翻轉(zhuǎn)課堂在《微電子物理基礎(chǔ)》課堂教學(xué)中的研究與探索

北方工業(yè)大學(xué)電子信息工程學(xué)院 孫海燕

1.引言

當(dāng)前，提高我國高校教學(xué)質(zhì)量已經(jīng)刻不容緩，必須進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新。教學(xué)模式改革是提升高校教學(xué)質(zhì)量的重要方法之一。同時，隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，創(chuàng)新的教學(xué)模式已經(jīng)成為推動國家教育體制改革的重要力量。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型的教學(xué)模式，成為改進(jìn)和提升高校教學(xué)質(zhì)量的新方法。

翻轉(zhuǎn)課堂，也稱為“顛倒課堂”，是指重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，將學(xué)習(xí)的決定權(quán)從教師轉(zhuǎn)移給學(xué)生[1]。學(xué)生在課外根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力和時間，自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式和展現(xiàn)學(xué)習(xí)成果的方式，通過互聯(lián)網(wǎng)等學(xué)習(xí)豐富的在線課程；教師采用講授法和協(xié)作法來滿足學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)[1]。翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)受到了國內(nèi)外中小學(xué)教師和教育研究者的熱捧并取得了良好的教學(xué)效果。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型的教學(xué)模式，學(xué)生根據(jù)教師的要求在課前通過觀看教師提供的教學(xué)視頻、PPT、作業(yè)等資料，自主完成課程知識的學(xué)習(xí)和傳授，在課堂上通過小組討論、協(xié)作探究、問題解決、成果展示以及課堂作業(yè)等方式完成知識的內(nèi)化,教師有針對性的更好的滿足學(xué)生的個性化需求[2]。這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生課外可以根據(jù)個體學(xué)習(xí)接受能力和水平的差別，充分利用自己的時間、調(diào)整學(xué)習(xí)策略，實(shí)現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)；在面對面的課堂，學(xué)生有機(jī)會通過課堂展示、問題講解和其他小組活動進(jìn)行主動學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中遇到的問題可以得到更好的理解和應(yīng)用；教師在課堂上可以考察學(xué)生的學(xué)習(xí)效果并為學(xué)生提供指導(dǎo)和幫助，根據(jù)情況進(jìn)一步調(diào)整和修改教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)模式。

《微電子物理基礎(chǔ)》是微電子專業(yè)基礎(chǔ)選修課，32學(xué)時，講授器件類課程所需的量子力學(xué)和半導(dǎo)體物理基本理論知識，主要講述量子力學(xué)和固體物理經(jīng)典理論及其應(yīng)用，通過學(xué)習(xí)能夠解決一些與專業(yè)有關(guān)的基礎(chǔ)理論問題，課程理論性較強(qiáng)，知識點(diǎn)比較多，如果學(xué)生不做預(yù)習(xí)和鞏固，只靠教師講授，學(xué)習(xí)難度較大。我系微電16級僅有一個班級，學(xué)生人數(shù)較少，結(jié)合微電子物理基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，適合進(jìn)行基于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)探索與實(shí)踐。本文以《微電子物理基礎(chǔ)》課程為實(shí)驗(yàn)課堂，以微電2016級學(xué)生為研究對象，基于網(wǎng)絡(luò)、即時通訊工具等，采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，探索理工科理論教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂的新型教學(xué)模式和方法，研究翻轉(zhuǎn)課堂模式下提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性的途徑和方法；研究翻轉(zhuǎn)課堂模式下如何調(diào)整傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)和教學(xué)設(shè)計(jì)；建立翻轉(zhuǎn)課堂下學(xué)生成績的考核評價方法；比較分析傳統(tǒng)課堂教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)結(jié)果。

2.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)

本文通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和觀看國內(nèi)外各種在線教學(xué)視頻，分析國內(nèi)外翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)案例的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究成果，借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)和方法，運(yùn)用建構(gòu)主義理論、有效教學(xué)理論、行為主義教學(xué)理論，結(jié)合我校的實(shí)際和微電子物理基礎(chǔ)課程理論性較強(qiáng)的特點(diǎn)來構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型。該模型主要包括課程開發(fā)、課前學(xué)習(xí)、課堂活動、研討總結(jié)四部分。

2.1 課程開發(fā)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，知識的傳授在課前由學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成，這就需要教師為學(xué)生提供足夠的學(xué)習(xí)資源。教師根據(jù)課程教學(xué)的需要，為學(xué)生提供系列學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)、視頻教學(xué)微課或者在線課程講解、配套習(xí)題等各類學(xué)習(xí)資源，建立微信群等供學(xué)生課前學(xué)習(xí)和交流討論。教師首先根據(jù)微電子物理基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，對教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的分析，設(shè)計(jì)教學(xué)活動和資源。教學(xué)活動設(shè)計(jì)主要包括如何分配學(xué)習(xí)任務(wù)、根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)劃分學(xué)習(xí)小組、根據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)制定合理的評價標(biāo)準(zhǔn)等。教學(xué)資源的形式種類繁多，包括：國內(nèi)外各大高校在線教學(xué)視頻、教師個人錄制的視頻、微課、教學(xué)PPT。教師首先要根據(jù)教學(xué)大綱和課程特點(diǎn)制定詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃，以獨(dú)立的知識點(diǎn)為單元，易于學(xué)生的接受和理解，讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。為此，需要根據(jù)微電子物理基礎(chǔ)課程具有理論性強(qiáng)、知識點(diǎn)多、前后聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，按照知識結(jié)構(gòu)劃分為若干模塊，每個模塊再劃分為若干小的知識點(diǎn)。教師根據(jù)教學(xué)知識點(diǎn)制作教學(xué)PPT、提供教學(xué)視頻、課后習(xí)題庫等多種形式的教學(xué)資源，并收集與教學(xué)知識點(diǎn)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)視頻資源，將學(xué)習(xí)任務(wù)和資源發(fā)布于微信群和微信公眾號，供學(xué)生下載和學(xué)習(xí)。

2.2 課前學(xué)習(xí)

翻轉(zhuǎn)課堂模式下，相比傳統(tǒng)課堂，課前學(xué)習(xí)是非常重要的一個環(huán)節(jié)，學(xué)生要完成知識的學(xué)習(xí)。教師根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和水平，安排學(xué)生課前需要學(xué)習(xí)內(nèi)容、達(dá)成目標(biāo)、配套作業(yè)習(xí)題等。學(xué)生通過觀看視頻、查閱文獻(xiàn)資料、小組交流討論等方式完成知識的學(xué)習(xí)和傳授，達(dá)到對教學(xué)內(nèi)容的基本理解，在理解課程內(nèi)容基礎(chǔ)上完成練習(xí)或作業(yè)來檢測來評估學(xué)習(xí)效果。在整個學(xué)習(xí)或練習(xí)過程中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)詳細(xì)記錄遇到的問題，通過微信群、e-mail等即時通訊工具及時與教師交流，教師也可以根據(jù)學(xué)生共同遇到的問題提供具體的講解指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)；一旦遇到無法解決的問題要做好記錄，留待課堂與教師或者同學(xué)討論。

2.3 課堂活動

在翻轉(zhuǎn)課堂模式中，課堂活動的主要任務(wù)是幫助學(xué)生完成知識的內(nèi)化，是翻轉(zhuǎn)課堂中重要的一個環(huán)節(jié)[3]。課堂中留出大量時間針對性講解學(xué)生共同遇到的問題，培養(yǎng)學(xué)生的高級思維能力，如創(chuàng)新、合作、問題解決等。翻轉(zhuǎn)課堂對于學(xué)生的自律性和意志力的要求很高，部分由于基礎(chǔ)差而學(xué)不下、學(xué)習(xí)方向不明確、學(xué)習(xí)方法不當(dāng)、學(xué)習(xí)效率低等方面的因素，對于那些自律能力較差的學(xué)生，教師如何找到合適的方法監(jiān)督他們在課堂外有效學(xué)習(xí)是一個難題。另外傳統(tǒng)的課堂教學(xué)都是以講授為主的，教師課業(yè)任務(wù)重，沒有時間組織學(xué)生互動、沒有時間進(jìn)行項(xiàng)目化學(xué)習(xí)、沒有時間開展小組合作等。但是，翻轉(zhuǎn)課堂對教師的教學(xué)能力提出了新的要求，要求教師有足夠的學(xué)識和經(jīng)驗(yàn)把握課堂、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，敏感地意識到大多數(shù)學(xué)生存在的困惑，并及時形成解決方案，對學(xué)生進(jìn)行持續(xù)的觀察，合理的對學(xué)習(xí)進(jìn)程和學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評價[3]。評價環(huán)節(jié)主要是教師來完成，采取學(xué)習(xí)過程評價和考試成績評價相結(jié)合的方式。在該階段我們加入學(xué)生個人匯報、成果展示、小組討論、網(wǎng)絡(luò)或課堂中交流的活躍度等平時表現(xiàn)作為評估標(biāo)準(zhǔn)，降低期末考試成績占總評成績的比例，相應(yīng)提高課前學(xué)習(xí)和課堂活動兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的比例并建立相關(guān)的評分指標(biāo)體系及評分細(xì)則，將平時成績（課前學(xué)習(xí)和課堂活動）的比例從30%提高到60%，期末考試成績的比例從70%降低到40%，使得對學(xué)生的評價更客觀、準(zhǔn)確。

2.4 研討總結(jié)

教師要不斷根據(jù)不同學(xué)生的智力特點(diǎn)、認(rèn)知水平等制定個性化學(xué)習(xí)菜單，優(yōu)化調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)和資源、改進(jìn)教學(xué)方法，避免成績中等偏下成績的學(xué)生放棄學(xué)習(xí)，真正做到因材施教和學(xué)生的個性化發(fā)展，進(jìn)而促進(jìn)教師的專業(yè)發(fā)展。

3.翻轉(zhuǎn)課堂效果分析

在期末，通過問卷調(diào)查的方式了解學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂的評價，結(jié)果表明80%的學(xué)生都認(rèn)為隨著互聯(lián)網(wǎng)、微信等信息技術(shù)的發(fā)展翻轉(zhuǎn)課堂有利于知識的個性化學(xué)習(xí)，喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)動力、激活學(xué)習(xí)興趣轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，愛上學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。但是也有20%的同學(xué)表示，由于基礎(chǔ)差，課后學(xué)習(xí)的效果更差。本文對翻轉(zhuǎn)課堂開展前學(xué)生的期中成績和開展后學(xué)生的期末成績?yōu)闃颖具M(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)學(xué)生成績期末平均值為78.25，往年平均成績基本是70-75之間，比以往年級學(xué)生成績有顯著提高。

4.討論與總結(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂充分體現(xiàn)了“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，有一定的優(yōu)勢，也存在一定的問題。翻轉(zhuǎn)課堂對于提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、合作學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)效果有顯著的作用。但是由于課堂時間有限，對于少數(shù)基礎(chǔ)較差同學(xué)也存在逃避課前學(xué)習(xí)、課上無法與同學(xué)教師交流的問題。隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，更多的教學(xué)資源共享、開發(fā)和積累，使得教師可以有更多的時間來跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，更有針對性的組織課堂活動，提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)教師的職業(yè)化發(fā)展。

[1]Johnson,L.,Adams Becker,S.,Estrada,V.,＆ Freeman,A(2014)NMC Horizon Report:2014 Higher Education Edition[R].Austin,Texas:The New Media Consortium.

[2]Khan,S(2011)Let＇s use video to reinvent education[EB/OL].[2011]http://www.ted.com/talks/salman_khan_let_s_use_video_to_reinvent_education.

[3]Walter Dick,Lou Carey,James O.Carey.The Systematic Design of Instruction[M].北京:高等教育出版社,2010.