原子物理课程线上线下混合式教学的探索与实践

李俊生，张东海，李蓉，鲍世绍，苏延堰

摘  要：为适应新时代高等教育发展要求，提高原子物理课程的教学质量，提升教学效果，增强学生自主学习能力、研究问题能力和创新能力，原子物理课程在网络课程资源建设、混合式教学模式建设、多元评价体系建设等方面对课程进行了全面的改革和建设，实现了以学生为主体，基于超星泛雅网络教学平台，采用将微课、课堂教学和翻转课堂相融合的线上线下混合式教学。

关键词：原子物理;网络教学平台;线上线下混合式教学

中图分类号：G642       文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2021）30-0109-04

Abstract： To keep abreast of the higher education development in new times， to improve the teaching quality and teaching effect of Atomic Physics， and to enhance students' ability of self learning， research and innovation， the course of Atomic Physics conducted overall reform and construction in network material， blended teaching mode and multi-evaluative system， therefore it realized online and offline blended teaching which is students-centered， Super Star Fanya network teaching platform-based， as well as micro-lecture， class teaching and flipped class combined.

Keywords： Atomic Physics; network teaching platform; online and offline blended teaching

随着信息技术的快速发展，教育信息化已经成为全世界教育发展的主流方向。教育部在《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中指出，“信息技术对教育发展具有革命性影响……提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力[1]”。国务院印发的《国家教育事业发展“十三五”规划》中提出，積极发展“互联网+教育”，鼓励教师利用信息技术提升教学水平、创新教学模式，利用翻转课堂、混合式教学等多种方式用好优质数字资源[2]。新冠肺炎疫情发生以来，各级各类学校均开展了不同形式的在线教学。教育部吴岩司长也要求加快在线教学由“新鲜感”向“新常态”转变，因此，信息技术与课堂教学的深度融合将是今后教学改革的一个重要方向[3]。

随着科技的飞速发展， 原子物理学已经成为21世纪重要科学技术的共同基础之一， 它在高新科技中的基础地位和重要作用日益显现。同时它在培养学生的创新精神和科研能力方面也有着不可替代的作用。

由于原子物理学的抽象性，学生在学习这门课程时的兴趣就不如其他普通物理课程;此外由于学生对物理学科前沿了解较少，不能充分体会到原子物理学的重要性，导致学生在学习中没有一个积极的态度;再加上这门课程本身知识点多，逻辑关系也不如力学和电磁学等那么明显，所以大部分学生在学习中会感觉到课程内容有些凌乱，理不清头绪，最终导致不能巩固和深化所有的知识点。

另外，原子物理学的建立与发展过程恰是微观体系物理思想和研究方法的形成过程，是培养学生创造性思维的良好途径。根据该课程特点及其在物理学中的重要地位，在教学过程中，我们应遵循学生的认识规律，积极推进教学模式和教学方法改革，培养学生探索问题的能力和创新能力。

在多年的原子物理课程教学实践中，为引导学生主动学习、积极思考，培养学生探索问题的能力和创新能力，我们积极推进教学模式和教学方法改革，在线上网络学习与线下课堂教学相结合的教学模式上进行了实质性的探索，积累了一定的经验，取得了较好的效果[4]。

一、混合式教学改革

（一）教学改革背景

近年来，很多学者出版了最新的原子物理课程教材，但是，目前国内高校的原子物理课程采用的教材仍以杨福家先生编写的《原子物理学》和褚圣麟先生编写的《原子物理学》为主。在教学方法上，虽然很多老师都进行了教学改革的探索与实践，取得了一些经验，摸索出了一些适应新时代要求的教学模式，如翻转课堂、拼图式教学、探究式教学、PBL教学法等，但是，多数课堂教学仍然以讲授为主。目前，关于原子物理课程的慕课资源有学银在线平台上的杭州师范大学的原子物理课程和兰州大学的原子物理课程以及智慧树平台上的南开大学的原子物理课程，可供在线学习使用。但慕课学习交互性不好，一旦在学习过程中遇到不会的问题，不能及时解决。教师也难以了解学生的学习进程和学习效果。我们还采用问卷调查法，对疫情期间线上教学的满意度进行了调查，表1为调查结果。从调查结果看，学生对线上教学整体满意度不是很高，其主要原因在于缺乏有效的互动体验，线上教学资源难以满足教学需要。

如果能将这些新兴的教学模式与传统的课堂教学方式相结合，优势互补，应当会收到很好的教学效果。教师可以将在线课程资源与传统课堂相融合开展混合式教学，利用网络提供的丰富资源拓展教学内容，并创新教学方法，使学生既能面对面地接受知识，又不局限于课堂。学生可以在更多课余时间通过在线微课、慕课教学资源提前预习与复习，自主发现学习的难点，并开展小组合作学习，培养自主学习、提出问题、分析问题和解决问题能力。对课下无法通过自学解决的问题，可以在课上与老师或其他同学进行讨论，如此便在很大程度上避免了传统教学模式下学生空着脑袋进课堂、学习相对盲目等问题，教师的课堂教学也成了以问题为导向的高效课堂。

基于以上调研结果，在原子物理课程教学中，我们利用超星网络教学平台，采用将微课、课堂教学和翻转课堂相融合的线上线下混合式教学模式，对课程教学进行改革。

（二）教学改革内容

1. 网络教学资源建设

为了更好地开展线上线下混合式教学，我们结合本校教学实际，进一步完善原子物理课程教学网站建设，引导学生较好地完成线上学习任务并提高自主学习能力。图1为课程网站截图，表2给出了最近一个学期课程部分统计数据，目前课程网站提供微课视频46个，非视頻资源（扩展阅读材料）355篇，提供课程练习题439道，发布随堂练习18次，在教学过程中设计分组任务6次，教师发布讨论帖36帖，参与讨论685人次。在线学习系统建设重点做好以下四方面内容：

（1）根据教学大纲和人才培养目标要求，明确学习目标，让学生明晰总体知识架构，然后明确知识点的难易程度及需达到的掌握程度。通过思维导图绘制原子物理的整体脉络图，直观地认识课程中的每个知识点，分析各个知识点之间的联系，进而通过学习全面认识整个课程体系。

（2）精简和整合传统教学内容，在网络教学平台发布教学资源，供学生进行在线学习与移动学习。对每个知识点制作微课视频，对重点、难点进行讲解，使学生在课前通过自主学习就能基本掌握课程知识点。另外，将网上优秀的慕课资源引入到我校的原子物理课程教学中（将网络资源介绍给学生，由学生自主参与学习），充分利用网络教学资源，优势互补。

（3）为学生提供相关知识的参考资料以延伸阅读。原子物理学的发展历史内容十分丰富，它是物理学家共同努力的结果。在教学网站提供原子物理学发展史方面的内容，简要介绍如汤姆逊、卢瑟福、玻尔、泡利、查德威克、居里夫人等物理学家的治学精神、成才道路、研究方法，从而激励学生努力学习。在教学网站中引入科技前沿和新成果，如反原子、反物质、粒子加速器、新粒子的探索等;引入多学科综合性问题，如隧道扫描显微镜、激光技术、原子的冷却等;引入应用领域问题，如X射线造影、核磁共振、中子弹的研制等;引入我们自己的科研工作，如原子核的多重碎裂、核环境监测与评价等，从而激发学生的学习热情。

（4）建设作业库、试题库、课堂活动库和分组任务库，将信息技术与课堂教学深度融合，利用手机客户端即学习通发放课程通知、课堂互动活动、课后讨论问题、随堂测试等内容。同时，利用网络平台统计功能，方便了解学生学习进度、教学内容掌握程度、任务完成情况等，以便于进行有针对性地指导。

2. 混合式教学模式建设

将教学过程分为三个阶段，分别是“课前自学”“课堂讨论”和“课后应用”。

（1）课前自学阶段，教师根据教学目标、教学内容，挑选与实际联系密切、覆盖若干个课程核心知识点，并且与学生的知识能力结构相匹配，又能激发学生学习兴趣的研讨问题，通过网络教学平台发布给学生。学生通过网络教学平台提供的微课视频进行自学，并组建研讨团队对研讨问题进行探索，提出解决方案，并通过网络教学平台提交给老师。同时，通过在线测试题检验学生是否自学及自学效果。

（2）课堂讨论阶段，采用探究式、参与式、讨论式等教学方法组织教学活动，对学生自学中遇到的问题及研讨课题中有争议的问题进行讨论，引导学生利用所学知识分析问题、解决问题;对部分知识点布置小组任务，引导学生进行合作学习，锻炼学生的团队协作能力，并通过课堂展示，锻炼学生沟通表达能力。实现师生的协作学习，并对学生进行个性化指导，提升学生学习的广度和深度。

（3）课后应用阶段，通过课后习题检验学生的学习效果，并通过学生互评与教师评价相结合的方式，对学生作业、小组任务、课堂表现等进行评价，既达到了相互学习的目的，又培养了学生的责任意识和担当意识。同时，通过网络教学平台“讨论区”，对学生提出的问题实时答疑。

3. 多元评价体系建设

课程考核采用末考成绩和平时成绩相结合的方式，末考成绩以期末闭卷考试成绩作为评价依据，占综合成绩的60%，平时成绩由课堂表现、自主学习、随堂测试、互动讨论、作业练习、创新实践等教学活动组成，占综合成绩的40%。在教学过程中，充分利用网络教学平台，建立每个学生的学习信息档案，记录统计学生线上学习情况，包括微课学习情况、在线自测完成情况、互动讨论参与情况等，作为过程性评价的依据。图2给出平时成绩构成情况及各部分所占比例。

二、教学改革成效

通过课程创新教学实践，课程网络教学平台已较为完善，且运行良好，线上线下混合式教学模式受到学生的一致好评，学生普遍反映学习兴趣、自主学习能力、沟通表达能力、探究问题能力和创新能力有了明显提升，图3给出学生反馈截图。

为了比较混合式教学与传统教学方式的教学成效，在教学中随机选取同一年级的不同班级进行比较。图4给出混合式教学班级与传统教学班级期末综合成绩分布，可以看出，混合式教学班级无论是及格率还是优秀率都高于传统教学班级，取得了较好的教学效果。

三、结束语

通过建设网络教学平台，将信息技术与课堂教学深度融合，开展线上线下混合式教学，进一步提高了原子物理课堂教学效果，激发了学生学习兴趣，增强了学生自主学习能力、探究能力和分析解决问题能力，提升了学生的核心素养，提高了人才培养质量。

参考文献：

[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）[EB/OL].（2010-07-29）.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A01/s7048/201007/t20100729_171904.html.

[2]国家教育事业发展“十三五”规划[EB/OL].（2017-01-10）.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe_1778/201701/t20170119_295319.html.

[3]王飞.多维互动 交叉融合——谈线上线下混合式教学[J].高教学刊，2021（4）：101-104.

[4]李俊生，张东海.以探究式教学为导向的“原子物理”课程改革探索[J].西部素质教育，2020，6（20）：146-147.