融合在线课程与CUPT 的大学物理混合式教学模式

刘艳磊，姜富强，赵言诚，孙秋华，姜海丽

（哈尔滨工程大学 物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001）

物理学是研究物质结构和运动基本规律的学科，《大学物理》课程以物理学基础作为教学内容，是高等院校理工科各专业学生一门重要的必修基础课。通过系统地学习《大学物理》课程，为学生打好必要的物理基础，在培养学生树立科学的世界观、锻炼物理建模的能力、增强学生分析问题和解决问题的能力、培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不可替代的重要作用。

传统的《大学物理》教学模式以教师为中心，教学组织形式以大班制授课为主，教学过程是单向式的，传递的信息是同质的，不利于学生的个性发展。学生的学习过程以记忆理解为主，在学习过程中缺乏实践体验，缺少对知识的应用和评价以及基于所学知识的创新，这样的教学模式难以适应信息时代的需要。

为了适应高等教育培养创新型人才的需要，我校大学物理教学团队在探索中对课程的教学模式进行改革，将在线课程与CUPT 融合到《大学物理》的教学中，实现物理课程的混合式教学模式，突破了传统教学的局限，提高了学生的学习兴趣，达到了提升学生综合能力的教学目的。

一、大学物理混合式教学的理念

现今的混合式教学模式充分利用丰富的网络资源，以实体课堂为主，在线开放课程为辅，把传统课堂教学和网络在线教学的优势结合起来[1-3]，互相取长补短，在混合式教学模式的引导、启发和监控教学过程中积极发挥教师的主导作用[4-5]，在学习过程中培养学生的主动性、积极性与创造性，在推动学生学业发展的同时，助推学生学习能力和自我规划能力发展，为将来走上独立的自我发展之路奠定必要的基础[6]。

本校的《大学物理》课程借鉴当代混合式教学模式的理念，在每节课程中融入本校大学物理教研部录制的《大学物理典型题解析（上、下）》慕课视频，并在课程全程融入CUPT 课题。CUPT（China Undergraduate Physics Tournament）是中国大学生物理学术竞赛的简称，是我国借鉴国际青年物理学家锦标赛模式创办的一项全国赛事，比赛的目的是提高学生综合运用所学知识分析解决实际物理问题的能力。CUPT 的题目都是与实际物理问题紧密相连的，在对每一道题目的研究过程中都需要应用基本的物理知识，对问题进行理论建模并深入分析，最终进行实验论证。将CUPT 课题的研究过程融入到《大学物理》教学中，不仅锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，提高了科学素养，还培养了学生的创新意识、团队合作精神、交流表达能力，使学生的知识、能力和素质得到全面协调发展。

融入了在线课程与CUPT 课题的大学物理混合型教学模式中，教师是课程进程的掌控者和学生学习状态的观察者，学生是学习的主体，是课程的核心，是被教师关注并引导前行的对象。丰富的网络资源和引人入胜的研究课题激发了学生学习的主动性和积极性，不仅可以在学习能力、学习方法和解决问题思路等方面为学生后续课程的学习打下良好基础，而且充分发挥《大学物理》课程在培养学生的创新意识和创业能力方面的独特作用。

二、大学物理混合式教学模式的实施

基于大学物理混合式教学模式，在授课过程中，教师负责规划进程，明确学习目标，提供学习资源，释疑解惑，并组织讨论和测试。在新学期物理教学第一次课的课堂上，教师将本学期的学习计划明确展示给学生，并简单介绍CUPT 课题和比赛模式，同时布置CUPT 课题。课题的布置方式通常采取分组的形式，根据CUPT 课题的个数将班级分成若干个小组，每个小组的人数由班级的总人数决定。

2019 年CUPT 共有17 个题目，我们在本校的精英班中进行这种教学模式时，根据班级总人数为73 人，分成了17 个小组，其中有5 组每组5 人，其余12 组每组4人，每个小组推选一位组长，由组长对题目进行拆分，对小组成员需要完成的任务进行分工，小组成员协作共同完成一个题目。每个题目完成的考核标准包括对题目的认识、理论分析推导、实验设计实现、工作评价展望，以及现场答辩考核时PPT 的制作能力、时间掌控能力和临场表达能力。每位学生需要自我规划课题开展流程，在自身与学习资源之间、生生之间、师生之间自主寻求学习上的帮助。

在每一节物理课程的授课中融入在线课程，通过智慧树网络教学综合平台将线上课程和课堂教学结合起来。在平台上提前上传课程介绍、教学大纲、教学日历以及课程通知等。在课前线上教学中，教师首先将准备好的线上教学资料，包括课程教学视频上线，供学生在线观看。学生学习资料时需要带着问题学习，每一章的内容划分为若干个小的知识点，每个知识点学习时都有任务，通过观看一定量的视频，要求学生完成基本概念的学习和理解，并回答教师提出的预设问题。根据CUPT将每个班级分成的小组在平台上分组讨论，并给出讨论结果，教师按每个小组讨论的程度给出成绩。在课堂讨论中，进行相关的讨论活动，包含线上学习过程中的自测题、讨论的问题、能力拓展的问题等，强化学生对知识的应用和评价。

根据课程知识点的性质，定期布置小论文或者是小制作，小论文是对相关物理知识点或者感兴趣的物理现象的进一步阐述，需要学生通过对知识的理解和查阅相关资料来完成；小制作则利用最为简单的方法，制作一个便携式的小装置，用于演示物理现象或者展示物理规律。小论文和小制作不做书面文字的检查，每一章课堂授课完成后进行这部分的抽查，采取自愿优先的原则进行课堂讨论，学生站在讲台上进行现场讲解。小论文的演讲锻炼了学生阅读资料和语言表达的能力，小制作则锻炼了学生的动手能力。在课堂讨论中，教师和学生可以及时发现解决问题过程中出现的误区，并加以纠正。

在课后线上教学中，组织学生有计划地观看《大学物理典型题解析（上、下）》慕课视频，此视频主要通过对《大学物理》中典型例题的讲解，使学生对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有全面的认识和正确的理解，视频囊括了《大学物理》中基本和重要的解题方法，这是对因课堂教学时间的限制而导致学生不能更多地接触物理问题的有效补充。在实践中发现，通过慕课视频的有效补充，弥补了学生在课堂上学习的不足，提高了学生对物理知识的应用能力，并加深了对利用物理定理和定律解决问题方法的理解。同时教师定期进行在线答疑，实现了生生交互和师生交流。

三、大学物理混合式教学模式的考核模式

融入了在线课程与CUPT 课题的大学物理混合型教学模式的考核方式为阶段考核，可拆分为四部分，分别为平时累积、期中测试、CUPT 答辩、期末测试，最终的总成绩由上述部分的成绩组成：即平时累积成绩（包括平时作业成绩、慕课成绩、课堂讨论成绩）、期中测试成绩、CUPT 答辩成绩、期末测试成绩。《大学物理》考核总成绩为100 分，以精英班的《大学物理（二）》为例给出具体的分值比例，如表1 所示。

表1 《大学物理（二）》考试成绩分值比例

注重大学物理平时的学习态度是制定考核方式的初衷，平时作业是每章节授课完成后学生笔头完成的物理作业题，根据学生解题的正确性给出客观评价；慕课成绩是检验学生观看慕课的时间及完成慕课章节弹题和测试的效果；课堂讨论主要以锻炼学生的临场发挥为主，成绩侧重于完成选题的态度；只要是学生认真踏实地完成各部分的内容，这部分的成绩基本上都是满分。

期中测试成绩和期末测试成绩总共70 分，根据每学期授课内容以及各部分的要求按比例进行分值分配，《大学物理（二）》的授课内容包括静电学、稳恒磁场、电磁感应、热学和量子物理5 部分，期中测试包括静电学、稳恒磁场和电磁感应的内容，在100 分的总分中占42分，期末测试包括热学和量子物理的内容，在100 分的总分中占28 分。

CUPT 答辩成绩包括中期检查和期末答辩，二者的分值分别为5 分和15 分。中期检查的依据主要是PPT，需要每位学生根据自己所研究的题目进展情况制作详细的PPT，教师则根据PPT 展示的内容给学生相应的分值。期末答辩则在5 位评委打分的前提下完成，答辩分组进行，但仍以个人答辩为主。

每组的组长必须为该组第一个出场答辩者，其他组员自行议定出场顺序。答辩分两个阶段进行，包括个人陈述阶段（不超过8 分钟）和提问阶段（不超过4 分钟），要求学生介绍个人对所选题目的认识和所做工作情况，包括文献查阅、理论推演、实验设计、实际实验、数据分析等，介绍时说清楚是自己做的还是在团队或队友的帮助下完成或是文献资料中得到的结果，需要总结研究所得成果，评价自己所做工作，并阐述进一步研究的方向和设想。在提问阶段，非同队的其他精英班同学、评委或观众提问，陈述者需要进行简单回答。

CUPT 答辩过程秉承公平公正的原则，制定了详细的评分规则，考察学生的综合能力，具体细则如表2 所示。在答辩过程中，只要涉嫌大面积抄袭、伪造、编造实验、实验数据或实验结论，一律视为差，计0 分。

四、结论

在当今大数据时代，大学的使命是培养出优秀的人才服务于社会，帮助学生学会思考，并完成从被控学习到自我规划、自我约束的自主学习的转化。融合在线课程与CUPT 的大学物理混合式教学模式在实施过程中，需要教师和学生的合作，更需要学生之间的合作，学生在合作中互相沟通，在沟通中增进合作，这是现代教育的发展趋势。

为了能将这种教学模式在《大学物理》授课的课堂上顺利展开，对教师的综合素质要求颇高，要求教师必须熟练掌握本门课程的理论知识，需要仔细研究和分析教学大纲中各章节的重点和难点，根据各章节教学内容在教学难度和教学要求上的不同，灵活采用多元化的教学方法开展课堂教学，促使教师积累更丰富、更全面的教学经验，增强教师的专业素质，从而提高教学质量和教学水平。

表2 CUPT 答辩评分细则