量子力学课程混合式教学的探讨

摘要：基于雨课堂智慧教学工具，对量子力学课程进行混合式教学模式改革。探讨了混合式教学拟解决的主要问题，雨课堂在课堂教学中的具体融入路径，并且对混合式教学改革实施效果进行了调查与分析。利用雨课堂将教学预习-课堂交互-课后巩固的教学环节进行串联，显著增强了课堂教学的活力，提高了学生学习效率、学习兴趣和自主学习能力，达到了更好的教学效果。

关键词：量子力学；雨课堂；混合式教学；教学改革

量子力学是材料类专业非常重要的学科基础平台课程，对建立完整的基础理论体系起着关键作用。由于该课程涉及的物理概念与生活经验相去甚远，运用的数学工具较为复杂繁琐，容易导致学生缺乏学习积极性，课堂参与度较低。改革教学方式，提高学生学习兴趣，已成为量子力学课程教学的一个重要问题。随着信息技术的飞速发展和在线教学工具功能的不断完善，混合式教学方式受到越来越多的关注[1]。为了解决量子力学课程教学中遇到的问题，本文拟将雨课堂智慧学习工具引入课堂教学，在现代教育理论的指导下，传统课堂与在线教学优势互补，构建混合式教学模式。依据软件的强大功能，如课前推送、课上实时答疑、课后巩固复习、数据分析统计等，将课前、课中到课后的每个环节都赋予新的体验，实现实时学习、过程跟踪、师生互动等，最大限度地激发教与学的活力，提升教学效果[2]。

一、混合式教学拟解决的主要问题

（一）提高学生学习兴趣

量子力学偏重基础理论教学，课程内容相对深奥，尤其涉及大量推导繁杂的数学公式，学生缺乏学习兴趣，教学难度增大。此外，由于知识点间的逻辑性较强，学生如果在课堂上稍微走神或缺课，就会跟不上教学进度，从而对学习后续知识失去信心。雨课堂智慧学习工具引入量子力学课程教学，可以通过视频插入、随机点名、弹幕提问、PPT回看等网络化学习功能，充分激发学生对量子力学的思考和好奇心，及时跟上教学进度，充分调动学习的主动性、积极性和创造性。

（二）加强师生“智慧型互动”

传统量子力学教学中，师生交流主要局限在课堂提问和讨论，课前课后师生进行交流的机会极少，教师无法掌握学生动态，教学效果大打折扣。基于此，充分利用雨课堂软件在教学资源整合和教学互动方面的优势，有助于加强师生之间交流，摆脱传统课堂90分钟课时的限制[3]。课堂上教师有针对性地编制弹幕，将启发式、探究式的提问引入课堂，引导学生讨论，活跃课堂气氛；学生也可以随时点击“不懂”按钮，教师收到反馈后有针对性地调整教学方案。在课堂外，通过设置预习和复习环节，教师可以及时掌握学生的学习情况，随时解惑答疑，实现师生之间的互动。

（三）实现课堂翻转

传统量子力学课程教学以“教师讲、学生听”的“填鸭式”教学方式为主，一方面学生容易感到枯燥乏味，失去学习的主观能动性；另一方面，教师只负责灌输知识，无法及时掌握学生的学习动态。雨课堂课前-课中-课后全景式学习模式，有利于实现师生角色的转变，充分发挥教师的引领作用，提高学生自主学习能力。对学生来说，课堂上限时小测可提高学习注意力，“不懂”按钮、弹幕等环节利于提高课堂参与度；对教师而言，利用雨课堂的数据采集功能可以随时分析学生学习效果，以便及时动态调整，从而激励学生由被动学习变为主动学习[4]。

（四）提高学生学习效率

量子力学体系庞大，全面讲解一般需64学时以上。无机非金属材料专业的学习目的仅为一些后续课程所需，学时较少，仅32学时，如何提高教学效率，使学生在短时间内掌握量子力学的精髓是课程设计的重要挑战。利用雨课堂特殊的“互联网+”教学模式和多元交互式翻转课堂，可以将要讲的一些重要内容或繁杂的公式推导过程设置为课前预习推送给学生，有针对性地减少课时投入。还能一定程度上了解学生对知识的掌握情况，实现教学内容删繁就简，重难点突出，提高学生的学习效率。

二、雨课堂课堂教学融入路径

（一）完善、科学的教学模块建设

与传统课堂不同，基于雨课堂的混合式教学模式涉及“课前、课中、课后”等多个教学环节，需有针对性地整合和设计各方面教学资源。例如，课前网络学习资源包括视频动画、雨课堂手机课件、课前检测题、数学公式回顾等，根据学习内容选择合适的资源形式。课中教学资源，除了授课用PPT外，还包括适用于雨课堂的随堂练习题、课堂测验及编制的弹幕等，用于交互式提问和教学效果评价。课后主要是推送复习课件，促进对知识的巩固复习。通过电子化设计教学资源，积极发挥雨课堂的智慧教学属性，将传统课堂与在线学习有效整合，从而降低教学成本，提高学习效率。

（二）注重雨课堂课前导学环节，以学定教

量子力学课程涉及的数学知识较为繁杂，有效的课前预习可大大提高课堂上的学习效率。教师根据教学进度在雨课堂带有主要知识点的预习课件，学生个人安排自主预习，对于兴趣点、疑点及重难点可以随时通过软件向教师反馈。此外，雨课堂也同步记录并统计学生预习时长、观看次数等，这些数据可以作为过程性评价的参考[5]。通过课前导学环节，学生对教学重难点初步了解，带着问题走进课堂，教师及时分析学生预习情况和预习效果，以学定教，对课程内容进行有针对性地调整。

（三）教学重、难点突出，加强师生互动，以教定练

根据学生课前预习效果，明确本堂课的重点、知识点，以便进行答疑解惑。基于量子力学理论的特点，授课PPT充分整合各种网络视频资源，并注意理论联系实际，提高课件的丰富度和吸引力。授课过程中，利用雨课堂统计学生点击“不懂”的知识点，提高教师对课堂的掌控能力。通过互动性弹幕，加强师生有效及时互动，提高课堂教学的趣味性。为了保持学生专注力并检验教学效果，在课件中插入限时小测题，并作为平时成绩的重要参考。根据小测的得分情况、学生疑点弹幕等随时调整教学进度，实现师生良性互动。

（四）加强雨课堂课后复习环节，注重知识点巩固

课后，教师可以根据授课情况进一步完善课件，并将复习课件在雨课堂推送，用于知识复习巩固，学生在复习时如果有疑问也可利用“报告老师”功能进行及时反馈[6]。教师可以推送视频资源、扩展知识等，以拓宽学生的视野，提高融会贯通能力。此外，量子力学课程涉及较多计算，必须通过课后习题对知识点进行巩固，教师可以建立课后线上习题库，其中部分习题设置为作业，作为平时成绩的重要组成部分，以提高学生的自主学习积极性和主动性。

三、混合式教学改革实施效果调查与分析

为了综合评价基于雨课堂的混合式教学模式的教学效果，针对量子力学课程的授课学生发放了调研问卷。

四、结语

通过对量子力学课程进行基于雨课堂智慧学习工具的混合式教学模式改革，在建设完善、科学的在线教学资源前提下，将“互联网+教育”理念应用到教学准备环节、课堂交互环节、课后提升环节，并进行全面串联。通过教学改革，提高课堂教学的活力，达到更好的教学效果；打破传统的教学模式，使教育更加适应时代的发展和需求。学生通过学习，可以掌握全面扎实的自然科学基础知识，具备主动学习和终身学习意识，了解材料学科前沿，培养满足学科建设要求的创新型人才。参考文献：[1]王帅国.雨课堂：移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术，2017，27（5）：26-32.[2]杨芳，张欢瑞，张文霞.基于MOOC与雨课堂的混合式教学初探——以“生活英语听说”MOOC与雨课堂的教学实践为例[J].现代教育技术，2017，27（5）：33-39.[3]蒋雯音，杨芬红，范鲁宁.雨课堂支持下的智慧课堂构建与应用研究[J].中国教育信息化，2017（10）：14-17.[4]多依丽，付晓岩，海军.“雨课堂”与传统教学模式的比较研究[J].大学教育，2017（12）：153-155.[5]朱婧，司新辉.基于雨课堂的微积分线上教学设计与实践[J].中国冶金教育，2021（2）：43-45.[6]李鹏，易淑明，郑晓妮，等.“雨课堂”在课前、课中、课后“三段式导学”中的应用效果评价[J].护理研究，2018，32（4）：560-563.自愿分组结合，调研并讲述任意一款金属制品的生产制造流程，阐明此制品生产工艺、产品质量等方面的优劣，并分析相关产品是否存在提升的潜质。学生选取的产品涉及面从生活常用件到工业用品，如指甲钳、保温杯、制动盘、高速钢、车用悬架弹簧、轴承、钢钉、齿轮、无缝管等。甚至超出钢铁产品，涉及有色金属制品，如铜线杆、铝合金门窗、铝轮毂和汽车车牌等。在教师的鼓励和启发下，学生之间积极互动。通过质疑环节，有的小组对一些产品的性能要求提出十分大胆和超前的看法，甚至有学生对行业发展态势进行激烈争论。虽然学生的专业课程学习尚未完善，对个别概念和理论理解不够深入，个别观点看起来略显稚嫩，但已经全面体现出积极思考的态度和学习贯通知识的热情，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]王帅国.雨课堂：移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术，2017，27（5）：26-32.

[2]杨芳，张欢瑞，张文霞.基于MOOC与雨课堂的混合式教学初探——以“生活英语听说”MOOC与雨课堂的教学实践为例[J].现代教育技术，2017，27（5）：33-39.

[3]蒋雯音，杨芬红，范鲁宁.雨课堂支持下的智慧课堂构建与应用研究[J].中国教育信息化，2017（10）：14-17.

[4]多依丽，付晓岩，海军.“雨课堂”与传统教学模式的比较研究[J].大学教育，2017（12）：153-155.

[5]朱婧，司新辉.基于雨课堂的微积分线上教学设计与实践[J].中国冶金教育，2021（2）：43-45.

[6]李鹏，易淑明，郑晓妮，等.“雨课堂”在课前、课中、课后“三段式导学”中的应用效果评价[J].护理研究，2018，32（4）：560-563.

作者：王琦 曹文斌 单位：北京科技大学 材料科学与工程学院