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混合教学模式在固体物理教学中的应用

摘要:近年来,随着信息技术的发展和教育改革的不断推进,一种广泛流行的混合教学模式正逐渐向各高校得到大力推广和使用,新疆各高校也不例外。结合混合教学开展的模式,即一种将网上学习和课堂教学相结合发挥出各自优势的一种教学模式,以及固体物理课程的特殊性,文章以昌吉学院开展固体物理课程教学为载体,研究混合教学在该课程中的应用,进一步推动课程的改革与发展,达到提高该课程的教学效果。

关键词:混合教学;固体物理;传统教学;网络教学资源

1引言

固体物理是昌吉学院材料物理、应用物理专业基础课程,但其内容专业性又很强,它是研究固体(主要是晶体)材料物理特性的一门科学,它是从固体中的原子和电子状态的根本特点出发来讨论固体的物理性质,概念性强、内容抽象难懂,学生不易理解和掌握,而传统的课堂教学模式又很难呈现微观世界粒子的运动等规律,学生感到枯燥无味,导致学习兴趣不高、学习效果欠佳等问题,这就要求我们不断思考课程教学模式的改革,采取灵活多样的教学方式开展教学。近年来,随着网络学习资源的不断出现和更新,出现了一种广泛流行的混合教学模式并正逐渐得到了广大教师的认可[1]。混合教学模式是网络信息及技术发展的产物,这种混合教学模式主要表现为:课前,学生通过网络观看视频学习新知识;课上,在教师的指导下学生之间相互讨论问题,然后提出问题教师解答;课后,学生完成作业,使线上学习和线下学习无缝结合[2,3]。这种教学模式把传统教学和信息技术完美结合起来,既发挥了传统教学中教师的主导作用,又体现了网上学习中学生的主体地位,克服了传统教学教师主动教,学生被动学的缺点,充分调动了学生参与学习的主动性和积极性,提高了教学效果[4]。文章以材料物理和应用物理学专业的固体物理课程为载体,以混合教学为切入点,探索了混合教学在固体物理教学中的应用。

2混合教学的特点和优势

混合式学习是将课堂外学生的网上学习和课堂内师生面授两种方式进行有机结合的一种教学策略[5]。学生课前通过网络资源的学习,变被动学习为主动学习,转变学生的学习动机和提高学习兴趣,进而在课堂内提出问题、不断讨论,有助于提高教学效率和质量。混合教学有以下特点和优势:

2.1网上学习充分体现学生主体地位

丰富的网络学习资源,使学生的学习不受时间和空间的限制,增强了学生学习的主动性、灵活性,学生的个性化学习得到体现,实现了学生的自主学习,克服了传统学习中学生被动学习、时空受限等诸多缺点。

2.2师生面授充分发挥教师主导作用

课堂上“面对面”的传统教学,增强了师生之间的互动,使学生在教师的引导下,通过讲解、问题讨论等形式,对所学知识进行系统地分析归纳,实现对知识的理解和掌握,克服了网络学习中学生学习过程无法监控,学习的知识不系统等缺点[6]。

2.3丰富教学资源的有效利用

混合式教学模式最大的优势就是有效充分地利用了丰富的教学资源,混合式教学中,教师将有利于教学的知识、手段、方法和技术有机地组合在学校网络平台上,提高了学生的学习兴趣,弥补了传统教学资源单调不足、枯燥无味的缺陷。

2.4有针对性地学习,提高教学的效率和效果

混合教学模式使用了网络技术手段,使学生在电脑和手机等电子设备上可以随时随地进行学习,时间地点灵活,提高了学生自主学习的能力;混合学习中有大部分的时间在网上学习,完成老师在课程平台布置的作业,少部分的时间在课堂用来解决不懂、难点和重点问题,使学生在课堂上的学习更加具有针对性,提高了课堂教学的效率和效果[7]。

3固体物理教学中存在的问题

固体物理学是我校材料物理学专业和应用物理专业的基础必修课,我们在近几年的教学实践中发现存在以下一些问题。

3.1教学模式和考核方式落后

我校的固体物理学课程采用的是传统教学模式,教学内容以教材为主,教师借助板书照本宣科,学生所学知识概念性、理论性强、实用性较差,很多学生感到学习本课程困难且枯燥无味,学习的知识对于今后的工作生活和深造没有作用。固体物理学的考核采用的是传统考核方式,课程总评成绩=期末试卷成绩×70%+平时作业成绩×30%,期末考试内容以教材为主,主要是理论知识,平时考查以课后作业为主,采用百分制,60以上为及格,85以上为优秀;由于课程内容理论性强且较难,加上课时数缩减,使得学生考试及格率偏低,优秀率几乎为零。

3.2学生学习能力差异较大

由于新疆地域面积较大,不同地区的发展不平衡,导致教育水平存在着较大的差异。一个班级的学生来自不同的地区,物理基础知识、学习能力差异较大,教师在教学过程中很难同时兼顾到每一个学生的学习需求,教学过程缺乏针对性,无法做到因材施教,从而使学生失去了学习兴趣,这也直接影响到教师的教学积极性,形成了恶性循环,达不到人才培养的目标。

3.3学生学习资源较少

材料物理和应用物理学专业是我校近几年新办专业,与我校的物理学专业相比,相关的实验设备、图书资料、教学视频课件等辅助教学资源较少;固体物理中要用到统计物理学和量子力学知识较多,而且存在大量的、复杂的数学推导,理论性较强,与之相关的课程课时又较少,并且学生的前期理论基础较为薄弱,因此学习起来普遍感到比较困难,这都严重影响了固体物理的教学效果。近年来,固体物理中某些内容也采用多媒体课件进行辅助教学,但多数课件仍将教材上的知识“照搬”到课件上,教学效果反而不如传统的板书教学,由于固体物理领域不断出现新的知识和技术,同时我校又处在边疆落后地区,落后的教学模式和贫乏的学习资源阻碍了专业的发展和学生需要。随着社会的进步和科技的发展,各种高新技术不断涌现,固体物理学领域在光子晶体、新型半导体、超材料、超导、非晶态等方面的研究取得了重大进展,新概念层出不穷,对固体物理教学提出了更高的要求;如何与时俱进,根据专业特点处理好新旧知识之间的关系,提高学生的综合素质和创新能力,成为固体物理课程教学面临的主要问题。

4混合教学在固体物理教学中的应用

4.1教学内容的选择

结合固体物理学课程教学大纲,选取适合学生混合学习的内容,值得注意的是较难领会的物理概念和定理定律,以及较复杂的公式的推导过程不适合多媒体或网络学习,这些内容用传统的板书讲解易被学生理解和吸收,主要原因是板书边推导边讲解,速度慢,学生容易跟上老师的思路,增强了师生间的互动,因此要选择合适的内容进行混合教学。结合网络资源,有筛选地确定适合学生线上学习的网络资源,指导学生学习。我们知道固体物理是从固体(主要是晶体)中的原子和电子状态的根本特点出发来讨论固体的物理性质,它研究的主要内容是晶格的振动和电子能带理论,这些内容涉及到抽象的倒格矢,又涉及到深奥的量子力学,同时又要运用空间几何关系。而在传统教学过程中,这些内容教师很难用板书讲授清楚,学生也很难理解,对于这些内容如果采用混合教学就能取得良好的效果。例如,在学习晶体的结构时,老师可以先利用已有的课件或视频在教学平台上直观地展现各类型晶体的微观结构、原胞的形状、倒格子、能带结构、晶格振动等,这些结构还可以随意翻转,学生可以从不同的角度进行观察,帮助学生建立空间图像,使学生先对所学的内容有一个直观形象地认识和思考,然后课堂上在老师的引导下进行深入地讨论交流,提高了学生对固体的微观结构、晶格的周期性、原胞、晶体的对称性等概念的理解掌握。同传统教学相比较,混合教学把固体的微观结构以及晶体的结构特征知识直观形象、准确生动地呈现在学生的面前,有助于学生对固体物理的学习产生浓厚的兴趣,激发学生学习的积极性和主动性,因此能够提高课堂教学的效率和效果。此外,混合教学体现了因材施教原则,课外网络学习使每个学生可以根据自身情况自主安排学习时间,对较难掌握的重点内容,可以多花一些时间反复观看教学视频,直至较好地掌握视频内容,有利于课堂交流讨论[8]。教学平台上的视频可以是老师自己录制或制作的微视频,也可以是老师从网上获得或其他高校赠与的课程视频。其实学生更喜欢老师自己录制的微视频,因为教师针对自己授课的学生特点制作的视频,重点突出、时长适中,学生自主学习时感到亲切,容易接受。

4.2课堂交流与讨论

在混合教学中,课堂不再是传统的课堂,而是师生之间双向交流互动的处所;在学生视频学习的基础上,教师通过启发、引导使学生充分参与到教学活动中来,调动了学生学习的积极性和主动性,使学生成为学习活动的主体,教师也从课堂教学活动的支配者,转变为教学活动的指导者。课堂交流的具体做法是:在学生进行网络学习掌握视频内容后,教师通过对课堂教学过程的精心设计,采取启发式、讨论式和互动式教学,在课堂上组织学生有针对性地讨论一些题目[9];这些题目可以提前在网上发布,让学生在网上查找相关资料进行思考,这样课堂上的讨论才会更加热烈;在讨论中教师要根据学生讨论的正确性及时指引思维方向,拓展思维空间,使学生形成正确完善的认识,从而达到掌握知识的目标。例如,“波矢空间和倒格空间有何关系”、“波矢空间在固体物理学中的作用”、“声子的本质”等,常言道“理不辩不明”,经过讨论原本难懂的概念就变得清楚明了。在课堂教学活动中,老师要时刻观察每个学生讨论的活跃度和对知识的理解掌握程度,及时做好记录,以此作为期末评价的依据。课堂教学结束后,教师要给学生布置针对性较强的作业,巩固课堂所学的知识,达到人才培养的目标。

4.3课程考核方式的讨论

混合式教学模式着重强调学生基于网络视频的自主学习和课堂上的合作学习,体现了学生是学习的主体,注重培养了学生的自主学习能力和表达交流能力,在课程考核时要注重这方面能力的考核评价即形成性评价[10];同时该教学模式也强调课堂上教师对知识的讲授,也要注重对知识的总结性评价,因此混合教学模式下的课程评价应包括形成性评价(占50%)和总结性评价(占50%);形成性评价包括学生出勤(占5%)、平时作业(占20%)、个人或小组学习的质量和效果、成果展示、参与交流讨论的活跃度等(占25%),教师平时应做好记录;总结性评价通常以期末理论考试的形式进行,考察学生对知识的掌握程度是否达到教学目标的要求。

5结束语

随着信息技术的发展和智能手机在学生中的普及,广大的教育工作者都应该重视将智能手机、网络教学资源和课堂教学内容有机地结合起来,运用混合式教学模式进行课程的教学,这样才能提高学生学习的积极性和主动性,培养学生自主学习的能力,从而提高教育教学的效率和效果。

参考文献:

[1][4][7]陈卫东,刘欣红,王海燕.混合学习的本质探析[J].现代远距离教育,2010,(05).


[2][8]彭艳妮,刘清堂,李世强,赵呈领.混合式学习在课程教学中的应用研究[J].中国教育信息化,2011,(07).

[3][10]梁九義.论混合学习对我国远程教育教学模式改革的影响[J].中国远程教育,2012,(05).

[5][9]朱鸣华,赵铭伟,赵晶,等.计算机基础教学中计算思维能力培养的探讨[J].中国大学教学,2012,(03).

[6]钟琦,武志勇.高校计算机基础课程的“微课程”教学模式研究[J].现代教育技术,2014,(02).

作者:郭福强 马新泽 张保花 单位:昌吉学院物理系

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