基于智慧树平台的数学物理方程混合式教学模式探索

牟海宁

（中国石油大学（华东）理学院 山东·青岛 266580）

1 引言

智慧树平台是集“平台+内容+服务”三位于一体的教育运营平台，它拥有海量大学高品质课程，可以帮助教师完成教学发展培训，协助教师实现教法改革，促进本校教学产生内生动力。[1]数学物理方程是许多工科专业一门重要的基础课，它具有深刻的物理背景和实际应用背景，开设此门课程的初心是通过本课程的学习能够培养出具有高级的数学思维和物理思维、具有分析问题和解决问题能力、具有创新实践能力的符合社会需求的人才。在新时代的带领下，我们要将信息化技术与数学物理方程课程教学深度融合，对教学模式、教学方法和考核方式进行改革。数学物理方程教学主要存在以下问题：

1.1 传统的“单向灌输式”教学模式

传统的数学物理方程课程实行单一的线下教学模式，教师以“自我为中心”按照教学任务讲课，而学生则是被动地接受知识。在这种教学模式下，学生缺乏学习的主动性和探究性。[2,3]随着信息化技术的发展以及网络资源的丰富，我们秉承“以教师为主导，以学生为主体”的双主体的教育理念，借助于智慧树平台实施线上线下混合式教学，以充分调动学生的学习积极性。[4]

1.2 教学方法单一

传统的课堂教学采取“板书+PPT”的教学方法，学生不能够及时内化抽象的理论知识，觉得本课程枯燥、乏味。通过MATLAB可视化教学，可以将物理过程直观地用图形、动画的方式传递给学生，使他们能够较容易的理解相关知识。通过启发式、研讨式教学，在教学中引入前沿知识，对学生进行启发，并让他们进行研讨，最终解决问题并进行汇报，可以培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。

1.3 考核方式缺乏过程化考核和综合能力评价

传统的考核方式一般是“平时成绩+期末考试”，这种考核方式不能形成动态的评价体系，对学生的学习过程不能进行有效的评价反馈。借助于智慧树线上平台，我们可以随时、适时测试，能够动态地掌握学生的学习情况和教学效果。

2 基于智慧树平台的“数学物理方程”混合式教学模式探讨

我们的数学物理方程教学团队在智慧树网上录制了教学视频，上传了PPT 和参考资料，进行了数学物理方程网上课程建设。并且此课程在2019 年立项为山东省在线开放课程，目前已有华东理工大学、上海电力大学、湖北大学等13 个高校的2100 多名学生在智慧树网上学习我们的课程。

要做好线上线下混合式教学，教师需要先做好课程设计。根据教学目标和课时安排，将课程知识点、技能点进行拆分，主要分为“基础知识+重点难点+前沿拓展”三部分。教学过程分为“线上自主学习+线下翻转课堂”两个环节。其中线上自主学习主要学生自学基础知识，线下翻转课堂主要是重点难点讲解和前沿知识讨论。线下的授课采取多样下的授课方式：可视化教学、启发式教学、研讨式教学等。

基于智慧树平台的数学物理方程课程的线上线下混合式教学过程分为课前、课中、课后三个环节，教师和学生要在三个环节中进行有效的交流、互动以提高教学的有效性。具体实施过程如下。

2.1 课前—教师引导学生进行线上自主学习

教师提前准备好教学目标、学习内容、课前测试等，然后推送给学生，让学生进入智慧树平台通过观看教学视频自主学习相关内容。在教学视频中针对关键知识点都设立了弹题，视频播放到某个时间节点，会弹出问题让学生解答，达到对前面所学知识的巩固作用，并实现跟学生的互动。

在学习过程中，遇到不理解的问题，学生可以将问题反馈给教师，以便教师线下集中讲解。此外，学生还可以在智慧树平台的课程讨论区讨论问题、相互交流，实现实时师生互动、生生互动。

2.2 课中—线下翻转课堂重点难点讲解，前沿拓展知识讨论

由于同学们一般在线上自学中已经掌握了基础知识，那么我们就有时间将教学内容在深度和广度上进行拓展。

对于重点知识和难点知识，我们在课程统一讲解、讨论。对于数学物理方程课程来说，我们要在教学中渗透数学建模的思想，针对教学内容，引入实际案例，讲解建模过程、求解过程及实现MATLAB 可视化，最后根据可视化对问题进行进一步的分析和总结。然后提出另一实际案例，引导学生自行建模、求解和可视化并形成报告进行汇报。以培养学生的分析问题、解决问题的能力。

此外，我们还在每单元引入1-2 道前沿拓展案例，先对学生进行启发，引导学生分组进行研讨，最后分组解决问题并进行汇报。以提高学生的探究式学习能力和创新能力。

2.3 课后—学生完成线上线下作业，教学评价反馈

每次课结束之后，学生需要按时完成教师布置的线下作业。每一章的授课内容结束后，学生到智慧树平台上完成章节测试，可以反馈此单元的学习情况。教师可以通过智慧树平台的学习数据：学习时长、学习进度、在线讨论情况等教学数据，及时调整教学方案。

3 混合式教学模式下的考核评价体系

相对于传统的考核模式，混合式教学模式下的考核评价体系更加注重过程化考核和综合能力考核。我们的考核方式分为三部分：平时过程化考核、创新报告考核、期末考试。

过程化考核由线上、线下两部分构成，线上主要是线上学习情况、章节测试成绩和线上期末测试三部分；线下主要是：平时作业、课堂表现、MATLAB 上机实验考核。

创新报告由学生分组协作完成，从问题选取、问题解决、MATLAB 可视化、答辩情况、总结分析五部分进行评价，以考查学生的创新能力和解决问题的能力。实际上，在平时的线下翻转课堂教学中，我们通过引入数学建模案例和前沿案例，通过引导，让学生进行研讨，已经培养了学生在相关能力。

期末考试采取闭卷考试的形式。重在考察学生对本门课程的基础知识、综合知识的掌握情况。

4 总结

我们采取调查问卷的形式，对线上线下混合教学的相关班级进行了教学满意度调查。参与调查的班级是2018 级本研一体班（电信类、机械类、地学类）的81 名同学，调查结果表明大多数同学喜欢线上线下混合式教学模式，并认为教学效果良好。如表1 所示。

表1 线上线下混合式教学满意度调查

新的时代对人才提出了新的要求，对高校教师提出了新的要求。我们本着培养“人格+知识+能力”的目标，不断深化改革教学内容、教学方法。在今后的工作中，我们要继续丰富网络教学资源，搜集专业案例，对数学物理方程课程体系和教学方法进行进一步的深化和研究。