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摘要:對于勘查技術與工程專業的學生，數學物理方程一直是其學習的難點。結合專業和課程特點，將微信公眾平臺引入到教學過程中。以課堂教學為主，線上學習為輔，并將線上學習內容專題化，使之成為課堂教學的延伸和擴展。通過教學實踐和教學成果分析，驗證了將課堂教學與線上學習相結合的教學方式可提升本門課程的教學質量。
1課程特點與教學現狀
數學物理方程是理工科專業廣泛開設的課程。對于勘查技術與工程（勘工）專業來說，這門課程是尤其重要的專業基礎課。結合勘工專業自身特點，課程教學重點是三類古典方程的建立，即定解問題的描述及其相應求解方法（行波法，積分變換法，分離變量法和格林函數法）的講解與應用。由此可見，數學物理方程對于勘工專業來說是一門綜合性強和應用性強的課程。這門課程關注于應用各種方法來求解各種線性偏微分方程，需要借助高等數學的積分公式、常微分方程的解法、級數展開等概念。同時，它與同步學習的“信號分析與處理”“地震波動理論”等專業課程具有密切聯系，在整個勘工專業人才培訓體系中起到上下銜接的作用。但同時，這門課程因涉及面廣、課程難度大，學生易產生厭學情緒。國內外的高校都針對這個課程提供了相應的學習資源，如教學視頻、專題講座、演示動畫或相應電子文檔，資源相當豐富。并針對教學存在的問題，許多高校教師展開相應的研究與教學改革。艾軍（2006）強調對數學思想、物理背景和求解方法的突出；張?。?007）針對教學難點和重點：分離變量法，展開了詳細分析與探討；張彬（2009）從教學內容、講授方法和課程組織等多個方面對本課程的改革進行了探討；宋紅偉（2009）分析地球物理專業的相應教學特點；郝江浩（2011）將研究性的教學方法引入課堂；張帥（2011）從學生和教師兩個方面來探討本課程的改革；張頌（2016）分析了本課程在工科學校的教學特點；李林銳（2017）嘗試將參與式教學引入課堂。從前人的教學研究成果可看出，如何提高本課程的教學效果一直是高校教師關注的重點。但由于各個專業的特點和針對的學生知識水平都存在明顯差異，有的資源內容假定學習者已具有較高的背景知識，有的資源內容針對特定的專業的學習，很多學習資源并不適合勘工專業學生來使用，就需要教師對學習資源進行挑選與優化，構建目的明確的學習資源庫，讓其既能對于本門課程的特點做淺顯易懂的介紹和針對重難點展開專題分析，又能與勘工專業學生的學習水平與進度相匹配。由于這門課程需應用大量的高等數學相關知識，在課堂上直接采用多媒體進行教學存在教學進度偏快，無法反映出原理與應用中的數學推導細節與技巧，因此采用板書方式更適合本門課程教學過程的展開。然而，這也存在講授要點耗時長和課時有限的問題?；诙磐睦碚摚ㄖR獲得的過程是學習者參與知識建構的過程，建構過程中個人的主動參與、主動探究、獨自的見解，都是不可缺少的組成部分），僅憑借有限的課堂講授是不能滿足學生學習和內化的需要。因此，需要教師在課后引導學生自主學習，并滿足其個性化的學習需求。信息技術的快速發展使學生便捷獲取信息成為可能，也為教師與學生之間搭建了新的互動橋梁。通過構建網絡學習平臺，將課間學習延伸到課下，擴展教學的時間與空間。將課堂面對面的教學方式與線上學習有機結合，使兩者優勢互補，并嘗試以此來解決現階段數學物理方程教學中存在的相關問題。
2微信公眾平臺的特點
互聯網的信息開放性使得學生獲取知識的途徑發生了根本性變化，從原先向老師獲取轉變為在網上進行檢索。使得接入教育環境的入口由傳統課程逐步轉向學生身邊，只要有電腦或智能終端就可以獲取知識?，F有的網絡通信技術包括：電話和短信、BBS論壇、博客、騰訊QQ和微信等。傳統的通信方式，例如電話和短信，采用點對點的通信方式，其效率不高，并且信息的傳輸手段單一，只能是語音或文本；BBS論壇往往是web網址，不能完成主動擴散和分享；博客的自媒體平臺是弱關系平臺，信息擴散能力強，但不易進行內部管理；騰訊QQ支持的信息類型更為多樣，但受制于權限，維護難度大。相對上述工具或平臺，微信公眾號更為適合進行碎片化教學和管理，可以完成一對多的主動信息推送，一對一的信息解答，多樣化的信息類型。隨著智能手機的普及，微信在大學生中間呈現出高普及率和高使用率的特點，使得利用微信公眾號平臺進行教學活動成為可能。微信公眾平臺能提供的信息樣式是多樣化的，例如文字、圖片、動畫和視頻，并能充分發揮互聯網的技術優勢，將分布于不同網站的相關信息通過鏈接的方式整合在一起，引導學生進行擴展閱讀與學習。教師在交互的過程中應掌握學生學習過程，引導或輔助學生借助交流工具進行知識分享與協作交流。教師可在課前將背景知識要點和測試題等內容提前推送給學生，不必在課堂上花費過多時間對這些內容進行講解，提高課間的教學效率。同時，可根據學生的學習需求反饋信息，對教學內容作出及時調整。使用微信公眾平臺進行師生交流互動，拉近彼此之間的距離，避免學生因表達得不準確，而引起緊張感。與此同時，微信公眾平臺推送的信息必須簡煉，這主要受限于在線學習，特別是掌上學習，自身特點限制。否則，會因信息過長過多，學生易疲憊而失去閱讀興趣，這意味著微信公眾平臺推送的信息應專題化，針對特定問題進行展開分析與說明。
3基于微信公眾平臺的教學方案
3.1教學準備
根據前文分析，要利用微信公眾平臺提升數學物理方程的教學質量，首先應將教學內容進行合理拆分。將課程的知識網絡的搭建放在課堂中進行，并將各個章節背景知識和擴展消息放在線上學習，最后將課堂與線上兩部分內容有機結合?；谶@個構想設計了微信公眾號“物探數理”，將整個公眾號內容劃分為三大部分：（a）課程概況，使用思維導圖來介紹課程相關要點及其相互關系，層次清晰直觀，方便學生參閱，使其能對本門課程建立整體印象，更好地學習該門課程；（b）各章要點，以各類求解方法為線索，使用專題化的方式來說明各個章節的背景與難點，例如使用動畫方式來講解三維無界空間中自由振動與純受迫振動兩種情況下，對應解的區別與聯系，這可彌補只用板書推導無法直觀理解的不足；（c）習題分析，在這一部分，主要通過演示習題的推導過程輔助學生進行練習，并提供程序代碼，使得學生對具體定解的解形式有更深刻的理解。
3.2教學實施
利用網絡來進行教學活動具有明顯的碎片性，其特性體現在三個方面：學習的碎片化、教學的碎片化和知識呈現的碎片化。學生可以隨時利用智能終端來獲取信息，學習知識；也可以隨時向老師提出問題。教師也可隨時向學生推送學習內容和解答學生疑問；課程內容被分解為一系列的要點或專題，呈現出短小的特點、其表達方式多樣化，以易于學生學習。對于碎片化學習，如何把控好學生的注意力的轉移和培養學生的學習興趣對教學設計提出了新的要求。教師的推送內容和方式成為提高線上學習質量的關鍵。推送內容應結合課間教學內容，對學生進行合理的引導，并滿足不同學生對知識的需求：在滿足其理解基本概念的基礎上，能應用相關概念解決簡單問題或是對基本概念進行適當擴展。課堂教學過程中，除了教授章節要點外，還可將線上學習內容引入到課堂中，引導學生如何在線上資源中進行學習，避免學生自主學習中形成的誤區和盲點。線上資源也緊緊圍繞課堂內容進行展開。
3.3反饋
及時客觀的互動與反饋是吸引學生參與教學和教師了解教學效果的最好方式，這也意味著教師無論是在課堂或是線上，應更多地以提問與回答的方式來引發學生思考，并主動學習來解決相應問題，將課堂問題延伸到課下，例如在三維無界空間的波動問題在滿足什么條件下，就可直接使用疊加原理來處理。教師可提供線索，讓學生檢索相關材料，并分析與總結。最后在課堂教學過程中，對學生的自學結果進行分析與點評。通過大量的互動與練習，將課堂教學與線上自學相結合，并作出及時反饋與評價，將有可能吸引學生嘗試挑戰自我，進而積極參與到教學過程中來。
3.4更新
教師在每一次教學實踐過程中，會對教學內容、學生學習特點等都會有新的感悟與提升，這就意味著要對課堂教學內容和線上學習資料進行不斷更新與調整，進而滿足新的教學需求。
4教學效果評價
客觀可靠的教學評價有助于教師及時發現教學過程中存在的問題，了解學生對教學要點掌握的程度，進而提升教學效果。為評價微信公眾平臺輔助數學物理方程教學的可行性，采用傳統方式和課堂與線上學習相結合的方式分別對兩個班進行教學實踐。兩個班人數分別為20人和22人，人數大致相當。整個教學實踐共持續三個月，采用微信公眾平臺的數據統計工具，對每個月的訪問數據進行了分析（見圖1）。隨著教學活動的逐步開展，學生利用微信公眾平臺的人數持續增加。在對考試成績進行分析后，發現在采用兩種不同教學方式下，學生成績分布呈現明顯的差異。對于采用傳統方式進行教學的班級，高分段學生人數不多，及格線以上各個分數段人數大致相當，不及格線以下人數占總人數的三分之一（見圖2）；采用新教學方式的班級，在及格線以上的學生以高分居多，不及格學生人數明顯減少（見圖3）。對考試成績進行細化分析，采用平均得分率的方式來進行（見圖4），即學生單項平均得分除以單項總分。在圖4中可見，在各項考試要點上，新的教學方案實施效果均好于傳統的教學方式。從考試成績上，兩班學生對行波法的掌握程度均較為理想，而分離變量法的掌握程度均有待進一步提高，這樣的結果也與兩種方法的難易程度相一致。
5總結
微信公眾平臺具有獲取方便、形式多樣的特點，但其自身也存在一定的局限性。表現在：內容結構松散缺乏體系結構、內容相對淺薄；學習過程缺乏強制性，完全依據學生的情感狀態；學生對知識體系的重構存在困難；碎片化學習不利于學生邏輯性的培養。傳統教學具有的優點正好是基于網絡的碎片化學習所不具備的：結構化的知識結構；逐步推進的學習內容；帶有強制性的學習方式。將兩種學習方式進行有效結合：以傳統教學為本，輔以碎片化學習作為補充，將課前、課間和課后三個教學階段有機結合，發揮兩者的優勢，實現教學效果的提升。將微信公眾平臺應用于數學物理方程的教學實踐后，通過對學生考試成績分析，其結果驗證了將課堂教學與線上學習相結合的教學方式可提升數學物理方程的教學質量。
作者:王鵬 高剛 許輝群 單位:長江大學地球物理與石油資源學院
