基于物理学专业“理论力学”融合式教学改革与实践*

刘丹丹 丁星星 王建军

(中原工学院理学院 河南 郑州 450007)

1 引言

新冠疫情加快了我国教育模式改革的步伐．为了防止疫情向校园蔓延，确保师生生的健康，高校教学活动有时不得不通过互联网进行，这更加推进了我国高等教育的信息化、智能化改革．如今疫情反复，有些地区处于高风险区，有些学生无法返校，就会面临着无法线下上课的问题．针对这些问题，雨课堂可以通过现代化技术做到线上线下融合式教学[1]，主要让线下学生与远程的学生学习场景融合，让学生感受到无论身在何处都能够一起学习，给学生提供一场更好的学习体验．

另外“理论力学”教学现状是，传统的教学基本处于封闭状态，教学体系与教学内容一成不变，信息教育技术有待加强．经过近几年观察，有些高校线上教学也逐步实现，但是学生自主性学习的兴趣很小．大部分学生还是以教师的讲解为主．而该课程的学习效果直接关系到学生后续课程，特别是近代物理相关课程的学习，更重要的是该课程的学习有助于学生科学素质的培养和提升．但是由于理论力学涉及的内容多，范围广以及需要对数学工具熟练应用，许多学生对理论力学的学习有畏难情绪，学习积极性不高，在学习过程中，不能主动接受新概念、新方法和新思路，特别是分析力学部分，学生的数学基础薄弱，理解能力较差以及抽象思维能力弱，在学习过程中常常处于被动地位．为提高学生分析问题和解决问题的能力，激发学生的学习兴趣，培养学习的积极性和主动性，教学改革，特别是教学方法的改革势在必行．

在信息技术迅速发展的大环境下，学校的教育方式也在发生着变化，新型的教学模式也层出不穷．因此把现代信息技术引入课堂是十分必要的．我们可以充分发挥传统课堂和在线课堂相结合的优势，最大限度地利用在线课程来为课堂教学服务，提高学生核心素养，这是一线教师追求的目标．本项目探讨了一种将传统课堂、在线课堂和雨课堂相结合的线上线下混合式教学方法，并进行了相应的考核模式改革．这些教学模式的改革不仅可以解决当疫情反复师生无法返校时，线下教学活动无法开展的问题，还可以通过这种混合式教学提高学生的积极性、主动性、参与度，进而提交教学质量．教学改革需要基于现代化教学硬件设备，如笔记本、平板、手机等，以及教学过程中的软件工具，如雨课堂、超星平台等．我们的教学改革通过以下方式进行．

2 基于雨课堂开展信息化教学的传统课堂

雨课堂[2]是一种功能强大、使用方便的课堂教育技术，尤其近两年得到了突飞猛进的发展，在教学过程中从以下几个方面开展信息化教学．

(1)利用雨课堂发布课前预习内容．设定一些学习点引导学生去预习．这样，上课前，教师通过雨课堂可以了解学生的预习情况，统计预习的人数、分别预习的时长，以及掌握的程度如何等信息．从而教师可以根据这些数据进行授课内容的调整，有的放矢，教师对课堂的把控就从“经验驱动”变为“数据驱动”．

(2)在传统课堂中利用雨课堂随堂提问．一个知识点讲解结束后，通过雨课堂让学生参与答题、投票、发弹幕等活动．这样可以活跃课堂气氛，更重要的是学生从“听众、观众”转变为分析问题、解决问题的“表演者”，学生从被动学习变为主动的学习．教师通过学生提交答案了解学生答题情况，即学生答题时间的长短和正确率，可以及时了解学生对当前所学知识的掌握情况．通过对比学生可以客观地评价自己的学习状况．

(3)课后查看下载成绩等数据．通过雨课堂，学生的到课率、互动次数以及课堂测试题正确率，预习课件有多少学生看了，所有数据教师都能及时掌握． 除了这些之外，利用雨课堂可以实现课后发布复习题、讨论题和测试题，课程讨论等等，可以将学生的这些学习数据按照权重统计导出，以便评定学生平时成绩．这样基于学习数据的平时成绩能够客观地反映学生的学习状况．

雨课堂的有效利用可以很好地服务于课堂，服务于师生即时互动，提高教学质量并给予学生公平公正的学习评价．

3 多种形式的线上课堂

慕课时代的到来给我们这一时代的大学教学带来了前所未有的机遇，给高校课堂提供了无限的可能．慕课的开放性给所有大学生提供了零距离学习一流大学课程的机会，也给教师提供了很多的同行交流学习的平台．这么多的优质在线教学资源，对于补充课堂教学的不足，满足学生个性化学习需求提供了优质解决方案． 因此弥补课堂教学的不足，让接受能力强的学生有深入学习的机会，让接受能力差的学生有课后继续学习和补充知识的平台，从而满足不同学生的不同学习需求，使所有学生的学习都能达到理想的状态，是我们教学的最终目标．而在线课堂就为实现这一目标提供了可能．在线课堂的使用可以分为两种，一种是直接使用在线教学资源中的MOOC[3]，一种是建立自己的MOOC(图1),这样可以按照自己的进度合理安排教学进度，针对自己班里的学生提供单独的预习指引、课堂讨论和课后讨论，在讨论平台引导学生对某些问题较多的知识点展开讨论和分析．学生可以利用MOOC来进行预习和复习，对课堂上没有听懂的部分，在课后反复复习，这样就可以很好地掌握学习内容．而学习能力好的学生也可以利用慕课平台更深入地学习，并且可以为其他学生的提问进行解答，和同学们一起探讨更深入的问题．通过MOOC的学习数据，教师可以很方便地掌握每一位学生的学习情况，包括学习时长、测试题的正确率、讨论区的活跃度等等．这些都为教师精准地把握学生学习情况提供了数据依据，也为教师在课堂上的讲授提供了数据支持．准确认识学生的现状、了解学生学习的习惯，就可能更有效地帮助学生学好理论力学．

图1 超星平台的MOOC建立

4 线上线下融合式教学

常态化疫情防控背景下教学改革，以多种形式线上课堂作为网上课程资源，雨课堂智慧工具为媒介，把传统课堂和线上课堂进行融合式教学，这也是未来一个很好的发展方向．在理论力学引入雨课堂，使现场和远程的学生全程参与理论知识的学习，把理论力学MOOC作为主要课程资源辅助教学，其他线上课堂作为第二课程资源进行辅助教学．传统课堂、在线课堂、雨课堂线上线下融合式的教学模式和相应的考核模式，充分利用现代教育技术，以启发式、探究式、研究型教学为主，使学生学习变被动接受为主动汲取，更加注重师生互动，更加关注学习效果，客观上促进了学生对课程知识的理解和掌握，调动了学习的积极性，并明显提高了学生的课程考试成绩．更为重要的是，这种教学模式满足个性化学习需求，促进学生自主学习意识和学习能力的提升，使学生得到全面健康发展．融合式教学和考核模式结构如图3所示． 实施方法分以下几个方面进行.

图3 混合教学模式与考核模式图

(1)梳理教学内容，将教学要点根据课程内容本身的逻辑进行分解，制作MOOC视频，供学生课前学习使用．

(2)下达课前学习任务书，指定包括MOOC视频在内的学习资料，明确学习任务，发布作业要求．

(3)在教学中采用雨课堂对学生进行提问、测试等.

(4)根据课前自主学习的反馈和作业情况，设计课堂教学内容，对课前自主学习中暴露出来的难点和重点问题进行详细讲解，并引导学生就这些问题展开深入讨论．

(5)下达课后学习任务书，巩固学习内容; 推荐与本次课程相关的理论知识和工程实践案例，供学生自主延伸学习．

5 评价及考核方式改革

在课程教学模式改革的基础上进行了考核模式改革的实践．将学生的MOOC成绩作为额外加分项计入期末考试成绩，对取得MOOC合格证书和优秀证书的学生分别给予了7分和5分的额外加分 (总分最多不超过100分)．这种激励措施极大地促进了学生学习理论力学慕课的热情，在完成理论力学课内作业的同时，学生主动完成慕课章节测试题，在慕课讨论区积极参加讨论，解答同学疑问，并在课前课后积极预习和复习慕课．这些改革措施客观上促进了学生学习理论力学的积极性．另外雨课堂和慕课中每位学生的学习数据都有详细记录，教师可通过这些学习数据折合一定的平时分，综合考虑多个环节，最终给出学生课程成绩．

6 教学改革效果分析

(1)学生的学习自主性明显提高

传统课堂，教师在授课前认真备课，就能较好地完成“表演者”工作，学生是“观众”．在线上线下混合课程模式下，教师转变成“导演”，设计好教学方案，让学生成为解决问题的“表演者”，体现了学生的学习自主性地位．这对教师和学生提出了更高的要求，教师对课程熟悉之外，还需要好的设计方案及课堂操控能力．学生的自主学习能力、思辨能力、分析解决问题的能力都得到很大的提高．

(2)新教学模式的实施效果调查

表1是对新教学模式的认可度调查表，通过雨课堂APP采用不记名网上问卷调查．从表1可以分析出来，新教学模式可以解决一些教学问题，比如调动了学生学习的气氛，提高了学生参与度，提高了学生分析问题解决问题的能力．认可度在77%左右，但是也存在不足，还有许多地方需要改进．

表1 新教学模式的认可度调查表

7 结束语

实现传统课堂和在线课堂以及雨课堂的线上线下融合教学，最大限度地利用在线课程来为传统课堂教学服务，提高学生学习成绩，培养和提高学生的核心素养，是一线教师追求的目标，同时也能解决常态化疫情防控远程线上教学的需求.采用将传统课堂、在线课堂、雨课堂相结合的融合式理论力学教学方法，并进行了相应的考核模式改革，在理论力学教学中取得了良好教学成效．