大学物理实验线上线下混合式教学研究_钱小青.pdf

-27-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 2 月第 3 期大学物理实验线上线下混合式教学研究钱小青（宁波大学 物理科学与技术学院，浙江宁波 315211）摘要：该文通过对近年来大学物理实验采用的三种不同教学方法的教学效果进行定量研究，对 2019 年实施的传统全线下教学，2020 年实施的“居家+虚拟仿真+线下”组合套餐式教学，2021 实施的线上线下混合式教学三种不同模式下学生成绩等相关数据分析比较，得出线上线下混合式模式优于传统全线下教学模式和套餐组合式教学模式的结论。该模式提升了大学物理实验成绩，激发了学生的研究兴趣，提高了学生分析问题、解决问题的能力。通过探讨现阶段大学物理实验线上线下混合式教学模式的优缺点，提出下阶段需重构课程内容、调整与优化教学模式、构建多元化的过程性评价指标体系。关键词：混合式教学；大学物理实验；虚拟仿真实验；教学方法；教学效果；定量研究 中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:2096-5206（2023）02（a）-0027-06Reasearch on the College Physics Experiment Online and Offline Blending TeachingQIAN Xiaoqing(School of Physical Science and Technology,Ningbo University,Ningbo Zhejiang,315211,China)Abstract:We try an quantitative reasearch on the teaching effect of college physics experiment by three different teaching methods.Through the analysis of the teaching data,teaching of traditional mode in 2019,teaching of home control experiment+virtual simulation experiment+traditional experiment combined package in 2020,teaching of blending learning in 2021,it came finally the conclusion that the blending learning is superior to the others.This teaching mode improves the performance of college physics experiment,cultivates studentsability to analyze and solve problems.This study further discusses the advantages and disadvantages of blending teaching,puts forward the targets of the next period are reconstruction of course content,optimization of teaching mode,constructing diversified process evaluation.Key words:Blending learning;College physics experiment;Virtual simulation experiment;Teaching method;Teaching effectiveness;Quantitative research基金项目：宁波市教育规划课题：“互联网+”时代大学物理实验课程混合式教学研究与实践（项目编号：2020YGH010）；宁波大学教学改革研究课题：新工科背景下大学物理实验课程改革（项目编号 JYXM2023068）。作者简介：钱小青（1978-），女，浙江慈溪人，硕士，讲师，研究方向：物理实验教学与研究，E-mail：。中 3-5，定性研究居多，定量研究较少。宁波大学物理实验中心是浙江省重点实验室，中心面向全校一年级理工科学生开设了大学物理实验 A课程。在 2020 年之前一直沿用传统的线下课堂教学，2020 年实施了“居家+虚拟仿真+线下”组合套餐式教学，2021 年在 2020 年的基础上尝试了线上线下混合式教学。本文尝试以教学数据为基础，利用 SPSS 软件进行研究与分析。归纳大学物理实验线上线下混合式教学的优势，梳理存在的问题，进一步探讨优化方案。2研究方法2.1 实验设计与抽样（1）实验设计。研究采用非对等组的准实验研究模式。从 2019、2020、2021 三年的大学物理实验成绩中，抽样同一大类的 5 个班级由同一组教师教授的 5 个实验项目,成绩来源于各个实验的三个部分：实验预习、实验操作、1 问题提出2020 年疫情期间，在教育部“停课不停学、停课不停教”的要求下，全国高校组织了有史以来规模最大、课程最多、涉及人数最广的线上教学1-2。如何有效推进“互联网+”教学，利用各种线上资源，优化教学模式，提升教学效果，成了教育工作者思考的问题，关于混合式教学的探索与研究也日益增多 2-7。但是，目前在线上线下混合式教学研究中，理论教学相关研究占绝大多数，而在为数不多的混合式实验课程的研究-28-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 2 月第 3 期实验报告,并对综合成绩进行分析与研究。（2）实验组学生描述。选取的实验对象是修读大学物理实验 A 的入学年份为 2018 年、2019 年、2020 年的电子信息类的学生，这些学生都来自同一个大类。2018 级 5 个班级均属于电子信息类，称为 A 组，共 225 位注册学生；男生 176 人，女生 49 人。2019 级 5 个班级均属于电子信息类，称为B组，共212位注册学生；男生168人，女生 44 人。2020 级 5 个班级均属于电子信息类，称为 C 组，共 221 位注册学生；男生 176 人，女生 45 人(见表 1)。在数据选取时，将高年级重修学生的数据进行了剔除。宁波大学是省部共建的地方综合性大学，自2008 年开始根据大类进行招生，每年的招生人数和招生区域稳定，生源的高考名次也基本稳定。三个实验组的学生均来自电子信息类，电子信息类的学生大一时分布在不同的 5 个自然班，待大二专业分流至电器工程及其自动化、电子信息科学与技术、光电信息科学与工程、通信工程四个专业。大学物理实验 A 是工科院系的必修基础课，面向大学一年级学生在第二学期开设。（3）授课教师与教学内容。大学物理实验 A 由绪论+12 个实验组成，共 6 位教师教授 12 个实验，一位教师负责两个实验项目。我们选取了同时给 3 个实验组授课的 6 位资深教师，均教学经验丰富，其中一位教师还编写了 大学物理实验 的教材，对实验原理、步骤与内容掌握透彻。我们统一选取了在 9-13 周开展的 5 个相同的实验内容。2.2 实验处理A 组的授课模式采用全线下的教学方法。教师在绪论课上将实验的基础理论进行了讲解，包括误差和有效数字等知识。并对学生具体实验时的各项要求进行了说明，如采用的预习方式、预习报告的格式、实验操作时的注意事项、实验报告的格式等。线下实验采用教师讲解实验内容、学生操作实验的方式进行，A 组的授课内容为第 1 周绪论，第 2-13 周线下实验。B 组的授课模式采用组合套餐式的授课方式，第1 周线上绪论课程，讲述的内容和 A 组相同，同时在超星学习通提供了相关资料和视频，并要求学生观看与提问，教师在线进行解答。第 2-4 周线上“居家实验”，实验中心选取了难度适宜的三个实验，这些实验就地取材，让学生利用已有的物理和数学知识解决问题，完成实验内容。第 5-7 周要求学生完成三个“虚拟仿真”实验,最后的 8-13 周线下经典实验，依然采用传统的授课方式。C 组的授课内容为第 1 周绪论，同时提供了视频和相关资料，要求学生学习和提问，教师在线解答，第 2-13周采用线上预习+线下实验方式（见表 2）。具体授课方式为在超星学习通上提供视频学习，在线解答学生问题；利用虚拟仿真实验，精选相近但不相同的实验，要求学生提前进入系统操作，进行预习。在线下实验教学中，教师讲解实验时间减少，并省略部分步骤，采用教师进行提问、引导学生思考的方式，最后，要求学生自主完成实验内容。三个组的教学方式总体上有所差异，但实验项目相同。2.3 教学效果的评测为了检验三个实验组在实验基本技能和分析理解上的差异，三个实验组之间教学效果的评测采用实验操作与实验报告的综合成绩，并用 SPSS 软件进行分析。2.4 学生能力提升评价学生学习完大学物理实验 A 之后，实验中心每年都会在学期末开展浙江省物理创新比赛报名与选拔，采用学生自愿报名加教师推荐的方式，成员从当年修读大学物理实验 A 的学生中选拔。我们搜集了学生参加竞赛的人数和获奖的情况，了解不同的教学模式下学生的物理学兴趣和能力的提升情况。3 研究结果3.1 教学效果比较采用单因素方差分析方法，比较学生在全线下授课（实验组 A）、组合套餐式授课（实验组 B）和混合式教学（实验组 C）不同教学方式下实验综合成绩的差异。结果表明，三个实验组之间的均值之间出现了差异，实验组 B 的平均成绩（82.3744）高于实验组 A（80.5540），但又低于实验组 C（90.0508）。从最高分和最低分的分布也可以看到，实验组 C（99.53,60.60）与 A(88.96,61.52)组合 B（96.60,30.00）组相比较具有明显的优势（见表 3）。为了得到这三个实验组之间的成绩差异是否具有统计学上的意义，我们进行了 F 检验。我们可以发现三个教学实验组之间的 P 值小于 0.05，即 A、B、C 三表 1 样本分布情况年级/组别总人数男生女生备注2018/A225176492019/B212168442020/C22117645表 2 不同实验组的教学设计表年级/组别 授课内容（第一周）授课内容（第 2 至 13 周）2019/A绪论（线下教学）经典实验（线下）2020/B绪论（线上教学）家居实验（线上）（2-4 周）虚拟仿真实验（线上）（5-7 周）线下实验（8-13 周）2021/C绪论（线下教学）虚拟仿真平台学习（线上预习）经典实验（线下操作）-29-教学革新创新创业理论研究与实践 2023 年 2 月第 3 期个实验组之间教学效果出现了显著差异（见表 4）。说明从 2019 年到 2021 年三种不同的教学方式对学生的成绩产生了不同的影响。为了进一步了解这三个实验组之间的差异，我们进行了多重比较，比较学生在大学物理实验 A 中的学习成绩，可得出如下结论：（1）传统线下授课（实验组 A）与套餐组合式授课(实验组 B)之间存在显著统计差异（Sig=0.006）。（2）传统线下授课（实验组 A）与混合式授课（实验组 C）之间存在显著统计差异（Sig=0.000）。（3）套餐组合式授课(实验组 B)与混合式授课（实验组 C）之间存在显著统计差异（Sig=0.000）。进一步得出结论，比较学生在套餐组合式授课（实验组 B）中的成绩比传统线下授课(实验组 A)成绩的平均差高 1.82045，混合式授课（实验组 C）又比套餐组合式授课（实验组 B）的平均差高 7.67636，混合式授课方式优势明显（见表 5）。3.2 学生参与竞赛的人数与获奖情况研究表明，混合式教学提升了学生的学习成绩，激发了物理学习的兴趣，提高了分析问题、解决问题的能力。根据 2019-2021 年期间修读完大学物理实验 A的学生参加浙江省物理实验与科技创新竞赛的获奖情况（见表6），可以看出，报名人数和获奖质量逐年提升。4 反思与讨论通过上述研究与分析，我们可以发现，与传统线下实验教学