張 靜，楊艷芳，江海燕，劉彩霞，徐元英

（合肥工業(yè)大學 物理學院，安徽 合肥 230009）

2020年11月，世界互聯(lián)網(wǎng)大會·互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展論壇開幕，習近平主席在致論壇的賀信中指出，當今世界，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，帶動數(shù)字技術快速發(fā)展。新冠肺炎疫情發(fā)生以來，在線教育技術發(fā)展迅速。在教學過程中，以雨課堂、騰訊課堂、釘釘?shù)染W(wǎng)絡智慧教學平臺為輔助，將傳統(tǒng)教學模式與豐富的網(wǎng)絡資源和信息交互手段有機結(jié)合，充分激發(fā)教師和學生的主觀能動性，優(yōu)化教學過程，提高教學質(zhì)量。這種混合式教學模式不僅突破了時間和空間的限制，最大限度地實現(xiàn)資源共享，而且推動了學習方式和學習意識的變革，使自主學習和個性化教學成為可能，充分滿足現(xiàn)代教育和終身教育的需求。

一、基于智慧教學平臺的大學物理“三階式”混合教學模式

高等院校理工科專業(yè)的大學物理系列課程是培養(yǎng)學生科學核心素養(yǎng)和創(chuàng)新探索精神的重要載體，直接影響物理觀念、科學思維、實驗探究、科學態(tài)度與責任等物理核心素養(yǎng)的形成，以及科學核心素養(yǎng)的整體提升?；谥腔劢虒W平臺，構(gòu)建“探究式預習—同伴式學習—進階式復習”的三階式混合教學模式，就是一種有效落實科學精神和實踐能力素養(yǎng)培養(yǎng)，并貫穿和融通其他素養(yǎng)的教學方式。

（一）探究式預習

受傳統(tǒng)教學模式和思維定式的影響，大部分教師習慣于把主要精力放在教學內(nèi)容的教授及課后練習的完成等環(huán)節(jié)，忽視了預習的重要性。在大學物理教學過程中經(jīng)常會面臨這樣的問題，學生在聽課過程中由于對新知識不熟悉、不了解而無所適從，跟不上課堂進度，逐漸喪失學習動力和欲望。如果在課前針對新知識進行初步了解和把握，不僅能夠鍛煉學生的自主學習能力和探索精神，也有助于提高后續(xù)課堂的教學效率。預習是學習新知識的前導，“探究”則是預習過程中牽一發(fā)而動全身的關鍵，引導學生進行探究式預習，在預習過程中培養(yǎng)自主精神和創(chuàng)新意識，教學效果將事半功倍。

預習就是讓學生依據(jù)已有的知識和經(jīng)驗，通過感知、理解、分析、判斷、想象等心智活動，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、分析原因、嘗試探究、歸納創(chuàng)新等步驟學習新知識的過程。通過預習，學生對知識點進行梳理和思考，充分聯(lián)系以往的知識體系，將學習材料和內(nèi)容加工成“半成品”。認知心理學家皮亞杰提出，應以教會學生怎樣學習和持續(xù)發(fā)展為教育宗旨。學生通過嘗試、思考和探索，整理出對新知識的疑問和困惑，在隨后的課堂學習中就會自然而然地集中注意力，聚焦疑難之處，形成積極主動的內(nèi)驅(qū)力和持續(xù)學習的行動力。

另一方面，盲目讓學生自己預習可能會抓不住重點，教師應當充分利用智慧教學平臺進行引導和輔助。根據(jù)預習提示和要求，確定預習步驟，制定和推送預習問題和資料。預習問題應有區(qū)分度，難度適中，循序漸進，并能精準體現(xiàn)核心內(nèi)容和核心概念，關聯(lián)教學目標，教師根據(jù)學生反饋，及時總結(jié)歸納，提煉重難點，做好教學預案。

高質(zhì)量的預習，需要長期堅持并形成有效模式，一是要充分調(diào)動學生的預習興趣，使其明確有效預習對后續(xù)學習效果的促進作用。二是要提高學生的預習能力，包括明確所要預習的內(nèi)容及重難點，并圍繞重難點提升資料查閱、分析思考、聯(lián)想運用、總結(jié)判斷及互助學習等綜合能力，提高學生的參與積極性，并在高效的合作預習、探究過程中體驗自主預習的成就感。三是注意消除預習的隨意性。教師要對學生的預習情況進行預判和評價，幫助學生在探索和求知過程中形成良好的物理思維和習慣。

（二）同伴式學習

為了在大學物理教學過程中實現(xiàn)合作學習和有效互動，哈佛大學埃里克·馬祖爾基于合作學習理論創(chuàng)設了同伴教學法，其實質(zhì)就是在課堂上以適當?shù)姆绞浇W習共同體，以獲得高效率的教學效果和學生群體素質(zhì)的整體提升。

在課堂中構(gòu)建學習共同體，通過學生之間的對話與合作，不僅可以學習同伴的優(yōu)點，也能認識自身缺點，拓寬知識面，提升學習能力。日本教育學家佐藤學認為這一學習共同體充滿無限的可塑性，每個學生的成長環(huán)境、情感性格、思維方式、興趣愛好等千差萬別。他們聚集在一起的時候，群體之間的差異性和多樣性得到充分展現(xiàn)，構(gòu)成一個交響樂團般的集體，所有參與的學生溝通能力與合作能力都能在潛移默化中得到提升。

同伴教學法是基于教師在預習環(huán)節(jié)中系統(tǒng)設計的概念測試或基本理論測試問題，實現(xiàn)課堂師生互動、生生互動的教學方法，由許多針對本質(zhì)概念和關鍵知識點的簡短講授課題構(gòu)成。與同伴交流和辯論的過程打破了傳統(tǒng)的被動式教學的千篇一律，學生不僅接受新知識，還必須獨立思考問題，把自己的想法和觀點用適當?shù)姆绞奖磉_出來，這是一種綜合性的考驗，更是促進能力進階的有效方法。

同伴教學法的關鍵是教師在預習階段應設計高質(zhì)量的測試問題，用以激發(fā)學生對問題的有效討論。有效的測試題應該圍繞課程核心內(nèi)容和本質(zhì)概念，讓學生在討論過程中深化理解和擴展預習階段獲取的知識成果。學生給出的測試題答案，往往會有錯誤和偏差，而學生之間在互相提問和解答彼此問題時，將知識應用到不同的問題情境中，有利于知識遷移，從而有效學習新知識，帶來事半功倍的學習效果，這是同伴教學法的真正價值。全體學生互助合作則是同伴教學法取得成功的基本要素，只有互幫互助、團結(jié)協(xié)作，才能充分展現(xiàn)課堂運作的科學性和組織性，形成“雁陣效應”。

教師為了在課堂上即時掌握學生答題和研討的進展情況，并以此為依據(jù)組織課堂教學，需要借助智慧教學平臺作為信息交互的方式。應用同伴教學法，教師在上課時可以對講課內(nèi)容進行適當取舍，例如，學生通過自學和互學之后已經(jīng)掌握的內(nèi)容無須講授，大部分學生認為疑難的知識點則應重點講解并通過練習加以強化。同伴教學法并不意味著完全放棄傳統(tǒng)的課堂教學，當知識內(nèi)容過于復雜或難度過大，不能通過學生自學和合作互學解決時，課堂講解仍是必不可少的，因此，構(gòu)建靈活機動的混合式教學模式已經(jīng)成為新時代教育理念下的重要課題。

（三）進階式復習

布魯姆將認知目標分為記憶、理解、應用、分析、綜合、創(chuàng)造，體現(xiàn)了學習進階的理念。根據(jù)認知心理學的同化理論，結(jié)合物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，可以認為學生在學習過程中形成上位物理認知，通過與新的系列化具體下位物理問題發(fā)生相互作用（即解答具體物理問題）的科學推理過程，內(nèi)化原有的物理理論和方法，將其提煉升華為穩(wěn)定、清晰、概括化的物理核心素養(yǎng)。

進階式復習的含義通常涵蓋兩個方面，一是復習任務的設置要有層次感和遞進關系，主要體現(xiàn)在教師要根據(jù)物理核心知識間的聯(lián)系，依據(jù)不同層次的教學目標，設置層層遞進的復習問題和作業(yè)，以基本概念為核心，以基本規(guī)律的應用為主線，使學生對問題的分析和處理有序進行。各級教學目標既相互聯(lián)系，又呈螺旋式上升，循序漸進，環(huán)環(huán)相扣，使學生對某一主題的思考和認知逐步豐富和深入，思維持續(xù)保持活躍狀態(tài)，逐步達成高階認知目標。二是要在面向全體學生的基礎上，充分考慮學生的個體差異和能力發(fā)展需求，做到因材施教，量身定做。例如設置復習問題時，核心知識點相同，解決問題的思路和方法相同，但內(nèi)容多少和難易程度可以有所不同，既能讓能力出眾的學生充分發(fā)揮自身水平，也有利于基礎薄弱的學生掌握基本概念，學習基礎知識，形成良好的區(qū)分度。進階式復習模式不僅給學生提供了承載知識的載體，而且有助于學生建構(gòu)知識框架，使其問題分析、邏輯推理、數(shù)學計算等方面都能夠得到提升。

二、“大學物理”系列課程混合教學模式的探索與實踐

合肥工業(yè)大學“大學物理”系列課程一貫秉承學?！皹?gòu)建以能力為導向的‘培養(yǎng)目標—教學過程—質(zhì)量提升’三位一體教學體系”的指導思想，對混合式學習的需求、內(nèi)容、可行性、學習者特征等進行充分分析，將混合式教學理論應用于大學物理課程改革，采取信息技術與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合的方法，在基于智慧教學平臺的混合式教學模式方面進行了積極探索和實踐。

“三階式”混合教學模式涵蓋教師活動、學生活動、學習資源的支持等方面。以智能平臺為教學輔助的混合式教學過程如圖1所示。以光柵衍射為例，分析“三階式”混合教學模式的具體設計和應用。

圖1 基于智慧教學平臺的“三階式”混合教學模式

（一）課前導學：探究式預習

教師提前設置預習任務和概念測試題，制作PPT、視頻、試卷等，推送至教學平臺。要求學生預習光柵的基本概念和光柵衍射的相關內(nèi)容，結(jié)合圖片或視頻資料舉出實例，提出問題。例如學生常用的文具盒或書包等用具的表面經(jīng)常鑲嵌有立體圖畫，它們是如何表現(xiàn)出立體感的，光盤的表面為什么會有彩色的花紋，它和肥皂膜的彩色條紋是同種光學現(xiàn)象嗎……學生在著手學習之前，可以先通過教師提供的在線課程介紹、教學計劃，對即將學習的知識進行系統(tǒng)把握，包含對課程特色、教學方法、課程的設計思路等進行認識了解。通過閱讀課本、文獻或查找資料，初步認識光柵的概念，對預習問題展開探究，初步了解光柵衍射的相關內(nèi)容，逐漸提煉出重難點。在此過程中可以隨時提出自己的疑問，及時向教師反饋。智慧教學平臺能夠通過數(shù)據(jù)分析功能，向教師實時傳達學生的預習情況；教師通過與學生的互動，分析學生的知識盲區(qū)，確定授課重點和難點。

（二）課堂教學：同伴式學習

課堂學習過程以預習階段提出的問題為切入點，指出立體畫表面鑲嵌的光柵，起到了限制光線出射方向的作用，使人的雙眼形成視差，產(chǎn)生立體感，此處并沒有衍射效應；而光盤的表面則是周期性螺旋狀凹槽，可視為一種反射光柵，彩色條紋則是衍射的結(jié)果，引入光柵的概念和分類?？蛇M一步借助簡單的光柵片教具，引導學生觀察教室里的燈光透過光柵后發(fā)生的現(xiàn)象，并將其與單縫弗朗禾費衍射及楊氏雙縫干涉條紋進行對比，提出問題：平行光穿過多條平行窄縫時會產(chǎn)生什么現(xiàn)象，遵循怎樣的規(guī)律？循序漸進地引入新課內(nèi)容。著重以透射光柵為例研究光柵衍射的基本規(guī)律，借鑒雙縫干涉的研究思路，分析各條窄縫出射光線的光程差，得出光柵方程，明確明暗條紋形成的條件。對于涉及核心概念的關鍵內(nèi)容，可設置討論題，讓學生展開討論，例如光柵衍射暗紋的形成條件究竟是各條窄縫的出射光線彼此之間都要干涉相消，還是所有出射光線的光振動矢量總和為零從而相消？討論的形式靈活機動，可以是闡述，也可以是辯論，持不同觀點的學生自動組成兩個或多個討論組，可以借助理論分析、定律推導、列舉實例等方式論證己方觀點，并試圖說服對方。在此過程中教師應隨時關注、正確引導，避免出現(xiàn)群體性理解偏差和謬誤。精準掌握知識點的學生在向其他同學進行講解、糾正錯誤觀點時，甚至比教師更容易基于自身體驗而直擊要點，達到事半功倍的效果。光柵衍射概念和衍射圖樣的形成規(guī)律都很抽象，在講述和推導的基礎上，可以充分運用智能平臺的視頻資源，介紹光柵在染料激光器、光譜分析儀等領域的應用，便于學生建立生動直觀的物理圖像，有助于對物理規(guī)律的深入理解和掌握。

（三）課后反饋：進階式復習

教師可針對不同層次學生設計遞進式復習任務，推送練習和復習題，學生可以通過附件作答、拍照上傳、語音回復等方式，及時反饋自己對知識的掌握情況和疑問之處，通過對知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性回顧、梳理和鞏固，逐步建立和完善知識體系，達成高階認知目標。例如通過多種實例，進一步加深理解光柵的概念和光柵衍射的應用，指出凡是具有空間周期性結(jié)構(gòu)的光學元件都可視為廣義的光柵?？梢杂脤嶒炇依镉^察白光或單色光衍射花樣的實例進行基礎性練習，也可以設置開放式問題的討論，小到舞臺上應用光柵形成炫麗的燈光效果，大到光柵光譜儀、光纖光柵在傳感器、測溫系統(tǒng)、建筑工程、地質(zhì)遙感等領域的廣泛應用，以加強對理論知識的理解鞏固。復習不僅是對學生學習情況的檢測，也會引起教師對教學系統(tǒng)設計、教學內(nèi)容、教學方法的調(diào)節(jié)性思考，對教學質(zhì)量的改進形成正反饋。教師可以在線答疑解惑，進行個別化指導，真正實現(xiàn)師生實時互動，因材施教。也可借助智慧教學平臺進行在線測試，或者要求學生進行開放式綜述或小論文的撰寫，讓學生深入思考，廣泛查閱資料，從書本知識拓展到實際應用，不僅加強學生對定律的理解和掌握程度，提高分析問題、解決問題的能力和獨立思考的精神，而且進一步強化核心素養(yǎng)的形成，達到能力進階的教學目的。

運用“三階式”混合教學模式，教師要從物理學科規(guī)律和學生實際出發(fā)，以學生為主體，合理安排層次和難度，創(chuàng)設良好的教學環(huán)境，充分調(diào)動學生的積極性和主觀能動性，完成從被動教學到主動學習的轉(zhuǎn)變，累積知識的同時完成核心素養(yǎng)的提升，最終實現(xiàn)課堂教學的有效性。

合肥工業(yè)大學大學物理系列課程以豐富的教學實踐和省級精品課程平臺為依托，以“雙一流”建設背景下對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的需求為出發(fā)點，將信息技術與傳統(tǒng)課堂相結(jié)合，創(chuàng)新性地構(gòu)建“探究式預習—同伴式學習—進階式復習”三階式混合教學模式，以期進一步提高教學質(zhì)量，為進一步深化教學改革提供數(shù)據(jù)支撐，研究成果具有示范性和輻射性，對安徽省及國內(nèi)理工科院校的大學物理課程建設和改革，具有一定的參考和借鑒作用。