疫情期间线上大学物理教学质量提高方法

张子静，刘丽萍，赵 远

(哈尔滨工业大学 物理学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

在新型冠状病毒肺炎疫情防控的特殊时期，根据教育部《关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见》要求，采取政府主导、高校主体、社会参与的方式，共同实施并保障高校在疫情防控期间的在线教学，实现“停课不停教、停课不停学”.近年来，伴随着互联网和计算机技术发展，MOOC等网络线上教学发展迅速，内容丰富，门类齐全，目前已有22个在线课程平台和2.4万余门在线课程.但是网络线上课程学生学习热情难以长期保持，学习效果不理想，容易半途而废等缺点也引发了社会大众的广泛思考.以斯坦福大学“人工智能导论”课程为例，注册学习该课程人数超过了17万人次，但是最终只有2万人完成了全部学习内容，占总人数的14%，完成率非常低，说明学生学习热情难以长期保持[1].如何在网络线上教学过程中及时发现学生注意力变化，并采取具有针对性的教学干预，则是提升网络线上教学质量的关键性问题[2].基于此本文进行了基于选择题提问实时反馈的线上教学方法设计，提高学生线上学习注意力，保障线上教学质量.

1 目前网上教学的优势与不足

目前，MOOC等网络线上教学课程作为互联网技术支持下的新课程形态，顺应了知识经济时代网络化、碎片化的学习特点，打破了“教”与“学’的时空局限，学生可以根据自己的时间进行自由学习、反复学习[3,4].在网络线上教学发展的热潮中，也必须进行冷静地思考，全面地认识网络线上教学的不足.

1.1 缺乏有效交流

由于网络线上课程教学中实体化课堂情景缺失，师生物理空间分离，导致教师不能像在传统课堂上那样直接监控学生学习过程，师生之间缺乏及时有效的交流[5].教师不能及时获取学生对所讲授知识的理解情况，老师一直按照自己节奏进行讲解，学生毫无参与感，老师讲老师的，学生听不听随意，一直存在“上热下不热”的情况，教学质量难以保证[6].

1.2 注意力不集中

网络线上教学整个过程缺乏对学生的监督，能学到什么，学到多少，几乎全看学生自己是否认真配合，是否有足够的自觉性和主动性.由于现在的学生都背负着沉重的学习压力，大部分都缺乏对学习的自觉性和主动性.况且冰冷的屏幕，孤立的学习状态，这都极大地影响学生学习注意力的保持和学习的效果[7].

1.3 教学深度不足

网络线上教学为了解决学生注意力问题，一般更加强调生动性和趣味性，为了追求授课形式上“引人入胜”，网络线上教学不得不在教学形式和技巧上下足功夫，这本来是好事，但不幸的是，它把本应一气呵成的深刻讲解硬生生切割在碎片化的小时间段里，知识与思想的传授失去了连贯性、逻辑性和深刻性.目前来看，网络线上教学往往停留在表面，浅尝辄止[8].

2 大学物理大班网上教学面临问题分析

首先以笔者所在学校为例，近几年在MOOC等网络课程蓬勃发展的大趋势下，我校也推出了《大学物理MOOC网络课程》，但鉴于网络线上课程教学缺乏有效交流、学生注意力不集中、教学深度不足等缺点，仍采用“MOOC网络课程+实体课堂教学”的混合教学模式.在此次疫情防控特殊时期，学生无法按时返校，无法进行实体课堂教学，必须完全采用网络线上教学，笔者根据前期MOOC课程应用经验，结合大学物理课程特点对大学物理大班网上教学所面临的问题进行了分析.

大学物理课程是高校基础课程，是绝大多数专业的基础课，授课对象庞大，大多以大班授课方式为主(每班人数为100～150人).网络线上教学是远程非面对面形式，教师不能像在传统课堂上那样直接监控学生学习过程，教师很难及时准确掌握学生实时情况，无法有效调整教学节奏.此外，从学生的角度来考虑，没有老师实时关注和交互，他们也很容易走神，甚至转身去做其他更有意思的事情，网络线上教学变为冷冰冰的单向输出，教学质量大打折扣.

基于此，笔者进行了基于选择题提问实时反馈的线上教学方法设计，这种方法利用网络信息汇集处理的便捷性，达到实时交互作用，提高学生上课注意力，掌握学生理解程度，从而实现教学过程全面管控，提高网络线上教学质量.

3 基于选择题提问实时反馈的线上教学方法

本文基于选择题提问实时反馈的线上教学方法，简单地讲，就是在每堂课不同时段加入选择题，同学们采用手机或电脑终端进行投票作答，利用网络信息汇集处理的便捷性，教师可以实时看到答题统计情况，实现师生实时交互.通过选择题提问时段设计、题型设计以及选择题考核方式设计，可以有效提高学生上课注意力，实时掌握学生理解程度，实现教学过程全面管控，提高网络线上教学质量.

3.1 选择题提问时段设计

在每堂课不同时段插入选择题，这可以一直保持学生注意力紧跟着课程教学.相邻选择题提问间隔太短会影响课程连贯性，占用太多授课时间；提问间隔太长，同学们溜号、注意力不集中的情况会增多.因此根据学生课堂注意力曲线合理设计选择题提问时段.

图1 学生课堂注意力曲线

学生课堂注意力曲线变化规律[9,10]：刚开始学生注意力高度集中，对课堂内容保持高度的新鲜感；15分钟左右开始进入低潮期，注意力下滑，精神渐渐涣散；到快下课前十分钟进入释放期，学生又恢复精神，注意力开始回升.从学生注意力的变化规律看，15～20分钟学生注意力进入低谷，如果还一味地进行讲解，这样如同对牛弹琴，效率极低.在这个关键的时间点，要对学生注意力进行有效干预，要让学生动起来，进行参与式学习.

因此可以在网络线上教学过程中每隔15～20分钟择机进行一个选择题提问，与学生进行交互，使学生动起来，这样可以有效调动学生状态，提高学生注意力.另一方面老师通过选择题答案统计分布可以及时了解学生理解情况，实时调整教学节奏.

对于提问间隔最佳为15～20分钟，但这个并不是死板硬性的，还得综合考虑知识点讲授的完整性.此外笔者留意到线上经典教学视频长度大都是15～20分钟一段，这也正是基于学生注意力的考虑.因此建议要将平时实体课堂较长的知识点分割成几个小知识点进行讲解，这样配合本文方法效果更佳.

3.2 选择题类型设计

按照课程讲解需要，可以把选择题分为引入型选择题和定性判断型选择题.

1) 引入型选择题

由于网络线上教学缺乏实体课堂面对面的交流，因此教师如何调动学生学习积极性，激发学生学习兴趣显得更加重要.一个知识点作为一个独立的知识单元进行讲解，如何让学生迅速地把全部精力集中到知识点上来，调动起学生对知识探求的欲望，这是达到良好教学效果的基础.可以选取一些有趣的现象设置选择题，例如在量子叠加态这个知识点上可以先让学生们做一个关于“薛定谔猫”的选择题.

图2 引入型选择题：薛定谔猫

同学们通过这个题目的思考，对猫既死又活的状态十分新奇，这与以往熟知的经典世界中要么是死的、要么是活的状态不一致，这究竟是怎么回事？迅速激发起学生学习兴趣，引入到该部分知识点讲解.

2) 定性判断型选择题

按照学生注意力变化规律，在不破坏课程知识点讲解完整性的前提下，每隔15～20分钟最好进行一次选择题提问反馈，除了一个知识单元最开始引入型选择题，在一个知识点讲解过程中，也可以就这个知识点设计一个定性判断型选择题，考查考生对物理概念、基本规律的掌握情况.

图3 定性判断选择题例题

在讲解爱因斯坦光电效应部分，可以插入相关的定性判断型选择题，根据学生选择投票结果，可以实时看到答案分布，及时了解学生理解情况，针对错误选项比较多的错误理解进行及时、有针对性地讲解.

3) 选择题考核方式设计

选择题的检查结果将作为平时分计入过程考核成绩，并与期末考核成绩关联，以此作为监控学生网络线上学习的重要手段.这样通过网络统计选择题进行平时分考核，能将平时分考核更好地体现在过程管理中，避免传统课堂平时分考核单一的不足.关于选择题考核方式的建议如下：

A) 选择题答案分布是最直接的统计结果，可以反映同学各部分知识点掌握情况，老师可以及时调整讲解的重点和节奏.

B) 选择题分为引入型选择题和定性判断型选择题，建议分种类考核.一般引入型选择题主要目的就是调动学生学习兴趣、提升学习注意力，因此引入型选择题的对错不影响平时分考核，只要学生及时参与就可以；定性判断型选择题的对错反映了学生各部分知识点掌握情况，因此定性判断型选择题的对错应计入平时分的考核.

C) 选择题不及时作答的情况说明同学出现溜号现象，不仅要计入平时分考核，还要及时利用线上软件的功能进行提醒.

4 教学实践效果

本学期第一作者主讲两个大班的大学物理课程，一个班91人，作为对照组，采用传统线上教学方式，不进行选择题提问实时反馈；另一个班130人，作为观察组，进行基于选择题提问实时反馈的线上教学方法.

首先进行两个班2次课堂小测成绩比较，由于平时有不定数的同学缺席，因此统一在两个班中都随机抽取80个样本进行比较，每次小测满分为10分.结果可以看出观察组(采用基于选择题提问实时反馈的线上教学方法)2次课堂小测成绩均高于对照组，差异均有显著统计学意义(P<0.05),具体结果如表1.

表1 两组小测成绩评价比较

最后进行两个班期末成绩比较，本文统计了全部数据，对照组共91人，缺考2人，实考89人；观察组130人，缺考1人，实考129人.期末满分为60分，统计学t检验方法比较结果如表2所示，P<0.05说明差异均有统计学意义.从统计结果可以看出，观察组采用基于选择题提问实时反馈的线上教学方法，其最终期末成绩高于对照组，表明基于选择题提问实时反馈的线上教学方法可以有效提高教学质量.

表2 两组期末考试成绩评价比较

5 结论

基于选择题提问实时反馈的线上教学方法是针对疫情期间大学物理大班网络线上教学需求，通过课堂中不同时段加入选择题提问，实现教师和学生实时交互，以提高学生线上学习注意力，保障线上教学质量.该方法一方面可以在15～20分钟的注意力低潮阶段有效调动学生状态，提高学生注意力，另一方面老师通过选择题答案分布及时了解学生理解情况，实时调整教学节奏，从而有效提高线上教学质量.

此外该方法是针对网上教学的普适教学手段，可以广泛推广到各个学科的线上教学，通过选择题提问实时反馈的教学设计，实现疫情期间高教学质量的网络线上教学.