基于师生关系的物理教学论文

摘要：人工智能时代的课堂教学革新要更加重视完整理解“学习”的含义，确保通过课堂教学促使学习完整地发生，教师要做好选择、组织和整合这三项工作。要理直气壮地提出“学教统一”，调动师生两个方面的积极性。教学的空间和时间会有较大的变化，将更加适合学生个性化和差异化发展的需要。今天小编给大家找来了《基于师生关系的物理教学论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

基于师生关系的物理教学论文 篇1：

基于网络教学平台的教学模式研究

摘要:本文针对以教师为中心的传统教学模式存在的问题和不足,构建了以学生为中心的“课堂—网络”教学模式,详细阐述了进行这种教学模式改革的前提、基础和关键点。几年的实践证明,这种教学模式改革激发了学生的学习热情,取得了良好的教学效果,值得推广。

关键词:网络教学平台;课堂—网络教学模式;资源库建设;课程教学案例

作者简介:刘进志(1972-),男,河北石家庄人,石家庄铁道学院机械工程分院,副教授,工学硕士,主要研究方向:本科教学管理、教学改革;刘进(1970-),男,河北石家庄人,石家庄铁道学院教务处,副教授,工学硕士,主要研究方向:教学管理。(河北 石家庄 050043)

目前我国各级各类学校中占统治地位的教学模式仍是以教师为中心的传统教学模式,这种教学模式很不利于培养学生的创造性思维和创新能力的形成。与此相对应,构建以学生为中心的“课堂—网络”教学模式已经成为大势所趋,其优点是:将传统模式下的被动学习转变为网络环境下的自主学习、创造性学习;将传统教学中的学生个体学习转变为学生之间经验的共享与小组成员的合作学习;将接收式学习方式转变为探究式学习方式。本文主要阐述了该教学模式的建构框架及以其为基础的教学模式改革等。

一、网络教学平台的搭建

课题组在充分吸取教育技术理论与方法最新研究成果的基础上,应用网络技术,根据不同教学模式、不同教育对象的特点,开发了适合于多种层面、多种对象及多种网络环境的交互式教与学支撑平台。目前,该平台已运行4年,性能稳定。

1.系统结构[1]

该网络教学平台体系结构采用浏览器/服务器(B/S)网络计算模式,采用三层体系结构,即数据库系统、应用服务器、浏览器三部分。服务器操作系统为Windows 2000 Server,Web服务器采用IIS6.0,数据库服务器采用SQL Sever 2000,开发工具选用Dreamweaver。前台采用Javascript,后台采用ASP.NET技术。

2.系统功能[1]

该网络教学平台以满足高校实际教学需求为根本出发点,面向用户,充分考虑高校在教学管理、资源共享、信息交互等方面的复杂需求,精心设计各个功能模块,确保真正解决教学中的各类实际问题。

网络教学平台针对不同角色的用户,设置了不同的个性化空间,包括管理员空间、教师空间和学生空间,用户通过客户端浏览器,根据不同的身份验证,可以分别进入不同的子系统。

管理员空间为管理员用户提供了丰富、实用的教学管理功能。利用该平台可以实现用户管理、课程管理、问卷调查、网上论坛等多种功能。

教师空间为教师用户提供了强大的在线备课与施教环境,充分的互动模块,极大地拓宽了课程教学空间。

学生空间为学生用户提供了强大的个性化学习和研究性学习的环境。学生利用该平台可以实现自主学习、电子笔记、了解课程信息、主题讨论、完成作业并提交、问题解答、课程内容检索、学习测评等。

二、基于网络教学平台的教学模式改革

1.提高教师素质是前提

在新的教学模式下,教师除具备扎实的专业知识外,还应具备先进的教学理念和技术手段,并能熟练地掌握和运用信息技术。

第一,先进的教学理念和技术手段。传统方式下的“一支粉笔一张嘴,一块黑板一本书,一本教案教一生”的单一教学模式已远远不能适应时代发展的要求,教师必须尝试将视频、多媒体、网络等先进技术手段应用到教学中去,探索新的教学模式。

第二,熟练地掌握和运用信息技术的能力。当今社会已进入了信息时代,信息社会的重要特点是信息已经成为生产力的一个重要组成部分,获取信息与应用信息已经成为高校教师的一种生活和工作方式。因此,教师必须具有良好的信息意识,了解和掌握本学科及相关学科的新动向;必须有较强的获取信息、储存信息、加工处理信息、筛选利用信息及更新创造信息的能力;必须具有运用所掌握的现代信息和信息技术创造性地组织教学活动的能力。

2.资源库建设是基础

资源库建设是基于校园网的多媒体教学方式的基石。资源库不仅提供给教师授课所需要的信息资料,还可通过网络为学生提供个性化的学习环境,便于学生在网上自主地进行学习,实现教学互动。基于校园网的多媒体教学方式成功与否,在很大程度上取决于资源库建设的完善程度。

教学资源库可被看作为一个提供“教学参考”、“多媒体教学”、“学生自主学习”和“教学评价”等多元化服务的共享式信息资源仓库。根据这一功能定位,教学资源库可由媒体素材、习题库、课件与网络课件、案例、文献资料、常见问题解答、资源目录索引、网络课程、特色资源等9个部分构成。

几年以来,石家庄铁道学院的教师在学校网络教学平台的基础上开发了一系列课程的教学资源库,如先后开发了“测试技术”、“机械制图”、“供热工程”、“大学物理”、“理论力学”、“工程机械”等课程的教学资源库,并且在全国性的课件比赛中获得了多项大奖,为网络教学提供了丰富的资源,对教师授课和学生的自主学习有很大的帮助。

3.构建以学生为中心的“课堂—网络”教学模式是关键

鉴于以教师为中心的传统教学模式的不足,课题组提出了以学生为中心的“课堂—网络”教学模式。这种教学模式具有如下特点。

(1)集传统教学和网络教学的优势于一体,形成全方位、立体化的课程教学模式。在课堂—网络教学模式中,充分发挥传统教学中师生情感交流融洽的优势和教师对教学过程易于控制的优势,规定学生在一定的时间内进行系统的课堂学习,培养师生的感情,把握学习进度;在此基础上,发挥网络教学的优势,形成全方位、立体化的课程教学模式。

借助于网络平台,学生可随时随地查阅教学资源库中的图片库、动画库、习题库,进行课前预习;借助于网络平台的虚拟实验室功能,学生还可将实验室带入课堂、教室、宿舍和每一个有PC机的地方,形成课上、课下的实验教学氛围和环境,大大缓解了实验紧张的情况,提高了教学水平;如果学生想测试自己的知识水平,可以利用基于WEB的在线考试系统平台和人工组卷系统,学生完成习题后,系统会自动给出成绩。

网络教学与传统教学是一个有益的共存与互补的关系,应坚持二者优势互补、取长补短、互相融合的原则,[2]针对不同的课程,选择不同的教学方式。以“电工学”教学为例,可以采取“精讲—自学—研究”相结合的教学方式,即在课堂上精讲该课程的要点、重点,充分发挥传统教学的优势,在课前预习中,充分利用网络提供的资料、模拟功能和数据库,开展多种形式的自学活动,同时,在授课之始,布置研究性项目,以项目驱动教学,在项目实施过程中,对学生进行分组、选题,让学生独立完成设计,然后在课堂上进行大班讨论,把时间真正还给学生,最后教师进行点评。此种教学方式充分发挥了网络教学和传统教学的优势,调动了教师和学生的参与热情,取得了良好的教学效果。

(2)以学生为中心,充分发挥教师的主导作用和学生的主动作用,变被动学习为主动学习,调动学生的学习积极性。在传统教学中,始终把教学过程看作是一种认识过程,教学即是掌握人类几千年积累下来的精确的科学文化知识、发展学生的认知能力。这种教学观使得教学成为一种知识传递活动,师生关系成为主客关系,教学是课堂教学的主体和中心,学生是课堂教学的客体,是等待被灌装知识的“容器”,处于被动地位,教学过程为确定的、封闭的系统,人的价值观被漠视,教学过程缺乏生气与活力。

而在网络教学模式下,教学过程不是一种单纯的认识过程,而是生命意义的发生、创造和凝聚的过程,是生命力量的呈现与发展的过程,是主体对于生命内涵的体验过程,因此,教学过程应该是主动、生动、活泼的。教师和学生都是教学活动的主体,教学的本质就是两个主体共同作用,教师是主导性的主体,学生是主动性的主体。教师的主要作用是“导”,学生的主要作用是“动”,一导一动使教学过程变得更加主动、生动和活泼。

那么教师如何发挥主导作用、学生如何发挥主动作用呢?

对教师而言,他将从传统的知识传授者与灌输者的角色中摆脱出来,首先,教师不再是主要的信息源,他的工作不再是直接向学生传授知识,而是信息资源的设计者和查询者、课程的开发者。通过网络课程设计与教学,让学生充分利用信息网所提供的信息资源。其次,教师在知识教学方面从传统教学的传道授业,即信息直接提供者的位置上退下来,成为组织者、指导者、研究者,通过教师所组织、设置的网络教学环境激发学生的学习动力,提高学生的学习兴趣;通过他们的指导,使学生善于建构自己的学习活动。教师对网络教学中学生学习过程的研究和反思将使学生的学习过程得到适时的监控、纠正。

对学生而言,借助于网络教学平台的强大功能,学生可随时随地查阅自己感兴趣的知识,如果有疑问,可以通过BBS论坛、聊天室(教学讨论区)、e-mail等方式及时与老师沟通,如果想检查自己对知识的掌握程度,可直接登陆在线考试系统,从而形成教与学互动式的教学模式,最大限度地激发学生自主学习的热情,提高学生的创新与实践能力。

三、课程教学案例

“机械工程测试技术”是2005年河北省精品课程,十余年来,该门课程坚持改革创新,建立了测试技术教学网站,进行了教学模式和教学方法的改革,取得了良好的教学效果。

该门课程在学校网络教学平台的基础上,二次开发建立了测试技术教学网站,该网站适用于高等院校本科机械工程专业及相关专业的“测试技术”、“信号处理”等系列课程的教师备课授课、学生学习及远程教育。网站内容丰富、功能齐全、适用面宽,它包括“机械工程测试技术基础”、“工程测试与信息处理”两门课程的网络多媒体课件、测试技术教学资源库、虚拟实验平台、MATLAB信号分析演示系统五部分,形成了测试技术系列课程的完整教学平台。经过多年的努力,“测试技术教学网站”功能日益齐全,特色更加鲜明,形成了全方位的教学环境资源。[3]

针对以往“机械工程测试技术”教学中以教师课堂讲授为主,只有少量的验证性实验这种教学模式所带来的种种问题,提出了以案例教学和多元化的实践贯穿始终的“机械工程测试技术”课程教学模式。

在教学方法上,针对不同基础、不同专业方向的学生,采用“精讲—自学—研究”相结合的“机械工程测试技术”教学方法。即:在课堂上针对大多数学生精讲学科的基本理论和基本内容;针对基础较差的学生提前引导其自学、补学必要的基础;引导基础较好的学生课下自学加深内容和课外内容,根据自己的专业兴趣和特长检索学习互联网、期刊上的最新资料,并参与有关科研课题,撰写研究论文,开展研究性学习。

对于基础较好的学生,尝试实行导师制,课程组成员分别担任1～2名本科学生的导师,让他们参与教师的科研课题,并对其进行具体指导,力争使他们在研究性学习方面有所突破,然后通过拔尖学生的示范作用带动全班学生的学习热情。

该门课程实施改革几年来,在课堂教学、实践环节及培养学生的创新能力方面均取得了良好的效果,学生的平时成绩、期末考试成绩和动手能力均较以往有较大的提高,尤其是学生的自主设计能力、动手能力和创新能力提高更快,在2005～2008年学生参加的各项课外活动中,基于该门课程内容的学生作品取得了多项省部级奖励,其中获得大学生“挑战杯”课外科技作品大赛国家级二等奖1项、河北省一等奖1项、二等奖 2项,为学生后续课程的学习以及将来从事工程和科研实践奠定了良好的基础。

四、结语

以教师为中心的传统教学模式不利于培养学生的创造性思维和创新能力的形成,因此,构建以学生为中心的“课堂—网络”教学模式已经成为大势所趋。在这种教学模式改革中,提高教师素质是前提,进行资源库建设是基础,发挥教师的主导作用和学生的主动作用是关键。几年的实践证明,这种教学模式改革激发了学生的学习热情,提高了学生的创新能力,取得了良好的教学效果。

参考文献:

[1]李桂红,郑华.基于ASP.NET的网络教学平台设计[J].计算机与网络,2008,(5):51-53.

[2]阿孜古丽.网络教学和传统教学的互补性研究[J].教育与教学研究,2009,(3):119-121.

[3]马怀祥,刘进志.《测试技术》教学改革及其教学网站建设探析[J].2009,(1):96-100.

(责任编辑:刘辉)

作者：刘进志 刘 进

基于师生关系的物理教学论文 篇2：

人工智能时代的课堂教学革新

摘 要：人工智能时代的课堂教学革新要更加重视完整理解“学习”的含义，确保通过课堂教学促使学习完整地发生，教师要做好选择、组织和整合这三项工作。要理直气壮地提出“学教统一”，调动师生两个方面的积极性。教学的空间和时间会有较大的变化，将更加适合学生个性化和差异化发展的需要。课程内容也将实现翻转，在学习任务的类别上，要重视“为什么”的知识的内化和外化，在动力、策略和原理上下功夫。要依据不同的知识类型（学习目标）来开展有针对性的教学，同时也倡导依据不同学习任务类型，扶放有度地提供指导，培养学生的自我调节、自主发展能力。要依据学习目标达成度开展评估，同时开展形成性评估和自我评估。

关键词：人工智能时代;教学革新;学习;教学设计

收稿日期：2020-10-09

基金项目：国家自然科学基金面上项目“基于智能教学系统的精准教学模式与发生机制研究”（61977057）

作者简介：盛群力（1957— ），上海崇明人，浙江大学教育学院课程与学习科学系教授、博士生导师，研究方向为教学理论与设计;倪鉴（1975— ），浙江萧山人，杭州市萧山信息港小学、浙江大学教育学院实验学校校长、高级教师，研究方向为学校管理。

联合国教科文组织新近发布的、面向教育2030工作报告系列之七《教育中的人工智能：可持续发展的挑战与机会》的开篇提出：人工智能是一个蓬勃发展的技术领域，能够改变社会交互的方方面面;在教育方面，人工智能已开始提出新的教学和学习解决方案，这些解决方案目前正在不同背景下进行效果检验[1]。人工智能的研究历史已有60多年，在科技飞速发展的今天，其为实现面向全体学习者提供公平而又优质的教育的可持续发展目标提供了新的机遇。

人工智能技术以及相关的一系列科技革命成果，都是先进生产力的代表。技术是人创造的，技术是为人服务的，当机器能够做人能做的事情，尤其是人脑能做的事情之后，那么人去干什么呢？当然不是去做机器本来就会做的事情，而是腾出精力来做机器还不会做的事情，或者同机器协同互补更快更好地做事情。技术本身不是目的，而是实现学生全面发展的助推器、加速器。课堂教学的创新，不仅仅是由于技术本身的神奇妙用，更是因为技术进步推动了学习与教学要素的转变。谈人工智能时代的课堂教学革新，一定要有超越技术的视野，眼睛不是只盯在白板、一体机、微视频、无线环境、平板电脑、移动教学设施、应答器、慕课等。所以，本文想谈谈透过技术革命我们应该有一些什么样的新认识。

一、完整理解“学习”的含义

什么是学习？这不是一个容易回答的问题。说学习就是到学校，学习就是上课，学习就是作业，那肯定是不完整的、不准确的。我们要进一步深化对学习的认识，这种认识需要转化为教师自己的语言和理解，能用深入浅出的方式与学生、家长和社会公众进行沟通，这才会有真正的效益。学生在一个地方“学习”，但是并不等于学生在用心学什么。也就是说，“学习”不是指到某一个场所，如教室、会议室或者其他地方所做的事情，学习是指在某个学习场所中学习者个体自己身上所发生的事情。学习是发生在学习者身上的一种相对持久的心理变化。这样的变化主要体现在两个方面：一是学习者内部心理结构变化，二是学习者外部行为表现。只有内外协调一致，才能真正做到学有所得并实现迁移。内部心理结构变化是基础，是根本;外部行为表现是目的，是结果。准确或者辩证地说，我们应该将两者看成是“以内养外，以外表内，内外协调，表里贯通”的关系。没有内部心理结构的变化，学习者不可能有外部行為的表现;没有外部行为的表现，内部心理结构变化就无法体现其应有的价值和指向。

从上面的分析中我们可以看出，学习的本质是变化，是一种状态到另一种状态的变化，这就是发展。所以，学习的本质，其实就是发展的本质。我们既要强调内部的体验、内部的建构，又要重视外部的表现。教师是通过学生的表现力来推断他的摄取力。内化与外化一定要实现良性的循环。内化的过程是将外部的东西变为内部的建构物，是将肥料转化为养分，将信息转化为知识乃至智慧;外化的过程则是将已经内化的知识再表现出来，通过表现加以证实，通过表现加以投射或者“物化”。

如果说教学是为了促进学生学习，那么就要在课堂上完成内化和外化的协调和循环。但是，我们知道，现在的课堂在很大程度上对学生来说是“内化课堂”，学生听讲、学生思考、学生想象、学生记忆、学生分析和综合，如此等等，完成的是心理内化工作。但是学生回答问题、开展讨论、动手操作、表现所得，这些“外化”的工作在课堂上时间不充分，尤其是远远未能覆盖全体。如果说人工智能时代课堂将发生什么变化，那么回答是将从单一的内化课堂或者内化为主逐渐过渡到内化和外化合理配置甚至外化为主。从一定意义上说，翻转课堂通过技术手段增强了预习单和导学案的功能，从而使得外化课堂为主成为可能。翻转课堂的本质不在于采用技术手段的微课或者微视频，而是借助技术实现了多少年难以见到的内化向外化翻转。人工智能时代，课堂教学从学生的内化课堂向外化课堂翻转，这可能是一个极其重要的标志。

二、了解意义学习发生的机制

关于人是如何学习的或一般的学习过程或一般的学习模式，在最近三十年的研究中取得了一些进展。例如，美国科学院关于人是如何学习的研究[2]，荷兰综合学习设计专家范梅里恩伯尔关于综合学习的研究[3]，丹麦的伊利雷斯关于互动学习模型的研究[4]，德国教学设计专家希尔斯关于模型学习的研究[5]，澳大利亚墨尔本大学哈蒂关于可视化学习（深度学习）模式的研究[6]，等等，都是值得关注的。不过，我们认为，最适宜向广大教师普及的一个学习机制发生模型是“生成学习SOI模式”[7]。这项研究是在教学设计大家加涅20世纪80年代的“信息加工模式”基础上，又经过学习科学大家梅耶20世纪90年代以来不断改造和优化，开始聚焦在信息加工方向，现在转向了意义学习、建构学习与生成学习。这样的学习发生机制不是将学习简单地看成是累积，更不是搬运或者倾倒，也不是贮存或者银行式的储蓄与支付过程，而是由学习者发自内心的自觉自愿的动机和行为构成的。

人工智能研究目前在人类学习机制的发生模式上并没有取得突破性认识。人工智能有60多年的研究历史，为什么最近10年来才异军突起，成为风口，这主要是因为我们找到了机器学习的算法。但是，机器学习的算法是不是同人类学习的算法有某种相通性呢？由于脑科学的研究目前暂时还不能完整地勾勒学习在大脑内部发生的生物神经化学传递机制，所以，由信息加工研究演化而来的有关人是如何学习的猜想可能是比较接近实际情形的一种推测。

生成学习模式的研究揭示了这样一种图景：学生入学或者上课是学习的必要条件，但不是充分条件。虽然入学了、上课了，但是学习没有发生的情况是常见的。现代学习科学的研究证明，人的学习主要是感觉记忆、工作记忆和长时记忆发挥作用的过程，其间有三个关键的心理运作，分别是选择、组织和整合。“选择”是指聚焦新知识，“组织”是指梳理新知识，“整合”是指联系新旧知识。没有选择，没有组织，没有整合，则学习将是一无所获;只有选择，没有组织，没有整合，学习仍将是一无所获;有了选择，有了组织，没有整合，学习将是机械学习或者死记硬背，至多达到简单套用的程度;或者说可以学“懂”了，但是没有学透、学深、学活。只有选择、组织和整合三个全部到位了，学习才真正发生，学习才能达到意义学习和融会贯通的状态（参见表1）。以上观点，让我们真正了解到了学习科学最重要的研究发现：学生到学校里学习，必须做好选择、组织与整合三项工作;教师到学校里教学，必须帮助学生做好这三项工作。要提高学习质量，要培养学习能力优秀的学生，最重要的工作是帮助学生将知识技能与个人的情感态度等联系起来，将客观世界与主观世界联系起来，将内化与外化形成良性循环，这就是做好“整合”的工作。是否会整合，是检验学生发展能力和后劲的一把尺子。

三、合理认识师生关系

“教学”如果从师生的复合行为来看，其体现了学与教的统一，即既包括了教师的教，也包括了学生的学。既然学习是一种内部心理结构的变化和外部行为表现的统一体，那么教学就是促成这种变化的外部条件。至于是什么样的外部条件，则有不同的看法。有的人说是安排教学活动，创设教学情境，提供教学事件，选择教学策略，如此等等，都是合理地反映了教学的一种功能。

学习是发生在学习者身上的，教学则可以发生在教师身上、媒体（教材或者视频）和学习者自身身上，发生在人工智能代理（教师）上。教学主要由教师来承担，但是教材、机器、媒体和学习者自己都能够部分乃至全部承担教学的功能。从这个意义上来理解，教师是不是在场，甚至是不是在线，都不一定是教学有没有发生的主要依据。教师不在场，教师不在线，教学也能发生。教学怎么发生？靠教材，靠视频，靠机器辅助，靠学生自主学习。所以，我们一定要强调：不是教师在课堂上不开讲，就一定没有教学了。教学其实有多种不同的形态或者“代理”，在技术推动下，机器人或者人工智能协助教学的情况将逐渐成为常态。

教师是教学的重要主体。教师的角色形象该描绘为精神的导师还是燃烧的红烛抑或是吐丝的春蚕？这些当然均是对教学功能或者教师职责的一种描绘，不过现在更多的是将教学的功能看成是促进、支持、鼓励、帮助。教师是学习的伙伴与搭档，教师是学习共同体的成员，这样一些认识显然是将教学主要看成是一种师生交往的“协同”，体现为正确引导而不是强行牵拉，是激发鼓励而不是一味硬推，是指点门径而不是包办代替。教师不再是“讲坛圣贤”而是“俯身指点”的人。在技术促进教学的过程中，教师尤其不能在展示台、操作台前和固定话筒前“驻足不前”，要大力提倡教师“走下去”，走到课堂中央与四周，走到学生身边与身后。只有这样，课堂氛围才更有利于互动，师生之间才更体现出平等。

学习与教学究竟是一种怎样的合理关系呢？是学重要还是教重要呢？是学在先还是教在先呢？这确实难以简单地笼统地下结论。一般地说，学与教处于同等重要的地位。不能说倡导“生本教育”就是将学生放在首要位置，要发挥教师与学生两个方面的积极性——“互为主客体”与“自为主客体”。这样看来，我们更愿意将师生教学中的协同关系体现为“以教定学与以学受教”和“以教促学与以学论教”的结合。教师“以教定学”并不是一厢情愿的事情，需要学生表现出愿学、爱学、乐学与会学，这样才能说做到了“以学受教”。另外，“以教促学”也不是盲目的，需要凭借学生学到了什么来作出合理判断，所以，“以学论教”就是一块试金石，我们主张“扶放有度，学教统一”。

四、教学的空间和时间发生较大变化

从时间和空间一致性变革要求方面来说，最重要的首先是大力推行“预习”的方式，将本来要在课堂上内化的大部分时间和内容转到“课外或者校外”去，只有这样教师才有可能将原来的内化课堂转型为外化课堂，让学生在课堂上有更多的机会分享、质疑、讨论、深化、展示、互助。

从空间上来说，无“围墙”学校，学校向社区开放，学校走进社区，将是一种标准化要求。这里特别要倡导引入网络、社区、家庭的各种资源，善于利用模拟——语言模拟、场景模拟、结构与功能模拟。这方面，有了移动学习、互联网和5G技术，在拓展课堂和校园上可以大展身手。学习真实地发生，教学功能的实现，不是简单地走上街头、田间、厂矿、社区就算达到了要求，而是要处理好现实任务环境和模拟任务环境之间的合理关系，区分“心理逼真度”“功能逼真度”和“物理逼真度”之间的差异。精心设计的教学任务，一开始总是心理逼真度比较高（例如阅读医学教材中的疾病案例），功能逼真度和物理逼真度也许会较低，随着学习者技能的增加再逐渐增加这两方面的逼真度。在第二阶段，学习者可以在一个功能逼真度更高的任务环境中继续操练，也就是说，这是一个有互动、对学习者的行动能作出反应的环境（例如计算机虚拟病人，或者角色扮演病人、同伴模擬病人等）。在第三阶段，学习者的层次更高，就要涉及更多的现实任务环境中的细节（人体智能模特病人，与现实的病人一样会有反应）。最后，到了第四阶段，才真正走向现实任务环境，在实际生活情境或者工作情境中完成任务（到医院里给真实病人诊断）。

在空间上来说，课堂或者教室会有一些什么样的变化呢？教室肯定不是“讲课”的地方了，教室成为学习室和辅导室，成为学生表现与探究的天地、合作与竞赛的舞台。教师的讲台将被撤下（至少扁平化处理），黑板或者白板下的台阶将抹平，师生连成一体，课堂无边界接续，课桌椅灵活摆放，按需组合，取消秧田式结构;教师走到学生中间，走到学生背后，走到学生面前，参加交流，检查操作，示范程序，讲解规则和概念，鼓励表现，督促合规，激发热诚，等等。有一点是肯定的，教师将与学生建立学习共同体。教师不再是学科权威、讲台圣贤，而是敞开心扉沟通、谆谆启发的搭档，心理发展的治疗师，成长道路的知心人。

空间的另一种布局是，学科教学将普遍采用分层教学，走班教学将是一种常态。这样，专用教室、学科教室、专题教室等个性化的教学场景将出现。不仅仅是部分学科分层教学，如果能够逐渐过渡到全部学科分层教学，那么固定的班级将会消失，取而代之的是学生导师组管理和学生合作小组自我管理。如果采用网络化、大数据和人工智能教师个性化学习辅导的结合，那么年级制将消失或者淡化，按照学习成果和表现性成就进入到下一学习阶段，而不是刻板的熬到了固定的时间升入高一年级。

跨学科教学（Interdisciplinary/Cross-Curricular

Teaching）作为一种特殊的教学形态，将是课堂教学改革的一大趋势。所谓跨学科，就是在不同程度上跨越了原有学科（subjects or disciplines）的边界的一种形态，具体来说，在单学科独立型基础上，有多学科联系型、跨学科整合型和超学科融入型等具体形态，分别实现交叉、整合和融入。跨学科教学有什么好处呢？将突破教学中知识零散片段和刻板僵化的不足，实现高层次教学目标，如批判性思维、推理和决策能力、问题解决能力、协同合作能力和沟通交流能力，还有利于培养系统思维、设计思维、工程思维、技术思维、科学思维、形象思维、视觉思维、艺术思维、数据/数字思维等新的思维能力。

在时间上，将重点改革固定40分钟的排课法，将长短课结合起来。例如，常规课30分钟，短课20分钟，长课分成模块叠加成60分钟或90分钟等，有了计算机排课，日课表和周课表、月课表就不再是一种空想了。还有，在学年和学期上也会有一定的变化。统一时间到校或者上课、放学回家等就不再是一定不能更改的定规。

五、课程内容将实现翻转

在学习任务的类别上，要重视“为什么”的知识的内化和外化，在动力、策略和原理上下功夫。“核心素养”（一般意义上的关键能力）和“学科核心素养”（各学科具体的关键能力）几乎都是“为什么”的知识。要将事实性知识的教学升格为“概念性知识和规则性知识”的教学，只有这样才能真正实现学习迁移。

不仅是课堂教学方式的时间与空间实现翻转或者异步，课程内容体系（教什么）也必须翻转。美国课程再设计中心的专家提出了翻转后的课程内容将更多的时间放在理解、专长、迁移方面（参见图1）。靠搜索和人工智能算法能够解决的内容，将逐渐退出课程的主阵地。在一个数字世界和人工智能赋能的世界中，数字素养和信息传播与技术能力被提到了重要地位，计算思维、工程思维、设计思维、技术思维、科学思维、系统思维等整体性、策略性素养被提上了日程。

学习科学与教学科学研究的一个重要趋向是将学习任务划分为不同的知识类别。这里的知识的概念是广义的，涉及自然界和人类社会的各种事实、概念、程序、规则、步骤、方法和策略、动力和原理等一项或几项。假定我们暂时不考虑年龄、学科、专业的差异，那么，一般而言，这些知识可分为陈述性、程序性、原理性、策略性、动力性等几种。其中，“是什么”的知识主要对应的是事实和概念，“如何做”的知识主要对应的是程序、规则、步骤，“为什么”的知识主要对应的是策略、动力和原理（如表2所示）。

有关学习科学的研究表明：应该遵循从“为什么”的知识开始（策略与动力），然后进入“是什么”的知识的学习（事实与概念），再进入“如何做”的知识的学习（程序、规则、步骤），最后再回到“为什么”的知识的学习（策略、动力、原理）。学习过程就是这样一个循环圈，螺旋上升，持续提升。如果借用学习培训专家麦卡锡的“学习流程”加以标示，就是由四个象限组成的循环圈（参见图2）。这里的“该怎样”是指假如到了实际应用的时候，要考虑具体情境的需要能够有所变通和取舍，这是属于“为什么”的知识。总体上说，我们现在的学习与教学上半圆做得很不够，下半圆做得相对好些。右上扇形教师会做但是往往省略了，经常将社会的价值或者教师的价值直接代替学生的价值;左上扇形教师做得很少，因为不怎么会做。改进左上扇形是我们从教教材走向教能力、从考教材走向考水平的关键。

六、扶放有度地开展教学

从创设有利学习的条件角度来看，教学科学研究最重要的一个成就是依据不同的知识类型（学习目标）来开展针对性的教学，同时也倡导在教学过程中应依据不同学习任务类型，扶放有度地为学生提供指导，培养学生的自我调节、自主发展能力。

当代国际著名教学设计專家梅里尔教授积累了50年的研究总结出的“首要教学原理”，应该看成是教学科学与学习科学中的高新技术。他倡导的有关不同知识类型（这是能力或者素养，也就是我们通过教学要达到的学习结果）与四种基本的教学方式之间的对应关系（如表3所示），恐怕是最重要的教学研究成果之一。

不仅是教学方法可以从扶到放，教学任务也是可以从扶到放的。扶的力度最大的是案例学习任务，扶的力度最小的是常见（独立）学习任务。中间半扶半放的是补全学习任务（如表4所示）。

另外，从教学科学的视角看，有效教学方法最佳的组合是归纳与演绎、讲解与探究（发现）的二维矩阵组合。综合学习设计倡导者范梅里恩伯尔将这个二维矩阵进行组合，这样就出现了四种情况：（1）演绎-讲解;（2）演绎-探究;（3）归纳-讲解;（4）归纳-探究。从扶到放，最容易的是演绎-讲解，教师全扶;最难的是归纳-探究，教师全放。演绎-探究和归纳-讲解都属于半扶半放，区别是扶多一点还是放多一点。归纳-探究表示的是完全探究发现的学习，等同于像科学家那样思考和工作，差别在于学生探究发现的是人类已经发现的东西，科学家则是在探究发现人类未知的领域（如图3所示，图中的L条形表示概念、规则或者原理，圆圈表示实例。箭头表示直接告知，问号表示不直接告知）。学习科学研究认为在一般的课堂教学中，建议优先采用的教学方法是归纳-讲解。

从学习投入或者参与的方式上看，学习科学的研究已经证实：被动学习—主动学习—建构学习—交互学习是一个进化链，交互学习的效果最好，有利于培养深层次的能力与素养。如果说季清华获得2015年美国心理学会颁发的桑代克教育心理学职业成就奖和美国教育学会2016年颁发的心理学对教育的贡献奖的代表性成果“ICAP学习方式分类学”带给我们什么启示的话，那么其证实了这样一个假设：参与就是能力！参与程度或者投入程度越大，学习层级就越高，学习深度就越深，学习能力就越强大[12]。另外，根据我们的分析，ICAP四种学习方式，交互方式（Interactive）、建构方式（Constructive）、主动方式（Active）与被动方式（Passive），与人工智能神经网络设计元素之间能够建立起一种关联，在人类学习与机器学习之间可以建立某种对应参照关系，为人工智能神经网络设计研究和人类学习机制研究提供一个新思路[13]。

七、学业评估注重学习迁移

目前学习科学与教学科学强调的是依据学习目标到达度开展评估，同时开展形成性评估和自我评估。这里的重点是考虑知识类型（明确学习任务类型）与学习结果水平之间的关系。

目前，国际上公认的学习目标分类学是安德森主持的布卢姆认知目标分类学修订版（当然，还有SOLO分类，即可观察学习结果;KUD分类，即知道、理解和会做;马扎诺分类;等等）。这个分类学修订版将知识分为事实性知识、概念性知识、程序性知识与元认知知识（包括策略知识、任务知识和自我知识），将认知水平分为记忆、理解、应用、分析、评价与创造六个水平，每一个水平还有若干具体的层次[14]。不过，上文四种知识和六种水平构成的矩阵目标，教师在实际运用中会感到一定的不便和困难。所以，我们建议，可以采用了解、理解和应用（基本应用和综合应用）三个水平，同时将学习任务类型与掌握水平匹配构成一个矩阵表（参见表5），用以指导备课和上课。

了解（knowing）——学生知道某一知识“是什么”（事实与概念）、“如何做”（程序、规则、步骤）和“为什么”（策略、动力、原理），知识呈现的方式可以是口头的、文本的、动作的，包括文字、符号、图示等。

理解（understanding）——学生对已了解的知识能独立确定其意义，具体分为解释、举例、分类、总结、推断、比较与说明（论证）等。

应用（doing or applying）——学生能根据具体情况（即知道在什么条件下）运用已理解的知识解决相同情境或变式情境中的特定问题。应用水平具体可以分为基本应用和综合应用，其中包括了执行、实施、评价、创造等。

从考试和检查的角度看，我们无疑也是相对来说重视“是什么”的知识和“如何做”的知识，对“为什么”的知识重视远远不够，像对策略、原理和动力性知识的考查我们做得比较少，尤其在闭卷考试为主的情况下，我们将很多力气花在了记忆背诵等方面。根据现代学习科学的研究，知识的考查有两种类型：一种是保持，一种是迁移。保持测验的目标是记忆教材，迁移测验的目标是理解与掌握，学会在新的情境中评价和使用所学知识。从考试考查题目的顺序方面来讲，一般要呈现“是什么”的知识放在前面，“如何做”的知识居中，“为什么”的知识放在后面，这样一个梯度。

根据现在学习科学的研究，传统的书面考试考查的题目难以检测出高层次的素养或者能力，所以，是非题、判断题、选择题、术语释义、观点或者解决方案论述比较适合“是什么”的知识。“如何做”的知识聚焦于了解和理解。“为什么”的知识比较适合的题型可能是开放题、综合情境题、真实/模拟任务题等，主要检查材料分析与综合，观点或者解决方案比较、评价与择优，案例分析与评判，创造性计划与实施方案等方面的素养。

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tunities for Sustainable Development[EB/OL].[2020-10-05].https：//unesdoc.unesco.org/ark：/48223/pf0000366994.

[2]NATIONAL RESEARCH COUNCIL.How People Learn：Brain，Mind，

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[14]盛群力，褚献华.布卢姆认知目标分类修订的二维框架[J].课程.教材.教法.2004（9）：90-96.

（责任编辑 王策 杜丹丹）

The Reform of Classroom Teaching in the Era of Artificial Intelligence

SHENG Qunli1，NI Jian2

（1.College of Education，Zhejiang University，Hangzhou，Zhejiang，China 310012;

2.Xinxigang Primary School of Hangzhou Xiaoshan District，Hangzhou，Zhejiang，China 311215）

Key words： the era of artificial intelligence;teaching reform;learning;instructional design

作者：盛群力 倪鉴

基于师生关系的物理教学论文 篇3：

以培养应用型人才为导向的化工原理课程教学改革

摘要：针对当前化工原理课程的本科教学中存在的一些问题以及如何培养应用型人才，我们从教学理念、教学内容、教学方法以及考核方式四个方面对化工原理课程的改革做一些研究，提一些建议。其中，结合笔者利用“雨课堂”辅助教学的实践经验，重点阐述了改进化工原理课程教学方法的初步探索。

关键词：化工原理；教学改革；应用型人才；“雨课堂”

一、前言

学习型社会的到来，要求大学对传统的教育教学模式进行必要的改革，即从学生的全面发展以及终身学习习惯的养成的角度出发，围绕着“加强应用与联系实际”的目标来进行，提高大学教育对社会的服务功能，增强人才培养的专业性，提升学生的创新实践能力，从而促进学生向应用型人才培养方向发展，实现学校与社会的无缝对接[1]。

二、《化工原理》课程的重要性及面临的难题

化工原理作为一门工程类专业基础课程，综合运用了数学、物理、化学等基础学科知识，分析和解决化工類型生产中各种物理过程（或单元操作）问题，可为科学实验与化工生产之间架设桥梁。化工原理的学习过程强调对工程观点、定量运算和设计能力的训练，强调理论与实际相结合，从而提高学生分析问题、解决工程实际问题的能力[2]。化工原理的学习可为后续的化学工程相关课程（化学反应工程、化学分离工程、化工设计、化工仪表、化工机械等）奠定基础，对于化工、制药、酿酒、环境等专业的学生来说尤为重要。然而，化工原理课程具有教学内容多、交叉知识难度大等特点，“学生听不懂，不想学；教师讲的累，不愿教”的情况普遍存在。此外，在大多数普通本科院校的化工原理教学过程中，受传统教育思维模式影响，教师将学生的学习过程当成简单的信息积累与加工，过于注重知识的传授以及解题方法与技巧的讲解，但却忽视了对学生创新能力与应用能力的培养，因而不能引导学生主动探索学习过程（发现问题、分析问题和解决问题），这不利于学生实践能力的提升。具体表现在：做毕业设计的学生不懂得根据现有的任务设计出合乎要求的传质或换热的设备；而对于刚进入工作单位的本科毕业生，则不会应用三传的原理解决化工设备操作过程中出现的实际工程问题。因此，对化工原理进行教学改革是很有必要的。

三、《化工原理》课程教学改革

1.转变教育理念。传统的“知识为本”教学目标已不能适应新时代对人才的要求，本科教育更应当以学生为中心[3]，促进学生知识、能力和素质全面发展，即以“能力为本”。为此，化工原理的教学过程也应该从“知识传授”向“知识获取”转变。在课堂上，教师不再是满堂灌的“主演者”，而转变成为激发学生探索创新的“主导者”。教师角色的转变要求教师在课前付出更多时间和精力，为课堂上的教学做好充分的设计、准备，这将有利于督促教师把更多的精力放在教学上，通过不断的钻研提高自己的教学能力。而教师对课堂教学的设计可以借鉴近年来国际工程教育改革中取得卓著成效的CDIO教学模式。CDIO是构思（conceive）、设计（design）和实现（imple-ment）、运作（operate）的英文简写，即先根据课程内容构思和设计相关的工程项目，然后在实现和运作过程中逐渐培养学生的空间思维能力、创新能力和综合素质的一种教学方式[4]。CDIO教育模式立足于产业需求，相应地，其课程教学的内容亦需根据产业的发展不断进行调整和优化。因此，我们可以构建校企合作平台，以企业和市场的发展需求指导化工原理教学体系的优化。通过企业平台和实训基地的实践活动，一方面，加强化工原理知识的应用。另一方面，调整化工原理课程理论知识的教学方向。通过将学习过程和实践过程相交融，从根本上提升学生的实践能力，从而培养出合乎企业要求的毕业生队伍。

2.调整教学内容。如果化工原理的教学内容与实际应用不能很好地融合在一起，学生就无法认识到课程知识的重要性，学习的兴趣和欲望以及主观能动性就会大为降低，进而导致学习质量大幅降低。不理想的学习效果不仅会打击学生的自尊心与自信心，还会使其对化工原理课程的学习产生厌烦和畏惧心理，最终形成恶性循环。因此，在教学的过程中，必须处理好理论知识与实践应用的关系，在介绍理论内容时可以适当减少公式的推导过程，而更多地强调相应的实际应用背景，使学生深刻理解各种概念、公式的物理意义。比如：讲授伯努利方程时，我们提问：“为什么火车进站时不能离火车太近？为什么两艘齐头并进轮船在行驶时会越来越靠近？”加深学生对静压头和动压头相互转变的认识；在讲授多层圆筒壁定态热传导时，我们提问：“气温下降，应添加衣服，应把保暖性好的衣服穿在里面好，还是穿在外面好？”促进学生理解不同热导率材料的位置对传热速率的影响。另一方面，在介绍实践内容时则多注意理论的指导作用，比如在讲解离心泵的安装高度要求时，我们通过机械能衡算式来分析液体压强的变化，引出“汽蚀”的概念；在讲解换热器的强化途径时，我们从传热速率方程出发，分别讲解传热面积、对数平均温度差、传热系数对换热器效率的影响。

3.改进教学方法。在传统的化工原理课堂里，教师念讲稿、抄板书、指导学生做练习题，课堂气氛比较沉闷，而学生被动地接受知识，学习效率较低。此外，化工原理内容多，过多的板书不利于教师在有限的课堂时间里完成规定的教学任务，尽管可以通过补课来弥补，但补课增加了教师和学生的负担，也不利于提高教学效果。因此，把信息化教学资源与现代化的教学手段引入课堂是化工原理教学改革的必经之路。利用多媒体进行课堂教学，不仅能将抽象概念简单化，提高课程容量和质量，弥补缩减课时所带来的不便，还可以将各类型设备的结构以及工作状况生动地显示出来，使学生不进入生产现场就可以全方位地了解设备的结构与操作。此外，还可以充分利用东方、欧贝尔等化工原理仿真工具辅助教学，使教学过程更为生动、形象，全面提升教学效果。然而，如果过分依赖现代技术，无论讲什么内容都依靠投影仪，课堂全程没有一个字的板书，同样也无法达到良好的教学效果。因为单纯的PPT讲解，教师不容易把控教学的速度，对于能力比较强的学生来讲也许可以勉强听懂，但基础差、学习习惯也不是很好的学生很难跟上教师的教学思维。因此，有必要将现代多媒体教学与传统的板书教学相结合，协同提高教学效果。因为适当的板书有助于提高学生注意力，并且使课堂的节奏变缓，课堂上张弛有度才有利于学生对知识点的消化。以习题解析的教学为例，教师可以利用板书与学生一起分析解题思路，提高学生的注意力，增加互动性，然后利用PPT把解题过程放映出来，节省公式书写、结果计算的时间。此外，针对不同的教学内容或不同层次的学生，教师可以采取启发式、探究式、讨论式、问题牵引式、精讲多练、理论联系实践等不同的教学模式与教学方法，揭示知识的发生过程，引导学生理论联系实际，从理解现象到发现或提出问题，再到参与讨论，最终解决问题，逐渐培养学生分析、对比、归纳、总结的能力和严谨、科学的逻辑思维，让学生在学习过程中不仅掌握了化工原理知识，还获得了掌握知识的方法。

在化工原理的教学过程中，笔者采用学堂在线与清华大学在线教育办公室共同研发的智慧教学工具——“雨课堂”进行辅助教学，获得了一定的成效。有了“雨课堂”的辅助，学生的学习活动不再受时间、地点的制约而实现其个性化学习的需要，而非局限于传统的课堂[5]。课前，我们通过“雨课堂”来发布任务单与课件，让学生提前预习，通过任务了解课堂上的重点、难点，对同学们在预习过程中点了“不懂”的PPT，上课时重点讲解。课堂上，我们可以随时发布课堂练习题来检验学生听课的效果，学生可以通过“弹幕”发表讨论，活跃课堂气氛。课后，学生能够借助“雨课堂”的“讨论区”模块对学习中的重难点及疑难问题展开讨论，这样既可以有效消除学生提问的胆怯心理，又实现了同学间的互教互学。另一方面，我们也可以通过查看和参与讨论，在对学生的学习给予及时的指导和鼓励的同时，更充分地了解学生对知识的理解及掌握情况。

学生学习效果的决定因素是学习主动性与参与积极性，而要调动学生学习主观能动性，首先要营造良好的课堂氛围、建立融洽的师生关系。在课堂上，前十分钟学生的听课注意力是最集中的，超过十分钟注意力就会逐渐下降。因此，我们在讲解完一个大的知识点或者讲课时间超过十分钟时，通过“雨课堂”发布习题进行测试（主要采用客观题的形式），学生在规定的时间选择答案后，PPT屏幕上马上显示出学生答题的结果。随后，让回答正确的学生三五成群地给其他同学讲解，这样既检验了学生听课的效果，使学生有学习的成就感，又可刺激学生提高注意力，调动学生们参与、互动的积极性，从而活跃课堂气氛。其次，教师要精心设计多种教学情境来激发学生的求知欲，培养学生的学习兴趣。比如，笔者再给酿酒专业的学生讲解“蒸馏”这一章的理论知识前，先让学生讨论他们比较熟悉的酿酒过程，充分活跃课堂气氛并激发起学生的学习兴趣后，再以酿酒过程需要通过蒸馏对粗酒进行浓缩，进而引入蒸馏的理论知识的教学。

4.完善考核机制。科学合理的考核评价机制可以比较全面、准确地反映教学的成效。我们以往对化工原理课程的考核方式（考勤10%、课堂表现10%、课后作业10%、期末考试70%）过于偏重期末考试的成绩，导致学生平时不用功，只期望利用考前的临时突击复习取得比较好的成绩，这样不利于提升学生的创新能力和应用能力。因此，学生成绩考核机制必须改进，笔者认为可以采取考勤（10%）、课后作业（10%）、课堂小测验（20%）、课外小设计（20%）与期末闭卷考试（40%）相結合综合考核方式，弱化期末考试的比重，更加侧重知识获取的过程以及能力的培养。增加课堂小测验，一方面，可以保障课前任务得以认真完成，因为普通本科院校学生的学习主动性和自控能力较弱，如果没有相应的考核措施，很多学生不会根据发布的课前任务去认真预习。另一方面，可以及时检验任务的完成情况和完成效果，强化提高学生平时的听课效率，使学生尽可能在课堂中吸收和消化所讲授的内容。化工原理是一门工程类课程，更加强调学生运用理论知识解决实际工程问题的能力。因此，可以在每个单元内容讲授完毕后的特定时间（一般1—2星期）都进行一项小设计考核。所有学生分组抽取设计题目，并在课堂上对本组设计思路、成果进行展示，一方面，激发学生的创新意识和集体荣誉感；另一方面，提高学生口头表达、分析问题与解决问题的能力[6]。

四、结论

综上所述，我们针对当前本科院校在化工原理课程教学中存在的问题，结合化工原理课程的特点，以学生为中心，以提高教学质量，提升学生创新能力和应用能力，培养学生综合素质为目标，从教学理念的转变、教学内容的调整、教学方法的改进以及考核机制的完善等几个方面进行了改革探索，为培养具有工程概念的应用型人才打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]孙丽，宋广凤，许晓娟，等.基于应用型人才培养的化工原理优质课程建设实践[J].课程教育研究，2016，（05）：233-234.

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[3]郭晓亚，张彰，周忠华.基于创新人才培养的化工原理实验教学体系的构建[J].化学教育，2015，（16）：58-60.

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[5]臧晶晶，郭丽文.滴水成雨——走进雨课堂[J].信息与电脑（理论版），2016，（08）：235-236.

[6]郑大锋，王秀军.团队展示学习法在化工原理研究型教学中的应用[J].化工高等教育，2017，（06）：69-74.

作者：谢高艺 马春平 刘莹