基于线上线下混合教学模式的科学素质课程实践及经验

（首都经济贸易大学管理工程学院 北京 100070）

科学素养是公民素质的重要组成部分，公民具备基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。提高公民科学素质，对于增强公民获取和运用科技知识的能力、改善生活质量、实现全面发展，对于提高国家自主创新能力，建设新型国家，实现经济社会全面协调可持续发展，构建社会主义和谐社会，都具有十分重要的意义。

经国家统计局批准，自1992年起，中国科协组织开展公民科学素质调查。调查覆盖全国31个省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团的全部地市级行政单位，对象为18-69岁公民。在调查中，通过测算受访者回答科学素质测试题目的得分，将超过70分者判定为具备科学素质公民，通过加权计算得出目标群体具备科学素质公民的比例值。2020年12月8日，在北京召开的2020世界公众科学素质促进大会上，中国科协公布了2020年进行的公民科学素质调查结果显示中国公民具备科学素质的比例已经超过10%，实现了《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》提出的到2020年“公民具备科学素质的比例超过10%”的目标。

对于公民的科学素质教育，物理课程起着无可替代的作用。物理学作为研究自然界最普遍规律的科学和最成熟的自然科学，对科学世界观的形成所起的作用也是最直接的，物理学的方法是科学方法的典型代表，所以开设物理相关的科学素质通识课对学生科学素质的培养非常重要。

1 课程定位

全国高校中开设物理类相关科学素质课程较多，各课程定位也有差异。比如中国大学慕课、智慧树在线课程等平台上较有影响的吉林师范大学开设的“生活中的趣味物理”，该课程定位于物理与生活的密切结合，以趣味的方式呈现物理知识与规律；兰州大学王铁山开设的“人生悟理——透过物理看人生”课程，将课程定位于透过物理学基本原理剖析人生，通过社会现象诠释物理学基本原理，贯通文理界限诠释人生真谛，将物理学与人生感悟与哲理关联起来，很有新意，自成一家；山东大学刘建强等开设的“物理与文化”课程，旨在科学文化的视野下，以物理知识为载体介绍物理学的历史和蕴含其中的深刻思想内涵，探究物理学与人类生活、科技发展和文化艺术的相关关系，通过加强人文素质与科学素质的融合，增加学习者对自身、文化、艺术、社会、自然及其相互关系的理解，着重提高学习者的科学素养和创新思维能力；华东理工大学房毅主讲的“欣赏物理学”以物理学为载体，从美学角度探讨物理之美，从感性美、理性美、相关美三个层面将物理学呈现出来，别出心裁，独具一格；武汉大学廖红团队讲授的“人文物理”课程，以物理基础知识为载体，不涉及公式的推导与应用，突出物理的文化内涵，展现物理学思想和人文精神的融合，培养学生科学素养和终身学习的能力，该课程已被评为国家精品课程。

校内开设“物理与人文”科学素质选修课最早开始于2010年，在2018年之前一直都在进行线下教学实践，课程共32学时。通过对现有同类课程的调研和线下教学经验累积的基础上，将“物理与人文”混合课程定位于致力于服务非理工专业学生科学素质教育，主张讲授最新的物理学，注重建立物理概念的物理图像，采用不用数学的概念式教学，培养科学世界观和科学哲学思想，引导学生对社会生活中与物理有关的热点问题进行辩证分析与科学认知。经过2017～2018年的课程准备和视频录制，“物理与人文”在线课程2018年起开始在智慧树、爱课程（中国大学MOOC）上线，同期利用平台线上内容在校内开展线上线下混合课程实践。

2 课程内容设计

基于课程定位，课程内容设计围绕四个主题。第一，科学认知过程。科学不仅仅是一堆知识的累积，更多的是一个提出、检验和精炼一些想法的过程，知识来自经验并且必须受观测和理性思维的检验是科学最基本的价值。第二，后牛顿物理学的意义。上世纪初以来，物理学揭示出完全不同于基于不可毁灭的粒子做可以预言的精确运动的牛顿宇宙，因此对近现代物理学有一定深度的理解至关重要。第三，能量。能量原理不仅为人们认知从石块下落到原子核裂变，乃至宇宙演化的自然界过程提供了极其统一的观点，许多与科学有关的社会问题也是与能量的使用或者滥用相联系。第四，物理学的社会联系。科学的巨大威力要求每个个体承担巨大的社会责任，不仅仅是科学家，任何人都将牵涉其中。

课程线上内容部分依据物理学课特点分为11个章节，分别为科学方法、原子论、牛顿运动定律、万有引力、能与熵、电磁辐射、狭义相对论、广义相对论、探寻地外智能、原子的内部、量子论等内容。课程内容的设置仅仅围绕四个主题展开，根据前期线下授课的经验，每个章节分为4个左右的知识点，共有43个小节知识点，每个知识点视频讲授时长15分钟左右。

课程线下内容为四个讨论专题，根据课程进展和实时社会发展的热点问题进行讨论内容设计，主题分别为汽车与蒸汽发电厂——能源利用的两个典型例子、宇宙大爆炸与新宇宙学、切尔诺贝利核电站危机和能量的挑战。线下教学内容的开展可以利用传统的多媒体教室，也可以利用智慧教室，通过高科技现代化多媒体手段增进学生的科技体验并提高互动学习的便利性。

3 课程平台与资源建设

3.1 课程学习平台

课程混合教学模式中采用四个平台开展教学活动。第一个平台是校内网络教学平台。该平台提供学生线上学习的视频资料以及视频单元测试，可以通过平台后台数据统计获知学生学习过程的登录次数、浏览时长等数据，并可以对单元测试结果进行统计分析。第二个平台是课程微信群。微信群主要用来搜集学生在线上学习过程中遇到的问题，答疑个性问题，汇总共性问题，同时对学生课程学习的主动性与深度进行定性了解。第三个平台是课程公众号。公众号推文一方面解决学生学习过程中的共性问题，另一方面提供课程学习、课程讨论的背景资料。2020年春季学期课程推出公众号把一些趣味性、学生反馈问题比较多的内容在推送中及时发布，使得这一学期线上课程粘度（平均观看视频课程的学生比例）维持在90%左右，高于2019年两个学期大约5个百分点，说明课程对学习者来说维持了较高的吸引度。第四个平台是线下的课堂教学平台。该平台主要开展课程的专题讨论，可以分小组开展讨论并进行评价，通过该平台了解学生对课程线上学习掌握的程度。线下课堂教学可以利用传统的多媒体教室，也可以利用智慧教室开展。线下教学内容主要是专题讨论，以学生小组讨论为主，教师讲授为辅，讲授主要是进行讨论结束时的点评和讨论过程中的引导。

3.2 课程资源库

课程资源库包含课程视频资源库、课程辅助学习资料库和专题讨论背景材料库。资源库的建立需前置于课程。对于课程视频资源库，应根据课程定位和课程内容设置进行规划视频单元。每个视频单元应规划为既独立，又有关联的部分，单元的视频时长15分钟左右，不宜过长或过短。资源库的内容需动态调整。作为科学素质课程，课程中应包含科技发现和应用中的最新内容，所以课程资源库应不断补充最新科技进展相关内容，同时也要根据学生学习过程中反映出来的问题进行补充和扩容。

3.3 课程考核

课程考核应是多依据的过程考核。考核依据的内容主要包括线上视频课学习数据、单元测试数据、微信群发言活跃数据、线下讨论课的教师评价与同学评价数据等。课程建设单元测试题库，共包含300道测试题。考核中平时成绩包含学习行为分（含线上视频课学习数据得分、微信群发言活跃数据分，分别占该项分值的50%）占总分值的40%，单元测试分占总分值的20%，期末成绩为小组讨论得分（含小组讨论的教师评价和同学互评得分，各占该项分值的50%）占总分值的40%。

课程考核不仅提供学生的学习成绩，也要通过考核中反映出来的课程资源及平台支撑中的问题进行再设计和再调整，从而实现课程教学目标。

4 课程评价与反思

课程通过在线学习平台对选课学生进行问卷调查，调查主要围绕课程整体满意度、教学运行等方面展开，基本能反映出选修该课程的同学们的真实的想法。比如问卷中包含有问题“您认为课程具有通识性，启发性，课程学习比较有收获”，本题目学生认同率为97.2%，也就是说有97.2%的学习者同意或者非常同意在该课程的学习中有收获；问题“您认为教师的指导对课程学习很有帮助”，本题目学生认同率为96.3%，也就是说有96.3%的学习者同意或者非常同意该问题的表述。课程所有开课学期学生总的满意度都达到了95%以上，如2019年春、秋两个学期满意度分别为97.1%、97.9%。

课程运行中也反映出一些问题，为我们下一步改进提供了明确的方向。第一，应及时结合课程教学要求，实时更新或增补热点话题，案例、图片、视频等课件教学资料，提升学生兴趣，为课堂教学注入活力。第二，进一步提升微信群交流的活跃度，可利用群交流引导学生加强对知识点的理解，拓宽对问题思考的角度，使得线下的讨论更有深度。第三，根据学习反馈，课程的每个开课学期都应当更新及新增单元测试内容，以提高单元考核的规范性和严谨性。