翻轉(zhuǎn)課堂在工科大學(xué)物理教學(xué)模式中的探索與實(shí)踐

姚青榮 楊鵬程 李華兵

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，知識成為社會和經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展的重要支點(diǎn)。為了使工科大學(xué)物理滿足科技和社會發(fā)展的需求，本文以翻轉(zhuǎn)課堂模式為主體，互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)、演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂教學(xué)為輔，對工科大學(xué)物理教學(xué)模式進(jìn)行探索與實(shí)踐，并分析其優(yōu)勢與缺點(diǎn)，指出改革創(chuàng)新之處。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課堂教學(xué)

一、引言

高等教育由規(guī)模擴(kuò)張階段進(jìn)入注重質(zhì)量、發(fā)展內(nèi)涵階段，如何以多種方式滿足多樣化需求，并應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)豐富教學(xué)形式、提高教學(xué)效果，是亟待解決的問題?！按髮W(xué)物理”課程是高等院校理工科各專業(yè)學(xué)生必修的一門重要通識性基礎(chǔ)課，它在培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索科學(xué)精神和創(chuàng)新意識等方面，具有重要作用。隨著我國高等教育規(guī)模不斷擴(kuò)大，人才培養(yǎng)模式的國際化，要求我們從國際創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的層面重新審視我國“大學(xué)物理”課程教學(xué)的基本要求、教材建設(shè)以及課程實(shí)施各環(huán)節(jié)來不斷提升、完善目前的大學(xué)物理教學(xué)體系。目前，國內(nèi)各大高校都壓縮物理課程學(xué)時(shí)，但是很多專業(yè)課卻離不開大學(xué)物理課程。另外，在教學(xué)過程中還發(fā)現(xiàn)，《大學(xué)物理》課程講述的專業(yè)知識大多與中學(xué)物理知識重疊，很多理論知識與實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用聯(lián)系太少，無法給與學(xué)生直觀感受，認(rèn)為《大學(xué)物理》教學(xué)沒有用處，可以忽略。針對出現(xiàn)的情況，有必要對物理課程的很多方面進(jìn)行改革和建設(shè)，使課程既有本校的特色，結(jié)合傳統(tǒng)模式和近代物理、前沿科技接軌，又能滿足各個(gè)理工科專業(yè)對物理知識的需求，既讓學(xué)生對物理知識感興趣，又讓學(xué)生學(xué)有所用。

在上述分析的基礎(chǔ)上，本課題以桂林電子科技大學(xué)理工科專業(yè)學(xué)生為載體，以翻轉(zhuǎn)課堂模式為主體，融合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂教學(xué)等多種教學(xué)模式，提出“翻轉(zhuǎn)課堂”在大學(xué)物理教學(xué)模式中的探索與實(shí)踐，并進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)模式的研究與實(shí)施。探索新的課堂教學(xué)模式，并在教學(xué)過程進(jìn)行實(shí)踐，檢驗(yàn)新模式的實(shí)施效果，并推廣該新教學(xué)模式在其它專業(yè)和課程的應(yīng)用。

二、探索與實(shí)踐

翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新興的教學(xué)模式，為新老教學(xué)法的混合提供了新的教學(xué)思路，顛覆了傳統(tǒng)教學(xué)模式。在這種模式中，學(xué)生在課外提前觀看由教師提供的教學(xué)視頻或其他形式的課程材料并思考老師設(shè)計(jì)相關(guān)的問題，而課堂時(shí)間以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主并提供個(gè)性化指導(dǎo)。學(xué)生在課堂外進(jìn)行理論內(nèi)容的學(xué)習(xí)，而課堂上通過做練習(xí)、互相發(fā)問等活動鞏固所學(xué)內(nèi)容，并對所學(xué)知識進(jìn)行梳理。這與傳統(tǒng)教學(xué)的課堂上老師講授、課后作業(yè)練習(xí)正好相反。傳統(tǒng)的課堂講授可以以視頻形式完整保留下來，供學(xué)生復(fù)習(xí)觀看；而原來用于講授的課堂時(shí)間又可以被新教學(xué)法填充。這就使得翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)模式邏輯上可以同時(shí)有力地支掌新老教學(xué)方法的實(shí)施，而原先兩者競爭有限的課堂時(shí)間的矛盾則因教育技術(shù)的介入不再成為障礙。讓學(xué)生擺脫被動認(rèn)知角色，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和提升學(xué)習(xí)效率，使之成為教育教學(xué)的主體。

在上述分析的基礎(chǔ)上，本課題擬從“大學(xué)物理”這門課程入手，以桂林電子科技大學(xué)理工科專業(yè)學(xué)生為載體，將翻轉(zhuǎn)課堂引入大學(xué)物理的授課模式中，探索新的課堂教學(xué)模式，并在教學(xué)過程進(jìn)行實(shí)踐，檢驗(yàn)新模式的實(shí)施效果，并推廣該新教學(xué)模式在其它專業(yè)和課程的應(yīng)用。主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的探索。

1.運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)

互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是學(xué)生課外學(xué)習(xí)另一重要平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)視頻可以讓學(xué)生提前了解課堂的學(xué)習(xí)內(nèi)容，思考老師教學(xué)視頻遺留下來的問題。利用桂林電子科技大學(xué)數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)平臺和QQ等互聯(lián)網(wǎng)交流方式，構(gòu)建《大學(xué)物理》翻轉(zhuǎn)課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。通過網(wǎng)絡(luò)平臺上傳授課內(nèi)容的視頻和教學(xué)資源，及提出各種問題，研究“翻轉(zhuǎn)課堂”下數(shù)字化課程資源共建共享的策略。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻的制作是非常復(fù)雜的，制作的內(nèi)容不能太難，盡可能的滿足所有學(xué)生的學(xué)習(xí)接受能力，并能講述基本問題。教師可根據(jù)學(xué)生掌握知識能力以及學(xué)校儀器設(shè)備情況來合理安排教學(xué)內(nèi)容，也可以在優(yōu)質(zhì)的互聯(lián)網(wǎng)教育資源中尋找與自己課堂教學(xué)相符的視頻資源作為該課程的教學(xué)內(nèi)容，這樣既提高了資源的利用率，節(jié)省了人力和物力，也使學(xué)生接觸到國際優(yōu)秀教師的教學(xué)內(nèi)容，開拓了視野。

2.結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)

演示實(shí)驗(yàn)是隨堂進(jìn)行講授內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)，具有主題突出、通俗易懂、操作簡便等特點(diǎn)，有助于幫助學(xué)生理解理論知識和激發(fā)學(xué)生們的想象力[1]。比如在講解電荷那章節(jié)“密立根油滴實(shí)驗(yàn)測量電子電荷”，講述光時(shí)“光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”，電路的“電表與改裝”等等。演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)具有以下特點(diǎn)：趣味性，簡單方便、形象、生動；靈活性，所需的儀器設(shè)備易操作，邊講述變演示；直觀性，所用器材可見度大，便于學(xué)生觀察。根據(jù)學(xué)生自身情況和授課內(nèi)容來設(shè)置懸念，將學(xué)生的注意力集中在重要的觀察上，這樣使得演示實(shí)驗(yàn)才能最大限度的發(fā)揮直觀、生動的作用。

3.加強(qiáng)課堂理論教學(xué)

在國內(nèi)理工科院校里，大學(xué)物理教師對知識的講授方式往往是首先提出概念或原理，進(jìn)而對其進(jìn)行解釋、證明以及應(yīng)用方面的介紹。這將會對學(xué)生思想產(chǎn)生僅僅注重對概念、原理或公式內(nèi)容的記憶，而忽略了知識提出的目的性與所證明的方法，這將導(dǎo)致學(xué)生無法對所獲得的物理概念形成科學(xué)的知識體系，不利于學(xué)生知識體系的建立[2]。筆者認(rèn)為課堂理論教學(xué)通過背景介紹、物理知識的提出以及得出的結(jié)論幫助學(xué)生建立物理框架，讓學(xué)生明白物理學(xué)科如何與自然事物、現(xiàn)象和實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系在一起。通過生產(chǎn)實(shí)際的應(yīng)用、圖形的插入、例題的選擇等讓學(xué)生感受到物理學(xué)科與大自然、生產(chǎn)、生活和社會、科技之間的密切聯(lián)系，讓學(xué)生樂于去探索物理學(xué)的繽紛世界。

課堂教學(xué)的改革要以學(xué)生為主，教師為輔的教學(xué)模式，打破傳統(tǒng)的以老師為主的教學(xué)。教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生積極、主動的參與學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)情感，保持與學(xué)生間有效互動。

三、國外《大學(xué)物理》課程教學(xué)研究現(xiàn)狀

國外課堂教學(xué)往往將物理基礎(chǔ)知識講解清楚之后，給學(xué)生留下探索、思考和創(chuàng)造知識的空間。且熱衷介紹當(dāng)今的物理學(xué)家研究方向，緊跟時(shí)代科技發(fā)展的腳步，這對于熱愛科學(xué)事業(yè)的學(xué)生而言將是一個(gè)開拓視野的良好機(jī)會。例如，Ronald Lane Reese所撰寫的《University Physics》課本中，設(shè)計(jì)了Investigated Projects內(nèi)容，通過Expanded Horizons讓學(xué)生主動地查找相關(guān)的資料來了解所學(xué)知識的相關(guān)歷史與發(fā)展前景；通過Lab and Field Work讓學(xué)生親自參與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來感受所學(xué)的知識；通過Communicating Physics讓學(xué)生真正把所學(xué)知識與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合起來，通過自己的理解闡明物理概念的內(nèi)涵，真正掌握所學(xué)知識。而這些教學(xué)方式都在潛移默化中讓學(xué)生充分理解物理奧妙之處，并加以致用，既培養(yǎng)了學(xué)生合理的科學(xué)體系和濃厚的科學(xué)興趣，又鍛煉了學(xué)生的實(shí)際操作能力[3]。

四、改革創(chuàng)新之處

1.改革目標(biāo)

通過整合大學(xué)物理課程的教育教學(xué)資源，建立起以“翻轉(zhuǎn)課堂”為平臺的數(shù)字化教學(xué)環(huán)境，開發(fā)、收集、組織一批豐富的教育教學(xué)信息資源，形成教學(xué)資源庫。結(jié)合大學(xué)物理教育的特點(diǎn)，基于“翻轉(zhuǎn)課堂”，開展教育教學(xué)、在線學(xué)習(xí)及習(xí)題解答等方面的應(yīng)用研究，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的發(fā)展，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。通過研究制定基于“翻轉(zhuǎn)課堂”的大學(xué)物理課程資源，以提高大學(xué)物理教學(xué)效果。

2.創(chuàng)新之處

以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)過程。傳統(tǒng)的學(xué)生學(xué)習(xí)，以在教學(xué)課堂聽教師講課的形式進(jìn)行，這樣不僅學(xué)習(xí)的積極性不大，互動性不夠強(qiáng)，更使得學(xué)習(xí)的效果不夠好，學(xué)生的對知識的印象不夠強(qiáng)烈。在新的教學(xué)模式中，利用“翻轉(zhuǎn)課堂”使得學(xué)生有更多的自主學(xué)習(xí)的機(jī)會，并能主動參與到項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)的過程中，能切實(shí)有效地激發(fā)學(xué)生對物理知識應(yīng)用開發(fā)的積極性，并能在大學(xué)物理教學(xué)的過程中取得良好的教學(xué)成果。從傳統(tǒng)課堂到“翻轉(zhuǎn)課堂”的轉(zhuǎn)型。改革課堂教學(xué)方式，采用啟發(fā)式、探究式等互動教學(xué)方法，課程資源系統(tǒng)從服務(wù)高校教師為主到服務(wù)學(xué)生、高校教師和社會學(xué)習(xí)者并重。用基本資源實(shí)錄真實(shí)的教學(xué)過程，以基本資源+拓展資源展示課程的進(jìn)化，分類指導(dǎo)的課程設(shè)計(jì)+教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)過程。

物理學(xué)原理在實(shí)際工程技術(shù)中應(yīng)用的翻轉(zhuǎn)。在這過程中，學(xué)生通過有效資料的搜集，物理模型建立，知識表述講解等一系列過程，對基本物理知識的構(gòu)思和物理學(xué)建立的模型等手段都將會有更深刻的體會和認(rèn)識。翻轉(zhuǎn)課堂最大的優(yōu)勢就是全面升華課堂師生之間的互動，有效的促進(jìn)在教師和學(xué)生之間以及學(xué)生與學(xué)生知識的聯(lián)系。由于教師的教學(xué)角色已經(jīng)從課堂內(nèi)容的呈現(xiàn)者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的輔助者，這讓教師與學(xué)生之間有更多的交談，回答學(xué)生提出的問題，參與到學(xué)生學(xué)習(xí)小組中，對每個(gè)學(xué)生知識的學(xué)習(xí)進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。學(xué)生在完成作業(yè)時(shí)，對于出現(xiàn)的問題，教師將組織學(xué)生成立輔導(dǎo)小組，對其進(jìn)行輔導(dǎo)。并進(jìn)一步為這類有相同疑問的學(xué)生舉行知識講座，讓其深入理解物理學(xué)科的框架。知識講座的奧妙之處，當(dāng)學(xué)生遇到知識難題時(shí)，能及時(shí)的給予行之有效的指導(dǎo)方案。

五、結(jié)束語

大學(xué)物理知識體系的建立將對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的提高起到了積極推動的作用。當(dāng)代大學(xué)物理的發(fā)展應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)代的步伐，改革創(chuàng)新之處既要符合學(xué)生教育教學(xué)的發(fā)展，也要滿足社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。以翻轉(zhuǎn)課堂為主體，互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)、演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課堂教學(xué)等教育手段為線索的大學(xué)物理改革創(chuàng)新之路任重而道遠(yuǎn)，在理論和實(shí)踐的過程中還需進(jìn)一步的探索其優(yōu)勢，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才發(fā)揮更大的推動作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚青榮，潘順康，周沁，等.工科物理教學(xué)改革的研究[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，32

（3）：59-61.

[2] 王軼卓，李磊，仲海洋.中外大學(xué)物理教材的對比與分析[J].物理，2012（2）：114-116.

[3] Reese R L， Ramsier R. Post-Use Review. University Physics[J]. American Journal of Physics， 2000， 68（9）：874-874.