智慧教室环境下的力学课程教学模式改革与实践

苏作鹏，王柯，闫亚茹

（河南大学 物理与电子学院，河南开封 475001）

力学是研究物体机械运动规律的课程，是理工科的专业基础课，衔接各专业的后续课程，对于学生学习兴趣的提高和科学思维的培养，起着至关重要的作用[1-3]。但力学课程具有内容多、计算多、应用广、交叉多等特点。在有限的学时内，传统的多媒体教室环境下，教师主讲PPT 内容，学生被动听课，师生交流互动少，答疑反馈难，学生普遍反映物理难学，学习的主动性和兴趣不高。

随着互联网技术的发展，MOOC、SPOC 线上课程迅速兴起，学生拥有更多的学习资源和学习选择，同时，雨课堂、超星学习通、知到等信息化教学平台也迅速发展，线上线下混合的教学模式应运而生，逐渐成为信息化教学的主流，对传统的教学模式进行了改良和创新[4-6]。2018 年以来，“两性一度”“金课”标准和“以学生发展为中心”教学理念的提出，对教学改革提出了新的要求[7]。线上线下混合教学模式，由于教学活动和教学资源的不匹配，以及学生学习的自律性等问题，学生课堂的参与度和积极性不高，导致学生学习兴趣降低，教学效果不尽理想[8-9]。

2019 年2 月，中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》，指出：“加快信息化时代教育变革。建设智能化校园，统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台。利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合。”[10]“智慧教室”是多媒体教室和现代互联网信息技术的高端融合媒介，是一种能优化学习内容呈现、便捷获取学习资源、提供丰富认知工具、促进课堂深度交互、支持即时教学评价的智慧学习环境[11-13]。通过智慧教室，能够有效改革教学模式，推动大学课堂教学从“以教为中心”向“以学为中心”转型[14]。

1 传统线上线下混合教学模式存在的问题

力学是理工专业各分支学科的基础，由于内容多、课时少，大一学生物理思维不健全，微积分基础薄弱，普遍反映课程难学。线上线下混合式教学如何有效地利用资源，在有限的学时内，使学生掌握基础理论知识，形成物理思维，提升学科兴趣，仍然需要创新性设计，具体的问题包括：

（1）教学模式单一，线上线下教学未能充分融合。传统混合式教学，学生线上学习课程资源，教师课堂未针对课前学生遇到的问题授课，仍以固定的PPT 讲授，理论与实践联系少，教学互动少，线下教学与线上教学是割裂的，学生课程参与度低，学习动力不足。力学知识点多且难学，如何让传统力学焕发生机，提高学生学习兴趣和学习能力，是课程改革的出发点。

（2）线上资源多、平台多，学生学习不方便，教师监管难，师生互动少、评价难，教学问题反馈难、课程调整慢。开展混合式教学，课前教师向学生推送多平台、多种类的线上MOOC 学习资源，学生面临选择难的问题，学习后疑难问题得不到教师及时的答疑。部分学生未认真学习MOOC，没有达到课程预习的目的。多平台学习，教师监控难，汇总学生过程性评价工作量较大，不了解学生学情，仅靠课后作业反馈，课程调整明显滞后，未能充分利用线上线下教学的优势。

（3）学生个性化学习需求难以满足，未实现高阶育人目标。传统的课程教学模式未能满足学生个性化学习需求，学生不了解知识点的实践应用，不能很好地实现高阶育人目标。

2 力学课程教学模式改革的具体措施

2.1 教学模式设计思路

基于问题和学情，进一步梳理混合式教学的资源和模式，发挥智慧教室的优点，设计实施了以“学习通”平台为主体，采用BOPPPS 教学方法，将课前、课堂和课后资源与教学活动有机融合，注重理论与实践结合、提升学生兴趣和参与度的互动型混合教学模式，资源与活动高效融合，智慧教室和信息化平台有效结合，形成多层次、多角度的混合式教学体系，层层递进实现高阶育人目标。

2.2 教学资源建设

互动式教学混合课程体系需要相应线上MOOC资源、课程学习通资源支持，其中学习通资源包括：课前任务单、重点知识微课、课堂PPT 资源、题库资源、思政微课库、思政案例库和课后线上作业单。

2.3 教学模式具体流程

“体验式”混合教学模式，以学习通平台为载体，借助智慧教室，采用BOPPPS 教学方法，将课前小组分享学习和小组知识实例调研、课上实例展示和翻转主讲固定为教学模式的常态化活动，完成“以教师为中心”向“学生主体、教师主导”教学模式的转变。具体的流程如图1 所示。

图1 互动式混合教学模式教学流程

2.3.1 课前

在学习通平台发布学习任务单，提示学习重难点，引导学生开展自学，学生通过学习通平台学习线上MOOC 资源。自学后学生小组学习，协作交流，分享学习成果，加深知识理解，小组长汇总疑难问题，提交给教师，教师通过学习通平台在线答疑，并根据问题汇总调整授课重点。任务单中每次都有小组知识点相关实例调研任务，学生小组合作制作视频或小实验，提交到学习通平台，便于课堂展示。

2.3.2 课堂

教师通过学习通平台检验测试线上学习成果，计入评价体系；教师根据学前反馈重点讲解。学生小组展示知识点生活实例，讲解实例中的物理原理，学习通小组互评，鼓励实验展示并有相应加分，提升学生学习兴趣。利用智慧教室强互动的特性，开展头脑风暴和小组讨论等探究式学习，然后学生翻转主讲，搭建学生展示平台，使学生成为课堂的主体，增强学生物理思维和语言表达能力。教师在活动中起引导和辅助作用，查漏补缺引导活动走向，激发学生学习积极性，并结合知识点生活实例开展思政教育。

2.3.3 课后

智慧教室具有实时录课功能，每一堂课都会实时录制，发布在学习通平台，供学生课后温习。同时，教师通过学习通平台推送重点内容微课，学生巩固课堂学习成果。学生通过学习通平台线上提交作业，学生间互评互改作业。教师通过学习通后台掌握学生学情，并开展在线答疑。教师依据学习通平台评价反馈系统调整完善教学方案。

2.4 课程考核评价反馈体系

本课程教学活动依托智慧教室开展，学习通智慧化平台实施和监测除期末考试外的所有教学活动，形成多维度、过程化的考核体系评定平时成绩，综合考查学生平时的学习投入度和学习效果。最终成绩由过程性评价（占40%）、期中考试（占20%）、期末考试（占40%）组成。过程性评价成绩由课堂互动、签到、线上作业、学习通视频学习和分组任务构成。课堂互动包括：参与投票、问卷、抢答、选人、小组讨论、随堂练习和翻转主讲等课程活动。

智慧教室环境下的教学工具和教学平台具有数据传输与数据处理功能，教师在教学活动中发布教学活动和测验，智慧平台依据权重设置自动打分，形成学生的过程性评价。同时数据信息也会及时反馈给教师，教师根据平台反馈的信息了解学生的学习状态、知识掌握程度以及进行全班的学情分析，从而制定更适合学生实际学情的教学策略，进行针对性教学，提高教学质量。智慧环境下的考核评价反馈体系具有客观、实时的特点，师生可以随时答疑反馈，考核评价反馈方便快捷，既提高了学生学习的积极性，也大大降低了教师的工作强度。

3 课程评价及改革成效

在实施互动式混合模式教学改革之后，传统力学课堂氛围沉闷、交流互动少、理论与实践联系少、评价反馈缺乏和学生个性化学习需求等情况均得到极大改善。学生普遍认为目前的力学课程生动有趣，物理学习不再单调枯燥。

3.1 学生的认可

近三年，河南大学教务系统网上学生评教该课程分数都在90 分以上，评价等级均为优秀。学生对课程的评价是建立在长期的切身体验之上，能更真实地反映课程教学效果。

3.2 学生能力的提升

学生积极参与国家级大学生物理实验竞赛、国家级大学生创新创业训练计划项目和学校师范类毕业生教学技能比赛。近三年获得国家级大学生物理实验竞赛一等奖3 项、三等奖10 项；国家级大学生创新创业训练计划项目14 项；学校师范类毕业生教学技能比赛特等奖1 项、一等奖4 项、二等奖2 项。

3.3 教师能力的提升

互动式混合教学模式改革深化的过程，也促进了教师能力的提升，笔者在2022 年12 月荣获第四届全国高校混合式教学设计创新大赛国家级二等奖，2020年12 月荣获第二届河南省本科高校教师课堂教学创新大赛省级特等奖，2020 年9 月荣获2020 年度河南省教育系统教学技能竞赛省级一等奖。

4 结语

智慧教室环境下的力学课程教学模式改革与实践，丰富的教学资源和学习通平台一体化学、教、评、反馈体系有机融合，既满足学生个性化学习需求，又使得教学有的放矢、丰富多彩、高效便捷。层次递进性的互动式教学设计，以兴趣为出发点，搭建学生展示空间，锻炼学生能力，实现高阶育人目标。