大学物理教学信息化的实践探索

王心芬　刘小妹　步青华　王芳

[摘 要]文章基于教育信息化的背景，将微信公众号、慕课等信息化教学手段融入大学物理教学，开展了传统和现代相融合的大学物理教学探索。多种信息化教学手段的整合应用，有效实现了大学物理教学信息化。

[关键词]大学物理;信息化;慕课;微信公众号

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2022）04-0113-03

大学物理是高等学校理工科各专业的一门重要通识性必修课程，它对学生自然科学知识体系的构建、专业课程的学习和科学素养的培养具有重要的作用。在当前教育信息化的背景下，大学物理的教与学面临着巨大挑战。一方面，学习方式发生了巨大的变化，获取知识的途径更加多元化，上课已不再是学生获取知识的唯一途径;学生热衷于使用移动产品，且容易接受并尝试新事物[1]。另一方面，传统的教学模式受到信息化的冲击，慕课（MOOC，即Massive Open Online Course）、微课、SPOC以及翻转课堂等各种信息化教学手段的融合应用，给大学物理教学带来了深刻影响[2]。

近年来，我校逐步将微信公众号、慕课等信息化手段融入大学物理教学，开展了传统和现代融合的大学物理教学探索。特别是在抗疫期间，更是整合应用了多种信息技术手段，这对顺利完成大学物理教学任务和实现大学物理教学信息化发挥了重要的作用。

一、信息化教学手段

（一）微信公众号

大学生是微信用户群体的中坚力量，对于基于微信公众号进行教与学已有充分的心理准备[3]。2018年，我们成功申报了校教改课题，创建了辅助大学物理教学的“欣微课堂”微信公众号。“欣微课堂”微信公众号依据教育学认知理论和“以学生为中心”的原则，兼顾传授知识和培养素养的双重目标，设计了“课程资料”、“训练答疑”和“知识拓展” 3个主菜单和15个一级子菜单。“欣微课堂”微信公众号收纳了丰富的教学资源，两年多来共推送了320多条图文消息和视频消息。实践表明，“欣微课堂”微信公众号为我校学生提供了一个快乐学习大学物理知识的微课堂平台。

（二）慕课

慕课是指大规模的开放网络课程。2018年，“大学物理2”在线开放课程建设项目获校级立项;2019年，“大学物理1”在线开放课程建设项目获省级立项。“大学物理1”在线开放课程包括力学、热学和电磁学三部分内容，共72学时，在每年的春季学期开设;“大学物理2”在线开放课程包括振动和波、波动光学和近代物理三部分内容，共40学时，在每年的秋季学期开设。

目前，“大学物理1”在线开放课程和“大学物理2”在线开放课程在中国大学MOOC平台都已正式上线。大学物理在线开放课程提供知识点在线授课视频、例题分析视频、在线测试及作业等。为了实现对学生科学素养的培养，大学物理在线开放课程增设了“工科教授聊物理”“物理人文模块”等视频专栏。

二、信息化教学手段融入大学物理教学的实践

两年多来，我们逐步将微信公众号、慕课等教学手段进行融合应用，开展了大学物理信息化教学的一系列改革探索，积累了一定的实践经验。2018年秋季学期起，我们开始了应用“欣微课堂”微信公众号辅助“大学物理2”在线开放课程的教学实践。2019年，我们将“欣微课堂”微信公众号推广给更多班级使用，学生关注数达4300多人。2019年秋季学期，我校“大学物理1”在线开放课程在校内留学生班级第1次开课;2020年春季学期（疫情期间），“大学物理1”在线开放课程在中国大学MOOC平台第2次开课，校内外选课人数达7000多人;2020年秋季学期，“大学物理2”在线开放课程第1次正式开课。下面我们谈谈融合应用慕课、微信公众号和腾讯直播课堂的“大学物理1”在线开放课程的教学实践。

（一）创建SPOC教学班或关联教学班

目前，大多数学校将现有的MOOC课程与校内教学有机结合，即对本校学生开放SPOC（Small Private Online Course）小规模限制性在线课程[4]。

在2020春季学期，根据我校实际情况，大学物理教师利用“爱课程慕课堂”创建了SPOC教学班或关联线上“大学物理1”教学班，按照原来教学计划的时间安排开展线上教学。例如，我们教学班的人数为212人（初修140人，跟班重修72人），有204人选课加入了关联线上“大学物理1”教学班。基于这一学情，我们开展了融合慕课、微信公众号和騰讯直播课堂等信息化手段的大学物理教学。

（二）线上教学实施过程

1.课前准备

课前，教师一方面通过“爱课程慕课堂”的后台管理界面进行认真备课，编写公告和课堂测试题或讨论题等，根据班级实际情况，精心设计导学单和教学方案，为课堂教学做好准备;另一方面利用微信公众号的群发功能，向学生推送教学计划和配有导学思考题的PPT课件。例如第一章“质点运动学”的第一节“质点运动的描述”PPT课件中，设计了“已知质点的运动方程如何求轨道方程？”“质点运动学的两类问题是什么？”等导学思考题。

根据教师提供的导学单，学生进行线上自主预习，学生既可以选择在微信平台预习教学课件，也可以选择在慕课平台学习教学视频，或者利用两者进行互补学习。“大学物理1”在线开放课程向学生提供了62个教学视频，这些视频大多是围绕一个或数个知识点的微视频，时长一般控制在15分钟左右，方便学生随时随地学习，且不容易产生疲劳和厌倦。例如，我们教学班的学生线上视频学习情况为：线上学习15小时以上的人数85人，占比41.7%;线上学习10小时以上的人数为153人，占比75.0%。

2.课堂教学

传统的课堂教学，通常是线下教学。在抗疫期间无法进行线下教学的情况下，我们对学生进行问卷调查，了解相关情况，最终选择了腾讯直播课堂和慕课堂相结合的线上教学来代替传统的线下教学。在腾讯直播课堂中，教师可以与学生进行实时交流互动，这是其他线上教学无法实现的[5]。

腾讯直播课堂中，教师有目的地设计教学活动，注意重难点知识的讲授，串联学生线上获得的碎片化知识。师生积极互动，解答预习课件中的导学思考题，解决学习中遇到的问题，并做好笔记以加深记忆和便于抽查。例如，在教学“绝热过程”一节时，我们设计讨论题“理想气体向真空的自由膨胀过程若是绝热过程，此过程能否运用绝热过程方程来分析计算膨胀后的状态？”，引导学生思考。通过分析，学生明白绝热过程方程的使用条件是准静态绝热过程，而自由膨胀过程是不可逆绝热过程，是非准静态过程，因而不能运用绝热过程方程来分析计算，可以用热力学第一定律来分析计算。

在腾讯直播课堂上，还可以通过手机移动端的“慕课堂”智慧小程序，穿插完成签到、讨论或练习等任务，调节课堂气氛。例如，我们教学班的“慕课堂”后台“课堂活动类型统计图”数据统计显示，总36次授课中完成签到34次，讨论30次，练习14个，问卷3个。

3.课后管理

课后，教师融合应用多种信息化手段，加强对学生学习的督促和管理。具体做法是：利用“慕课堂”后台管理查看学生线上学习的数据和分析学情;利用微信公众号推送习题课的课件等复习资料，并按教学进程适时向学生推送线下作业解答和自测题答案;利用班级QQ群和微信公众号进行互动答疑;等等。

在作业和教学检查环节，分层次要求和管理。首先检查线下纸质作业的完成情况和抽查学生的腾讯课堂听课笔记。学生通过拍照的方式提交作业，再由各班级学习委员统一收集后发送给任课教师，任课教师及时批改作业并在腾讯课堂上评讲。对于没有听课笔记的学生，教师及时进行沟通，以了解学生的听课效果和缺课情况。其次要求学生在慕课平台上完成一定量的线上作业。最后鼓励学有余力的学生完成微信公众号推送的自测训练题。这样对学生的课后学习进行分层次要求和管理，可以兼顾到每位学生，便于教师了解学生的的实际情况和学习能力。

（三）教学考核和效果

2020年春季学期结束前夕，我校学生分批返校参加期末自主复习和集中考试，大学物理课程的幕课及微信资源在学生的期末复习中发挥了重要作用。微信公众号助手APP数据统计显示，期末复习期间，学生的每日访问量均超过10 000人次，分享转发数10次。“慕课堂”后台数据也显示，“大学物理1”在线开放课程在中国大学MOOC平台上的课程评价分为4.6分。从218条学生留言中可以看到，在线开放课程受到很多学生欢迎。

抗疫期间，将幕课、微信公众号与腾讯直播课堂优化整合的“大学物理1”在线开放课程，得到了绝大多数学生的认可，并取得了良好的教学效果。据统计，我校所有开设“大学物理1”在线开放课程的班级，在2020年春季学期期末考试中均取得了较好的成绩。在试卷难度系数一样的情况下，成绩分布情况与往届同类班级的传统线下教学相当。例如，我们的关联教学班成绩稍好于上屆同类班级，其中不及格率为15.0%，下降了5.7个百分点。

三、融合应用信息化手段助力学生科学素养的培养

大学物理课对培养学生的科学素养具有重要的作用，科学素养是对知识本质的理解、升华、激活和运用，它包括科学知识、科学方法、科学思想和科学态度等[6]。

在大学物理教学实践中，我们体会到，信息化教学手段的融合应用，可实现在线开放课程和课堂教学的优势互补，能缓解大学物理课程内容较多而学时相对较少的矛盾，在技术和时间上为利用大学物理课培养学生的科学素养提供了有利的条件。

（一）突出与工科专业相融合

结合我校工科专业的具体情况，“大学物理1”在线开放课程中增设了“工科教授聊物理”视频专栏，邀请我校船海、机械等学院的几位教授摄制了多个物理知识与专业知识紧密结合的讲座视频，例如船舶中的力学举例、高楼减震摆、惯性导航陀螺仪、手机触摸屏工作原理、近海岸风力发电等，帮助学生了解物理知识在工程上的运用，从而加深他们对物理知识本质的理解，激发他们的学习兴趣。

另外，我们在“欣微课堂”微信公众号的“知识拓展”主菜单下设置了“课外拓展”和“生活物理”两个一级子菜单，利用微信公众号的群发和链接功能介绍物理学前沿知识，精选网络上研究物理学在生产和生活中的应用等方面的优秀文章或视频，转发或将链接地址推送给学生，从而加强学生科学素养的培养。

（二）融入物理学史教育

在大学物理教学中引入物理学史作为改革传统物理教学模式的一种手段，一直以来受到国内外学者的广泛关注[7]。物理学史的引入，除了能增添课程的趣味性，还能让学生体验物理概念、物理规律的发现过程，了解和掌握物理学发展中的方法论，领会物理学思想，感受理性探索的乐趣，从而培养学生的科学素养。

我们通过查阅一些物理学史书籍，寻找和发掘物理学史料，对物理学史料进行一定的编辑和加工使之成为优质的教学素材，或将其制作成教学视频、课件等。对于物理学史，我们或融入大学物理课堂教学引导学生学习，或通过在线慕课或微信公众号向学生推送供学生自主学习。

例如，“大学物理2”在线开放课程中增设了“古今中外漫话物理”拓展栏目，提供了9个微视频，具体有“从经验到科学的上下3000年”“从中国科学的黄金时代看物理”等。另外，在“欣微课堂”微信公众号的“知识拓展”主菜单下设置了“学史教育”一级子菜单以及“物理学史”和“物理学家”两个二级子菜单，将制作好的有关大学物理每一知识模块的发展史的PPT课件、物理学家PPT课件和物理学史上一些重大发现和著名争论的Word文档等物理学史素材上传至微信公众号，供学生随时查看学习。同时，利用微信公众号的外部链接功能，精选网络上的一些关于物理学史方面的优秀文章或视频推送给学生。实践表明，将物理学史融入大学物理教学，可有效培养学生的科学素养。

综上可知，微信公众号和慕课这两种信息化教学手段各具特色，将两者有机结合，充分发挥慕课的微视频和在线测试的优势以及微信公众号的图文即时推送和外部链接的优势，有利于提高大学物理教学的效果。在大学物理教学中灵活应用以慕课为主的信息化教学手段，使大学物理教学充满了时代气息，真正发挥了大学物理课程对传授学生物理知识和培养学生科学素养的双重作用。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王祖源，张睿，顾牡，等.基于SPOC的大学物理课程混合式教学设计与实践[J].物理与工程，2018（4）：3-19.

[2] 卢树华，田方，王丽辉.大学物理教学信息化探讨与实践[J].大学物理，2019（1）：47-52.

[3] 胡芳馨，郭春显，杨鸿斌，等.基于微信公众平台的大学物理翻转课堂教学模式初探[J].课程教育研究，2019（11）：155.

[4] 郑奇，杨竹筠.SPOC：结合高校教学的融合创新[J].物理与工程，2014（1）：15-18.

[5] 徐红霞，王顺治，刘烨.MOOC课程与校内“大学物理课堂”混合式教学的尝试[J].物理通报，2019（10）：28-32.

[6] 冯明春，王玉杰，李增松，等.物理学史在大学物理教学中的功能及其现状调查分析研究[J].大学物理实验，2019（12）：130-135.

[7] 邓浩亮.关于在大学物理教学中引入物理学史的探讨[J].天津职业技术师范大学学报，2019（1）：54-57.

[责任编辑：黄春香]