量子力學(xué)課程混合式教學(xué)的探討

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摘要：基于雨課堂智慧教學(xué)工具，對量子力學(xué)課程進(jìn)行混合式教學(xué)模式改革。探討了混合式教學(xué)擬解決的主要問題，雨課堂在課堂教學(xué)中的具體融入路徑，并且對混合式教學(xué)改革實施效果進(jìn)行了調(diào)查與分析。利用雨課堂將教學(xué)預(yù)習(xí)-課堂交互-課后鞏固的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行串聯(lián)，顯著增強了課堂教學(xué)的活力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，達(dá)到了更好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：量子力學(xué)；雨課堂；混合式教學(xué)；教學(xué)改革

量子力學(xué)是材料類專業(yè)非常重要的學(xué)科基礎(chǔ)平臺課程，對建立完整的基礎(chǔ)理論體系起著關(guān)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(yuǎn)，運用的數(shù)學(xué)工具較為復(fù)雜繁瑣，容易導(dǎo)致學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)積極性，課堂參與度較低。改革教學(xué)方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，已成為量子力學(xué)課程教學(xué)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(xué)工具功能的不斷完善，混合式教學(xué)方式受到越來越多的關(guān)注[1]。為了解決量子力學(xué)課程教學(xué)中遇到的問題，本文擬將雨課堂智慧學(xué)習(xí)工具引入課堂教學(xué)，在現(xiàn)代教育理論的指導(dǎo)下，傳統(tǒng)課堂與在線教學(xué)優(yōu)勢互補，構(gòu)建混合式教學(xué)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(fù)習(xí)、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(xué)習(xí)、過程跟蹤、師生互動等，最大限度地激發(fā)教與學(xué)的活力，提升教學(xué)效果[2]。

一、混合式教學(xué)擬解決的主要問題

（一）提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

量子力學(xué)偏重基礎(chǔ)理論教學(xué)，課程內(nèi)容相對深奧，尤其涉及大量推導(dǎo)繁雜的數(shù)學(xué)公式，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)難度增大。此外，由于知識點間的邏輯性較強，學(xué)生如果在課堂上稍微走神或缺課，就會跟不上教學(xué)進(jìn)度，從而對學(xué)習(xí)后續(xù)知識失去信心。雨課堂智慧學(xué)習(xí)工具引入量子力學(xué)課程教學(xué)，可以通過視頻插入、隨機點名、彈幕提問、PPT回看等網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)功能，充分激發(fā)學(xué)生對量子力學(xué)的思考和好奇心，及時跟上教學(xué)進(jìn)度，充分調(diào)動學(xué)習(xí)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(xué)教學(xué)中，師生交流主要局限在課堂提問和討論，課前課后師生進(jìn)行交流的機會極少，教師無法掌握學(xué)生動態(tài)，教學(xué)效果大打折扣。基于此，充分利用雨課堂軟件在教學(xué)資源整合和教學(xué)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(dǎo)學(xué)生討論，活躍課堂氣氛；學(xué)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(xué)方案。在課堂外，通過設(shè)置預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師可以及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)課程教學(xué)以“教師講、學(xué)生聽”的“填鴨式”教學(xué)方式為主，一方面學(xué)生容易感到枯燥乏味，失去學(xué)習(xí)的主觀能動性；另一方面，教師只負(fù)責(zé)灌輸知識，無法及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)。雨課堂課前-課中-課后全景式學(xué)習(xí)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(lǐng)作用，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。對學(xué)生來說，課堂上限時小測可提高學(xué)習(xí)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(xué)生學(xué)習(xí)效果，以便及時動態(tài)調(diào)整，從而激勵學(xué)生由被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)[4]。

（四）提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率

量子力學(xué)體系龐大，全面講解一般需64學(xué)時以上。無機非金屬材料專業(yè)的學(xué)習(xí)目的僅為一些后續(xù)課程所需，學(xué)時較少，僅32學(xué)時，如何提高教學(xué)效率，使學(xué)生在短時間內(nèi)掌握量子力學(xué)的精髓是課程設(shè)計的重要挑戰(zhàn)。利用雨課堂特殊的“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)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(dǎo)過程設(shè)置為課前預(yù)習(xí)推送給學(xué)生，有針對性地減少課時投入。還能一定程度上了解學(xué)生對知識的掌握情況，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容刪繁就簡，重難點突出，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

二、雨課堂課堂教學(xué)融入路徑

（一）完善、科學(xué)的教學(xué)模塊建設(shè)

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

（二）注重雨課堂課前導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)，以學(xué)定教

量子力學(xué)課程涉及的數(shù)學(xué)知識較為繁雜，有效的課前預(yù)習(xí)可大大提高課堂上的學(xué)習(xí)效率。教師根據(jù)教學(xué)進(jìn)度在雨課堂發(fā)布帶有主要知識點的預(yù)習(xí)課件，學(xué)生個人安排自主預(yù)習(xí)，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(xué)生預(yù)習(xí)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(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生對教學(xué)重難點初步了解，帶著問題走進(jìn)課堂，教師及時分析學(xué)生預(yù)習(xí)情況和預(yù)習(xí)效果，以學(xué)定教，對課程內(nèi)容進(jìn)行有針對性地調(diào)整。

（三）教學(xué)重、難點突出，加強師生互動，以教定練

根據(jù)學(xué)生課前預(yù)習(xí)效果，明確本堂課的重點、知識點，以便進(jìn)行答疑解惑。基于量子力學(xué)理論的特點，授課PPT充分整合各種網(wǎng)絡(luò)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(xué)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(xué)的趣味性。為了保持學(xué)生專注力并檢驗教學(xué)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(xué)生疑點彈幕等隨時調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，實現(xiàn)師生良性互動。

（四）加強雨課堂課后復(fù)習(xí)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(jìn)一步完善課件，并將復(fù)習(xí)課件在雨課堂推送，用于知識復(fù)習(xí)鞏固，學(xué)生在復(fù)習(xí)時如果有疑問也可利用“報告老師”功能進(jìn)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(xué)生的視野，提高融會貫通能力。此外，量子力學(xué)課程涉及較多計算，必須通過課后習(xí)題對知識點進(jìn)行鞏固，教師可以建立課后線上習(xí)題庫，其中部分習(xí)題設(shè)置為作業(yè)，作為平時成績的重要組成部分，以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性和主動性。

三、混合式教學(xué)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(xué)模式的教學(xué)效果，針對量子力學(xué)課程的授課學(xué)生發(fā)放了調(diào)研問卷。

四、結(jié)語

通過對量子力學(xué)課程進(jìn)行基于雨課堂智慧學(xué)習(xí)工具的混合式教學(xué)模式改革，在建設(shè)完善、科學(xué)的在線教學(xué)資源前提下，將“互聯(lián)網(wǎng)+教育”理念應(yīng)用到教學(xué)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)、課堂交互環(huán)節(jié)、課后提升環(huán)節(jié)，并進(jìn)行全面串聯(lián)。通過教學(xué)改革，提高課堂教學(xué)的活力，達(dá)到更好的教學(xué)效果；打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，使教育更加適應(yīng)時代的發(fā)展和需求。學(xué)生通過學(xué)習(xí)，可以掌握全面扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)知識，具備主動學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識，了解材料學(xué)科前沿，培養(yǎng)滿足學(xué)科建設(shè)要求的創(chuàng)新型人才。參考文獻(xiàn)：[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(xué)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(xué)初探——以“生活英語聽說”MOOC與雨課堂的教學(xué)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(yīng)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(xué)模式的比較研究[J].大學(xué)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(xué)設(shè)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(dǎo)學(xué)”中的應(yīng)用效果評價[J].護(hù)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(guān)產(chǎn)品是否存在提升的潛質(zhì)。學(xué)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(xué)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(xué)生對行業(yè)發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行激烈爭論。雖然學(xué)生的專業(yè)課程學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)貫通知識的熱情，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[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(xué)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(xué)初探——以“生活英語聽說”MOOC與雨課堂的教學(xué)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(yīng)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(xué)模式的比較研究[J].大學(xué)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(xué)設(shè)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(dǎo)學(xué)”中的應(yīng)用效果評價[J].護(hù)理研究，2018，32（4）：560-563.

作者：王琦 曹文斌 單位：北京科技大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院