翻轉(zhuǎn)課堂在基礎(chǔ)物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

高 靜，徐天賦

(燕山大學(xué) 理學(xué)院 河北省微結(jié)構(gòu)材料物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 秦皇島 066004)

翻轉(zhuǎn)課堂是國(guó)內(nèi)外改革的一股熱潮，為我國(guó)的教育改革提供了一個(gè)很好的新思路。翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)質(zhì)是從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向主動(dòng)學(xué)習(xí)，其核心特征是主動(dòng)學(xué)習(xí)與教育技術(shù)的結(jié)合[1-3]。目前，基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實(shí)踐和研究涉及到基礎(chǔ)教育、職業(yè)教育-高等教育以及成人教育等各個(gè)階段，不僅應(yīng)用于理工學(xué)科，在人文學(xué)科也有很多成功案例[4-7]。由多媒體技術(shù)和教育技術(shù)驅(qū)動(dòng)的這場(chǎng)教學(xué)革新，采用教學(xué)視頻替代教師講授，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳播手段的升級(jí)，為課堂教學(xué)拓展了時(shí)空。而此時(shí)的教學(xué)方法和內(nèi)容若不與時(shí)俱進(jìn)，也就無法實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的突破和超越[8,9]。

基于基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)課程，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)進(jìn)行了探索實(shí)踐，構(gòu)建了基于微信平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，并通過調(diào)查問卷分析總結(jié)這種網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)對(duì)課堂教學(xué)的作用和影響，為高校開展實(shí)驗(yàn)課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提供一定的參考。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題

1.1 教學(xué)模式單一，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)教學(xué)模式主要以學(xué)生課下預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)講義；課堂教師講解示范，學(xué)生按部就班操作；課后按照要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的形式來完成。這種教學(xué)模式存在的缺點(diǎn)有：(1)學(xué)習(xí)資料形式單一枯燥，沒有儀器實(shí)物圖和具體操作儀器圖作參照，可能有時(shí)候?qū)W生理解起來不透徹，甚至對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容一知半解；(2)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，而課堂講解占用了較多時(shí)間，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)觀察測(cè)量的時(shí)間大大縮短，對(duì)問題進(jìn)行思考、研究不到位；(3)課后師生很少互動(dòng)，缺乏交流討論的平臺(tái)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)該實(shí)驗(yàn)后的掌握情況并不十分了解，缺少實(shí)驗(yàn)反饋。

1.2 基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多，缺少設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

目前開設(shè)的實(shí)驗(yàn)基本為基礎(chǔ)性和驗(yàn)證性項(xiàng)目，雖然有助于學(xué)生鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，但是缺少設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考的部分較少，學(xué)生的自主性和創(chuàng)新性受到限制，教學(xué)效果欠佳。

2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式特點(diǎn)

2.1 教師角色轉(zhuǎn)變

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師的角色發(fā)生了變化，教師不再是核心地位的傳授者，學(xué)生成了學(xué)習(xí)的中心，這給學(xué)生更多地機(jī)會(huì)和時(shí)間進(jìn)行思考、交流、探討，也增加了師生間的互動(dòng)交流，讓教師能更多的傾聽學(xué)生的意見、建議和反饋信息[10,11]。當(dāng)學(xué)生遇到難以解答的問題時(shí)，教師再指導(dǎo)一定的探究思路，幫助學(xué)生鍛煉高階思維能力。

2.2 課堂內(nèi)外時(shí)間重新分配

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，學(xué)生課前學(xué)習(xí)微視頻，自主學(xué)習(xí)完成新知識(shí)的認(rèn)知和理解；課堂上進(jìn)行師生、生生之間的答疑、討論、探究、協(xié)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)新知識(shí)的內(nèi)化、鞏固和應(yīng)用，有效避免了“滿堂灌”和“填鴨式教學(xué)”[12]。

2.3 學(xué)生角色轉(zhuǎn)變

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，學(xué)生的角色也發(fā)生了改變，由被動(dòng)地接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)吸收知識(shí)。教師將實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻發(fā)送給學(xué)生，學(xué)生可以隨時(shí)、隨地觀看，學(xué)習(xí)起來更輕松自由，減少了學(xué)生的緊張感、疲勞感和厭倦感。遇到不明白的地方，學(xué)生可以反復(fù)觀看，直至達(dá)到自己的學(xué)習(xí)要求，這使學(xué)生能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需要來控制自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度，有利于提升自主學(xué)習(xí)能力。

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

為了改善傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，結(jié)合微信獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，研究基于微信公眾平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，以逐步提高基礎(chǔ)物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。在做各教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)前，首先需要對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式進(jìn)行構(gòu)建，如圖1所示。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式結(jié)構(gòu)圖

3.1 微課設(shè)計(jì)

微課作為翻轉(zhuǎn)課堂的重要組成部分，直接決定課前知識(shí)傳遞效果，影響課堂上教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，從而影響最后的教學(xué)效果[13]。微課主要以實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻為主，并包括多媒體課件、文獻(xiàn)等擴(kuò)展學(xué)習(xí)資源，是服務(wù)于課堂教學(xué)的一個(gè)環(huán)節(jié)。

在實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，教師將制作好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻提供給學(xué)生，方便學(xué)生課下學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻，時(shí)長(zhǎng)5～10分鐘，要求對(duì)核心知識(shí)點(diǎn)、教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行講解。實(shí)驗(yàn)課程重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過程，因此在制作實(shí)驗(yàn)微視頻時(shí)注意將實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)和重難點(diǎn)更加精細(xì)錄制。為了使學(xué)生可以獲得更好的課程體驗(yàn)，在課程制作中配合語音講解，并輔以字幕，加入輕松愉快的背景音樂，增強(qiáng)微課學(xué)習(xí)效果。在微視頻制作的最后環(huán)節(jié)，提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)課程數(shù)據(jù)處理作業(yè)、思考題，以便于學(xué)生進(jìn)行課后學(xué)習(xí)。

此外，根據(jù)教學(xué)大綱的要求和教學(xué)的需要，經(jīng)過嚴(yán)格的教學(xué)設(shè)計(jì)，以知識(shí)點(diǎn)為中心建立導(dǎo)航結(jié)構(gòu)多媒體課件，輔助前期教學(xué)。多媒體課件不僅可以在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)上提供良好的交互控制，而且可以運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略來指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。值得注意的是，在設(shè)計(jì)課件前，需要對(duì)學(xué)習(xí)者特征和學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行分析準(zhǔn)備工作[14]。任何課件都不是廣泛適用的，專業(yè)背景、思維模式、認(rèn)知結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)習(xí)慣不同，則課件制作時(shí)也應(yīng)該具有針對(duì)性，更好地體現(xiàn)出“因材施教的個(gè)別化教學(xué)”，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，提高學(xué)習(xí)效果。

準(zhǔn)備與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的選學(xué)資料，即與實(shí)驗(yàn)相關(guān)但屬于擴(kuò)展內(nèi)容或者較難部分的文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資源等資料作為進(jìn)階學(xué)習(xí)資料，此部分與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)應(yīng)。將各種學(xué)習(xí)資源分享給學(xué)生，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和獲得感，并促進(jìn)學(xué)生反思性學(xué)習(xí)與團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

3.2 建立微信公眾號(hào)

微信因具有較好的用戶體驗(yàn)，傳播速度快，開發(fā)成本低，智能手機(jī)支持等特點(diǎn)，逐漸被應(yīng)用于高校教學(xué)改革中[15]。建立微信學(xué)習(xí)平臺(tái)，將制作的實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻、多媒體課件、選學(xué)資料等發(fā)布到平臺(tái)上供學(xué)生隨時(shí)點(diǎn)擊學(xué)習(xí)，從而支持微課翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)。首先設(shè)計(jì)好“頁(yè)面模板”，接著在“自定義菜單”處對(duì)頁(yè)面上的菜單進(jìn)行功能確定，微信公眾平臺(tái)首頁(yè)的3項(xiàng)“自定義菜單”分別設(shè)置為實(shí)驗(yàn)視頻、多媒體課件、拓展資料。每個(gè)一級(jí)菜單下包含相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，但是，由于每個(gè)一級(jí)菜單下的子菜單最多可創(chuàng)建5個(gè)，而實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)為8個(gè)，所以在設(shè)計(jì)界面時(shí)，將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)名稱合并為一個(gè)子菜單，即焦距測(cè)定與單縫、等厚與邁克耳遜、分光儀與超聲光柵、雙棱鏡與偏振光。然后，在子菜單下設(shè)置動(dòng)作，選擇“跳轉(zhuǎn)網(wǎng)頁(yè)”，選擇“從公眾號(hào)圖文消息”選項(xiàng)，在跳出的“選擇圖文消息”窗口選擇“頁(yè)面模板”，點(diǎn)選對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并確定，完成對(duì)指定“頁(yè)面模板”的調(diào)用。最后，在設(shè)置好每個(gè)頁(yè)面菜單后，進(jìn)行“保存并發(fā)布”就完成了微信公眾平臺(tái)的編輯。這樣，在公眾號(hào)頁(yè)面，只要點(diǎn)選菜單就可轉(zhuǎn)到指定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目頁(yè)面了。此外，通過微信公眾平臺(tái)所提供的數(shù)字統(tǒng)計(jì)和分析功能，可對(duì)學(xué)生進(jìn)行跟蹤，查看學(xué)習(xí)情況，保證教學(xué)的時(shí)效性。

3.3 課堂學(xué)習(xí)

在實(shí)驗(yàn)課堂上課環(huán)節(jié)，教師先以提問或小組討論的方式，對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)評(píng)，掌握學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)微視頻、多媒體課件及其他拓展學(xué)習(xí)資料的學(xué)習(xí)情況。教師對(duì)重點(diǎn)問題和難點(diǎn)問題進(jìn)行集中教學(xué)講解、演示，對(duì)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)梳理。學(xué)生根據(jù)課前自主學(xué)習(xí)中遇到的問題進(jìn)行提問交流討論，教師做出總結(jié)并答疑解惑；學(xué)生也可以在課堂上討論自己的學(xué)習(xí)心得和自主學(xué)習(xí)的有實(shí)際應(yīng)用的文獻(xiàn)資料，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的理解，拓展思維廣度，而不是機(jī)械的按照要求做實(shí)驗(yàn)、寫報(bào)告。最后，教師指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)一步鞏固實(shí)驗(yàn)過程，布置數(shù)據(jù)處理作業(yè)。

為了解決傳統(tǒng)模式中基礎(chǔ)性、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多，缺少設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的問題，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，增開設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。給出一個(gè)題目，讓學(xué)生結(jié)組自主搜索文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施，擴(kuò)展和創(chuàng)建深度知識(shí)，最后對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理分析，撰寫實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告。這個(gè)過程有助于培養(yǎng)與提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，主動(dòng)研究探索和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。探究式實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的好壞、學(xué)生的參與程度也直接影響著翻轉(zhuǎn)課堂構(gòu)建深度知識(shí)的實(shí)現(xiàn)。

3.4 課后作業(yè)和學(xué)習(xí)反饋

課后，學(xué)生根據(jù)原理公式和測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算處理，完成實(shí)驗(yàn)總結(jié)和誤差分析。對(duì)于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生以小組的形式完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告，除了包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、數(shù)據(jù)記錄表格、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理外，還包括實(shí)驗(yàn)方案可行性分析、實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)和參考文獻(xiàn)。

通過微信的通訊功能，基于其文字、圖片、語音交互、對(duì)講交互方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)師生間一對(duì)一的交流溝通?；谖⑿诺娜航M功能，建立討論組，通過與學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題、操作的錯(cuò)誤及實(shí)驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用等，教師解答疑惑并啟發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維。為了達(dá)到更高的教學(xué)質(zhì)量，制作合適的測(cè)試題目，向?qū)W習(xí)該專業(yè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生發(fā)出調(diào)查問卷，加以研究分析，對(duì)授課方式和學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

4 結(jié) 語

針對(duì)目前普通物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的問題，本文構(gòu)建了基于微信公眾平臺(tái)的翻轉(zhuǎn)課堂模式，借助智能手機(jī)作為移動(dòng)學(xué)習(xí)終端，完成知識(shí)學(xué)習(xí)、內(nèi)化和教學(xué)角色的翻轉(zhuǎn)。為了解決傳統(tǒng)模式中缺少設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的問題，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，增開設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生結(jié)組自主搜索文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)施，擴(kuò)展和創(chuàng)建深度知識(shí)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式是普通物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的一次改革與嘗試，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，有利于提高教學(xué)效果。當(dāng)然，教學(xué)方法應(yīng)當(dāng)持續(xù)改進(jìn)更新，進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)模式優(yōu)化、升級(jí)，這需要教育工作者們孜孜不倦地鉆研、探索，提高高校人才的培養(yǎng)質(zhì)量。