新工科背景下高校物理線上線下混合式教學模式探究

摘要：文章從建設優質課程資源、優化教學內容、設計混合教學流程、實施多元考核機制四個方面，探討高校物理線上線下混合式教學模式的構建策略，旨在通過這些策略提升物理教學的質量和效果。研究表明，線上線下混合式教學模式既保留了傳統課堂教學的互動性和直觀性，又充分利用了網絡資源的豐富性和便捷性，有助于激發學生的學習興趣，提高學生的學習效率。

關鍵詞：新工科；高校物理；線上線下混合式教學模式

一、新工科教育概述

新工科教育是為應對新一輪科技革命與產業變革而提出的一種新型工程教育模式，旨在培養具有創新能力、實踐能力和國際視野的高素質工程技術人才。新工科教育著重于跨學科融合，不僅要求學生掌握專業知識，還鼓勵他們關注相關領域的最新進展和技術動態，促進不同學科之間的交流合作。同時，新工科教育還致力于提升學生的綜合素質，如批判性思維能力、團隊協作能力以及終身學習習慣等，這些都是未來工程師適應不斷變化的工作環境所必需的能力。

二、新工科背景下高校物理線上線下混合式教學模式的構建策略

（一）建設優質課程資源，持續提升教學質量

1.開發高質量的在線學習資源

高校需要整合國內外優質教育資源，結合本校特色，精心設計并制作適合線上學習的多媒體教學資料。為了實現這一目標，佳木斯大學理學院采取了一系列措施來開發高質量的在線學習資源。首先，佳木斯大學理學院積極整合國內外頂尖教育資源，同時結合本校的教學特色和優勢，精心設計并制作了適應線上學習環境的多媒體教學資料。為了確保學生能接觸到最前沿的研究動態，佳木斯大學理學院特別策劃了一項專題報告錄制計劃，邀請了來自物理學、化學、生物學等學科領域的國內外知名專家學者參與。在選擇專家和確定報告主題時，佳木斯大學理學院充分考慮學生的專業方向和興趣點，力求每一期報告都能引起學生的共鳴，并對他們的學術探索產生積極影響。

例如，在一場關于量子計算的專題報告中，佳木斯大學理學院邀請了該領域的一位國際權威教授舉辦講座。該教授不僅分享了最新研究成果，還詳細介紹了其團隊正在進行的研究項目以及未來可能的發展趨勢。在講座結束后，佳木斯大學理學院將視頻上傳至在線學習平臺，并配套提供了相關文獻閱讀清單、討論話題和課后作業，鼓勵學生進一步探討。許多學生表示，專題報告讓他們更清晰地了解了自己的研究方向，更明確地認識了自己的職業規劃。

2.搭建開放共享的課程平臺

高校需要建立一個功能完善、易于訪問的在線課程平臺。佳木斯大學理學院投入了大量資源，精心打造了一個支持多終端設備接入的在線課程平臺，旨在為學生提供無縫的學習體驗。該平臺不僅兼容電腦、平板電腦和智能手機等設備，還特別注重用戶界面設計的友好性和易用性，以確保無論是在校內還是校外，學生都能輕松訪問并順利開展學習活動。為了增強互動性和社區感，該平臺配備了豐富的功能模塊。除了基本的課程展示、作業提交、成績查詢等功能外，該平臺還特別引入了社區交流功能，包括活躍的論壇討論區和實時問答系統。

例如，在論壇討論區中，學生可以就某一課程內容或研究話題發起討論，分享自己的見解和疑問，教師和其他學生則可以在平臺上及時回復，形成一個動態的知識交流環境。實時問答系統更是讓學生能即時向教師提問，解決了傳統課堂中時間受限的問題。

此外，為了保障平臺的穩定運行和服務質量，佳木斯大學理學院設立了一支專業的技術團隊負責平臺的日常維護和更新工作。該團隊不僅定期檢查和修復可能出現的技術漏洞，還密切關注用戶體驗，根據用戶的反饋意見不斷優化平臺的功能和服務。例如，基于學生的建議，該團隊改進了視頻播放器的穩定性，并增加了字幕自動生成功能。同時，針對一些高級用戶的需求，該平臺還新增了個性化學習路徑推薦功能，幫助學生更有效地規劃學習進度。

（二）優化教學內容，增強課程教學效果

1.引入跨學科內容，拓寬學生視野

隨著科學技術的發展，物理學與其他學科的邊界越來越模糊，許多新興領域如量子信息、生物物理學等都是多學科交叉的結果。因此，高校應在物理課程中積極引入跨學科的內容，如量子計算、納米材料、能源轉換等領域的基礎知識。

為了讓學生更好地理解物理學在現代科技中的應用，佳木斯大學理學院在電磁學的教學中引入了5G通信技術這一前沿話題。傳統的電磁學課程通常聚焦于電磁波的基本理論，如麥克斯韋方程組、電磁波的傳播特性等。然而，在當前的技術背景下，這已經不足以激發學生的學習興趣或者滿足他們對未來職業發展的需求。為此，佳木斯大學理學院的教師在講解電磁波理論時，不僅深入淺出地介紹了電磁波理論的基本概念，還特別強調了電磁波理論在5G通信中的實際應用。例如，教師詳細解釋了5G網絡如何利用高頻段電磁波（毫米波）實現高速數據傳輸，并探討了這種技術對提升網絡速度、降低延遲的重要意義，體現了物理學的實際應用價值。

2.強化實踐環節，提升應用能力

理論與實踐相結合是提高物理教學效果的有效手段。在佳木斯大學理學院，實驗教學歷來占有重要地位。為此，佳木斯大學理學院大幅調整了實驗教學內容，增加了設計性和綜合性實驗的比例，強化實踐環節。

例如，在電磁學課程中，佳木斯大學理學院的教師提出了一個名為“設計一個能有效屏蔽手機信號的小型屏蔽盒”的開放性實驗課題。這個課題要求學生從多個角度進行思考，包括材料選擇、結構設計、性能測試等，從而全面鍛煉他們的綜合應用能力。具體來說，學生需要根據電磁波傳播原理研究不同材料對電磁波的吸收和反射特性，選擇合適的屏蔽材料。然后，學生必須考慮如何優化屏蔽盒的結構設計，以確保其既能有效地阻擋手機信號，又不會影響屏蔽盒內的電子設備正常工作。在此過程中，學生分組合作，利用有限的資源，嘗試不同的設計方案，并通過模擬軟件預測各方案的效果。在完成初步設計后，學生將制作實物模型，使用專業儀器測量屏蔽效果，如信號強度衰減程度等，以此來評估設計的成功與否。最后，每個小組都需要撰寫詳細的實驗報告，總結實驗過程中發現和遇到的問題，提出改進建議。這種開放式的實驗設計不僅鍛煉了學生的實驗技能，還增強了他們的創新意識和解決問題的能力。

（三）實施多元考核機制，促進學生主動學習

1.引入過程性評價，注重學習過程

在傳統的以期末考試為主的考核模式下，學生往往只在考前進行突擊復習，而忽視了平時的學習積累。在佳木斯大學理學院的教學實踐中，為了改變傳統以期末考試為主的考核模式帶來的突擊復習現象，佳木斯大學理學院教師引入了過程性評價機制，將學習過程納入考核范圍，鼓勵學生持續關注課程內容，積極參與課堂內外的各種學習活動。

首先，佳木斯大學理學院教師大幅調整了成績構成比例，將平時成績的構成比例從原來的20%提高至40%～50%，涵蓋了出勤、課堂表現、作業完成情況等方面。

其次，在每個教學模塊結束后，佳木斯大學理學院教師會安排一次小測驗，以檢驗學生對本模塊內容的掌握情況。這些測驗形式多樣，包括選擇題、簡答題、實驗報告等，既可以考查學生的理論知識水平，也能評估他們的實踐能力。數據顯示，經過一段時間的適應后，學生的學習效率和對知識點的掌握程度有了明顯提升。此外，佳木斯大學理學院充分利用在線課程平臺，記錄并分析學生觀看視頻、完成預習任務、參與討論區交流等活動的情況。這些數據作為過程性評價的一部分，真實反映了學生的學習態度和努力程度。例如，教師為預習任務的完成度設置了10分，課堂討論的積極性也設置了10分，而作業提交的及時性和質量則設置了20分。這樣的評分標準不僅提高了學生的自主學習能力，還培養了學生的時間管理能力和責任意識。

2.豐富考核形式，激發學習興趣

在佳木斯大學理學院的教學實踐中，為了全面評估學生的綜合素質，特別是創新能力和實踐能力，佳木斯大學理學院教師豐富了考核形式，采用多種評價方式，有效激發了學生的學習興趣。

首先，佳木斯大學理學院教師設計了一系列具有挑戰性的項目作業，要求學生運用所學知識解決實際問題。例如，在完成“電磁學”這一單元的學習后，教師布置了一個設計簡單電動機的項目，需要學生參與從原理分析、材料選擇、電路設計到最終制作成品的全程。在項目完成后，教師組織了一場答辯會，由教師和其他學生共同評分，評估項目的創新性和實用性。許多學生表示，這樣的項目讓他們真正感受到了物理學的魅力，并激發了他們對專業學習的興趣。

其次，佳木斯大學理學院教師鼓勵學生組成學習小組，合作完成復雜的任務或實驗。例如，在“熱力學”課程中，教師組織了一個關于“節能建筑設計”的團隊項目。學生被分成若干小組，每組負責調查現有建筑的能耗情況，提出改進方案，并制作演示文稿進行展示。每個小組都展示了獨特的想法和解決方案，這不僅增強了學生的團隊合作意識，也讓他們學會了如何將理論知識應用于實際問題中。

三、結語

隨著信息技術的快速發展和教育理念的不斷更新，高校物理課程面臨著前所未有的變革機遇。研究通過探索線上線下混合式教學模式的應用，不僅驗證了其在激發學生學習興趣、提高學習成效方面的顯著優勢，也為解決傳統課堂教學中存在的一些問題提供了新的思路。然而，這種教學模式的實施也面臨著一些挑戰，如技術障礙、師生適應性問題和評價體系的構建等。這些問題需要教育管理者、教師和技術人員共同努力解決。未來，隨著科技的不斷進步和教育理念的持續更新，線上線下混合式教學模式必將在新工科背景下展現出更加廣闊的應用前景，為培養符合時代要求的高素質人才貢獻力量。

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基金項目：黑龍江省高等教育教學改革項目“‘新工科’背景下基于OBE理念的研究生物理線上線下混合式教學模式研究”，項目編號：SJGY20220435。