量子力學課程混合式教學的探討

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摘要：基于雨課堂智慧教學工具，對量子力學課程進行混合式教學模式改革。探討了混合式教學擬解決的主要問題，雨課堂在課堂教學中的具體融入路徑，并且對混合式教學改革實施效果進行了調(diào)查與分析。利用雨課堂將教學預習-課堂交互-課后鞏固的教學環(huán)節(jié)進行串聯(lián)，顯著增強了課堂教學的活力，提高了學生學習效率、學習興趣和自主學習能力，達到了更好的教學效果。

關鍵詞：量子力學；雨課堂；混合式教學；教學改革

量子力學是材料類專業(yè)非常重要的學科基礎平臺課程，對建立完整的基礎理論體系起著關鍵作用。由于該課程涉及的物理概念與生活經(jīng)驗相去甚遠，運用的數(shù)學工具較為復雜繁瑣，容易導致學生缺乏學習積極性，課堂參與度較低。改革教學方式，提高學生學習興趣，已成為量子力學課程教學的一個重要問題。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和在線教學工具功能的不斷完善，混合式教學方式受到越來越多的關注[1]。為了解決量子力學課程教學中遇到的問題，本文擬將雨課堂智慧學習工具引入課堂教學，在現(xiàn)代教育理論的指導下，傳統(tǒng)課堂與在線教學優(yōu)勢互補，構(gòu)建混合式教學模式。依據(jù)軟件的強大功能，如課前推送、課上實時答疑、課后鞏固復習、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計等，將課前、課中到課后的每個環(huán)節(jié)都賦予新的體驗，實現(xiàn)實時學習、過程跟蹤、師生互動等，最大限度地激發(fā)教與學的活力，提升教學效果[2]。

一、混合式教學擬解決的主要問題

（一）提高學生學習興趣

量子力學偏重基礎理論教學，課程內(nèi)容相對深奧，尤其涉及大量推導繁雜的數(shù)學公式，學生缺乏學習興趣，教學難度增大。此外，由于知識點間的邏輯性較強，學生如果在課堂上稍微走神或缺課，就會跟不上教學進度，從而對學習后續(xù)知識失去信心。雨課堂智慧學習工具引入量子力學課程教學，可以通過視頻插入、隨機點名、彈幕提問、PPT回看等網(wǎng)絡化學習功能，充分激發(fā)學生對量子力學的思考和好奇心，及時跟上教學進度，充分調(diào)動學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性。

（二）加強師生“智慧型互動”

傳統(tǒng)量子力學教學中，師生交流主要局限在課堂提問和討論，課前課后師生進行交流的機會極少，教師無法掌握學生動態(tài)，教學效果大打折扣。基于此，充分利用雨課堂軟件在教學資源整合和教學互動方面的優(yōu)勢，有助于加強師生之間交流，擺脫傳統(tǒng)課堂90分鐘課時的限制[3]。課堂上教師有針對性地編制彈幕，將啟發(fā)式、探究式的提問引入課堂，引導學生討論，活躍課堂氣氛；學生也可以隨時點擊“不懂”按鈕，教師收到反饋后有針對性地調(diào)整教學方案。在課堂外，通過設置預習和復習環(huán)節(jié)，教師可以及時掌握學生的學習情況，隨時解惑答疑，實現(xiàn)師生之間的互動。

（三）實現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)

傳統(tǒng)量子力學課程教學以“教師講、學生聽”的“填鴨式”教學方式為主，一方面學生容易感到枯燥乏味，失去學習的主觀能動性；另一方面，教師只負責灌輸知識，無法及時掌握學生的學習動態(tài)。雨課堂課前-課中-課后全景式學習模式，有利于實現(xiàn)師生角色的轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮教師的引領作用，提高學生自主學習能力。對學生來說，課堂上限時小測可提高學習注意力，“不懂”按鈕、彈幕等環(huán)節(jié)利于提高課堂參與度；對教師而言，利用雨課堂的數(shù)據(jù)采集功能可以隨時分析學生學習效果，以便及時動態(tài)調(diào)整，從而激勵學生由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習[4]。

（四）提高學生學習效率

量子力學體系龐大，全面講解一般需64學時以上。無機非金屬材料專業(yè)的學習目的僅為一些后續(xù)課程所需，學時較少，僅32學時，如何提高教學效率，使學生在短時間內(nèi)掌握量子力學的精髓是課程設計的重要挑戰(zhàn)。利用雨課堂特殊的“互聯(lián)網(wǎng)+”教學模式和多元交互式翻轉(zhuǎn)課堂，可以將要講的一些重要內(nèi)容或繁雜的公式推導過程設置為課前預習推送給學生，有針對性地減少課時投入。還能一定程度上了解學生對知識的掌握情況，實現(xiàn)教學內(nèi)容刪繁就簡，重難點突出，提高學生的學習效率。

二、雨課堂課堂教學融入路徑

（一）完善、科學的教學模塊建設

與傳統(tǒng)課堂不同，基于雨課堂的混合式教學模式涉及“課前、課中、課后”等多個教學環(huán)節(jié)，需有針對性地整合和設計各方面教學資源。例如，課前網(wǎng)絡學習資源包括視頻動畫、雨課堂手機課件、課前檢測題、數(shù)學公式回顧等，根據(jù)學習內(nèi)容選擇合適的資源形式。課中教學資源，除了授課用PPT外，還包括適用于雨課堂的隨堂練習題、課堂測驗及編制的彈幕等，用于交互式提問和教學效果評價。課后主要是推送復習課件，促進對知識的鞏固復習。通過電子化設計教學資源，積極發(fā)揮雨課堂的智慧教學屬性，將傳統(tǒng)課堂與在線學習有效整合，從而降低教學成本，提高學習效率。

（二）注重雨課堂課前導學環(huán)節(jié)，以學定教

量子力學課程涉及的數(shù)學知識較為繁雜，有效的課前預習可大大提高課堂上的學習效率。教師根據(jù)教學進度在雨課堂發(fā)布帶有主要知識點的預習課件，學生個人安排自主預習，對于興趣點、疑點及重難點可以隨時通過軟件向教師反饋。此外，雨課堂也同步記錄并統(tǒng)計學生預習時長、觀看次數(shù)等，這些數(shù)據(jù)可以作為過程性評價的參考[5]。通過課前導學環(huán)節(jié)，學生對教學重難點初步了解，帶著問題走進課堂，教師及時分析學生預習情況和預習效果，以學定教，對課程內(nèi)容進行有針對性地調(diào)整。

（三）教學重、難點突出，加強師生互動，以教定練

根據(jù)學生課前預習效果，明確本堂課的重點、知識點，以便進行答疑解惑。基于量子力學理論的特點，授課PPT充分整合各種網(wǎng)絡視頻資源，并注意理論聯(lián)系實際，提高課件的豐富度和吸引力。授課過程中，利用雨課堂統(tǒng)計學生點擊“不懂”的知識點，提高教師對課堂的掌控能力。通過互動性彈幕，加強師生有效及時互動，提高課堂教學的趣味性。為了保持學生專注力并檢驗教學效果，在課件中插入限時小測題，并作為平時成績的重要參考。根據(jù)小測的得分情況、學生疑點彈幕等隨時調(diào)整教學進度，實現(xiàn)師生良性互動。

（四）加強雨課堂課后復習環(huán)節(jié)，注重知識點鞏固

課后，教師可以根據(jù)授課情況進一步完善課件，并將復習課件在雨課堂推送，用于知識復習鞏固，學生在復習時如果有疑問也可利用“報告老師”功能進行及時反饋[6]。教師可以推送視頻資源、擴展知識等，以拓寬學生的視野，提高融會貫通能力。此外，量子力學課程涉及較多計算，必須通過課后習題對知識點進行鞏固，教師可以建立課后線上習題庫，其中部分習題設置為作業(yè)，作為平時成績的重要組成部分，以提高學生的自主學習積極性和主動性。

三、混合式教學改革實施效果調(diào)查與分析

為了綜合評價基于雨課堂的混合式教學模式的教學效果，針對量子力學課程的授課學生發(fā)放了調(diào)研問卷。

四、結(jié)語

通過對量子力學課程進行基于雨課堂智慧學習工具的混合式教學模式改革，在建設完善、科學的在線教學資源前提下，將“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念應用到教學準備環(huán)節(jié)、課堂交互環(huán)節(jié)、課后提升環(huán)節(jié)，并進行全面串聯(lián)。通過教學改革，提高課堂教學的活力，達到更好的教學效果；打破傳統(tǒng)的教學模式，使教育更加適應時代的發(fā)展和需求。學生通過學習，可以掌握全面扎實的自然科學基礎知識，具備主動學習和終身學習意識，了解材料學科前沿，培養(yǎng)滿足學科建設要求的創(chuàng)新型人才。參考文獻：[1]王帥國.雨課堂：移動互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)背景下的智慧教學工具[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（5）：26-32.[2]楊芳，張歡瑞，張文霞.基于MOOC與雨課堂的混合式教學初探——以“生活英語聽說”MOOC與雨課堂的教學實踐為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（5）：33-39.[3]蔣雯音，楊芬紅，范魯寧.雨課堂支持下的智慧課堂構(gòu)建與應用研究[J].中國教育信息化，2017（10）：14-17.[4]多依麗，付曉巖，海軍.“雨課堂”與傳統(tǒng)教學模式的比較研究[J].大學教育，2017（12）：153-155.[5]朱婧，司新輝.基于雨課堂的微積分線上教學設計與實踐[J].中國冶金教育，2021（2）：43-45.[6]李鵬，易淑明，鄭曉妮，等.“雨課堂”在課前、課中、課后“三段式導學”中的應用效果評價[J].護理研究，2018，32（4）：560-563.自愿分組結(jié)合，調(diào)研并講述任意一款金屬制品的生產(chǎn)制造流程，闡明此制品生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量等方面的優(yōu)劣，并分析相關產(chǎn)品是否存在提升的潛質(zhì)。學生選取的產(chǎn)品涉及面從生活常用件到工業(yè)用品，如指甲鉗、保溫杯、制動盤、高速鋼、車用懸架彈簧、軸承、鋼釘、齒輪、無縫管等。甚至超出鋼鐵產(chǎn)品，涉及有色金屬制品，如銅線桿、鋁合金門窗、鋁輪轂和汽車車牌等。在教師的鼓勵和啟發(fā)下，學生之間積極互動。通過質(zhì)疑環(huán)節(jié)，有的小組對一些產(chǎn)品的性能要求提出十分大膽和超前的看法，甚至有學生對行業(yè)發(fā)展態(tài)勢進行激烈爭論。雖然學生的專業(yè)課程學習尚未完善，對個別概念和理論理解不夠深入，個別觀點看起來略顯稚嫩，但已經(jīng)全面體現(xiàn)出積極思考的態(tài)度和學習貫通知識的熱情，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]王帥國.雨課堂：移動互聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)背景下的智慧教學工具[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（5）：26-32.

[2]楊芳，張歡瑞，張文霞.基于MOOC與雨課堂的混合式教學初探——以“生活英語聽說”MOOC與雨課堂的教學實踐為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2017，27（5）：33-39.

[3]蔣雯音，楊芬紅，范魯寧.雨課堂支持下的智慧課堂構(gòu)建與應用研究[J].中國教育信息化，2017（10）：14-17.

[4]多依麗，付曉巖，海軍.“雨課堂”與傳統(tǒng)教學模式的比較研究[J].大學教育，2017（12）：153-155.

[5]朱婧，司新輝.基于雨課堂的微積分線上教學設計與實踐[J].中國冶金教育，2021（2）：43-45.

[6]李鵬，易淑明，鄭曉妮，等.“雨課堂”在課前、課中、課后“三段式導學”中的應用效果評價[J].護理研究，2018，32（4）：560-563.

作者：王琦 曹文斌 單位：北京科技大學 材料科學與工程學院