尹亚玲，王博文，柴志方，崔 璐，毕志毅

(华东师范大学 物理与材料科学学院，上海 200241)

混合教学模式在大学物理实验课程教学中的应用

尹亚玲，王博文，柴志方，崔 璐，毕志毅

(华东师范大学 物理与材料科学学院，上海 200241)

提出了大学物理实验混合教学模式，包括：自主预习、学生实验、实验报告、主题讨论、自主复习、科学论文、课外探究7个环节. 大学物理实验课程连续2年的教学实践，以及相关学生问卷调查的结果表明：混合教学模式下学生在实验原理理解、实验意义认知、实验疑问探析、课程达标程度和实验兴趣意愿这5个方面的测评结果有明显的提升，学生具有更高的学习效率，教师也具有更高的教学效率.

混合教学模式；传统教学模式；大学物理实验

大学物理实验课程是我国普通高等学校(简称“高校”)物理学专业学生的必修课程，同时作为高校一些理工科院系学生所修读的大学物理课程的重要组成部分，在引导学生掌握物理知识与技能、了解解决物理问题的过程与方法和建立科学的世界观、人生观和价值观方面具有非常重要和深远的作用. 研究发现，学生经过大学物理实验课程的训练之后，参与实践与科学研究的内驱力和动手实践的能力都有所提升. 科学和有效的大学物理实验课程教学有助于提升学生的科学素养和核心素养[1-12].

现有大学物理实验教学模式及存在的问题不利于创新人才的培养[13-14]. 为了改善这种情况，在对比单一且流程化的“预习、实验、实验报告、复习、考试”这一被广泛采用的实验教学模式的基础之上提出混合教学模式. 在2年的教学实践过程中，引导学生合理完成“自主预习、学生实验、实验报告、主题讨论、自主复习、科学论文、课外探究”这一系列教学与学习过程，并设计了针对性很强的问卷进行调查分析. 研究结果表明:混合教学模式的教学效果有较大的提升.

1 以学生能力培养为导向，确定教学模式改革指导思想

大学物理实验课程应提高学生的科学素养，该素养是建立在一定的科学文化知识基础之上，包括合作与竞争意识，信息搜集、鉴别、整合、分析能力,问题发现、思考、解决能力等诸多方面. 皮亚杰的建构主义认为，学习不是知识的传递过程，而是知识本身意义建构的过程. 学习者是知识建构的主体，在学习的过程中，学习者通过在某一客观存在的场景中，在已有经验的基础上通过同化和顺应进行新的经验建构，进而实现新经验的积累[15]. 元认知理论让学生懂得学习的本质就是提升学生的元认知发展水平. 学生只有了解了如何学习知识，才能摸索出适合自己的学习方法，才能更加有效率地进行学习[16]. 针对上述存在的问题，在科学的教学理论与学习理论指导下，我们试图从教学模式这一角度切入，以能力培养为导向，满足各层次学生学习需求，激发学生的学习热情与兴趣，拓展学生的知识面，增加学生的自主学习空间与学习自由度，培养学生的探究能力、创新能力. 我们对大学物理实验课程的教学模式进行改革与调整，以期提升大学物理实验教学质量.

2 以学生能力培养为核心，创建大学物理实验混合教学模式

我们提出的混合教学模式通过调整教学方式，使教师和学生有更多的时间和空间进行交流，进而教师有条件针对学生的自身条件定制学习方式，从而引导更多的学生积极地进行自我实现. 混合教学模式在保证基础知识和技能的教学基础上，对学生的分析问题和解决问题的能力、严谨求真的科学学习习惯、质疑和创新能力进行培养，进而提升学生的科学素养，为学生终身学习和发展奠定了基础. 通过采用“自主预习、学生实验、实验报告、主题讨论、自主复习、科学论文、课外探究”这一混合教学模式在大学物理实验课程教学中的教学实践，观察学生在实验原理理解、实验意义认知、实验疑问探析、课程达标程度和实验兴趣意愿这5个方面的变化，进而为完善大学物理实验课程的教学体系进行探索实践.

1) 自主预习：由以往教师帮助学生预习改为学生自主预习，教师的作用主要在提出问题及与学生讨论问题. 预习课不是“教师演示、学生临摹”的学习形式，而是实现了学生在有知识储备的基础上的“教师组织、学生讨论”的形式. 这种类似于头脑风暴的预习形式有助于引导学生发现性思维的养成，并为学生发现、提出、分析和解决问题营造了良好的学术氛围. 同时锻炼了学生自主收集、筛选、整理和分析必要信息的能力.

2) 学生实验：学生根据讲义的要求，自主设计实验步骤和数据记录表格，并独立完成实验任务，教师会有针对性地对学生进行提问和指导. 本模式中的实验过程和传统模式不同. 首先，教师不直接对学生该如何操作下达指令，更不会代替学生完成实验. 学生物理实验的过程就是最大化重现物理原理和规律被发现的过程，这也符合教学是知识的再创造这一教学理念. 在这样的实验过程中，学生本身就是教学的主人，每名学生都能体验到成功的喜悦. 其次，教师在实验过程中，会通过观察学生在实验中的表现情况，针对不同的学生，提出不同的问题和讨论. 学生不仅能充分和教师进行交流，还能够接受到符合自身特点和发展需求的指导，有助于学生个性化、多元化的发展. 教师在指出学生问题的同时，也能调动学生提问的兴趣，“问题教学”成了教师教学的主要形式. 最后，教师在巡视过程中会对学生的实验操作程度、实验预习情况、实验完成情况做出实时评估，即完成对学生实验课程的过程性评价.

3) 实验报告：实验报告内容除了常规内容之外，还着重对实验数据的分析与实验结果的讨论以及实验本身的延伸和拓展加以叙述，也可以探讨对实验方案的改进与优化.

4) 主题讨论：增加阶段性分组实验交流讨论课，讨论主题源于学生所完成的多个实验，不是简单的实验原理与过程描述及结果呈现，而是具有一定的研究性与开放性，要求学生结合实验中发现的问题，通过拓展学习与深入探究，提出对实验中发现与思考的问题的观点、解答以及创新的改进，教师结合实际情况进行点评、解说与补充，充分发挥交流讨论课的教学效果.

5) 自主复习：学生结合讲义和实验报告进行实验复习，有疑问处可以与教师交流. 本模式中关于自主复习的突出特点在于，学生是复习的主体，学生自主选择复习的内容和复习的方式与复习节奏，教师不会对学生采取“划重点”、“做题目”等传统复习方式. 学生在整体性的回顾之后可以对整个学期的实验建立起整体印象，此时学生与教师的交流就是具有知识和经验基础之上的讨论，是思维含量很高的讨论，有助于学生进一步建构知识.

6) 科学论文：学生对实验问题进行拓展学习与深入探讨，选取在实验中感兴趣的发现或者针对某个实验进行深入研究，并按照学术论文的要求进行论文撰写. 通过引导学生撰写论文，一方面可以让学生深入地了解实验的建立过程和内涵；另一方面通过论文的书写，能够系统训练查阅文献和科学语言书写的能力，进而锻炼学生撰写论文的能力，为毕业论文和研究生阶段的科研文章撰写奠定基础.

7) 课外探究：学生可以自荐参与某个实验的进一步探索，或者在教师的指导下参与实验系统的优化或新实验项目的研发等. 学生的物理实验课程应该和科研训练项目进行有机地结合，以研带学，实现学生的分层发展. 在课外探究的过程中，教师会对学生提出更高的要求，并提供相关的、更深入的、更专业的文献资料供学生探究，进而实现对学生自主学习能力和探究学习能力的最大激发.

探究混合教学模式在大学物理实验教学中的应用，具体研究方法总结如下：

1) 文献调研,调研与大学物理实验教学改革相关的文献，结合到本文的研究中. 学习文献中的研究方法、问卷设计与发放和分析方法.

2) 理论分析,以学习心理学的基本观点和物理学的知识结构特点为出发点，根据学生综合能力分布，设计适合的混合教学模式，安排具体操作流程.

3) 应用实践,包括学生自主预习指导、学生分组、学生实验的启发性指导、讨论课的设置、论文写作、学生自荐实验的指导、学生自荐参加的实验系统的优化或新实验仪器的开发等.

4) 问卷调查,对使用混合教学模式的班级进行问卷调查，客观分析调查结果，总结大学物理实验课程中应用混合教学模式的教学效果. 采用SPSS软件和Excel软件等进行数据整理、归纳和分析，总结当下大学物理实验教学过程中存在的问题、混合教学模式的实际教学效果以及现行混合教学模式存在的不足.

与传统模式中单独针对学生的知识和技能掌握情况进行评价的目标不同，混合教学模式更加倾向于评价学生实际获得的收获与大学物理实验课程的教学目标的差异程度，也就是评价学生的实际提升与预期标准的差异，并且分析产生这些差异的原因，进而对现有的教学方式进行调整，以使得接下来的教学更加符合学生的学习能力和学习期望. 混合教学模式中的教学评价目标更加符合教学评价的一般功能，即检测、诊断、反馈、调节、激励、导向功能[17]. 混合教学模式的实验课程评分细则如表1所示. 虽然最终的评价结果是以分数的形式体现，但是混合教学模式的评价标准不是将学生进行趋同化的评价，而是建立在学生实际情况基础和真实学习情境之上的差异化、个体化的评价. 通过教师对学生理论知识能力、问题解决能力和创新发展能力的综合考察，继而对学生建立个人档案和进行分层，实施对学生的分层评价.

表1 混合教学模式下的大学物理实验课程评分细则

3 以物理学系本科生为教学主体对象的大学物理实验混合教学模式教学实践

根据华东师范大学物理学系本科生第3学期大学物理实验课程要求确定本项目的主要任务，根据调研和理论分析设计好本项目的混合教学模式，并将其具体实践到大学物理实验课程教学中. 在实践中，通过随堂跟踪、课后问卷调研、任课教师采访等方式，征集当下大学物理实验教学存在的问题以及各方人士的意见和建议，对现行的混合教学模式进行评估和调整，使未来的教学模式更加符合教学实际和学生的学习需求.

本研究的问卷在编制时采取了灵活多样的问题形式，其中包括单选题、多选题、填充题和开放式问题，并且根据题目内容的深度和题目内在的相关性，合理设计了问题之间的顺序性. 为了保证问卷的可信度和有效性，遵循了如下4条准则选择了有效问卷：1)漏答题目不超过15%；2)选择题答案不具有明显的规律性；3)答案不是完全相同的选项；4)按照问卷提示的方式完成问卷. 然后利用SPSS软件和Excel软件对统计数据进行分析.

4 研究结果分析

图1给出了传统模式中学生对实验项目感受情况，可以很明显地发现，大多数学生认为现有的实验项目内容与理论教学进度脱节，并且实验项目之间没有关联性，实验课程不够系统，不能理解学习这些实验的原因. 还有一些学生表示现有的实验内容主要为验证性实验，自己设计和思考的成分比较少，做起来没有动力. 由此发现，学生内心还是很渴望接受实验的训练，只不过学生更希望能在深入了解实验的原理和实际意义的基础上进行实验，并且希望自己是实验的主人，希望自己的思考能在实验中得到实现. 我们有理由相信，如果未来的实验项目满足了学生的这些需求，学生在实验课上的满足感和获得感会更高，学习积极性和学习效率也会更高.

图2反映了学生在经历了2种教学模式之后对教学模式本身认知的态度. 从人数分布可以看出，绝大多数的学生(37人次)都能认识到2种教学模式的本质不同，即学生在课堂中参与程度的不同——在混合教学模式中学生的主体性地位得以保障，学生具有很大的自主权. 这种自主性也能在其他选项中得以体现， 例如，教师教学模式由单一传授转向了灵活多变，并且教师在教学过程中采用启发式的教学进而引导学生进行思考；又例如，实验课程通过更多元的考查方式更关注学生的个人差异和多种技能的收获与提升. 这都能反映出：虽然现阶段的混合教学模式仍有缺陷，但学生整体上接受并且认可这一教学模式的教学效果和对其自身带来的提升.

图1 传统教学模式学生感受分布

图2 “混合教学模式与传统模式区别认识”问题的答案分布

根据连续2年的教学实践，总结了大学物理实验教学模式改变前后，学生对于实验教学中7项指标评价结果的对比，见表2. 通过表2可发现，学生在经历混合教学模式的学习过程后，学生搜集、整理和分析课外资源的能力有所提升；学生逐渐养成交流意识，学生正在适应集体学习和团队学习；学生的学习过程逐渐从教师传授向自主建构转变，学生的主体性被提高了.

表2 学生在教学模式改变前后对7项指标的评价结果

此外，由于知识性的学习过程被转移到了学生课后自主学习过程中，因此课上师生交流的机会增多，从学生的反馈可以发现，不仅教师能够实现对尽可能多的学生有针对性提问，而且学生在教师具有引导性和启发性的问题中对相关知识和问题产生进一步的思考和再创造，学生参与学习和研究的主动性大大提升.

混合教学模式通过关注学生个体的发展特点而对学生实施有针对性的教育教学，这与简单地将学生进行分层教学的教学方法是具有本质不同的. 在混合教学模式中，教师更加关注学生的认知发展而不是现有的知识水平，因为学生是发展中的人，同时根据加德纳的多元智力理论我们有理由相信每个学生擅长的领域是不同的，简单地根据试卷测评成绩就将学生分层的方式是不全面的，分层确定之后就停止变化的方式也是不合理的. 在混合教学模式中，教师通过课堂上对学生理论知识和动手能力的观察对学生进行实时评估，根据教师自身多年的学习经历与教学经验，及时地更改对学生的指导方式. 诚然这种教学方式对教师的要求更高，但是不可否认，在这样的指导之下，学生能够得到更大程度的发展. 混合教学模式中增加的主题讨论环节受到了学生的欢迎，学生普遍认为以报告和讨论的形式向同学和教师展示自己小组的研究成果，不仅能使自己对于知识的理解和应用程度加深，还提升了学生的语言表达能力. 很多学生在与教师的私下交流中表示，这是人生第一次站在讲台上与他人分享自己的学习成果，并且表示这样的经历对自己的成长影响很大.

5 研究总结

大学物理实验教学是理工科学生学习知识的必要组成，实验项目有其固有的普适性和不确定性. 我们提出的大学物理实验课程的混合教学模式，具有结构简明、移植方便、效果显著的特点. 区别于传统教学模式，混合教学模式教学方法灵活多样，教学手段新颖别致，重视课前准备、课外辅导和课堂教学效果. 多元化的考核方式使教学评价科学、全面、准确、客观. 全方位、多层次的开放式实验教学能为学生的主动学习和个性发展创造较好的外部环境，能满足学生求知、探索和创新的愿望，侧重创新精神与能力培养，体现了以人为本的教学理念. 另外该混合教学模式可以让学生更多地融入课程教学中，更大限度地锻炼和发挥个人综合能力，对学生掌握科学思想方法、培养创新和探索精神、锻炼建模能力等方面有重要的应用. 经过对2个年级被试学生的实践研究和问卷测评，我们认为混合教学模式在大学物理实验课程的实践中达到了预期效果. 学生通过经历“自主预习、学生实验、实验报告、主题讨论、自主复习、科学论文、课外探究”的教学与学习过程，对实验原理的理解程度得到了提升，学生在经历主题讨论后也能够更加全面地认识实验项目设置的意义，学生能够主动对实验中出现的相关现象和问题进行思考、分析和解决，并且愿意积极地参与相关问题的课后研究. 从任课教师的角度来看，教师进行实验教学的投入产出比(“投入”指教师在备课、教学等环节消耗的精力，“产出”指学生在课后的能力提升)与传统教学模式相比有所提高. 由于混合教学模式并没有从根本上改变传统物理实验的教学方式，只是恰当地分配了学生自主学习、教师集中教学和团队集体学习的时间和比例，并且相应地增加了对学生的评价环节，所以这一教学模式很容易在大学物理实验学习的班级展开，而不必大规模地进行课时调整、内容调整和教师调整.

总之，混合教学模式是大学物理实验课程教学的一次改革与尝试，可以提升教学质量，实现本科大学物理实验课程的教学目标. 关于大学物理实验改革的课题是一个极其庞大的课题，很多方面都亟待改变，我们也呼吁更多有志于从事大学物理实验教学实践和改革的同仁共同努力，共同为建设符合中国特色的大学物理实验教学体系而贡献力量.

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[责任编辑：任德香]

Application of the mixed-mode teaching in the college physics experiment course

YIN Ya-ling, WANG Bo-wen, CHAI Zhi-fang, CUI Lu, BI Zhi-yi

(School of Physics and Materials Science, East China Normal University, Shanghai 200241, China)

The mixed-mode teaching was presented, including autonomous preview, experimenting, laboratory reports, topical discussions, autonomous review, scientific papers and extracurricular research. Two years of teaching for the college physics experiment courses and the related students’ questionnaires showed that the five aspects including the students’ understanding level of experiment theory, the cognition degree of the significance of experiments, the ability of inquiry, the degree of compliance and the aspiration of experiment had been improved significantly. It was proved that the students had higher learning efficiency and the teachers had higher teaching efficiency in the mixed-mode teaching.

mixed-mode teaching; traditional teaching mode; college physics experiment

2016-06-05

华东师范大学教学方法与手段改革项目(No.40400-511232-15101/056)

尹亚玲(1981-)，女，江苏如皋人，华东师范大学物理与材料科学学院副教授，博士，从事大学物理实验教学与研究.

G642.423

B

1005-4642(2017)03-0041-07