线上线下混合式教学设计与探索

许川

摘 要：近年來，新冠疫情持续影响高校的正常教学工作，各高校在教育部的引导下，立足本校学情特点，纷纷对教学模式进行改革和创新。通过对传统大学物理实验教学中存在的问题进行分析讨论，以混合式教学理念及其优势为依据，以《大学物理实验》课程为例，提出了线上线下混合式教学改革方案。该方案从课前预习、课堂实践、课后巩固提高以及教学评价四个方面进行线上线下混合式教学改革，并将课程考核贯穿于课前、课中及课后。通过混合式教学模式的实施，既保留了传统教学的仪式感，又注入了新时代的活力，以期进一步优化当前的大学物理实验教学模式。

关键词：混合式教学    新工科    大学物理实验    教学模式改革

中图分类号：O4-0                文献标识码：ADesign and Exploration of Online and Offline Blended Teaching

Key Words： Blended teaching; New engineering; University physics experiment; Teaching model reform

1   大学物理实验教学的重要性

大学物理实验是对高等理工科院校学生进行科学实验基本训练的一门必修课程[1]。同中学物理实验相比，大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和技能训练的开端，是理工科类各专业学生进行科学实验训练的重要基础，在培養学生观察、分析和发现问题的能力以及动手能力和创新能力等方面都起着至关重要的作用。通过该课程的学习，使学生对科学实验的基本方法和主要过程有清晰的认识，为今后的学习和工作奠定良好的实践基础。

2   大学物理实验教学现状

目前，笔者学校的大学物理实验授课主要由3个环节组成，分别是课前预习、课堂实践操作和课后书写实验报告[1]。3个环节的主要任务如下。

2.1   课前预习

课前预习是学生上好实验课的基础。在进行课堂实践操作之前，要求学生查阅《大学物理实验》课本及其他资料，了解实验原理、实验方法、实验条件、实验内容以及注意事项。在此基础上，自行设计实验方案，并设计原始数据记录表格，完成预习报告的书写。

2.2   课堂实践操作

课堂实践操作是实验课的关键环节。在此环节，需要学生独立进行具体的实验设备操作。学生穿戴好鞋套、安全服后进入实验室，依据课前预习和授课老师的讲授，安装、调试实验设备，按照拟定的实验方法分组进行实验操作，准确记录原始数据。实验完成后，原始数据经授课老师检查无误后，学生将实验设备恢复原状，打扫实验室卫生，离开实验室。

2.3   课后书写实验报告

书写实验报告是实验课的最后一个环节，在此环节中，要对原始实验数据进行处理，应注意以下几个方面：（1）保持实验数据的原始性；（2）数据处理过程应具有可信性；（3）按要求完成实验报告。

3   大学物理实验教学中存在的问题

3.1   课前预习不充分

大学物理实验课的实践性较强，实际操作技能需要重复练习才能熟练掌握。传统的大学物理实验教学模式下，学生主要是通过阅读教材进行预习。通过预习环节，学生对实验目的、实验原理、实验方法形成基本认识，并完成预习报告，为课堂实践打好理论基础。然而笔者在实际教学活动中发现，大部分学生的课前预习效果较差，预习报告普遍存在照抄实验课教材的现象，没有自主地思考、归纳和总结。学生只是被动地、机械式地完成教师布置的预习任务，并没有对课堂实践形成真正意义上的指导。

3.2   学生对实验课认识不足

该校的大学物理实验课程安排在大一上下两个学期。一方面，部分同学存在侥幸心理，认为课前预习没有必要，只要课堂上认真听老师讲解就能学好该门课程。由于实验课的学时限制，任课教师为了保证每位同学有充分动手实践的时间，只能压缩理论知识的讲解，最终造成未充分预习的同学在对实验理论知识不清楚的情况下盲目进行实践操作，频繁出现错误。另一方面，学生大一学年的基础课程较多，学习任务重，考核压力大。学生对时间、精力的分配不合理，将大部分时间用于理论课程的学习，从而忽略了实验课的预习，降低实验课的学习效果[2]。

3.3   实验报告自主完成度低，缺乏思考

同中学物理实验相比，大学物理实验对数据处理提出了更高的要求，需要对不确定度进行计算。例如：“密度的测量”实验，该实验通过静力称衡法测量固体金属块的密度。物质密度测量完成后，还要将数据代入不确定度公式进行计算，获得不确定度。虽然教师在预习指南和课堂上对不确定度的含义和计算过程进行了讲解，但学生没有充分的时间在课堂内完成数据处理任务。部分学生课下没有及时进行数据处理，后期遇到困难后也不方便找任课教师请教，最终导致实验报告数据处理环节完成质量较差。更有甚者，直接抄袭同学实验报告的数据处理部分以及归纳总结，没有自主思考，流于形式[3， 4]。

3.4   考核方式单一

结合“三段式”教学模式，教师分别对预习报告、课堂实践操作和实验报告进行评分，并进行加权计算。由于学生对实验课的认识不足、物理基础知识参差不齐，预习报告往往是照抄实验课教材，效果较差，最终降低了预习报告分数的客观性。对于课堂实践操作环节，由于学生前期未能进行有效的预习，教师要花费大量时间对理论知识进行讲解，缩短了学生动手实践的时间。学生的实际设备操作能力、排除设备疑难杂症能力以及创新能力得不到全面客观的考查。实验报告的评判作为实验课考核的最后一个环节，在整体考核中占有较大的比例。然而实际上，学生上交的实验报告存在较严重的照抄课本或互相抄袭现象，导致最终成绩不能体现学生的真实水平，增大了成绩分布的随机性。

综上所述可以发现，在大学物理实验教学过程中存在诸多问题，降低了教学质量，对学生自主思考、分析解决问题以及实际动手能力的培养存在不足。为了加深学生对该课程内容的理解，掌握基本实验操作技能，提高科学研究能力，满足新工科发展需求，对大学物理实验教学模式的改革迫在眉睫。

4   线上线下混合式教学模式的优势

4.1   创新教学模式

将大学物理实验课程由传统的线下教学转变为线上线下混合式教学，提高教师的网络化教学水平，满足疫情防控常态化大背景下的教学需求。近几年，由于新冠肺炎疫情的影响，全国多地出现区域封控，线下授课被迫暂停，但这也促使了线上学习平台的快速发展。目前被广泛使用的线上学习平台有雨课堂、学习通、慕课、钉钉直播、腾讯会议以及各种录屏软件，为实现线上线下混合式教学提供了便利。

4.2   丰富教学资源

在传统教学模式中，教学资源主要为课本、教案、教辅书籍和PPT课件。随着信息技术的提高以及新冠疫情对教学工作变革的迫切压力，教育部组织发布了千门国家级在线精品课程以及大量的省市級精品课程，基本涵盖了各学科和各专业的基础课程。全国高校的教师和学生可以免费获得上述优质在线教育资源，针对性地将整合后的在线资源融入自身课程建设，有利于丰富课程内容，增加课程深度，促进了线上线下混合式教学模式的推广[5]。这在疫情防控常态下的今天具有重要的实际意义。

4.3   提高学生积极性

目前雨课堂、学习通等平台都可以提前发布学习资料，方便学生进行课前预习，并且可以跟踪每位同学的预习进度。学生学习时间自由灵活不再局限于课本，可以对教师录制的微视频等课件进行反复学习，同时可以利用平台随时向教师进行疑难问题的请教，增加师生互动，提高了学习效率[6， 7]。

4.4   优化课程考核

线上线下混合式教学模式方便开展形式多样的教学评价，使其贯穿于整个教学过程，可以更加真实地反映出每位同学的学习效果，将学生在整个学习过程中的学习情况及时、准确地反馈给教师。例如：可以在雨课堂和学习通平台上设置学习任务点、发布弹幕、章节测验、闯关模式以及问卷调查，通过丰富的考核方式检测学生对课程的实时掌握程度，便于教师适时调整教学内容和教学进度。

5 《大学物理实验》线上线下混合式教学实践

5.1   课前预习

5.1.1  制作课件

首先是制作预习课件，以“质量与密度的测量”实验为例。在传统教学模式中，以教师课堂讲授为主，师生的互动性较高，但是由于课堂时长的限制，教师的讲授必须保持一定节奏，难以满足各层次学生的接受能力。而线上线下混合式教学可以通过录制微课、发布在线课程等途径实现学生随时随地反复观看疑难知识点，大大提高学习效率。该文采用PPT课件+录制微课的方式提供预习资料。

第一步，提出问题。其实在中学阶段同学们已经做过质量与密度的测量实验，那么中学阶段是如何设计此实验呢？以此问题帮助学生回忆中学物理实验的相关知识点，对使用天平测量质量和排水法测量体积等内容进行复习。

第二步，对主要知识点进行讲解。该实验采用静力称衡法测量金属块的密度，首先利用媒介纯净水计算出金属块的体积，然后计算得到金属块密度。

第三步，总结思考。通过上述实验原理的介绍，结合第一步提出的问题，对实验思路进行总结，通过学习通设置线上提问，要求学生作答。在学生对实验原理有基本了解的前提下，再次提出新的问题。通过对具体实验内容的提问，引导学生思考讨论，让学生带着兴趣走进第二个环节，即课堂实践操作。要求学生自主设计原始数据记录表格。

5.1.2  发布预习任务并考核

第一步，在学习通平台创建班级，发布邀请码，要求学生进入新建班级。建立实验课章节，将录制完成的微课视频、PPT和教案发布到对应章节，并通知学生自主观看。为了保证学生观看微课视频的质量，可以将微课播放设置为禁止拖曳、禁止倍速观看以及禁止窗口切换等。

第二步，将实验原理的关键点和思考题设置为预习检测环节，要求学生在课堂实践操作之前完成。教师通过学习通平台的后台监控程序，可以随时关注学生预习进度和检测结果，对学生的预习效果做出及时客观的评判，以便在课堂实践环节针对性地进行查漏补缺。

5.2   课堂实践

（1）第一阶段（5 min）：学生按课前设置的小组进入实验室（每组约10人），通过学习通平台进行签到。教师检查学生的预习报告，并做好考核记录[8]。

（2）第二阶段（10 min）：利用学习通平台设置3～5个抢答题，检验学生实际预习效果，鼓励学生讨论，在课堂对重要知识点进行巩固，同时也有利于激发学生对实验课的兴趣。教师根据学习通软件的后台检测数据，结合学生现场表现，对关键知识点进行梳理总结。

（3）第三阶段（10 min）：大学物理实验课程对数据处理提出了更高的要求，要求学生对测量结果进行不确定度的计算。由于不确定度的计算是该实验的一个难点，学生不易掌握，所以将此知识点结合例题进行课堂讲解。

（4）第四阶段（15 min）：教师对物理天平的构成进行简介，并对仪器进行示范操作，主要包括：调节天平底座和横梁的水平、称量金属块的质量、实验完毕后天平的复位等。在示范操作的同时，对天平使用的注意事项进行说明。

（5）第五阶段（80 min）：学生自主进行实验操作，教师巡视检查，对违规操作设备的行为及时进行纠正，对学生的疑问及时解答。此外考虑到学生动手能力的差异，鼓励动手能力强的同学帮扶动手能力弱的同学，通过同学之间的合作，促使更多的学生参与到课堂教学活动中，有效巩固所学知识点。

（6）第六阶段（15 min）：教师检查学生原始数据是否完整，进行课堂总结。此外教师将实验报告的书写规则进行说明，并将关于不确定度计算方法的微课上传到学习通平台，方便学生课后查阅。

5.3   课后书写实验报告

学生课后依据学习通平台的预习课件对实验内容进行复习，利用碎片时间对重要知识点进行巩固，加深理解，鼓励学生对实验设计进行优化，并将设计思路上传至学习通平台。学生按要求独立完成实验报告，重点关注关于不确定度的数据处理和思考题。最后教师发布课后拓展资源，利用慕课、在线教育等平台上的优秀资源为学生提供深层次学习的途径。

5.4   教学评价

教学评价主要是对学生在大学物理实验线上线下混合式教学过程中的表现进行客观评价。在传统教学过程中，任课教师往往依据实验报告进行最终评价，考核方式单一，不能完全体现学生的真实学习效果。而学习通、雨课堂等在线学习平台提供了签到、问卷、讨论、抢答等多种功能，在丰富教学活动的同时，也为教学考核多样化提供了途径。教师可以依据学生在平台内的具体學习情况进行教学评价，可以对不同章节进行不同形式、比例的灵活考核，将课前预习、课中实践以及课后总结进行有效的结合。和传统的线下教学相比，线上线下混合式教学模式增强过程考核，丰富考核形式，提高学生的积极性和参与度，确保了教学质量的提高。

6   结语

在疫情防控常态化的背景下，线上线下混合式教学模式结合了传统教学和线上教学的优势，突破了地域、单一学校的限制，为现代教育注入了新的活力，保障了停课不停学目标的有效落实。学生既可以充分利用优质的线上教育资源，提高学习效率，又可以通过线下课堂内的师生互动将所学知识融会贯通，提高学习质量。线上线下多种教学形式及教学活动的实施，更符合现代教育的要求。大学物理实验教学工作应结合本校师生的具体情况，在实践过程中进行反思，提出改革优化的意见，为培养具有实践能力和创新能力的应用型人才不断努力。

参考文献

[1]陶冶.大学物理实验[M].2版.成都：西南交通大学出版社，2015：1-3.

[2]洪渭，石友彬，王慧，等.基于微课模式的大学物理实验教学改革分析[J].当代教育实践与教学研究，2019（6）：16-17.

[3]赵玉连，郭俊旺，李艳聪.面向新工科的大学物理实验教学改革探索[J].科教导刊，2020（33）：69-70.

[4]沈阳，张云竹.基于微课模式的大学物理实验教学改革分析[J].高教学刊，2017（15）：112-114.

[5]徐富强，郝江锋，王珺.高校课程线上线下混合式教学改革探析：以“高等数学”课程为例[J].兰州文理学院学报：自然科学版，2022，36（3）：112-118.

[6]周济.线上线下混合式教学法对黑河学院健美操专修课教学效果提升的策略研究[D].哈尔滨：哈尔滨体育学院，2022.

[7]陈立宁.高职英语听力课线上线下混合教学的行动研究[D].锦州：渤海大学，2021.

[8]张微，李爽.“新工科”背景下民办高校建环专业CAD线上线下混合式教学实践研究[J].对外经贸，2022（6）：157-160.