[出处] 教育教学论坛_2022年第36期

张 静，杨艳芳，江海燕，刘彩霞，徐元英

（合肥工业大学 物理学院，安徽 合肥 230009）

2020年11月，世界互联网大会·互联网发展论坛开幕，习近平主席在致论坛的贺信中指出，当今世界，新一轮科技革命和产业变革方兴未艾，带动数字技术快速发展。新冠肺炎疫情发生以来，在线教育技术发展迅速。在教学过程中，以雨课堂、腾讯课堂、钉钉等网络智慧教学平台为辅助，将传统教学模式与丰富的网络资源和信息交互手段有机结合，充分激发教师和学生的主观能动性，优化教学过程，提高教学质量。这种混合式教学模式不仅突破了时间和空间的限制，最大限度地实现资源共享，而且推动了学习方式和学习意识的变革，使自主学习和个性化教学成为可能，充分满足现代教育和终身教育的需求。

一、基于智慧教学平台的大学物理“三阶式”混合教学模式

高等院校理工科专业的大学物理系列课程是培养学生科学核心素养和创新探索精神的重要载体，直接影响物理观念、科学思维、实验探究、科学态度与责任等物理核心素养的形成，以及科学核心素养的整体提升。基于智慧教学平台，构建“探究式预习—同伴式学习—进阶式复习”的三阶式混合教学模式，就是一种有效落实科学精神和实践能力素养培养，并贯穿和融通其他素养的教学方式。

（一）探究式预习

受传统教学模式和思维定式的影响，大部分教师习惯于把主要精力放在教学内容的教授及课后练习的完成等环节，忽视了预习的重要性。在大学物理教学过程中经常会面临这样的问题，学生在听课过程中由于对新知识不熟悉、不了解而无所适从，跟不上课堂进度，逐渐丧失学习动力和欲望。如果在课前针对新知识进行初步了解和把握，不仅能够锻炼学生的自主学习能力和探索精神，也有助于提高后续课堂的教学效率。预习是学习新知识的前导，“探究”则是预习过程中牵一发而动全身的关键，引导学生进行探究式预习，在预习过程中培养自主精神和创新意识，教学效果将事半功倍。

预习就是让学生依据已有的知识和经验，通过感知、理解、分析、判断、想象等心智活动，经历发现问题、分析原因、尝试探究、归纳创新等步骤学习新知识的过程。通过预习，学生对知识点进行梳理和思考，充分联系以往的知识体系，将学习材料和内容加工成“半成品”。认知心理学家皮亚杰提出，应以教会学生怎样学习和持续发展为教育宗旨。学生通过尝试、思考和探索，整理出对新知识的疑问和困惑，在随后的课堂学习中就会自然而然地集中注意力，聚焦疑难之处，形成积极主动的内驱力和持续学习的行动力。

另一方面，盲目让学生自己预习可能会抓不住重点，教师应当充分利用智慧教学平台进行引导和辅助。根据预习提示和要求，确定预习步骤，制定和推送预习问题和资料。预习问题应有区分度，难度适中，循序渐进，并能精准体现核心内容和核心概念，关联教学目标，教师根据学生反馈，及时总结归纳，提炼重难点，做好教学预案。

高质量的预习，需要长期坚持并形成有效模式，一是要充分调动学生的预习兴趣，使其明确有效预习对后续学习效果的促进作用。二是要提高学生的预习能力，包括明确所要预习的内容及重难点，并围绕重难点提升资料查阅、分析思考、联想运用、总结判断及互助学习等综合能力，提高学生的参与积极性，并在高效的合作预习、探究过程中体验自主预习的成就感。三是注意消除预习的随意性。教师要对学生的预习情况进行预判和评价，帮助学生在探索和求知过程中形成良好的物理思维和习惯。

（二）同伴式学习

为了在大学物理教学过程中实现合作学习和有效互动，哈佛大学埃里克·马祖尔基于合作学习理论创设了同伴教学法，其实质就是在课堂上以适当的方式建立学习共同体，以获得高效率的教学效果和学生群体素质的整体提升。

在课堂中构建学习共同体，通过学生之间的对话与合作，不仅可以学习同伴的优点，也能认识自身缺点，拓宽知识面，提升学习能力。日本教育学家佐藤学认为这一学习共同体充满无限的可塑性，每个学生的成长环境、情感性格、思维方式、兴趣爱好等千差万别。他们聚集在一起的时候，群体之间的差异性和多样性得到充分展现，构成一个交响乐团般的集体，所有参与的学生沟通能力与合作能力都能在潜移默化中得到提升。

同伴教学法是基于教师在预习环节中系统设计的概念测试或基本理论测试问题，实现课堂师生互动、生生互动的教学方法，由许多针对本质概念和关键知识点的简短讲授课题构成。与同伴交流和辩论的过程打破了传统的被动式教学的千篇一律，学生不仅接受新知识，还必须独立思考问题，把自己的想法和观点用适当的方式表达出来，这是一种综合性的考验，更是促进能力进阶的有效方法。

同伴教学法的关键是教师在预习阶段应设计高质量的测试问题，用以激发学生对问题的有效讨论。有效的测试题应该围绕课程核心内容和本质概念，让学生在讨论过程中深化理解和扩展预习阶段获取的知识成果。学生给出的测试题答案，往往会有错误和偏差，而学生之间在互相提问和解答彼此问题时，将知识应用到不同的问题情境中，有利于知识迁移，从而有效学习新知识，带来事半功倍的学习效果，这是同伴教学法的真正价值。全体学生互助合作则是同伴教学法取得成功的基本要素，只有互帮互助、团结协作，才能充分展现课堂运作的科学性和组织性，形成“雁阵效应”。

教师为了在课堂上即时掌握学生答题和研讨的进展情况，并以此为依据组织课堂教学，需要借助智慧教学平台作为信息交互的方式。应用同伴教学法，教师在上课时可以对讲课内容进行适当取舍，例如，学生通过自学和互学之后已经掌握的内容无须讲授，大部分学生认为疑难的知识点则应重点讲解并通过练习加以强化。同伴教学法并不意味着完全放弃传统的课堂教学，当知识内容过于复杂或难度过大，不能通过学生自学和合作互学解决时，课堂讲解仍是必不可少的，因此，构建灵活机动的混合式教学模式已经成为新时代教育理念下的重要课题。

（三）进阶式复习

布鲁姆将认知目标分为记忆、理解、应用、分析、综合、创造，体现了学习进阶的理念。根据认知心理学的同化理论，结合物理核心素养的培养要求，可以认为学生在学习过程中形成上位物理认知，通过与新的系列化具体下位物理问题发生相互作用（即解答具体物理问题）的科学推理过程，内化原有的物理理论和方法，将其提炼升华为稳定、清晰、概括化的物理核心素养。

进阶式复习的含义通常涵盖两个方面，一是复习任务的设置要有层次感和递进关系，主要体现在教师要根据物理核心知识间的联系，依据不同层次的教学目标，设置层层递进的复习问题和作业，以基本概念为核心，以基本规律的应用为主线，使学生对问题的分析和处理有序进行。各级教学目标既相互联系，又呈螺旋式上升，循序渐进，环环相扣，使学生对某一主题的思考和认知逐步丰富和深入，思维持续保持活跃状态，逐步达成高阶认知目标。二是要在面向全体学生的基础上，充分考虑学生的个体差异和能力发展需求，做到因材施教，量身定做。例如设置复习问题时，核心知识点相同，解决问题的思路和方法相同，但内容多少和难易程度可以有所不同，既能让能力出众的学生充分发挥自身水平，也有利于基础薄弱的学生掌握基本概念，学习基础知识，形成良好的区分度。进阶式复习模式不仅给学生提供了承载知识的载体，而且有助于学生建构知识框架，使其问题分析、逻辑推理、数学计算等方面都能够得到提升。

二、“大学物理”系列课程混合教学模式的探索与实践

合肥工业大学“大学物理”系列课程一贯秉承学校“构建以能力为导向的‘培养目标—教学过程—质量提升’三位一体教学体系”的指导思想，对混合式学习的需求、内容、可行性、学习者特征等进行充分分析，将混合式教学理论应用于大学物理课程改革，采取信息技术与传统课堂相结合的方法，在基于智慧教学平台的混合式教学模式方面进行了积极探索和实践。

“三阶式”混合教学模式涵盖教师活动、学生活动、学习资源的支持等方面。以智能平台为教学辅助的混合式教学过程如图1所示。以光栅衍射为例，分析“三阶式”混合教学模式的具体设计和应用。

图1 基于智慧教学平台的“三阶式”混合教学模式

（一）课前导学：探究式预习

教师提前设置预习任务和概念测试题，制作PPT、视频、试卷等，推送至教学平台。要求学生预习光栅的基本概念和光栅衍射的相关内容，结合图片或视频资料举出实例，提出问题。例如学生常用的文具盒或书包等用具的表面经常镶嵌有立体图画，它们是如何表现出立体感的，光盘的表面为什么会有彩色的花纹，它和肥皂膜的彩色条纹是同种光学现象吗……学生在着手学习之前，可以先通过教师提供的在线课程介绍、教学计划，对即将学习的知识进行系统把握，包含对课程特色、教学方法、课程的设计思路等进行认识了解。通过阅读课本、文献或查找资料，初步认识光栅的概念，对预习问题展开探究，初步了解光栅衍射的相关内容，逐渐提炼出重难点。在此过程中可以随时提出自己的疑问，及时向教师反馈。智慧教学平台能够通过数据分析功能，向教师实时传达学生的预习情况；教师通过与学生的互动，分析学生的知识盲区，确定授课重点和难点。

（二）课堂教学：同伴式学习

课堂学习过程以预习阶段提出的问题为切入点，指出立体画表面镶嵌的光栅，起到了限制光线出射方向的作用，使人的双眼形成视差，产生立体感，此处并没有衍射效应；而光盘的表面则是周期性螺旋状凹槽，可视为一种反射光栅，彩色条纹则是衍射的结果，引入光栅的概念和分类。可进一步借助简单的光栅片教具，引导学生观察教室里的灯光透过光栅后发生的现象，并将其与单缝弗朗禾费衍射及杨氏双缝干涉条纹进行对比，提出问题：平行光穿过多条平行窄缝时会产生什么现象，遵循怎样的规律？循序渐进地引入新课内容。着重以透射光栅为例研究光栅衍射的基本规律，借鉴双缝干涉的研究思路，分析各条窄缝出射光线的光程差，得出光栅方程，明确明暗条纹形成的条件。对于涉及核心概念的关键内容，可设置讨论题，让学生展开讨论，例如光栅衍射暗纹的形成条件究竟是各条窄缝的出射光线彼此之间都要干涉相消，还是所有出射光线的光振动矢量总和为零从而相消？讨论的形式灵活机动，可以是阐述，也可以是辩论，持不同观点的学生自动组成两个或多个讨论组，可以借助理论分析、定律推导、列举实例等方式论证己方观点，并试图说服对方。在此过程中教师应随时关注、正确引导，避免出现群体性理解偏差和谬误。精准掌握知识点的学生在向其他同学进行讲解、纠正错误观点时，甚至比教师更容易基于自身体验而直击要点，达到事半功倍的效果。光栅衍射概念和衍射图样的形成规律都很抽象，在讲述和推导的基础上，可以充分运用智能平台的视频资源，介绍光栅在染料激光器、光谱分析仪等领域的应用，便于学生建立生动直观的物理图像，有助于对物理规律的深入理解和掌握。

（三）课后反馈：进阶式复习

教师可针对不同层次学生设计递进式复习任务，推送练习和复习题，学生可以通过附件作答、拍照上传、语音回复等方式，及时反馈自己对知识的掌握情况和疑问之处，通过对知识结构的系统性回顾、梳理和巩固，逐步建立和完善知识体系，达成高阶认知目标。例如通过多种实例，进一步加深理解光栅的概念和光栅衍射的应用，指出凡是具有空间周期性结构的光学元件都可视为广义的光栅。可以用实验室里观察白光或单色光衍射花样的实例进行基础性练习，也可以设置开放式问题的讨论，小到舞台上应用光栅形成炫丽的灯光效果，大到光栅光谱仪、光纤光栅在传感器、测温系统、建筑工程、地质遥感等领域的广泛应用，以加强对理论知识的理解巩固。复习不仅是对学生学习情况的检测，也会引起教师对教学系统设计、教学内容、教学方法的调节性思考，对教学质量的改进形成正反馈。教师可以在线答疑解惑，进行个别化指导，真正实现师生实时互动，因材施教。也可借助智慧教学平台进行在线测试，或者要求学生进行开放式综述或小论文的撰写，让学生深入思考，广泛查阅资料，从书本知识拓展到实际应用，不仅加强学生对定律的理解和掌握程度，提高分析问题、解决问题的能力和独立思考的精神，而且进一步强化核心素养的形成，达到能力进阶的教学目的。

运用“三阶式”混合教学模式，教师要从物理学科规律和学生实际出发，以学生为主体，合理安排层次和难度，创设良好的教学环境，充分调动学生的积极性和主观能动性，完成从被动教学到主动学习的转变，累积知识的同时完成核心素养的提升，最终实现课堂教学的有效性。

合肥工业大学大学物理系列课程以丰富的教学实践和省级精品课程平台为依托，以“双一流”建设背景下对创新型人才培养的需求为出发点，将信息技术与传统课堂相结合，创新性地构建“探究式预习—同伴式学习—进阶式复习”三阶式混合教学模式，以期进一步提高教学质量，为进一步深化教学改革提供数据支撑，研究成果具有示范性和辐射性，对安徽省及国内理工科院校的大学物理课程建设和改革，具有一定的参考和借鉴作用。