大学物理线上教学实践与思考

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  摘  要:新冠肺炎疫情爆发导致常态化的线下教学活动难以实施,为了减小疫情对教学的影响,文章从线上教学的设计、线上教学准备、过程管理与实施等方面探索了大学物理课程线上教学模式。实践表明,通过任务驱动和过程化评价的教学手段达到了较好的教学效果,实现了线上线下教学质量“实质等效”的教学目标,为今后线上线下混合式教学提供思路。
  关键词:大学物理;线上教学;教学研究;课程思政
  中图分类号:G642        文献标志码:A          文章编号:2096-000X(2021)22-0115-04
  Abstract: The usual offline teaching activities are difficult to carry out during the outbreak of COVID-19. In order to reduce the impact on college physics teaching, this article discussed the instructional design, the preparation and process management of online courses about college physics. The results of our practices show that good teaching effect and teaching goals of online and offline "substantial equivalence teaching quality" can be achieved via the motivated goal driven and the specific process evaluation, which provides some useful advice for the online and offline hybrid teaching of college physics.
  Keywords: college physics; online teaching; teaching research; course-based ideological and political education
  新冠肺炎疫情的爆发对2020年春季学期的教学模式提出了新的挑战,为了配合防控形势,保证教学进度和教学质量,教育部要求开展线上授课和线上学习等在线教学活动,实现“停课不停教、停课不停学”[1]。因此,全国高校都响应号召开展了线上教学[2-5],为打赢这场没有硝烟的防控阻擊战做出了重要贡献。大学物理是理工科院校的一门重要的公共基础课,虽然有的教师进行过混合式教学,但大规模完全线上教学前所未有[6],如何保证线上线下教学质量“实质等效”,将是面临的巨大问题。
  我校于2月19日下发了《关于疫情防控期间通过信息化方式开展本科教学的通知》,要求春季学期本科理论课程上课时间和课程安排按照原课表执行,提出所有本科理论课程都要通过信息化方式进行教学,包括师生在线开展授课、辅导、答疑等教学活动。学校通过操作培训、专家培训、教学示范课等形式,帮助教师利用“雨课堂”或“网络教学平台”(“网络教学平台”是基于“超星”课程平台的学校SPOC平台,可通过PC端和手机端“学习通APP”开展多种方式授课)开展线上授课工作;并且通过邮政部门给需要教材的学生邮寄了课本,方便学生利用纸质教材进行自主学习,避免因长时间看电脑或手机对眼睛产生伤害。课程组教师根据学校的教学安排和要求积极行动,进行教学设计、准备与实施,对线上教学进行了探索与实践。
  一、线上教学的课程设计
  我们以学生的学习和发展为中心,加强线上教学管理为原则,保证教学质量为目标,进行了大学物理课程设计。由于各专业培养目标不同,我校春季学期约有5300名学生学习大学物理A1和大学物理B1课程,考虑到网络拥堵的情况,课程组选择了“超星网络教学平台”上的大学物理课程为线上教学资源。该课程是课程组前期的校级慕课建设项目,目前已基本建设完成,且符合我校的教学要求和学生的实际情况。因此,我们利用“超星网络教学平台”、“雨课堂”、QQ群等在线平台通过“自主学习+任务驱动+辅导答疑”的线上教学模式来完成课前、课中及课后的教学布置、考勤、提问、讨论答疑、辅导、作业批阅、测验等所有教学活动。
  二、线上教学的准备
  春季学期是学生学习大学物理的第一个学期,全校各专业的学生在前一学期末通过教务系统选课,教师和学生从未见过面,对于百人的教学大班来说,学生的管理显得尤为重要。教师通过“雨课堂”向全班同学推送课程将进行线上教学的公告,请学生扫码进入QQ班群和“超星网络教学平台”的班级群,务必保证每位学生都及时掌握课程情况。教师根据所教授的专业班级重新梳理了教学大纲,制定了教学计划和进度表,通过QQ班群发布给学生,一方面让学生了解教学内容,另一方面,若是遇到网络拥堵,也可以方便学生自主学习。课程组还补充了线上SPOC课程的教学资源,如在“资料”中上传了教学演示文稿(有视频的PPT课件)、重点难点指导、各章节习题册和物理学发展史、物理学家简介及故事、有趣的物理等课外拓展资料。
   学生根据“雨课堂”里教师发布的公告通过扫描二维码进入QQ班级群和“超星网络教学平台”的班级,以及学习平台的应用,为线上课程的学习做好准备。
  三、线上教学的管理与实施
  (一)利用“雨课堂”进行课前预习
  课前教师根据教学内容进行教学设计,引导学生主动参与教学活动,激发学生的学习兴趣是非常重要的。教师除了利用“雨课堂”建立起与学生的联系之外,在课前将下一次课的PPT课件和预习课件通过“雨课堂”推送给学生,要求学生课前按照教材、课件预习教学内容。预习课件里提出了思考题,思考题加强了理论与实际的联系,培养学生根据所学解决实际问题的能力。此外,还在预习课件里添加了预习测试题,教师可以根据答题情况了解学生对知识点的理解程度,便于课上将没有掌握的知识点重点进行讲解。   (二)SPOC与QQ群相结合的在线自主学习
  上课前10分钟要求学生登录“学习通”并签到,随后检查上一次课的课堂笔记,使用“选人”功能请选中的学生将笔记展示在QQ群,确保学生完成上一次的学习任务,在简短的点评之后,引入本次课程。大学物理课程每个微课视频约15分钟左右,按教学计划每次课要求学生观看约3个SPOC课程视频。每学习完一段视频,留给学生思考的时间,并推出简单的选择或判断题做随堂测验练习。教师通过“选人”“抢答”提问,提高学生对知识点的理解,及时發现问题并利用QQ群直播课堂讲解、讨论、答疑。在强调重难点内容和总结课程之后,布置“主题讨论”让学生课后完成。在整个课堂教学过程中要加强与学生的互动,构建一个积极的学习环境,确保教学质量。
  在线上教学过程中融入了思政元素,不但结合课程介绍了物理学史、物理学家的故事、高新技术的发展等等,通过科学家的精神和态度激发学生的学习兴趣,还要介绍我国近现代物理学成就,如“两弹一星”、天眼工程、北斗导航系统等来提高民族自信心和荣誉感,激励学生努力学习、报效祖国。
  (三)以任务驱动为手段,加强学生学习管理
  布置习题作业是检验学生是否掌握知识点的一种常规手段,在特殊时期进行完全线上教学时,可以让学生将习题册上的作业完成后拍照上传至“学习通”,批改后给学生提供习题解答,便于学生对照知识点查缺补漏。除了交习题作业之外,还要求学生在每章学习结束之后梳理课程内容和脉络,绘制章节思维导图,锻炼学生归纳和总结的能力。为了考察学生对知识的掌握和理解程度,还在“学习通”进行了每章的在线测验,由系统从建立的题库中随机组题,每次约12套题目,设置好时间发放给学生。
  进入到电学部分的学习时,学生对电场这一抽象的概念及原理理解不清,对电场强度的叠加原理这一难点掌握不好,测验题错误率较高。对此,作者每周在课后利用“钉钉”对电学、磁学进行了重难点解析和串讲,取得了较好的学习效果。之所以选择“钉钉”作为课后辅导平台,是因为它的系统较为稳定,教学视频可以保存较长时间,便于学生错峰学习和不断回放,提高了学生学习的积极性。
  在教学中,不但要提高学生的自主学习能力,还要培养学生的学习兴趣,增强科学素养。力学部分学习完成后,给学生布置了撰写关于力学方面的小论文作业,培养学生查阅资料、分析问题、写作论文等多方面的能力;电磁学部分学习之后,要求学生分小组对生活中的电磁现象拍摄小实验视频,经过小组内成员分工合作,最后提交一份有实验用具、实验原理、实验内容、实验步骤及总结的完整报告和视频。同时,对于在居家学习环境下,如何准备实验材料、如何在线沟通协调等方面都提出了新的问题。结果,实验作业的完成度超出我们的预料。例如,有的小组结合时事做了KN95口罩的静电吸附实验(见图1),不但了解了佩戴口罩的意义还掌握了口罩防护的工作原理。上述课后实践作业锻炼了学生运用物理知识解决实际问题的能力和动手能力,也达到了课程创新性的教学要求。所有作业都提交至“学习通”(见图2),作业可由教师批阅或学生互批,增加了学生之间学习交流的机会。
  除了在QQ群里答疑讨论之外,教师每周都在群里总结本周要完成的任务,督促学生按时按质按量完成,体现有指导地学习,有目标地学习。通过布置任务的方式驱动学生学习,加强对学生的管理,可以督促自学能力不强的学生进行自我约束和管控,达到教学目标,提升线上教学效果。
  虽然线上教学没有教师和学生眼神上的交流,但是可以通过在线互动及作业检查、后台统计等方式了解学生的学习情况。统计结果显示只有个别学生的学习环境不够理想,没有按教师要求完成学习任务。例如,在“学习通”后台统计学习任务点进度时发现,有一个学生几乎没有进行过线上视频的学习,后来几经周折联系上该学生后才得知他住在偏远山村,没有上网条件无法参加线上学习。为此,作者跟学生沟通后,制定学习计划,单独约定答疑和测验时间,督促并鼓励其努力学习,最后这名学生完成了课程的学习,并顺利地通过了期末考试。我们不能因为学习条件差而放弃任何一名学生,要想方设法给予帮助,这也体现了教师的人文关怀。
  (四)课程的过程性评价
  由于在线课程的自身特点,对学生学习成果的考核是评价在线课程教学成效最重要的方式。过程性评价是教师为了解学生学习状况,在教学过程中开展的促进学生学习和发展的考评,以提高学生学习质量为主要目的。根据本学期教学模式的特殊性,课程加大了过程性考核的占比,具体为:在线学习(包括签到、课堂互动、讨论和视频学习)占10%,平时任务占30%,期中考试占10%,而期末成绩只占50%。其中,在线学习的成绩由“学习通”统计并导出,通过课程平台记录的学生在线学习完成的任务点、互动次数等评价学生自主学习状态;在平时任务考核中,习题册作业、思维导图、章节知识测验、力学小论文、电磁学小实验这五项成绩各占20%。从以上教学评价来看,这种多元化的考核方式注重了学生的学习过程,加强了学生的学习管理,还提高了学生应用知识解决问题的能力。
  四、线上教学的效果
   疫情期间,教师利用在线课程、“雨课堂”、“钉钉”和QQ等信息技术手段进行上述共性和个性的完全线上教学,完成了既定的教学目标与教学任务,学生反映良好。在平时学习过程中,有89%以上的学生能够完成每次的作业任务并参加线上章节测验。我们在第十四至第十五个教学周通过“学习通”对6个教学班级进行了关于本学期线上教学的问卷调查,共有564名学生参与了此次调查。其中,有81.3%的学生对这种新的教学模式表示满意或非常满意,认为不满意的只占1.9%;有84.0%的学生表示线上丰富的教学资源能够满足自主学习的需要;有91.6%的学生认为完成小论文作业对自己有所收获;有91.4%的学生对拍摄电磁学实验视频感兴趣。在整个教学过程中,通过任务驱动和过程性评价,注重了学生的学习过程,提升了自主学习能力;增加的互动环节和思考题、论文、实验等拓展性作业,使学生能够思考并解决实际问题,提高了学习效果,达到了线上教学与线下课堂“实质等效”的教学要求,同时也体现了课程的实践性和创新性。   五、线上教学的思考
  利用信息化技术在线教学使得这场突如其来的疫情对教学的影响化危为机,引发了一场前所未有的教育变革,经过了线上教学之后,作者有一些体会与思考。
  (一)思政教育融入教学
  线上教学也要将课程思政融入其中,不但通过介绍物理学家的故事、物理思想来培养学生的科学精神,还要結合疫情防控期间涌现出来的英雄事迹鼓舞学生、教育学生要有敢于直面挑战,乐于奉献的家国情怀。在落实立德树人目标要求的同时,也要对学习困难的学生给予帮助,做到从精神上引导,从心理上疏导,注重人文关怀。
  (二)线上教学为线下教学的重要辅助
   通过疫情期间大学物理线上教学的实践可以看出,线上教学可以提供大量的学习资源供学生课上及课外学习,且教学形式丰富,提高了学生的学习兴趣及自主学习能力,教学效果良好。同时,智慧教学工具可以记录在线学习的全过程,利于过程化教学和目标管理。因此,教学正常开展之后,以线上线下相结合的这种混合式教学模式可以推动信息技术与教育教学的深度融合,更有利于培养学生的学习能力、科学素养和个性的发展。当然,线上教学还需继续完善,例如慕课制作时可以增加背景音乐,让学习者在愉悦的心情下学习[7],也可以在视频下增加字幕,提高学生学习时的认知效率;通过优化教学设计、教学内容等打造精品线上课程。
  (三)线上教学要加强互动、引导和督促环节
  线上教学少了课堂教学中教师与学生之间的情感交流,缺乏现场感和共同学习的空间氛围,因此要增加互动环节才能集中学生的注意力,掌握他们的学习状态。通过在线提问、选人、抢答、“学习通”或QQ群讨论来增加师生、生生互动,即时解决学习中的问题,有助于学生对知识的理解和运用,激发学生自主学习和思考的积极性。以作业、测验、小论文、实验等任务驱动来引导学生拓展学习的深度和广度,提高学生的学习兴趣,与此同时,加强学习过程检查,如抽查学习笔记、批阅作业、在线测验、辅导答疑等,能够有效提升学习效果。对于自控能力不强、自我约束能力较差、学习积极性不高的学生,要及时予以督促,增强其自律,提高学习自觉性,切实做好在线课程教学的管理与质量监控。
  (四)教学平台多,学生压力大
   由于各平台功能有限,不能满足教学需求,同一所学校教师之间使用的教学平台不一致,使得学生疲于在各种应用软件之间辗转。而且,在线学习课程时要同时操作“学习通”、QQ等多个平台,容易出现平台或网络卡顿,分散学习注意力,增加了反复观看慕课视频的次数,降低了学习效率。除此之外,教师在不同平台上布置教学任务也会使学生学习压力增大,增添了学习负担。因此,在信息技术高速发展的今天,迫切希望能够开发出通用性较好的教学平台进行线上教学,不但可以方便教师之间沟通和后台管理,还可以共享优秀慕课资源,学生与教师、同学之间也能直接视频交流,体现出更多在线教学的优势。
  参考文献:
  [1]教育部应对新型冠状病毒感染肺炎疫情工作领导小组办公室关于在疫情防控期间做好普通高等学校在线教学组织与管理工作的指导意见[Z].教高厅[2020]2号,2020-2-4.
  [2]侯德亭,柳青峰,杨华,等.抗疫期间提高大学物理线上教学效果的探索实践[J].物理与工程,2020,30(3):11-15.
  [3]刘海兰,顾牡,吴天刚,等.“大学物理”课程在线混合式教学的改革与实践[J].物理与工程,2020,30(4):3-11+25.
  [4]王文玲,陈子瑜,黄安平,等.“停课不停学”背景下“基础物理学”线上教学方案探讨[J].物理与工程,2020,30(5):32-36.
  [5]关于新冠肺炎疫情防控期间物理类课程线上教学的调查报告[J].物理与工程,2020,30(2):14-24.
  [6]王青.识变、应变:面向未来的在线大学物理教育——教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会关于推进在线物理教育教学研究的工作[J].物理与工程,2020,30(2):3-6.
  [7]张恩旭,李军,赵涛.提高在线学习效果的策略研究[J].高教学刊,2020(28):63-65.
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