大学物理课程线上线下教学的实践与思考
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作者:张宇航 武爱青 周青军 魏通 严慧羽 郭然
摘 要：为达到“停课不停学”的效果，开展了大学物理课程的线上教学。本文第一部分介绍对大学物理课程建设的理解。第二部分介绍了之前课堂教学存在的问题。第三部分详细介绍了疫情防控期间，大学物理课程线上教学包含自学测评、直播教学和互动指导三个阶段，学生返校后开展了翻转课堂的教学，总结了“以学生为中心”的线上线下教学的心得体会。
关键词：大学物理 在线教学 慕课 翻转课堂 线上线下混合式教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）12（b）-0179-04
Abstract： In order to achieve the effect of "suspended class， ongoing learning"， the online teaching of college physics course is carried out. The first part of this paper introduces the understanding of college physics curriculum construction. The second part introduces the problems existing in the previous classroom teaching. The third part introduces that during the period of epidemic prevention and control， the online teaching of college physics course including self-study evaluation， live teaching， interactive guidance. After students returning to school， we started flipped classroom teaching. Finally， this paper summarizes the experience of "student-centered" online teaching.
Key Words： College physics; Online teaching; MOOC; Flipped classroom; Online and offline blended teaching
1 大学物理课程建设的理解
大学物理是理工科高等院校的一门重要的公共基础课，在大学的基础教育中占有十分重要的位置。该课程内容体系主要包括经典物理的力学、热学、电磁学、光学及近代物理，其基本理论已渗透和应用于现代科学技术的许多领域，是现代自然科学和工程技术科学的基础。大学物理的基本理论、科学思维方式、研究方法、物理思想的表述及定律、定理的表達是每位理工科大学生必须学习和掌握的，为后续课程的学习打下扎实的基础。如何上好这样一门重要的课程，很多专家学者都对此进行了讨论。一方面是根据不同教学理念改善大学物理课程教学模式，这些教育理念包括，以学生为中心[1-2]，OBE成果导向理念[3-4]，CDIO培养模式[5-6]。另一方面是对教学方法的改进，例如讨论课[7]、翻转课堂[8]、线上线下混合式教学[9-12]等。
线上线下混合式“金课”就是“课前线上优质慕课+课堂线下教师辅导”的翻转课堂。“课堂听老师讲”，用“课前在线视频学习”代替，课堂上开展讨论，颠覆了传统课堂教学中老师讲学生听的模式，是以学生为中心的学习和教学方式的革命。之前的教学只能培养学生的记忆、理解等低阶思维，而翻转课堂可以培养学生的分析、评价、创新等高阶思维。这种教学模式教育家认为更加符合人的认知规律[13-23]。
2 之前课堂教学存在的问题
（1）之前的课堂教学中，学生以被动地接受知识、保持沉默为主，缺乏主动思考以及交流讨论的环节。培养出来的学生对所学的知识似懂非懂，就更谈不上进一步对知识的应用和创新了。所以这种教学模式达不到培养学生综合能力的目标。
（2）学生对学习大学物理课程的目的和意义理解不深刻。尽管教师在课上讲过大学物理课是重要的公共基础课，是学习专业课的基础。但是学生对物理知识在民航领域和生活中的应用了解不足。因此，学生平时投入学习物理的时间不够，学习热情不高，没有激发出学生对物理课程的学习兴趣。
（3）课上只是讲授书本上已有的知识，没有引导学生了解最新的科技进展，学生不能及时掌握未来的知识。陈旧的知识体系培养出来的学生无法适应新兴的产业变革。
（4）大学物理课程考核方式仍是由平时成绩和期末考试成绩两部分构成。平时成绩仅包括平时作业和考勤签到，占总成绩的15%。期末成绩占总成绩的85%。学生在完成平时作业时存在抄袭作业和应付老师的现象。无法真正反映出每个学生的知识掌握情况。而且期末闭卷考试的考核方式容易造成学生为了应付考试而死记硬背公式和例题，同样也会出现考前突击、高分低能现象，从而忽略对知识的理解和应用。这样的考核形式在很大程度上影响了教学效果。
（5）教师对学生的学情掌握不足。我校的大学物理课一般都是100多人左右的大班上课，不可能及时准确掌握每一个同学的学习情况，教师只能整体把握一个班的学习情况。 3 大学物理课程线上线下教学的体会
疫情防控期间在教育部“停课不停学”的总体安排下，笔者从2月24号开始了网上授课，这学期的线上教学改变了原有的教学模式和考核方式，使笔者对线上教学有了一些感悟和体会。
3.1 教学模式的变革
疫情防控期间，大学物理课线上教学包含自学测评、直播教学和互动指导三个阶段。自学测评阶段，给学生推送资源到智慧树平台，包括东南大学、东北大学的精品慕课资源、录播视频、作业练习等等。利用“引导+强迫”的方式，要求学生自主学习、自主练习、测评反馈。这样做有两点好处，其一，使学生及时发现预习中自身存在的不足，带着问题进课堂提高了学生的听课注意力。其二，利用智慧树平台自动统计学生对资源的学习情况，这大大方便了教师掌握学情，做到知己知彼。从而教师针对学生自学情况、作业完成情况和测评的信息，整理形成备课资料。
直播教学阶段，笔者回顾并提炼课程的重难点，之后对学生预习测试中暴露出来的问题进行讲解和补充，实施精准教学;在课堂中使用雨课堂软件每节课安排阶段测试，能够做到及时检查学生的学习情况，督促学生提高注意力。每次课上学生答完提交之后，雨课堂就会将学生的正确率和每位学生作答所用的时间全都展现出来。此外雨课堂还会及时反馈哪些同学作答错误，并且提醒老师哪些学生需要重点关照。这种限定时间当堂完成的小测试不给学生抄袭作弊的机会，能够较为准确地反映学生对知识的掌握情况。课上让学生记录学习笔记，把抽查的笔记照片迅速上传到群里，好的大家借鉴学习，不足的及时改正;最后，布置课后作业，预习任务。由于直播教学过程采用了钉钉直播的方式，学生有不清楚的内容下课后还可以反复查看视频回放。
互动指导阶段，利用钉钉直播软件进行互动，组织学生集中交流讨论。原来上课时，只是老师讲学生静静地听，学生都比较害羞，有不清楚的地方也不好意思当堂提出。有一部分同学在老师的鼓励下才勉强配合发言。而在线上互动讨论时学生没有了之前的顾虑，都很放松，问答交流的活跃度比线下课堂交流的活跃度明显要好。每次笔者提出问题发起讨论，学生们都能积极参与讨论互动，这种交流改变了之前教师在课堂上的单向灌输，变成了一种平等的交流互动。要做到有质量的互动，不能为了互动而互动，课前就需要老师精心设计能促使学生去思考的一些题目。考虑到我校的特点，需要把物理相关原理在民航及生活各领域中具体应用的例题带入课堂。比如，在讲授多普勒效应时，引入用多普勒效应测定汽车在公路上的行驶速度，用多普勒效应测量飞机的飞行高度的例题。又如，在讲授理想气体的分子平均自由程时，引入生活中用到的热水瓶如何做到避免热传递的三种方式，达到保温的效果的例题。再如，在讲授光学仪器分辨率时，学生介绍光学显微镜的局限，需要用电子显微镜给纳米材料拍照的例题等等。采用学生讲老师评，学生讲学生评的互动方式。在学生讲完之后老师分析学生知识掌握不足的地方，加以引导改正，及时提供个性化指导，学生收获很大。理解得快、掌握得好的学生还可以代替老师给学生们讲解引导，比如说讲到平面电磁波那节课时，我提问为什么冬天北方的桥下不结冰时，学生们积极参与讨论，有的学生就代替老师给其他学生仔细讲解。为什么一定要学生来讲呢？因为爱因斯坦曾说过这样一句话，“如果你不能简单地说清楚，那说明你还没有完全明白。”被动的学习方式通常只是听讲，主动的学习方式有讨论，以及教给他人。学生听老师讲授，这是学生把知识输入头脑，知识隐性化的过程，学生再讲时是知识的输出、隐性思维显性化的过程。所以学生只有自己先学会，才能给他人讲出来，教会他人，才说明真正学懂了。教师尽力为学生创造自主学习的环境和条件，在学生自主学习的过程中及时起到辅助的作用，为学生积极营造实践的平台，在学生将知识实践的过程中，适时发挥引导作用。这符合人本主义的教育思想，有利于培养学生的自主学习能力，对学生的长期可持续性学习和发展具有重要意义。课后还有疑难问题学生发帖讨论，教师按时按质进行答疑，以达到针对性指导和个体个性化指导的效果。
6月1号返校的学生又走进教室，开始了课堂授课，我将直播教学和互动讨论环节转为线下授课，而其他线上环节则正常延续，实现了疫情期间的线上教学与正常时期的线上线下混合式教学的无缝衔接。线下上课首先总结知识点，讲解重点难点。之后面对面开展翻转课堂的教学，运用雨课堂软件每节课安排阶段测试，之后请学生上台讲解解题思路，提高学生的高阶思维。学生分成小組进行讨论，请学生来到台上向大家介绍生活中的技术应用背后所蕴含的相关物理学原理。学生能够讲清楚才能说明已经学懂了。在学生讲解之后，教师及时给予指导做好总结点评。对于学生作业中发现的问题，把学生做错的解题步骤写在黑板上，请作业正确的学生来台上讲解，学生间互相辩论提升认识。不同学生思考的角度不同，学生之间的谈论可以使认识问题更加深刻。而有一部分学生因为多种原因，仍然留在家中，为了保证线上线下的教学能同步进行，学校对课堂进行了直播教学。但是因为这个直播不能回放，下课后我就立即联系在线上的学生，了解他们的听课效果，有问题及时沟通答疑。有的学生反映听的效果挺好，但是可能是反光的原因，教室的摄像头看板书不清晰。于是我就在教室里安放好手机，全程用手机钉钉软件进行直播，学生反映要比学校提供的直播视频板书清晰。同时为了保证线上的同学也能参与到课堂的互动讨论中，笔者通过笔记本在课堂上跟他们连线，使线上的同学和教室里的同学能够一起讨论互动。
此外，在疫情之前，物理实验课与物理课之间有些脱节，由于实验室仪器数量有限，学生的实验课与物理课的进度往往不同步。在疫情期间学生无法到实验室进行物理实验操作，为此我们引入科大奥锐虚拟仿真实验教学云平台，学生只要联网即可在线运行基于组件的虚拟物理仿真实验，不受时间、空间的限制。虚拟仿真实验教学平台使物理课与物理实验课结合更加紧密及时了。比如，物理课讲到马吕斯定律时，笔者当堂就可以登录平台给学生演示这个实验，引导学生观测实验现象，加深了学生们对这个定律的理解。 3.2 考核方式的调整
在疫情期间之前，平时成绩只由考勤和课后作业组成。学生在写课后作业时存在应付抄袭的现象。改革之后增加了课前预习测试，雨课堂课上阶段测试，学生参与互动加分等考核方式，充分调动了学生的学习积极性。课上阶段测试定好作答时间当堂提交作业，学生各做各的没有抄袭他人作业的时间，能真实地反映出学生对知识的掌握情况。
4 结语
通过这学期的线上教学，笔者觉得应该在今后的教学中更加注重培养信息化教育思维的养成，凸显出以学生为主体的地位，要达到长期可持续性学习和发展的教育目标，培养学生自我学习的能力，有可持续发展的能力。在线教育有利于构建学习型社会，教育信息化对现有的教育教学模式将会引起一个巨大的变革。这学期的线上教学使笔者深深地体会到线上教学的好处是能将学生的学习过程、学习模式、学习效果都以数据的形式呈现出来，在短时间内能收集大量的信息，可以形成一个庞大的数据库。然后教师将学生的信息进行加工、整理，有针对性地进行备课，实现精准教学。这就体现出了教师在线上教学中所起的作用，这是仅靠慕课所替代不了的。可以说线上教学给我们带来的变革还是非常大的。疫情本身对我们在线教学提供了一个巨大试验场。同时笔者也体会到在线教学有不足之处，在线教学不可能完全替代线下课堂。比如，现有的大学物理慕课资源过于普适化，而适合我们这种民航院校的大学物理慕课资源则明显不足。其次，对于自主学习能力差的学生，在线教学期间缺乏督促和管理。再有，师生之间缺少面对面的情感交流，教师不能及时准确地体会到学生内心的情感动态等等。总之，我认为高校普通物理课的线上线下混合式教学还有待进一步完善，要由新尝试过渡到新常态，任重而道远，也迫在眉睫。我们要不断探索“以学生为中心”的教学理念，不断适应和担当教育教学改革的新形势、新任务。
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