混合式教学在军校《大学物理》中的实践与探究

范奕泽 林晓贺 苗琦 姚宏林 任武荣 窦志国 任元

关键词： 大学物理 雨课堂 线上线下 混合式教学模式

中国人民解放军战略支援部队航天工程大学是一所培养航天指挥管理与工程技术人才的综合性大学，大学物理课程以生长军官高等教育人才培养方案为依据，以“夯实基础、强调应用、以学为主、提升能力”的现代教育思想为指导，以学生知识、能力、素质的协调发展为目标，全面优化教学内容，综合运用理论精讲、习题讨论、实验演示、问题牵引等教学方法，突出教师主导和学生主体地位，强化学生的学习自主性。课程内容主要包括力学、热学、电磁学、振动与波动光学、相对论和量子力学。通过学习该课程，学生能够获得物理学的基本概念、基本理论、基本方法，能够定量或半定量分析、解决相关物理问题，在理解物理概念、领悟物理规律、应用物理原理过程中培育科學素养、探索精神和创新意识，为从事专业理论和技术工作奠定必要基础。

雨课堂是清华大学和学堂在线共同推出的新型智慧教学解决方案，是教育部在线教育研究中心的最新研究成果，致力于快捷、无限地为所有教学过程提供数据化、智能化的信息支持[1-3]。雨课堂于2016 年开始面向全社会免费开放，它的开放有效地推动了混合式教学模式的探索和推广[4-5]，引领着一场全新的课堂革命，成为一线师生纷纷点赞的教学利器。利用雨课堂，教师可以轻松地把丰富的教学资源插入PPT，随时随地通过微信推送给学生，学生可利用弹幕、投稿、不懂等功能反馈自己在学习中碰到的具体问题[6-8]。为实时掌握学生的学习情况，教师可根据教学需要实施快捷的课堂测验，具体题型设置包括客观题、主观题和投票题。学生可自主选择回答问题的方式，比如上传附件作答、上传解题过程图片或者是语音作答。随机点名的功能更能体现课堂互动的随机性，无形中给学生施以压力，以更好地促进学生更用心地去学习。实时可见的、全周期的教学数据分析，为教师进行后续教学反思提供了有力的数据支撑。混合式教学没有固定的模式，基于雨课堂的线上线下混合式教学模式因雨课堂方便快捷强大的功能而让教与学释放更多的能量。

传统教学模式存在的问题如下。《大学物理》分上下两册，共计132 学时，课程内容涵盖力学、热学、电磁学、振动与波动光学、相对论和量子力学。首先，当前面临的最大矛盾是课时少而教学内容多，教师为了赶进度不得不在课堂上满堂灌。而没有提前做好预习工作的学生，习惯于跟着教师的思路走，很少真正地动脑去思考，教师留给学生的自由讨论时间更是少之又少。学生容易陷入会解题就是掌握了具体知识点的误区，这样就违背了大学物理重在传递物理思想的初衷。其次，传统教学模式的师生互动一般是教师提问，学生回答的单一模式，并且课堂上预留的互动时间往往比较短，学生很难在有限的时间内进行深入的思考。最后，该校学生来自全国不同的省份，他们在高中阶段选学的物理课程不尽相同，这就导致他们原有的物理基础知识储备参差不齐，教师在传统模式授课过程只能做到尽量兼顾大部分学生，少数基础薄弱的学生可能需要更多的时间来接受消化新知识，久而久之，他们学习大学物理的积极性可能会受挫。

该文主要探讨笔者在实施基于雨课堂的线上线下混合式教学过程中的具体教学设计，对混合式教学在军校大学物理中的具体实践进行分析。

1 学情分析

鉴于学生必须储备基础的微积分知识，该校大学物理课程开设学期为本科学生的第二学期和第三学期，分别开设《大学物理》上册和下册内容。其中上册内容包括力学和电磁学，共计70 学时。结合该校学生的就业实际与工作岗位需求，与上册知识点相关的军事应用实例显得尤为重要。例如：与相对运动相关的鱼雷攻击运动舰船的发射问题；与冲量、动量、动量定理相关的火箭加速过程；与磁场对运动电荷作用相关的粒子束武器的基本原理；与电磁感应定律、感应电动势、感应电流相关的线圈炮的弹丸速度问题等。笔者在前几轮次的教学过程中发现学生对这些军事应用非常感兴趣，但碍于课堂讨论时间有限，每次都只能做些表面的浅显的讨论。该学期采用混合式教学模式，笔者选取了一些典型的军事应用实例，学生们根据自己的兴趣选题，每个题目可供4～5 名学生选取，选取相同题目的学生自成一组。每个小组指派一名组长，组长负责组内分工，组员们分头查阅文献资料、汇总各自的资料，最终形成文字性报告和演讲汇报PPT，教师根据课程安排择机抽取小组组员上台汇报，此报告作为小组作业提交，并计入学生平时成绩。

结合该校学生日常管理实际，他们不像地方大学生那样，可以随时随地使用移动设备，所以他们的在线学习时间往往是集中的，这也造就了该校独特的混合式教学模式。教师提前3 天把预习课件上传发布，基础薄弱的学生就有了足够的时间进行预习。课上学生们集中在教室进行线上学习，期间如果有疑问可以小组成员相互讨论，也可以进行组间交流，或者找教师讨论。该模式保证了解答疑问的时效性，使学生的自主学习更加高效，这种特有的模式还能保证每名学生的有效学习时间，同时教师在线上学习时间进课堂还能起到监督督促的作用。

2 基于雨课堂的教学实践

鉴于教师和学生都已经接受了很多年的传统教学模式的中学教育，混合式教学模式对教师和学生而言都不失为一种新的挑战。教师在具体实施过程中需要花费更多的时间和精力，学生则需要学习雨课堂、Xmind 等软件的使用。所以，混合式教学模式理所当然地成为鞭策教师和学生进步的内驱力。具体实施过程见图1。

2. 1 课前自主学习

发布，题目答案不宜在提交后立即显示，这样可以避免有些学生浑水摸鱼，抄袭别人的答案。预习课件一般控制在10 页以内，以免内容过多引起学生的畏难心理。随预习课件发布学习任务单，即学生在完成自主学习后需要完成的具体任务和解决的具体问题。课前检测题难度不宜过大，主要考察学生对基本的物理概念的理解。教师可以实时在移动端查看学生的预习情况，包括观看视频的时长以及完成课前检测题的情况。学生反馈问题的形式是多样化的，可以在相应页面处点击“不懂”，也可以给教师发送留言或弹幕。教师通过雨课堂反馈的课前预习情况，灵活调整课程授课内容，真正做到每节课都是因材施教。

2. 2 课中交流学习

首先利用随机点名功能随意抽取一名同学上台汇报本组的课前小组作业，一般是利用Xmind 做出的本次课的知识点和知识点关联的思维导图。此作业为小组完成，组员必须在认真预习之后才能相互讨论共同完成，雨课堂的随机点名功能可监督每名学生都必须参与进来。教师在课前检测题的错题名单中随意抽取学生上台来讲自己错选了哪个选项、当时的解题思路是什么，以及对正确答案的理解。此方式可督促学生在课前完成对基本概念的理解，也能督促学生主动交流讨论。教师视情况选取一部分内容精讲或者串讲，同时对重难点知识点附带相应测试题，通过雨课堂实时反馈的数据来判断学生对重难点的掌握情况，以便随时调整教学节奏。

此处以刚体力学部分的第一次课为例，预习课件里设置了对力矩概念理解的考察题。从学生回答的结果来看，此题错误率高达33.3%，说明学生对力矩的作用效果理解偏差比较大。力矩是该堂课新引入的物理概念，学生很容易把力矩与力的作用效果混为一谈。基于此反馈，教师在授课过程中应该着重强调力矩的定义及其作用效果，并注意区分力矩矢量和为零与力的矢量和为零这两个截然不同的条件。

2. 3 课后研讨学习

教师会在每次课后收到雨课堂的课堂报告，智能地反馈该次课的主客观题完成情况，正确率和答题率一目了然。通过每次课学生的综合排名，教师能够精准掌握个别优秀和基础薄弱的学生名单，在后续学习过程中可以设置一对一帮扶的形式。学生根据自己的学习情况，课后也能随时随地查看课件，私信教師请教问题。军事应用实例选题作为除课堂作业之外的大作业，在小组分工协作完成的过程中，不仅培养了学生的探索精神和团队合作精神，同时还挖掘了学生的创新潜能。

3 调查反馈

笔者在开展混合式教学的第七周利用问卷网对本教学班47 人开展了问卷调查，收到样本数共计47 份。结果表明，学生普遍认为传统课堂与信息化课堂有必要结合，他们完全能接受在大学物理教学中开展线上线下混合式教学模式。其中高达82.98% 的学生更喜欢这种模式，主要原因可归为以下几类：（1）混合式教学模式能够激发他们的学习积极性和主动性；（2）需要个人提交和小组提交的作业分别支持自主与合作式学习，无形中提升了团队协作能力；（3）视频资源可随时暂停，方便做笔记，如果有不懂的地方可倒回去多看几次。学生也面临一些问题，比如：个别学生对雨课堂平台操作不太熟练，集中在课上完成线上学习的特有模式，造成个别基础薄弱的学生完成学习任务的时间紧迫等。

4 结语

基于笔者的教学实践，目前在大学物理中开展的线上线下混合式教学是切实可行的，所依托的雨课堂平台非常便于操作。但同时也面临一些挑战，比如教师的备课压力增大了，为了帮助学生更好地理解知识重难点，教师要花费更多的时间来进行合理的教学设计，以体现混合式教学模式的特点和优势。《大学物理》属于比较难学的本科课程之一，对于一些基础薄弱的学生，他们面临的困难可能会加重，学习时长会延长。因此，后续还需要积极探索更高效更适合该校特色的混合式教学模式，以期在实践中不断改进，在教与学中不断积累、不断成长。