基于多平台为依托的文科物理实验线上线下混合式智慧教学模式

许凌云

(南京航空航天大学 理学院，江苏 南京 210029)

大学物理实验是高校通识教育的重要课程之一，目前很多高校都开设了文科物理实验课[1-3]，这是培养文科学生兼具一定科学素质的积极尝试，也是适应现代社会复合型人才培养和发展的需要。

我国的大学生早在高中时代就进行了文理分科，文科生的物理基础比较薄弱，如何启发学生，提高他们的物理知识学习兴趣，加强实验操作能力，培养他们的科学创新思维等是物理实验课的目标和任务。目前大部分高校的文科物理实验采用传统的教学方法，即线下教学。教师和学生在实验室进行面对面的互动，学生遇到问题可以及时找老师解决，教学的针对性能够得到体现，但这种课堂实验教学受到时间和空间的限制，缺乏灵活性，很难激发学生的兴趣。随着我国互联网技术的发展，产生了线上教学模式。线上教学能弥补线下教学的不足，学生可以随时随地利用移动终端进行学习，但缺乏师生面对面交流，不太适用于实践教学环节。将线上线下教学有机融合，发挥各自的优势，是高校物理实验教学发展的必然趋势[4-8]。本文讨论如何将线上线下混合式教学引入我校文科物理实验中，提升文科物理实验课的教学效果和学习效率。

1 教学现状

《大学物理实验V》课程是南航面向文科专业开设的独立物理实验课，课程计划16学时，课程内容包括绪论、基础实验和演示实验部分。作为一门独立的实验课程，在有限的课时中，学生完成物理实验需要涉及的知识和技能很多，既包括物理实验理论知识的掌握，又包含实验仪器的熟练操作使用。传统教学流程一般是学生课前预习教材，课上老师讲解实验原理、实验仪器及注意事项等，然后学生在老师引导下进行实验。虽然这种线下教学模式对学生在物理实验知识的理解、仪器设备的规范操作等方面具有不可替代的作用，在提高学生具体问题分析能力和解决问题方面也具有一定的效果。但也存在一些问题：预习准备不充分；实验教学效果不佳；实验时间和空间固定，传统课堂教学中教学时间和空间相对固定，限制了师生交流互动的时间和地点。

2 混合式智慧教学模式探索和实施

随着网络信息技术的加速发展和应用，教育与新技术的结合越来越紧密，在线学习，翻转课堂等学习方式成为了教育发展的新理念。这给文科物理实验教学提供了一个全新的教学改革思路。本文基于学习通平台、腾讯会议、QQ、微信端选课系统等平台构建文科物理实验线上线下混合式智慧学习模式，一方面发挥线上资源丰富、互动方便的优势。另一方面发挥实验课堂教育在培养学生实际操作能力、科学思维方面不可替代的优势。实施方案具体如下：

2.1 智慧实验教学资源建设

智慧实验教学资源建设包括物理实验智慧教学管理平台、在线实验资源建设及智能实验环境的建设。我们在原有的实验开放教学管理系统基础上，发挥智能手机的便捷作用，开发了物理实验智慧教学管理平台，学生利用智能手机在智慧教学管理平台上在线预约实验，下载实验报告模板，收到实验开课提醒通知，实验考勤签到，完成实验预习测试，实验报告上传，成绩反馈，评教等功能。

在线资源建设包括录制和制作电子实验讲义、实验原理操作视频、物理演示实验课件、实验预习测试题库等，为课程的实验教学提供了更多的自主设计的空间。例如在超星学习通中建立的在线课程资源，供学生预习使用。

我们还积极打造智慧实验室环境，实验室配备了多屏的交互式白板，教师和学生的问题可以通过手机直接上传到实验室的黑板上，便于交流讨论。实验桌椅的摆放也打破了传统形式，便于学生小组交流及合作。

2.2 智慧教学模式

大学物理实验V的课程总学时数为16学时，根据课程组成和内容性质，将原有安排适当调整。把绪论和实验背景、实验原理及要点等6个学时调整到线上，利用在线建课、活动安排和线上直播相结合，开展线上教学和在线学习等活动。这样既丰富物理实验学习的内容，又可以帮助学生快速进入线下实验课场景中，提高实验操作的效率。实践教学过程分为课前导学(线上)、课堂实践(线下)、课后分析拓展(线上)三个阶段，积极发挥学生在课堂中的主体作用和教师的引导作用。混合式智慧教学模式过程设计如图1所示。

图1 多平台的线上线下智慧实验教学模式

课前导学阶段：课前预习是实验教学中的重要环节，在这个环节，不仅让学生掌握实验的基本过程，熟悉实验器材的操作，更为关键的是通过线上平台培养学生自主学习的能力。首先教师将制作的实验视频和辅助实验资源材料上传到超星平台上，要求学生通过对这些视频等材料的学习，能够在课堂实践前了解实验原理，实验方法、实验仪器的构造等，同时通过超星在线练习与测试加深对实验的理解和认识。学生也可以就预习中的问题和老师和同学们在超星平台上或qq群中交流讨论。

课堂实践阶段：①混合教学模式中，学生对实验原理，实验仪器等的熟悉工作在预习的过程中必须完成。学生进入实验室后，智能实验教学管理系统在学生手机端发布预习测试试题，要求学生在10分钟内完成作答，并在手机上提交。教师可以实时查看学生答题情况和成绩分布，教师根据预习测试情况有重点进行实验讲解，补充该实验的关键点和仪器使用等注意事项②学生进行实验时，我们的可以让学生2-3人结组的形式，在实验中交流合作讨论，但是要求独立操作完成实验，不能由他人代替操作,让每一个学生得到动手锻炼的机会。③实验完成后，小组学生交流发言，分析讨论。这样学生在实验中不能敷衍了事，必须真正完成实验，主动性得到提高。

课后分析拓展阶段：课后学生进行实验总结并整理实验报告，并上传到系统管理平台，学生可查看在线资源和报告批改情况，对实验过程和内容进行反馈。这个过程需要借助线上平台及qq的互动优势，通过在线资源教师可以与学生进行交流，深入了解学生的学习状态。教师还可以通过超星平台发布与实验相关的拓展资源，供学有余力的学生进一步学习分析和讨论。

2.3 考核方式

实验课程总评成绩包括线上线下两部分：绪论课在线测试成绩(10%)、学习通课程在线预习成绩(10%)、实验成绩(80%)。其中对于实验成绩：单个实验项目满分100分，采用过程性考核，具体包括：预习报告及预习情况答题测试、课堂操作考核、实验报告评价等。课程综合评判主要按照选课系统的出勤记录评定，迟到、旷课等均在上述总评成绩中按实际发生次数扣除相应成绩。新的考核方式是全方位的，倒逼学生主动预习，遵守实验纪律，重视物理实验课程学习。

2.4 教学反馈

虽然混合式教学模式还刚开始实施，但相比于传统教学模式，它已经显示出其优越性。其一，提高了学生学习的积极性，学生能够根据学习通的资源预习，熟悉实验，不受时间、地点等限制。其二，提高了课堂效率，传统教学模式下，课堂上教师需要花较长时间讲解原理和介绍实验仪器，现在课前的导学大部分学生基本掌握了仪器的使用方法，课堂上教师只需对一些实验中的重点和难点加以强调，学生把时间和精力用在实验观察思考操作上。特别是演示实验，我们开辟了腾讯会议线上汇报课堂，将学生分成小组，根据观察的物理现象思考探究，要求学生利用腾讯会议进行线上小组汇报。学生们都认真准备，对演示现象进行了探究和原理分析，表现出了浓厚的物理实验学习兴趣和热情，学习效果非常好，这是部分小组线上汇报PPT的截图(图2)。

图2 演示实验线上课堂汇报部分截图

2.5 学生反馈

为了了解学生对线上线下混合式教学改革的接收度，探索进一步提升教学质量的措施，我们在学习通中制作并发布了课程调查问卷。图3展示了学生对混合式教学模式的赞同情况。大部分学生赞成采用混合式教学，只有少部分学生持一般和不赞成态度。学生普遍认为提高了物理实验学习兴趣，提高了动手解决问题、分析问题的能力等。

图3 学生对混合式教学的认可度

图4给出了学生对本学期混合式教学模式的评价，学生普遍认为学习资源多且可以充分利用，教学方式灵活不呆板。

图4 学生对混合式教学的评价

同时我们对线上线下存在的问题也进行了调查，图5是部分同学的反馈和建议。

图5 部分学生的建议

3 总结和反思

文科物理实验教学采用的智慧线上线下教学模式在一定程度上丰富了教学内容和方式，提升了教学的效果，提高了学生对物理实验的兴趣，加强了学生对知识的理解，培养了学生的自主学习能力，为实验教学改革提供了新思路。但它有别于物理理论课程和工科物理实验教学，实验教学内容和侧重点也不一样。针对文科物理实验教学，需要继续探索和改进。第一，进一步完善线上的教学资源，线上的视频教学资源应该是线下教学的辅助和拓展，而不是简单的录制微课等讲解性的视频资源，力求显示出物理实验与技术、人类社会发展的关系，充分结合生活中的实际问题进行分析，小到生活中的物理现象，大到现代科技新技术。第二，精心打造探究式、有趣的物理实验课堂。文科学生由于物理理论薄弱，上课一开始就是物理实验原理，实验操作等，学生觉得枯燥，不容易接受，课堂开始引入与实验相关的物理现象或故事，引起学生的学习兴趣，明确实验的目的和意义，促进文科学生对物理实验知识的掌握和学习，提高动手能力。第三、将线上线下相结合的教学模式升级为线上线下深度融合的模式，突出两者在课程不同环节的优势和作用，推进信息技术与混合式教学的深度融合，开展多种形式的混合式教学课堂，积极发挥学生在实践课堂中的主体作用，为文科物理实验教学改革提供有效的途径。