大学物理课程混合式教学模式下问题教学策略的实践研究

贺梦冬 吴桂红 李泽军 刘凌虹 李建波 陈茜 彭小芳

摘  要：线上线下混合式教学是一种基于移动通信设备、网络学习环境与传统课堂教学相结合的教学新模式，为高校教学改革与发展带来了新机遇。借助超星平台及移动技术，我们探索了大学物理课程混合式教学模式下问题教学策略的应用。实践表明，问题教学策略实施过程中如下做法能提高教学质量和效果：1. 创设具有临场感的教学环境;2. 用问题引领学生思维发展;3. 以问题层次设计教学;4. 提升学生主动解决问题的热情。

关键词：混合式教学;问题教学策略;大学物理

中图分类号：G642 文献标志码：A         文章编号：2096-000X（2020）26-0082-04

Abstract： The online and offline blending teaching is a new teaching pattern which is based on the combination of mobile communication equipment， web learning environment and traditional classroom teaching， and it provides new opportunities for teaching reform and development in colleges and universities. With the help of Superstar platform and mobile technology， we investigate the application of the strategies of question-based teaching in the online and offline blending teaching of college physics course. It is shown that the following actions can improve the teaching quality and effect： 1. creating a teaching environment with a sense of presence; 2. using questions to lead the development of students'thinking; 3. design teaching with question level; 4. enhancing the enthusiasm of students to solve questions initiatively.

Keywords： blending teaching; strategies of question-based teaching; college physics

自上世纪90年代末，线上线下混合式教学逐渐走进了国内外学者的视野。它将面对面教学与在线教学混合在一起，被视为面授教学与在线教学之间的过渡性教学模式。随着“互联网+”时代的到来，混合式教学的概念由“在线教学与面授教学的混合”，演变为“基于移动通信设备、网络学习环境与课堂讨论相结合的教学情境”[1]。作为信息技术与教育教学深度融合的教学新模式，混合式教学已成为当前教育领域的前沿问题与研究热点，并即将成为未来教育的“新常态”[2]。混合式教学既不是面授课堂的“替代品”，也不是在线教学的“辅助品”，它对教学的促进与提升作用已开始显现。混合式教学之所以被普遍看好，一方面，它将在线教学与面授教学有机结合，形成优势互补。这样，既能充分发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，又能充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性与创造性。另一方面，混合式教学将移动终端、互联网等信息技术有机地整合到学习活动中，有助于进一步推动教学模式的变革。

大学物理是理工科类大学生一门必修的重要基础课程，它能有效培养提升学生的科学思维以及利用物理方法解决实际问题的初步能力，在人才培养中起着十分重要的作用[3]。当前，传统的面授教学模式仍是大学物理的常态[4]。因教师、教室等教育资源短缺，大多高校采用大班教学模式。大班面授教学无法创建以学生为中心的学习环境，无法为学生创造一种真正高度参与性、个性化的学习体验，也无法达到人人得到发展的教学效果。线上线下混合式教学模式的出现，为深化大学物理教学改革带来了机遇与挑战。研究者与和实践者在积极探索混合式教学的同时，设计了许多基于自身实践案例的混合式教学模式，构建了混合式教学的理论框架。但我们发现，有关混合教学模式下的问题教学策略研究成果尚且不多。

一、问题教学策略的含义

从心理学角度来看，“问题”通常指个体面临一个不易达到的目标时的情境，即通往目标的途径中存在着障碍。“问题”既是教学的出发点，又是完成教学内容的载体。问题教学是指，教师有意创设问题情境，组织学生探索，让学生提出问题和解决问题。换句话说，问题教学是课堂教学中常用的一种教学方法，它是师生合作共同解决一个实际问题，以达到启发学生思维和培养学生解决问题能力的一种教学方法[5]。

线上教学是任务驱动混合教学模式的一個重要环节。它利用现代教育技术手段，使学生的学习行为不再拘泥于特定的时间地点，给问题教学策略赋予了新的内涵，并给施教者提出了更高的要求。如何在线上有效进行问题教学，以及如何将线上与线下问题教学交叉融合，是教师必须直面的问题，也是容易被忽略的问题。冯晓英课题组曾提出在线教学中教师应从四个方面提供教学支持，其中就包括“提问”[6]。只有线上、线下同时开展问题教学，混合式教学的功效才会得以充分发挥。近年来，我们借助超星平台及移动技术，进行了大学物理课程线上线下混合式教学模式的探索。结合教学实践，下面谈谈问题教学策略的实施情况。

二、为问题教学创设具有临场感的教学环境

Garrison 研究团队在建构主义理论的基础上，指出混合式教学中的三个关键要素（即社会临场感、教学临场感、认知临场感）达到较高的水平时，有效学习才会发生[7]。教学临场感是中心要素，旨在通过设计组织教学活动、促进交流协作，帮助学习者实现具有教育价值的学习成果。实践表明，在线教学课堂真人实录的形式会让学习者产生旁观感，不利于学生以学习者的身份去体会、领悟教师的授课内容。但摄影棚内真人实录在营造教学现场感的同时，会给学生带来一对一教学的体验[8]。若在摄影棚内真人实录基础上，结合可视化技术（如动画演示、视频）予以辅助教学，可以创设逼真的教学环境及动静结合的教学图像与视频，这种教学临场感能够使学生创造出不同于传统课堂深刻而有意义的学习体验。例如，在讲授多普勒效应的时候，通过公路上汽车测速以及星系红移/蓝移的视频，引发学生思考：多普勒效应形成的物理机理是什么？引导学生观看“直升机螺旋桨的转动”“飞船在太空中自主调整姿态”“操作中国科技馆里的陀螺转椅”“拿着长杆走钢丝的杂技演员”等视频，为角动量及角动量守恒创设亲临现场的情境，能有效帮助学生对抽象概念与规律的深入理解。

在线教学缺乏实时有效的师生互动与情感交流，在创设具有临场感的教学环境方面较课堂教学难度大。教师有必要改变传统教育观念，根据教材与学情实际，大胆设计具有悬念、开放和趣味问题型教学情境，并借助各种方法途径、信息化技术手段，优化问题情境。富有针对性和启发性的问题情境能够最大限度地吸引学生的眼球，提高注意力，使学生质疑、解疑，激发学生高阶思维。优质的问题情境够既能激发学生自主探究的欲望，又能促进学生对知识的自主建构，它是点燃学生线上自主学习真正发生的引擎。

三、以问题引领，促学生思维发展

问题是教师开启学生思维的金钥匙，因为问题解决需要经历一个复杂的内在思维过程。解决问题的思维过程一般要经历四个阶段：感知问题、界定问题、提出假设、检验假设。反过来，思维的功能在于“求得一个新环境，把困难解决，疑虑排除，问题解决，并以此为出发点”。大学物理问题教学，是培养学生思维品质、发展学生思维能力的有效手段，能促使学生由被动地接受知识转变为主动地寻求知识，从而提高学生自主学习、分析问题和解决问题的能力。我们的具体做法与措施如下：

1. 通过一题多解与多题一解，训练思维的灵活性与发散性。例如，有些求场强的题目既可以使用微元法或高斯定理，又可以通过电势梯度求得。通过一题多解，训练学生运用不同的思维模式，从不同的角度对问题进行分析，把知识、技能、方法联系起来，使知识形成完整体系，培养灵活运用知识的能力。多题一解可提高学生对问题本质的抽象概括能力，防止思维的教条与僵化，使学生从题海中解救出来，对归纳总结知识有着重要的作用。

2. 运用概念和规律去探索问题的本质特征，培养思维的深刻性。学生经常混淆物理定理或定律。例如：质点的角动量定理、质点系的角动量定理、质点系对轴的角动量定理与刚体对轴的角动量定理。可考虑通过一题多问、一题多变、一题多解等方式训练思维活动的深度、广度和难度，引导学生如何透过物理现象抓住本质，掌握物理现象间的逻辑关系，建立系统的知识结构。

3. 引导学生不迷信他人，不崇拜权威，敢于提出疑问，培养批判性思维。在讲授光的反射和折射定律时，质疑是否会发生折射光线与入射光线在法线同侧的现象（即“左手现象”）？天然磁铁与人工磁铁同时具有南北极，那么磁极一定都是成对出现吗？聚焦透镜一定是凸面的吗？

4. 提出探索性问题，引导学生运用所学的知识展开联想，培养思维的创造性。例如，为什么大多数天体呈椭球形？激光可以在空间中沿曲线传播吗？怎样人为操纵光线传播呢？

现代教学论认为教学既要重视知识的传授，更要重视思维的发展。而解决问题是培养学生思维品质与促进思维发展的一块很好的“磨刀石”，因此问题教学策略在教学中得到广泛应用。混合式教学中的“问题解决”既可以出现在教学活动（包括在线答疑、在线测试、课程视频等）中，又可以以教学文本资源（包括电子教案、电子课件、作业讲评、习题答案等）形式呈现在学生面前。混合式教学评价的标准立足于学生学的层面，核心是学生学习过程、努力程度以及目标的达成度。所以，通过问题教学能否引领学生在自主学习与课堂学习的过程中激发问题意识、主动发现问题、大胆提出问题以及努力解决问题就显得尤为重要。

四、明晰教学问题层次，以问题层次设计教学

美国教育学家布鲁姆把教学目标分为3个大的层面：认知层面（包括记忆、理解）、应用层面（包括分析、评价）与创造层面[9]。与此相对应，能力也可以分为3个梯度：单项能力、综合运用能力、创新能力[10]。在混合式教学实施过程中，教师在问题提出的时候应考虑与之对应的能力与教学目标。基础性问题对应的是认知层面的知识与单项能力，提高级别的问题主要考核学生运用知识能力，拓展级别的问题在于培养学习者的探究精神和创新能力。分层次问题教学的理论支撑是因材施教，因此我们要对施教的“材”有一个清楚准确的认识。对于混合式教学，“材”包含两方面的意思。一是指学习者。只有把握了学习者的认知层次、知识结构等方面特点，教师才能有的放矢，学习者才不会出现“吃不了”“吃不饱”的现象。不论是线上还是线下，我们均应针对学生的差异性，设置不同层次的问题，才能满足学生学习的个性化需求。二是指线上线下两个物理特性维度。在线教学和移动学习，以学生自主学习为主。线上教学问题应以基础性问题为主，提高级别的问题为辅。这样容易唤起学生参与的积极性，并使之有获得感与成就感。线下课堂教学，方便教师引導学生进行分析、推理、归纳、演绎等思维过程，还能充分组织教学、控制问题内容和驾驭课堂。此时可以考虑以提高级别的问题为主，拓展级别的问题为辅，旨在培养学生的综合运用知识以及创新能力。混合式教学实现了课前、课中、课后、课内、课外、线上、线下的全场景立体交互，实现了时间与空间的跨越，给分层次问题教学改革与发展带来了前所未有的机遇。本文分层次问题教学强调的是将问题分层后进行教学，通过构建不同层次的问题去激发认知层次与能力不同的学生积极参与，多途径创设教学环节（如问题导学、小组合作、交流展现、自主探究等），营造见解学生讲、问题学生议、方法学生找宽松和谐的教学氛围。

五、提升学生主动解决问题的热情

教学实践表明，认知能力强、外向型学生参与线上与线下问题讨论的积极性比较高。相反，认知能力较弱、基础较差的学生因害怕答错而产生压力和恐惧感，很少参与问题的解决。为此，我们借鉴了文献报道中的做法[11]。一是新建讨论群，以匿名的方式进行线上讨论和协作。学生容易获得一个积极学习的体验，学生的自尊得以保护，自信心得到提高，师生互动频次较之前有大幅提高。二是组内协作问题解决。以小组合作的形式开展讨论，组员分工，职责明确，组内人员相互协调、相互配合，为学生的交互与协同知识建构提供了条件。在问题教学过程中，应始终明确教师的主导作用体现在引导学生的思维参与上，如问题情境地的设置、非智力因素的激发、难点问题的启发与点拨。对于学生不太成熟的想法，不是打击而是鼓励。对确有困难的问题，可暗示、转换角度、或降低难度。学生的思维活动得到充分展现后，教师再给予疏导、解释与点评，去触及学生的“灵魂”，才能真正唤起学生的主动参与意识。

六、结束语

近年，学校工程力学专业以及城市地下空间工程专业的大学物理课程采用线上线下混合式教学模式进行教学。主讲教师充分利用面授教学与在线教学两种教学形式优势的同时，推行以问题为中心教学策略，在问题情境化、问题思维化、问题层次化等方面开展了一些富有成效的工作，线上线下学生参与度显著增加，师生与生生之间交流互动频次大幅度提高，学生自主学习、分析与解决问题能力得以提升。以“光波的干涉”章节为例，开展了一次线上，两次线下教学，平台课程页面访问数达11282次，学生在线视频观看率为百分之百。混合式教学班级学生章节检测平均成绩比非混合式教学随机取样的四个班级的平均成绩高出5.2分。尽管这样对比不是很严谨，但主讲教师明显感觉到混合教学班级学生的课堂参与度、提问频次以及对教学的满意度要明显高于非混合式教学班级。我们将上述做法与经验推广至其它理工科专业，相信问题教学策略在混合式教学中的全面实施，对进一步提高教学水平和人才培养质量具有积极的推动作用。值得我们注意的是，目前许多教师还只具备传统课堂问题教学策略的知识和能力，缺乏对在线教学与混合式教学的教学方法与教学策略的理解和实际体验。要达到混合式教学预期效果，不仅需要教师个体积极参加专业培训、提升在线教学能力，还需要得到学校及以上机构层面在政策、规划、资源等方面的支持。

参考文献：

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[4]韩思思，罗莹.大学物理教学研究现状与展望——基于10年核心期刊论文分析[J].大学物理，2018，37（6）：50-56.

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[9]B.S.布鲁姆，等.教育目标分类学[M].上海：华东师范大学出版社，1986.

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[11]Miyazoe T，Anderson T.Anonymity in blended learning：Who would you like to be？[J].Journal of Educational Technology &Society，2011，14（2）：175-187.