基于多平臺為依托的文科物理實驗線上線下混合式智慧教學模式

許凌云

(南京航空航天大學 理學院，江蘇 南京 210029)

大學物理實驗是高校通識教育的重要課程之一，目前很多高校都開設了文科物理實驗課[1-3]，這是培養文科學生兼具一定科學素質的積極嘗試，也是適應現代社會復合型人才培養和發展的需要。

我國的大學生早在高中時代就進行了文理分科，文科生的物理基礎比較薄弱，如何啟發學生，提高他們的物理知識學習興趣，加強實驗操作能力，培養他們的科學創新思維等是物理實驗課的目標和任務。目前大部分高校的文科物理實驗采用傳統的教學方法，即線下教學。教師和學生在實驗室進行面對面的互動，學生遇到問題可以及時找老師解決，教學的針對性能夠得到體現，但這種課堂實驗教學受到時間和空間的限制，缺乏靈活性，很難激發學生的興趣。隨著我國互聯網技術的發展，產生了線上教學模式。線上教學能彌補線下教學的不足，學生可以隨時隨地利用移動終端進行學習，但缺乏師生面對面交流，不太適用于實踐教學環節。將線上線下教學有機融合，發揮各自的優勢，是高校物理實驗教學發展的必然趨勢[4-8]。本文討論如何將線上線下混合式教學引入我校文科物理實驗中，提升文科物理實驗課的教學效果和學習效率。

1 教學現狀

《大學物理實驗V》課程是南航面向文科專業開設的獨立物理實驗課，課程計劃16學時，課程內容包括緒論、基礎實驗和演示實驗部分。作為一門獨立的實驗課程，在有限的課時中，學生完成物理實驗需要涉及的知識和技能很多，既包括物理實驗理論知識的掌握，又包含實驗儀器的熟練操作使用。傳統教學流程一般是學生課前預習教材，課上老師講解實驗原理、實驗儀器及注意事項等，然后學生在老師引導下進行實驗。雖然這種線下教學模式對學生在物理實驗知識的理解、儀器設備的規范操作等方面具有不可替代的作用，在提高學生具體問題分析能力和解決問題方面也具有一定的效果。但也存在一些問題：預習準備不充分；實驗教學效果不佳；實驗時間和空間固定，傳統課堂教學中教學時間和空間相對固定，限制了師生交流互動的時間和地點。

2 混合式智慧教學模式探索和實施

隨著網絡信息技術的加速發展和應用，教育與新技術的結合越來越緊密，在線學習，翻轉課堂等學習方式成為了教育發展的新理念。這給文科物理實驗教學提供了一個全新的教學改革思路。本文基于學習通平臺、騰訊會議、QQ、微信端選課系統等平臺構建文科物理實驗線上線下混合式智慧學習模式，一方面發揮線上資源豐富、互動方便的優勢。另一方面發揮實驗課堂教育在培養學生實際操作能力、科學思維方面不可替代的優勢。實施方案具體如下：

2.1 智慧實驗教學資源建設

智慧實驗教學資源建設包括物理實驗智慧教學管理平臺、在線實驗資源建設及智能實驗環境的建設。我們在原有的實驗開放教學管理系統基礎上，發揮智能手機的便捷作用，開發了物理實驗智慧教學管理平臺，學生利用智能手機在智慧教學管理平臺上在線預約實驗，下載實驗報告模板，收到實驗開課提醒通知，實驗考勤簽到，完成實驗預習測試，實驗報告上傳，成績反饋，評教等功能。

在線資源建設包括錄制和制作電子實驗講義、實驗原理操作視頻、物理演示實驗課件、實驗預習測試題庫等，為課程的實驗教學提供了更多的自主設計的空間。例如在超星學習通中建立的在線課程資源，供學生預習使用。

我們還積極打造智慧實驗室環境，實驗室配備了多屏的交互式白板，教師和學生的問題可以通過手機直接上傳到實驗室的黑板上，便于交流討論。實驗桌椅的擺放也打破了傳統形式，便于學生小組交流及合作。

2.2 智慧教學模式

大學物理實驗V的課程總學時數為16學時，根據課程組成和內容性質，將原有安排適當調整。把緒論和實驗背景、實驗原理及要點等6個學時調整到線上，利用在線建課、活動安排和線上直播相結合，開展線上教學和在線學習等活動。這樣既豐富物理實驗學習的內容，又可以幫助學生快速進入線下實驗課場景中，提高實驗操作的效率。實踐教學過程分為課前導學(線上)、課堂實踐(線下)、課后分析拓展(線上)三個階段，積極發揮學生在課堂中的主體作用和教師的引導作用?；旌鲜街腔劢虒W模式過程設計如圖1所示。

圖1 多平臺的線上線下智慧實驗教學模式

課前導學階段：課前預習是實驗教學中的重要環節，在這個環節，不僅讓學生掌握實驗的基本過程，熟悉實驗器材的操作，更為關鍵的是通過線上平臺培養學生自主學習的能力。首先教師將制作的實驗視頻和輔助實驗資源材料上傳到超星平臺上，要求學生通過對這些視頻等材料的學習，能夠在課堂實踐前了解實驗原理，實驗方法、實驗儀器的構造等，同時通過超星在線練習與測試加深對實驗的理解和認識。學生也可以就預習中的問題和老師和同學們在超星平臺上或qq群中交流討論。

課堂實踐階段：①混合教學模式中，學生對實驗原理，實驗儀器等的熟悉工作在預習的過程中必須完成。學生進入實驗室后，智能實驗教學管理系統在學生手機端發布預習測試試題，要求學生在10分鐘內完成作答，并在手機上提交。教師可以實時查看學生答題情況和成績分布，教師根據預習測試情況有重點進行實驗講解，補充該實驗的關鍵點和儀器使用等注意事項②學生進行實驗時，我們的可以讓學生2-3人結組的形式，在實驗中交流合作討論，但是要求獨立操作完成實驗，不能由他人代替操作,讓每一個學生得到動手鍛煉的機會。③實驗完成后，小組學生交流發言，分析討論。這樣學生在實驗中不能敷衍了事，必須真正完成實驗，主動性得到提高。

課后分析拓展階段：課后學生進行實驗總結并整理實驗報告，并上傳到系統管理平臺，學生可查看在線資源和報告批改情況，對實驗過程和內容進行反饋。這個過程需要借助線上平臺及qq的互動優勢，通過在線資源教師可以與學生進行交流，深入了解學生的學習狀態。教師還可以通過超星平臺發布與實驗相關的拓展資源，供學有余力的學生進一步學習分析和討論。

2.3 考核方式

實驗課程總評成績包括線上線下兩部分：緒論課在線測試成績(10%)、學習通課程在線預習成績(10%)、實驗成績(80%)。其中對于實驗成績：單個實驗項目滿分100分，采用過程性考核，具體包括：預習報告及預習情況答題測試、課堂操作考核、實驗報告評價等。課程綜合評判主要按照選課系統的出勤記錄評定，遲到、曠課等均在上述總評成績中按實際發生次數扣除相應成績。新的考核方式是全方位的，倒逼學生主動預習，遵守實驗紀律，重視物理實驗課程學習。

2.4 教學反饋

雖然混合式教學模式還剛開始實施，但相比于傳統教學模式，它已經顯示出其優越性。其一，提高了學生學習的積極性，學生能夠根據學習通的資源預習，熟悉實驗，不受時間、地點等限制。其二，提高了課堂效率，傳統教學模式下，課堂上教師需要花較長時間講解原理和介紹實驗儀器，現在課前的導學大部分學生基本掌握了儀器的使用方法，課堂上教師只需對一些實驗中的重點和難點加以強調，學生把時間和精力用在實驗觀察思考操作上。特別是演示實驗，我們開辟了騰訊會議線上匯報課堂，將學生分成小組，根據觀察的物理現象思考探究，要求學生利用騰訊會議進行線上小組匯報。學生們都認真準備，對演示現象進行了探究和原理分析，表現出了濃厚的物理實驗學習興趣和熱情，學習效果非常好，這是部分小組線上匯報PPT的截圖(圖2)。

圖2 演示實驗線上課堂匯報部分截圖

2.5 學生反饋

為了了解學生對線上線下混合式教學改革的接收度，探索進一步提升教學質量的措施，我們在學習通中制作并發布了課程調查問卷。圖3展示了學生對混合式教學模式的贊同情況。大部分學生贊成采用混合式教學，只有少部分學生持一般和不贊成態度。學生普遍認為提高了物理實驗學習興趣，提高了動手解決問題、分析問題的能力等。

圖3 學生對混合式教學的認可度

圖4給出了學生對本學期混合式教學模式的評價，學生普遍認為學習資源多且可以充分利用，教學方式靈活不呆板。

圖4 學生對混合式教學的評價

同時我們對線上線下存在的問題也進行了調查，圖5是部分同學的反饋和建議。

圖5 部分學生的建議

3 總結和反思

文科物理實驗教學采用的智慧線上線下教學模式在一定程度上豐富了教學內容和方式，提升了教學的效果，提高了學生對物理實驗的興趣，加強了學生對知識的理解，培養了學生的自主學習能力，為實驗教學改革提供了新思路。但它有別于物理理論課程和工科物理實驗教學，實驗教學內容和側重點也不一樣。針對文科物理實驗教學，需要繼續探索和改進。第一，進一步完善線上的教學資源，線上的視頻教學資源應該是線下教學的輔助和拓展，而不是簡單的錄制微課等講解性的視頻資源，力求顯示出物理實驗與技術、人類社會發展的關系，充分結合生活中的實際問題進行分析，小到生活中的物理現象，大到現代科技新技術。第二，精心打造探究式、有趣的物理實驗課堂。文科學生由于物理理論薄弱，上課一開始就是物理實驗原理，實驗操作等，學生覺得枯燥，不容易接受，課堂開始引入與實驗相關的物理現象或故事，引起學生的學習興趣，明確實驗的目的和意義，促進文科學生對物理實驗知識的掌握和學習，提高動手能力。第三、將線上線下相結合的教學模式升級為線上線下深度融合的模式，突出兩者在課程不同環節的優勢和作用，推進信息技術與混合式教學的深度融合，開展多種形式的混合式教學課堂，積極發揮學生在實踐課堂中的主體作用，為文科物理實驗教學改革提供有效的途徑。