國內的混合式教學開展多以線上線下結合的方式進行， 認為把線上觀看視頻或線上直播授課與線下課堂教學結合起來就是混合式教學[ ３- ４]． 觀看教學視頻， 即上網課， 其根本還是一種接受學習的模式， 與傳統課堂教學的區別只是學習的自由度變大， 這與人本主義推行“ 以學生為中心” 的自主學習和發現學習背道而馳． 特別是近年來大學物理混合式教學改革， 主要著力于數字化資源庫建設和課前準備等形式[ ５ - ６]． 問題根源在于人們對“ 以學生為中心” 的人本主義教學思想理解不到位， “ 以學生為中心” 教學理念核心是從活動中學和從經驗中學， 進而建構內在心理意義． 構建過程實質是培養和訓練學生思維能力， 目的是要學生掌握科學思維方法． 這從美國課堂教學組織形式即可看出[ ７ - １ ０]． 他們喜歡分成若干個小組， 小組成員圍成一圈， 每個成員有足夠自由發表意見的時間， 師生平等討論， 問題解決沒有標準答案． 這種課堂形式無疑訓練了學生的發散性思維和批判性思維． 由此可見， 在傳統教室里， 只要掌握了人本主義教學理念的核心思想， 也能進行“ 以學生為中心” 的教學．

因此， 本文在厘清混合式教學的概念后， 根據高等學校基礎學科教學特點、 借鑒相關理論研究，基于人本主義自主學習的思想， 創建課程學習情境， 開展自主學習; 結合客觀主義教學思想的課堂教學， 開展了混合式教學． 對混合式教學的學習成效進行了實證研究， 得出了相關結論， 對高等學校混合式教學有一定的借鑒意義．

1 混合式教學方案

本文利用在線教學平臺為學生創設發現學習環境． 在設計模擬學習環境時， 將在線學習平臺分為物理問題、 仿真實驗、 規律總結、 師生互動和邊學邊測等模塊． 本文在線自主學習總體方案是基于人本主義自主學習的思想， 創建課程學習情境，開展自主學習． 在線自主學習具體方案如圖１所示， 具體包括： ①學生根據在線平臺的動畫和視頻中的物理現象， 提出物理問題; ②根據需要解決的物理問題， 自己設計物理實驗; ③通過虛擬仿真實驗模塊， 進行仿真實驗; ④根據仿真實驗結果， 歸納物理規律， 解決提出的物理問題． 學生實際使用的在線平臺學習環境如圖２所示， 本文把自主學習視為與課堂教學同等重要的地位， 在線學習地點自由， 不像以前傳統課堂教學拘泥于教室． 在任何地點通過在線平臺的學習環境進行發現學習，這充分體現了“ 以學生為中心” 從活動中學的教學理念． 在課堂教學之前， 學生們通過在線教學平臺的引導性資源對一些學科的基本概念進行認知和領會， 建立自己的認知結構， 為課堂教學提供觀念上的固著點． 課堂教學中， 教師當面向學生呈現學科的基本內容， 通過提問和對話實時掌握學生的理解程度． 由于前期進行了線上的自主學習， 這種混合式的課堂教學主要是概括知識， 加強學生的認知結構． 同時， 對于線上自主學習遇到的難點、困惑， 教師可以當面激發學生參與課堂學習的積極性， 根據教師個人經驗， 用學生易懂的形式幫助其理解所學內容．

2 實施路徑

本文以? 大學物理? 流體力學中斯托克斯定律學習為例， 展示具體的混合式教學設計． 斯托克斯定律是流體力學中重要的定律之一， 用于描述在粘性流體中小球的運動規律， 可以用該定律進行流體的粘滯系數測定、 沉降分離和離心分離等應用， 下面是斯托克斯定律的混合式教學設計．

2.1 在線學習設計

（ １）物理問題提出

通過在線平臺提供的教學視頻、 動畫， 觀察小球在粘性流體中的運動情況， 提出小球受到的重力和粘滯阻力之間平衡關系的問題， 以及如何通過斯托克斯定律計算粘滯阻力的物理問題．

（ ２）設計物理實驗

根據前面所提的物理問題， 讓學生自己設計實驗解決該問題． 可以使用平臺上的實驗模塊任意設計方案．

（ ３）仿真實驗

根據學生自己設計的實驗方案， 通過在線平臺的虛擬仿真軟件， 讓學生進行虛擬實驗， 可以通過調整參數觀察模擬結果， 記錄實驗數據．

（ ４）物理規律推導

首先， 根據實驗數據中粘滯阻力與速度之間的關系， 引入粘滯系數; 然后， 將牛頓第二定律應用于小球運動， 建立運動方程; 最后， 根據穩定情況下粘滯阻力與重力平衡， 推導出斯托克斯定律的表達式．

本文的線上自主學習完全由學生自己開展，充分發揮學生的主動性．

2.2 課堂教學

在課堂上進行小組討論或全班討論， 具體方式如圖３所示， 讓學生分享他們在線上學習環境中對斯托克斯定律的理解和問題． 教師可以引導學生思考斯托克斯定律的應用場景， 并提出相關問題， 激發學生的思維和探究興趣， 最后總結斯托克斯定律， 加強學生的認知結構．

3 學習成效與結果分析

本研究選取甘肅農業大學計算機專業兩個班級作為研究對象． 實驗組２ ０級計算機１班（ ４ ６人） 采用本文提出的混合式教學模式， 進行大學物理課程自主學習和課堂講授結合的教學， 即每周４個學時的教學實踐中， 前兩個學時由學生完全支配， 在教學平臺上進行自主學習; 后兩個學時由教師主導， 進行課堂分組討論式教學． 對照組２ ０級計算機２班（ ５ ６人） 大學物理全部課時采用傳統的課堂講授模式． 經過一學期的教學， 對兩個班級的期末成績進行了研究與分析． 為保證實驗樣本的無顯著差異， 本研究假設兩組入學高考成績對樣本無影響．

3.1 學習成效（ 描述性統計指標）

對實驗組（ ４ ６ 人） （ EG）與對照組（ ５ ６ 人）（ C G） 的期末考試成績進行統計研究， 指標如表１所列． 兩組偏度系數均為負， 呈負偏態， 說明兩個班均有個別同學考試成績過低． 兩組的峰度均為正， 實驗組的峰度較大， 說明其頻數較正態分布更為集中．采用混 合式 教學的 實驗組 平均 分為８ ２ . ５ ９， 采用傳統課堂教學的對照組平均分為７ ３ .３ ７． 雖然采用混合式教學的實驗組成績的均值高出傳統課堂教學對照組均值９． ２ ２分， 但是因實驗組標準差為１ ４． １ ９， 且實驗組和對照組的樣本量有限， 其均值無法真實反映實驗組和對照組全樣本的均值， 不能直接說明實驗組的成績明顯好于對照組． 要科學比較以上兩組學習成績， 則需進行兩組均值的顯著性檢驗． 因此， 根據以上分析，提出本文的研究假設： 原假設 H０為兩組成績均值沒有顯著差異， 假設 H１為兩組成績均值差異顯著， 顯著水平α設定為０． ０ ５．

3.2 正態性及方差齊性檢驗

由于實驗組與對照組僅是實施本文提出的混合式教學前后的兩個樣本， 因此兩組成績差異顯著性分析可采用單因素方差分析． 單因素方差分析的前提是樣本數據服從正態分布， 且各組間方差齊性． 在進行單因素方差分析兩組成績差異是否顯著時， 需先對樣本數據進行正態分布檢驗． 本文采用S P S S統計軟件單樣本K Ｇ S數據估計法進行樣本數據的正態性檢驗， 結果如表２所列． 實驗組的漸進顯著性（ 雙側） P 值為０． ０ ５ ４， 對照組的漸進顯著性（ 雙側） P 值為０． ８ ２ １， 兩者均大于０ . ０ ５， 在給定顯著性水平α為０． ０ ５的前提下， 可認為以上兩個樣本數據符合正態分布．

其次， 進行樣本數據的組間方差齊性檢驗， 結果如表３所列． 方差齊性顯著性P 值為０． １ ９ １， 大于０． ０ ５， 在給定顯著性水平α為０． ０ ５的前提下，認為樣本數據的組間方差齊性．

3.3 單因素方差分析

根據前面的分析可知， 兩樣本數據服從正態分布和組間方差齊性， 可用單因素方差分析兩組成績差異顯著性． 同樣采用S P S S統計軟件進行單因素方差分析， 結果如表４所列． 組間統計量F的P 值為０． ０ ０ ０， 小于０． ０ ５的顯著性水平， 拒絕原假設， 檢驗結果表明兩組成績均值有顯著差異，實施了混合式教學模式實驗組的成績明顯優于采用傳統教學模式對照組的成績．

通過實證研究發現， 本文提出的采用在線教學平臺和傳統課堂教學相結合的混合式教學模式能顯著提高學生的學習成績． 本文在教學平臺上創設自主學習環境， 讓學生自主學習的形式， 實質上是“ 以學生為中心” 教學理念中從活動中學和從經驗中學的實踐過程， 進而建構內在心理意義和認知結構的過程． 這與網上觀看視頻及線上直播授課有本質區別．

4 結語

本文采用在線教學平臺和傳統課堂教學相結合的混合式教學模式， 使得實驗組的大學物理期末成績顯著高于對照組的成績． 學生不僅在較短的時間內掌握一門完整的、 精確的、 系統的學科知識， 同時通過混合式教學的自主學習模式， 訓練了學生解決問題的能力和創新思維． 因此， 混合式教學 “ 以學生為中心” 的線上學習不應該是簡單的上網課， 而是利用信息技術整合課程內容， 進行課程情境的自主學習． 該模式為高校? 大學物理? 混合式教學提供了一種新思路．

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[責任編輯：李嵐]