大學物理課程混合式教學設計與實踐評價研究

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1673-7164（2025）17-0173-04

近年來，大學物理教學改革成為熱門議題，特別是混合式教學的興起，更是備受關注。自2019年起，大學物理課程教學團隊投身于這場教學革新的熱潮之中，持續探索和實踐，經過五年的不懈努力，取得一定的成果。團隊融合了在線學習與課堂教學的雙重優勢，設計出“在線學習 + 課堂討論 + 練習鞏固\"教學模式，讓學生在虛擬空間和現實課堂間切換，享受優質的學習體驗。在此基礎上，團隊還融入了線上學習、協作學習和探究學習等多種學習方式，豐富了教學內容和形式。慕課等課堂等創新工具為大班授課注入了活力，助其克服了傳統翻轉課堂在大班環境下的挑戰。通過不斷地調整和優化，逐步形成了獨具特色的線上線下混合式教學模式，為大學物理教學領域樹立了新的方向。

一、大學物理課程混合式教學實踐

大學物理課程是理工科本科生的必修公共基礎課程，教學團隊秉承培養創新人才的教學理念，圍繞學校的定位和學生需求，以及專業培養目標，將其視為重點。本課程全方位介紹經典物理學、近代物理及前沿物理等領域等領域相關知識。課程團隊不僅強調知識的灌輸，更重視培養學生對物理現象的分析與解決能力，激發他們對自然科學的學習興趣，培養其科學思維邏輯能力和實際解決問題的能力。

線上線下混合式教學是一種創新的教學方式，其將在線學習與傳統的課堂教學相結合，形成了一種“在線學習 + 課堂討論 + 練習鞏固\"的教學模式。在這種模式下，學生首先利用線上學習資源預習和掌握基本概念，如在線的答疑視頻等，使學生能夠自主地學習和鞏固知識。在課堂上，教師以問題為導向，聚焦課程核心內容與關鍵難點展開系統性講解，通過啟發式提問、案例分析等多種互動形式，引導學生進行深度思考與討論。課堂上也會根據學生的在線學習情況和前測結果，設計層次遞進的討論環節，引導學生逐步深化對物理知識的理解和應用。課后的練習和鞏固同樣重要，學生需要完成在線和線下的作業，參與探究性活動，以提升自己的分析問題和解決問題的能力。為提升學生的高階思維能力，教學團隊構建了大學物理智慧教學平臺。平臺支持教師實時分析教學數據，進行形成性評價，精準掌握學情，并動態優化教學策略。利用平臺，教師可以實時分析教學數據，形成對學生的形成性評價，及時了解學生的學習情況，并根據實際情況靈活調整教學策略。總的來說，這種大學物理課程的混合式教學模式，既能夠發揮在線學習的靈活性和便利性，又能夠保持課堂教學的深度和互動性，是有效的教學模式。這不僅有助于學生深入理解物理概念、系統掌握專業知識，更能有效培養其科學探究能力和高階認知水平，為其終身學習和職業發展奠定堅實基礎。

二、翻轉課堂教學設計

以往的文獻對于翻轉課堂的設計已經有了深刻的認識。[1-2]混合式教學設計在內容的維度上需兼顧挑戰性與漸進性，以激發學生們對知識的渴望。對于混合式教學過程的布局，[3核心要義在于實現線上資源與線下課堂的有機融合，突破傳統課堂對線上教學的簡單復制或機械練習的局限。通過精心設計的小組協作學習模式，引導學生深人探究知識本質，在互動交流中培養其問題分析與解決的實際應用能力。

經過兩年的探索和實踐，課程團隊在大班翻轉課堂教學設計方面取得了一定的成果。面對大班翻轉課堂的主要難題一一課堂交互和評價，團隊探尋出解決之道。課程團隊強調課前預習的重要性，通過前測了解每位學生的學習狀況。在課堂討論環節，教師時刻關注討論進程，適時給予必要的引導和干預，確保討論質量和效率。討論結束后教師可以根據討論結果形成翔實的評價信息，并及時向學生反饋，使他們清楚自己的表現和改進之處。最后，通過后測檢驗學生對知識點的掌握情況，以便進一步優化教學方案。

大班教學實施中的一項創新舉措是采用雨課堂平臺，不僅能夠實現前測和后測的功能，還能極大地提升了教學效率。當前，多款教學平臺如中國大學慕課的慕課堂、學堂在線的雨課堂等，都提供了隨堂測試功能，為混合式教學注入了新的活力。為了滿足大學物理教學的特定需求，教學團隊專門研發了大學物理智慧混合式教學平臺（如圖1所示）。

教學團隊綜合運用文本挖掘技術和專家評估方法，系統構建了大學物理知識圖譜，實現了對各知識點權重值的精確量化，深入解析了知識點間的邏輯關聯。基于此，團隊通過大規模數據挖掘，建立了包含400余道前后測題目及200余道討論題的智能題庫。所有題目均經過嚴格篩選，并標注了對應的知識點標簽。這一設計使教師能夠精準把握學生的學習狀況，同時系統可根據學生的答題數據，自動推送適配的微課資源和習題解析，有效實現了精準化、個性化的教學模式。

在大班授課的過程中，為了確保教學的深人和學生的全面參與，教師需要巧妙地設計討論題目，并準備一系列支架性問題來引導學生深入探討。[4-8]以洛倫茲變換這一復雜議題為例，學生可能會探討它是否破壞了因果關系的穩定性。面對這樣的議題，教師可以從以下兩個方面為學生搭建思考的橋梁：首先，教師應該引導學生思考因果關系本身應當遵循的原則。具體而言，兩個相互關聯的事件在時間和空間上應如何排列，以及這種排列所蘊含的不變性。通過這一問題，學生能夠更深入地理解因果關系的本質，為后續的討論做好鋪墊。

接著，教師可以引導學生思考洛倫茲變換可能帶來的時間次序變化。具體思考方式如下：如果空間間隔確實會受到影響，那么它應當滿足怎樣的條件才能使這種變化合理存在。通過這一問題的提出，學生可以更加深入地思考變換理論背后的邏輯和限制條件。除了具體的問題設定，教師還應根據學生的實際討論情況，靈活調整提問策略。例如，當發現學生在某一環節遇到困難時，教師可以選擇提出更具針對性的問題，幫助學生突破障礙。隨著討論的深入，教師還可以逐步引導學生思考更加復雜和深入的問題，以激發其高階思維能力。

在另一個議題一一介質球體的靜電能計算中，學生可能會采用不同的計算方法，如能量等于電荷乘以表面電勢或電荷乘以表面電荷的一半等。面對這種情況，教師可以引導學生比較這些方法的異同，深入理解介質球體和其它物理模型之間的區別。例如，介質球體和放置于電場中的點電荷在計算靜電能時有哪些本質上的不同？介質球體和導體球在計算時又有哪些差異？通過這樣的問題，學生可以更加全面地理解靜電能的本質和計算方法的選擇依據。

綜上所述，在大班教學中，教師的角色是至關重要的。他們不僅需要設計富有啟發性的討論題目，還需要根據學生的實際情況和討論進展，提出恰當而有效的支架性問題。只有這樣，學生才能在深人思考的過程中逐步提升自己的高級思維能力，從而進行全面而深入的學習。

三、混合式教學的評價方法

教學評價以教學目標為導向，運用科學方法系統評估教學過程及教學資源的實際效能，[9-11]這一過程對教學反思與改進具有重要指導意義。團隊創新性地整合學習分析技術，構建了以學生認知投人為核心的形成性評價體系和學習資源評估模塊，實現了教學過程的科學化與精準化，顯著提升了教學設計與實施的質量。該評價體系的建立不僅能夠有效引導學生深入理解知識內容，更能促進其將學習成果轉化為實踐能力，確保學習過程的實效性與可持續性。

在構建形成性評價體系的過程中，研究團隊首先系統選取了六個關鍵觀測指標作為評價學生學習行為的二級指標，具體包括：到課率、課堂答題正確率、在線測試平均成績、在線測試完成率、作業完成率以及作業得分。基于這些基礎指標，研究團隊運用結構方程模型進行深人的權重分析，通過實證研究確定了學習行為投入的核心構成要素。研究結果表明，到課率、在線測試完成率、在線測試成績和作業完成率這四個指標對學習行為投人具有顯著影響，因此被確立為學習行為投入的一級指標。作業平均得分和課堂答題正確率因其更能反映學生的認知水平，被歸類為學習認知投入的一級指標，從而進一步完善了評價體系的層次結構（如圖2所示）。

通過結構方程模型的量化分析，研究團隊科學確定了各指標的權重系數，確保了評價體系的客觀性和科學性。[12這一評價方案具有雙重優勢：其一，充分體現了形成性評價注重過程性、發展性的核心理念；其二，有效降低了因試題難度波動對學生成績評估造成的干擾，顯著提升了評價結果的可靠性和有效性。這種基于實證研究的評價體系設計，不僅為教學質量的持續改進提供了科學依據，也為學生的個性化學習支持奠定了堅實基礎。

教學結束后，為提升教學資源質量及教學過程的挑戰性，教師需要評估課堂練習的難度，以確保它們與學生的實際水平相適應。對于難度過高或過低的題目，教師可將其刪除，并根據數據反饋進行必要的教學反思，從而為學生提供更精準有效的學習支持。

四、混合式教學的課程建設成效

基于在線課程與線下課堂的協同效應，大學物理混合式教學模式建設取得顯著成效。通過對比教學改革前后的數據發現，該模式在多個維度上有效提升了學生的學業水平：首先，在學業成績方面呈現出持續向好的趨勢，具體表現為平均成績的穩步提升、優秀率從 55% 增長至 68% ，同時不及格率從 12% 下降至7% ；其次，教學過程中的行為數據表明，混合式教學模式不僅有效激發了學生的學習動機，提高了其課堂參與度和自主學習投入度，還在小組協作學習和課堂互動環節中培養了學生的團隊協作能力和溝通表達能力。

這些實證數據充分證實了混合式教學模式在大學物理課程教學中的有效性和推廣價值，為深化教學改革提供了有力支撐。

過去三年間，學生對于教學團隊所開設的課程評分均分高達93分。學生表示“此種新穎授課方式，經由課前之自學及課堂互動練習，不僅激發了主動學習之欲望，也極大提升了我們運用知識之實踐能力。\"此外，該教學模式得到了校內外教育專家的廣泛認可。專家指出，大學物理教學應當深度融合現代教育技術與傳統教學方法，通過“實踐一評價一反思\"的持續迭代優化，構建教學質量保障的長效機制，實現教學效果的持續提升。

在科技進步的浪潮中，信息技術的進步賦予了教育領域全新的生命力，使混合式教學模式的概念應運而生，助力教育變革。與此同時，人工智能技術為教學注人了前所未有的活力。為了引領大學物理教學走向全新的高度，研究團隊匠心獨具地設計了一種顛覆性的教學模式——人工智能與混合式教學的深度融合，旨在開啟創新教學的新篇章。

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（責任編輯：楊毅恒）