因材施教在大学物理线上线下混合教学中的应用

刘 洋

（齐齐哈尔大学，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

0 引言

大学物理， 是中国理工科学校的一门学科基础课。 因为太多的物理定律和漫长的演绎流程，耗费了学生大量宝贵的上课时间，在许多时候也无法用来积累和扩充课程中的知识点。 所以，怎样合理地进行线上线下教学的融合，使学习者能够有效地掌握教学内容，从而提高教学质量，是当前必须解决的问题。 根据各学科对创新型人才的要求和因材施教的方式，贯彻学习者优先的教育原则， 整合线上优质教学资源，补充线下课程， 形成国家普通高校物理创新课程体系，建立完善的教学评价体系，这是不可忽视的。

1 大学物理线上线下混合式教学模式的重要意义

1.1 大学物理课程的重要意义

大学物理是一个理论和实践相结合的基础课程，包括了运动学、力学、光学、热学等基本内容。 它是现代自然科学的理论基石，同其他学科也有着密不可分的联系。 因此，大学物理作为化学、化学工程、生物工程、医药工程、食品科学等理工科类学生最重要的基本必修课程，对中国理工科创新性人才的培育起了重大影响。 虽然本科生的物理、大学物理课程逻辑性强，内容难点大，学时少，但就物理专业的学生掌握大学物理课程知识来说，用传统教学方法难以解决这些问题，因此寻找适当的新的教学方法才是解决这个问题的主要教学手段。

1.2 线上线下混合式教学模式的重要意义

线上和线下资源相结合的混合教学方法，是技术和教学的深度融合。 这个全新的教学方法，把互联网教育技术和传统教学有机地融合在一块， 相得益彰。教师经过了对线上资源的总结、整理、优化，之后提交给了学生；而学生既能够针对自己的具体情况选择性的加以掌握、 拓展， 也能够对线上资源加以总结、反馈。 而老师们在进行面对面的教学中，就可以通过根据学员的线上资源反馈结果来合理安排教学内容和时间，学生带着问题和知识针对性地听课，就可以更加高效的使用好传统教学。 线上线下混合式教学方法可以强化对教育流程的管理，对学员知识点的掌握能力也可以进行测评，学员和教师都能够更精准地掌握复习时间和学习效果。

2 大学物理线上线下混合式教学模式的优势

在网络学习模式下，实现了个性化、因材施教的高效教学方法，是对传统教学模式的一次革命。 它突破了传统“面对面”教学的局限性，为知识寻求者提供了时间分散、自由安排学习、资源共享、广域互动的创新学习模式。

线上线下的混合型模式教学使大课堂型教学逐步向网络化学习过渡，在大课堂的教学中优势更加突出。 互联网的广泛应用也给课堂教学提供了个性化的机遇，如果学习者应用信息化教学，就可以学习到更为丰富多彩的教学内容，而知识内涵的广博性也使得对书本知识可以进行更多方位的输出，例如，使用图片或者视频表现教学示意图、演示声音效果等，形象生动的网络资源不但可以帮助学习者更加轻松地掌握教学内容，而且还可以帮助青年教师们弥补了画出惟妙惟肖插图的缺陷。 课程内容的丰富性也可以充分调动学生的学习兴趣，进而促使学习者的个体化健康发展。 线上网络资源丰富，学习者可以及时了解物理学领域的前沿发展知识， 而不再只是停留在课本上，进而开阔了学习者的视野。 此外，学习者也不受时间、空间的束缚，随时都可以利用网络开展教学，知识重点、盲点、难点都能够反复掌握，强化巩固。 特定情形下，如在疫情当下，线上课程使得学生全国依然能够“不停学”，当然，完全的线上学习学生也必然会积累无法全面解决的疑难问题，那么就需要通过线下面对面课程来弥补。 线下传统课堂学员除了与教师之间能够实现零距离的交流，现场答疑，交流分享外，更主要的是能够加深与教师之间的情感，学生也可以体会到教师的温暖，这样学生的学习激情就会提高。 线上线下混合式教学方法在应用于物理学本科生的课程中是十分可行的，因为线上课程的快捷与丰富极大地提高了学习者的主动学习能力，而线下课程则能够补充与线上课程的距离感。

3 不同专业力学教学的特点

在教育的大众化背景下，学校探讨并实施了大学对物理课程分阶段因材施教的教学模式。 即通过在课程讲授、作业训练、答疑指导和学术资源等环节的各阶段教学中，让各个阶段的学生均可在适宜的教学环境中获得最优发挥，并力求帮助每一个阶段学生完成大学对物理课程的学习。

新时期，为适应各学科对人才的需求，进一步研究了大学物理课程，编制了适应学科发展的课程大纲和教学计划，选择了不同的课程，力学在人们的生活和生产中无处不在。 因此，接下来，笔者将介绍力学各专业的教学特点。

对新工科来说，更注重课程的实用性、交叉性与综合型。 于是，选用了高等教育出版社发行，马文蔚博士编著的《物理学》。 经典力学部分的教学内容，主要包括了“质点运动学”“牛顿力学”“能量守恒定律”和“刚体转动”四节的教学内容。 这套课程强调基础理论和工作、生产实践的紧密结合。 例如，在角动量守恒性中，教科书中还列举了许多日常生活中的例子，俄罗斯芭蕾舞蹈演员在翩翩起舞时， 首先将二腕打开，然后再迅速地将二腕和脚朝另一边靠拢，此时，地球因转动惯量而变小，根据角动量守恒定律，舞蹈旋转得更快，因为旋转速度必须增加。 潜水员经常在高空收缩手臂和脚，以减少惯性矩并加快旋转角度频率。 当船舶即将落水时，它们伸出手脚增加惯性矩，降低旋转角频率，以一定角度落水。 因此，在本课程中，教师必须强调这些定理在教学实践中的实际应用，使学生能够应用所学知识。 在教学中体现课程的基本特点和主旨。 在概念和定理推导的基础上，要在教学实践和现代教育科学技术中介绍了更多的案例和定理推导，使学习者深刻体会到，现代物理教学的意义、价值和重要性。

针对理科专业而言，强调理解、推导、概念的相互渗透，培养学生的思想逻辑创新能力，训练学生掌握科学的思考方式与实际工作方法， 培养学生分析实践、解决现实问题的综合水平。 因此，笔者选择了北京邮电大学推出的《大学物理简明教程》，是由赵近芳博士所撰写的。 经典力学的核心内容，大致上由三节组成：“质点运动学”“质点动力学”和“刚体力学基本”。作者特别注重基本理论的探索、具体方法的阐述和问题解决策略的总结。 例如，在理想流体的伯努利方程中，编者们指出，对流体运动来说，根据流动性和连续性， 在运动过程中的瞬时力和矢量特性都是很复杂的。 所以，解决方程问题的最主要办法就是伯努利方程组。 首先，它把牛顿力学的泛函原理运用到了理想流体中。 接着，经过模型构建、受力分析以及相互作用原理应用等过程，推导出了伯努利方程组。 在实际教学中，根据理科专业的特点，学校有效地培养了学生独立掌握基础知识的能力，进而培养了学生的独立思考能力。

对于医学专业人员来说，必须理解现代医学和物理学之间不可分割的关系。 医学物理学是物理学与生物医学技术有机结合的重要交叉学科。 物理学主要应用于生物医学的基础理论应用和临床实践中。 因此，笔者选择了中国高等教育出版社出版、陈中本博士主编的《医学物理学》一书。

当中流体力学部分内容涉及了生物动力学基础与流线运动。 生物力学是一门利用一般力学原理和方法深入研究生物体内各种力学现象、规律和应用的特殊科学。 在医药、生物工程与技术等领域中有着很大的理论意义和实用性。 学科特征在教学中也很明显。例如，本课题经常介绍“骨的力学性质”“肌肉的力学性质”“血管壁的力学性质”等内容，这也说明物理学是现代医学发展的重要基础。

随着中国现代科技的日益发展，生物物理学和农业科学技术不断交叉渗透，有力地推动着中国生态农林工业的健康稳步发展。 基于农业等学科的特殊性，笔者选用了由中国农业出版社发行、陈德万教授编著的《普通物理学》。 力学部分主要是持续的物理学习。其中，“液体表面现象” 已成为学校农业教学的重心。不少重要知识点都与学科发展紧密联系，如土壤的毛细现象，可同同学一道剖析植物怎样从根部中汲取水分和营养物质。 经过推导，人们已经能够估算在毛细作用下从管道中上升的水的高度，但这还无法解释从高耸树木到低树冠之间的供水问题。 所以，将利用科学常识，并考虑到树水内聚能形成的负压效果，所以水能不断地送到更高耸的树顶。

经过上面说明，人们可以看出，尽管都是热力学课程，但是由于对各学科教育的侧重程度不同，在教学过程中对学员的训练方式也有所不同。 在教学中，需要认真分析学科、学生情况和课程，以适应课程特点，并发挥自身的个性，以学生为本，因材施教。

4 线上线下混合教学的课程设计

新工科时期，在大学物理课程中推行线上线下相结合的混合教学方法，这是一个以学习者为中心的全新教育理念，通过运用现代教学技术手段设计满足学校教学要求的线上线下混合课堂教学方法。 除了精心挑选并制作的线上教学材料如慕课、微课外，同时打造探究性线下教学课程也是十分关键的，通过运用思维导图引领学生高效地进行课后总结，并以此为学习者打造具有意义的教学经验。

根据各专业的专业特点，制订适合不同专业大学物理线上线下相结合的教学方案， 系统梳理教学内容，突出重点和难点，充分发挥线上线下混合教学的优势。 以工科大学物理中的“质点运动学”为例。

根据教学大纲和教学周设计教学单元，为不同的知识准备不同的教学资源。 并制作了所有知识点的PPT 课件，并上传到相应的单位。 重要知识点和难点用计算机记录。 针对重点与难点，教师设计了各课程单元的研讨主题，并上传到网络平台的讨论区，以实现与教师交流研讨。 为了了解学生在课堂上对知识点的掌握情况，设置了适当的课堂测试。 学生也可以完成在线测试，并根据他们对知识点的掌握情况安排适当的课后作业。 在每个单元结束时，还将设计课后反思，帮助学生掌握、发现和解决问题。

5 结语

随着现代科技的发展，中国高等教育的学科分类日益精细与专业化，各专业的课程设置也越来越丰富和系统。 作为公共基础课的大学物理教学，必须进一步调整教育内容、教学模式和方法，以适应时代的变化。 依据各学科领域对创新型人才培养目标的要求，学校秉承以学生为本、个性化、以师资为本的教学原则，通过高效整合优质的网络教育资源，合理进行网上课程和线下课堂的融合，使学生更有效地掌握教学内容，从而达到物理教学的育人目的。