高校物理新形态教材建设的思考与实践探索

马天魁，高　建

(高等教育出版社 物理分社，北京　100029)



高校物理新形态教材建设的思考与实践探索

马天魁，高建

(高等教育出版社 物理分社，北京100029)

介绍了一种纸质教材与新媒体资源相结合的新形态教材建设思路，包括对教学内容进行一体化设计，以充分体现混合式教学、翻转课堂、探究式学习等教学理念.

课程建设；教材；混合式教学；探究式学习

当今以MOOC (“慕课”)为代表的在线教育在世界高等教育领域的迅速兴起，不仅是教育技术的革新，更在引发教育观念、教育体制、人才培养、教学方式的深度变革， 而课程教学也将随之发生重大改变.

教材是完成教学内容的依据，是联系教师与学生的重要的桥梁，是教师传授内容的载体，是学生学什么，怎么学的重要的依据，是课程目标的具体的体现，也是教学课程的重要基础.从学校教育产生以来，纸质教材就是教师传道授业的必备工具.纸质教材不仅使学生学习知识，还能很好地保存和传承知识.但是，网络技术的出现使得纸质书籍的劣势也凸现出来：成本高、携带不便、知识信息更新慢等.基于网络技术的在线教育既能传递知识，又能使学生产生学习的兴趣，还能更加便利地促进教师运用新策略与灵活的方法来教学.在“互联网+ 教育”时代，传统的纸质教材存在着明显的不足.《教育部关于“十二五”普通高等教育本科教材建设的若干意见》指出，“十二五”期间“……不断丰富教材类型，继续开发数字化教材……”“……鼓励编写、出版不同载体和不同形式的教材，包括纸质教材和数字化教材……”.

然而，完全数字化的电子教材在当前国情下，受教师的教学习惯、学生的学习和阅读习惯、网络条件、设备条件等制约，难以在所有高等学校或所有课程中全面使用.为此，近年来我们提出一种“纸质教材+数字课程网站”相结合的新形态教材建设思路，并做了初步的实践探索.经过几年的总结，我们认为这种做法能够同时发挥传统纸质教材与网络技术的优势，有利于高校物理教材体现现代教育思想，反映当代物理课程建设与专业领域发展的最新成果.

1　对教学内容进行重构

与互联网共同成长起来的一代年轻人，拥有使用互联网的天然基因，互联网成为他们学习和工作中必不可少的工具，他们对互联网有着强烈的依赖.教材应该运用图、文、声、像、网络技术等对学生的感官产生全方位刺激，使他们产生学习动机，激发他们的学习兴趣，进而推动他们积极、主动地学习.

因此，对于体系相对固定的高校物理课程而言，可以在“互联网+”的思维下重新审视课程的教学内容，以适合教师讲课、学生学习为原则，对传统纸质教材的内容和形式进行重构，并进行整体设计，以确定哪些教学内容是适合印在纸质教材上的，哪些内容是适合放到数字课程网站上的.

在我们的实践中，一种简单的做法就是把这门课程的整体主线，宏观介绍、精要讲解的知识点、典型的例题、习题等呈现在纸质教材上；而将丰富多样的多媒体教学资料，包括但不限于图片、动画、视频、文本、程序等，展示在数字课程网站上，并按照教学需要进行网站导航栏的设置.这样做既不增加教材的篇幅，又能够丰富教材的内容.这样做首先充分发挥了纸质教材的优势，内容体系完整，方便教师教课，也有利于学生从整体上把握学科脉络，整体学习知识.印在纸质教材上的内容的选取原则为，在没有网络条件的情况下，使用纸质教材应该能够完成课堂教学，这也是符合我国多数高等学校实际情况的一种做法.其次有利于将反映学科前沿的内容、一些生动活泼的物理演示实验录像、形象化展示抽象物理概念的动画、一些实用的参考资料等提供给学生，而且可以实现及时更新，从而有利于学生课后开阔视野，提高学习兴趣，培养其自主学习的习惯.

2　对教材的展现形式进行设计

在新形态教材中，纸质内容和数字化教学资源并不是分立的，而是有机地融合起来.在纸质教材的相关知识点处用“图标+资源序号+资源标题”的形式标示相应资源(图1)并配有相应的文字说明，引导读者去登录数字课程网站学习这一内容，而书的版式一般是双栏排版.一侧放置正文，另一侧可以放置数字化资源的图标和二维码.

图1

如图1所示，在某教材讲解“简谐运动的旋转矢量表示法”教学内容旁设置了一个动画图标，提示读者此处在网站上有动画，则读者可以凭纸质教材封底提供的网址和账户密码登录这本书的数字课程网站(图2)学习这一内容.这段动画(图3)形象直观地将“旋转矢量表示法”演示了出来，非常有利于理解这一概念.

图2

图3

图片、视频、文本等适合移动设备展示的教学资源，可以在教材相应位置印刷二维码，并配以说明文字.读者扫描二维码就可以随时随地用手机、平板电脑等进行学习，这有效拓展了教材的时空.如图4所示，在纸质教材例4-4中的相应位置印刷了一个二维码，学生在学习这道例题的时候，可以扫描此二维码，在手机中就能看到这道题目的其他解法和详细分析了.

图4

3　体现教学理念的设计

在课程网站、二维码等技术的运用下，我们可以针对学生不容易理解的抽象知识点设置视频、动画、讲课录像等资源；针对物理现象的讲解可设置物理演示实验录像；为激发学生学习兴趣可设置物理学与生活实践结合的案例等内容；还可以在网站上设置课前测验、课后练习、单元测验题等.原来在纸质教材中印刷的科学家简介、拓展阅读、参考文献、习题答案、附录(物理学常量、国际单位制、常用物理量符号、元素周期表)等内容也都可以考虑放在网站上，或以二维码形式展示.

更为重要的是，可以利用这些技术，在新形态教材中体现出现代教育理念.下面举两个具体的例子.

3.1探究式学习

1961年美国芝加哥大学教授施瓦布(J.J.Schwab)在哈佛大学举行的纪念演讲会上作了题为《作为探究的科学教学》，提出了一种具有操作性的教学方法——“探究式学习”.施瓦布认为教师应该用探究的方式展现科学知识，学生应该用探究的方式学习科学内容.物理是一门以实验为基础的学科，也是与生活联系比较密切的一门学科.因此，要注重让学生经历从自然到物理、从生活到物理、从物理再到自然和生活的认识过程.然而一些物理实验和物理现象无法在课上进行演示，对学生的认知造成了一定的障碍.为此，某大学物理教材在“共振”部分设置了一段演示实验录像，如图5、图6所示.这段实验演示的是泥塑小人和“大黑猫”分别站在弹簧上，可以随喇叭振动，在某频率下小人振动激烈，调节信号发生器后，大黑猫振动激烈，最后提出了一个问题“为什么黑猫和小人分别在不同的频率下振动特别激烈”.而学生要想很好地回答这个问题，需要深刻理解书中关于“共振”和“共振频率”的相关概念.在以往，传授知识和播放演示实验录像是分开的，通过这种形式可以很好地结合起来，体现了探究式学习的理念.

图5

图6

3.2混合式教学

在被称为“中国大规模在线课程(MOOC)元年”的2013年，教育界掀起了一股关注、追赶MOOC(慕课)的热潮.人们在理解MOOC(Massive Open Online Courses)字面含义的同时，更多地考虑其内涵以及它在传统教学中的实际意义.利用MOOC进行“翻转课堂”形式的大学物理课程混合式教学研究也正在国内多所高校，如同济大学、清华大学中开展.所谓“翻转”，就是网络课程+本地大学教授面对面深度参与教学的一种形式.而在网络课程端，“微视频”是其核心内容.“微”既是“碎片化”，将课程知识点进行“碎片化”处理，将较大的课程单元变成若干较小的知识单元.然而碎片化的学习，很难从整体架构上去把握这门课程的知识体系和内容.为此，某力学教材将开设MOOC所准备的近百段“微视频”，以二维码的形式置入纸质教材相关知识点附近，如图7所示，使读者既见“树木”，又见“森林”，便于开展混合式教学实践.

图7

4　结语

近年来，“重科研、轻教学”的倾向导致学校里不像以前那样重视教材建设.一方面原有物理的经典教材的作者有的已经去世，大多数年事已高，另一方面中青年教师不愿意花精力在编写教材上面，这导致了很多高校物理的经典教材出现内容陈旧、无法更新、后继无人的情况.然而，现在国家大力倡导、社会高度关注、高校如火如荼开展的以“慕课”为代表的在线开放课程建设，为高校物理教材建设提供了新的契机.在线开放课程的建设者们可以借势将教材建设和在线开放课程建设纳入一体，进行整体的设计考虑，充分将现代网络技术和传统的物理教学内容有机地

融合起来，从而让高校物理教材呈现出新面貌，让更多的高校学子喜欢上物理、学好物理.

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Thinking and practice of the construction of the new form of physics textbooks in universities

MA Tian-kui, GAO Jian

(Higher Education Press, Beijing 100029, China)

This paper introduces the construction of a new form of the combination of paper materials and new media resources, including integrated design of teaching content. This is in order to fully reflect the mixed type teaching, flipped classroom, inquiry learning and other teaching ideas.

course construction; teaching material; mixed type teaching; inquiry learning

2015-10-30；

2015-12-21

马天魁(1980—)，男，辽宁沈阳人，高等教育出版社高级编辑，硕士，主要从事高校物理教材的选题策划和数字化出版工作.

教学研究

O 4;G 642

A

1000- 0712(2016)07- 0001- 03