“以學生為中心”的量子力學教學模式設計和探索

張 悅，于德軍

(鞍山師范學院 物理科學與技術學院,遼寧 鞍山 114007)

現(xiàn)代教育的任務已由單純的傳授知識轉變?yōu)樘岣呤芙逃叩闹腔?，智慧本質上是運用知識的創(chuàng)新能力，單純地了解書本知識并不能培養(yǎng)創(chuàng)新能力.以往的“師傅領進門，修行在個人”的課堂教學方式已不能滿足當今教育內(nèi)涵發(fā)展的客觀要求.如何提高現(xiàn)代教育效率和效果是擺在全體教育工作者面前亟待解決的問題.全世界范圍內(nèi)的教育學者進行了大量的研究和探索，“翻轉課堂”“對分課堂”等新的課堂教學方式變革已成為全球教育界關注的教學模式，“慕課”“微課”等網(wǎng)絡遠程教育系統(tǒng)隨多媒體及互聯(lián)網(wǎng)在教育方面的應用已得到長足發(fā)展.本文在分析了“微課”遠程教學和“對分課堂”課堂教學方式的優(yōu)點和不足的基礎上，探討了兩者相結合的教學模式,設計并進行了有意義的探索.

1 “以學生為中心”的教學模式設計

1.1 量子力學的學科特點

量子力學是物理學專業(yè)本科生的專業(yè)核心課，素以難學著稱，其難學主要在于內(nèi)容抽象，難于理解，更難于掌握、應用.本科生由于第一次接觸量子力學，單純的講解和要求記憶不能解決問題，需要大量的用語言很難描述的視頻資料來輔助教學，“微課”資源恰好可以滿足這一需求.量子力學教學更需要學生的積極思考，必須“以學生為中心”，積極引導學生主動思考并及時答疑解惑，“對分課堂”教學模式更適合解決這一問題.

1.2 “微課”和“對分課堂”

“微課”一詞來源于英語的“Micro-Courses”，是根據(jù)課程標準和教學要求，以影像資料為載體，記錄教師在課堂上對某個知識點的教學活動過程[1].國內(nèi)較早提出和實踐“微課”的是廣東省的胡鐵生，他把人們對“微課”概念的認識分成“微資源構成”“微教學過程”“微網(wǎng)絡課程”三個階段[2].經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，“微課”的網(wǎng)絡資源從國際上的Khan Academy、EDX、TED-ED以及Udacity、Coursera等MOOC 平臺上的視頻資源，到現(xiàn)在幾乎所有的國內(nèi)門戶網(wǎng)站都有自己的“微課”頻道(如網(wǎng)易云課堂、新浪公開課、騰訊課堂，等等).

“對分課堂”是復旦大學心理系張學新教授提出的課堂教學新模式[3]，其核心理念是分配一半課堂時間給教師進行講授，另一半給學生以討論的形式進行交互式學習，突出課堂討論過程.通過把講授與討論在時間上錯開，讓學生有一周時間自主安排學習，進行個性化的內(nèi)化吸收，給予了學生課后主動學習的理由與動力，同時避免了課堂講授后立刻提問討論而學生尚未完全吸收、無問可提、無論可討的尷尬.對分課堂把教學在時間上清晰分離為三個過程，分別為講授、內(nèi)化吸收和討論.類似于傳統(tǒng)課堂的是對分課堂強調先教后學，教師講授定框架明方向，為學生內(nèi)化吸收省力.“對分課堂”與“翻轉課堂”相比，相當于增加了一個預先的講授過程，解決了內(nèi)化吸收前的科學框架體系建立和待解決的問題引入及思維方法和解決途徑的指引，顯然更適合于相對復雜知識的學習過程.學生課后內(nèi)化吸收的過程如果不能得到相應的幫助，僅靠學生自學很容易引起消化不良.“微課”的網(wǎng)絡資源恰好可以填補學生理解過程中需求幫助的缺失空白.

1.3 基于“微課”的“對分課堂”教學模式設計

利用豐富的網(wǎng)絡微課資源及筆者自己建設的微課資源，結合量子力學學科的學習規(guī)律，探索性地設計了基于“微課”的“對分課堂”的教學模式：將課堂教學基本劃分為三個過程：(1)講授新課；(2)組內(nèi)討論、全班交流；(3)集體解惑、布置習題作業(yè).時間分配大致為2∶1∶1，可靈活掌握.課后學生在完成前次課的習題作業(yè)后，根據(jù)教師所授新課內(nèi)容，通過自己閱讀參考書籍和觀看微課資源等，完成思考和過關任務以達到對新課知識的內(nèi)化吸收，完成讀書筆記(含亮、考、幫.亮——亮閃閃：思考總結出的精華，考——考考你：自己掌握而其他同學可能不會的問題，幫——幫幫我：沒有想明白，需要幫助的問題)和作業(yè)，以備下次課上討論之用，并將作業(yè)網(wǎng)上提交供教師考評.具體操作流程如圖1所示.

圖1 “以學生為中心”的基于“微課”的“對分課堂”教學模式實施流程圖

小組討論是以四人為一學習小組，討論上次課講授的內(nèi)容，重點是自己通過讀書、觀看微課，思考所取得的領悟和發(fā)現(xiàn)，以及自己發(fā)現(xiàn)的一些問題.在學習中遇到的困惑和不解也可以向同學們求助，使學生們既是學習者也是教育者，這種成就感可以進一步激發(fā)學生主動學習的積極性，同時也可以使學習稍有困難的學生得到更多的幫助，從而提高整體的學習效率和效果.

全班交流是在全班范圍內(nèi)以組為單位進行分享和求助，這個環(huán)節(jié)教師只是起到引導和組織的作用，并不負責評價學生的分享和解答疑惑.

解惑總結環(huán)節(jié)是教師根據(jù)討論交流的實際情況針對性評價、升華學生分享的內(nèi)容，具體地解答具有共性的困惑和問題，并適時地完成這部分知識的歸納和總結，安排課后需完成的習題作業(yè)，完成一個教學的完整流程.

講授新課環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)的課堂教學基本相同，是一個新的教學流程的開始，學生不需要預習，保持新鮮感和神秘感有助于集中學生的注意力.與傳統(tǒng)的課堂教學不同，由于授課時間減半，教師需要精講重點，特別是要完成科學體系的建構、問題的導入及解決途徑的指引，同時要明確問題和要求掌握的深度，提供學生內(nèi)化吸收所必需的微課資源和其他資源.課堂講授的主要目的是給學生內(nèi)化吸收知識提供指引和幫助，這就要求教師精研教學內(nèi)容，準備充足的輔助教學資源.

由于采用對分課堂的模式，每節(jié)課前學生都有半周到一周的時間利用網(wǎng)絡教學平臺來內(nèi)化吸收上節(jié)課所講授的內(nèi)容，準備自己的討論提綱，整理出自己的讀書筆記并網(wǎng)上提交.讀書筆記和討論提綱是教師考評學生的重要依據(jù).討論提綱至少包含三部分，即：亮閃閃(獨特的體會和感悟)、考考你(特殊的發(fā)現(xiàn)或竅門)、幫幫我(學習中困難和疑惑).

2 “以學生為中心”的教學模式實施和結果

通過對鞍山師范學院物理科學與技術學院15級、16級、17級物理專業(yè)學生的量子力學課程實施了這一新的教學模式，取得了較好的教學效果.

為了解新教學模式實施后學生們的真實感受，設計了匿名調查問卷，對全部實施新教學模式的學生展開匿名調查，發(fā)放問卷并全部收回.表1 是實施本教學模式后的調查反饋表，89%的學生喜歡這一新的教學模式，93%的學生能夠獨立完成對本門課程的內(nèi)化吸收及作業(yè)，88%的學生認為這種教學模式能夠提高學習效率，75%的學生認為這一新的教學模式對提高學習效果有明顯作用，少數(shù)同學還不適應這一新的教學模式，有待以后進一步完善.

表1 學生對新教學模式的認可度調查數(shù)據(jù)

對照組和實驗組的教學都是由同一位執(zhí)教本門課程多年的教師執(zhí)教，執(zhí)教水平基本穩(wěn)定，并且期末考卷是由同一套題庫隨機抽選生成，難易程度也基本穩(wěn)定，因此，期末成績在一定程度上可以客觀地反映教學改革前后的教學結果.

表2 是采用本教學模式和采用傳統(tǒng)課堂教學模式的期末成績分布對比表,可以在一定程度上反映本教學模式在提高學生整體學習效果上的作用.由表2的數(shù)據(jù)可見:教改后，學生成績普遍提高，平均分提高了6～7分，不及格學生比例大幅下降.新教學模式改革對提高學生學習效果比較明顯.

表2 量子力學期末成績對比數(shù)據(jù)

3 結論

通過教學實踐發(fā)現(xiàn)，基于“微課”的“對分課堂”教學模式符合人們認知世界、掌握知識的學習規(guī)律，具有以下明顯優(yōu)點：

(1)有助于教師自身業(yè)務能力的提高.新的教學模式要求教師精研課程內(nèi)容，完整掌握所教課程科學體系，能在減半的時間里實現(xiàn)等量的知識傳授.當堂解答學生的困惑、問題必然要求教師提高自身水平.

(2)有助于教學創(chuàng)新.微課的使用有助于將教師從大量機械化的、重復的、缺乏熱情的課堂講授負荷中解脫出來，使教師有更大的精力從事教學創(chuàng)新.

(3)有助于提高學生的自學能力.授人以魚不如授人以漁，掌握學習能力更勝掌握有限的知識，對分的模式要求學生自主學習、內(nèi)化吸收所學知識，微課的使用降低了學生自學難度，使自學輕松實現(xiàn)，學生必將會從能自學到愛自學從而實現(xiàn)自學能力的大幅提高.

有助于激發(fā)學生的學習積極性.討論的環(huán)節(jié)可以給學習較差的學生展示自我獨特見解的機會，使他們發(fā)現(xiàn)自己也能見解獨到、侃侃而談，這必將激發(fā)其自信心和學習的積極性.同樣，學習較好的學生因傳授獲得的成就感和同學追趕的緊迫感也將進一步促進其努力學習，從而形成你追我趕的良好學習風氣.

(4)有助于提高知識的掌握深度和廣度.由于所有的知識都是通過教師的引導、經(jīng)過學生主動自我內(nèi)化吸收所得，較之填鴨式被動灌輸?shù)闹R不可同日而語.學生內(nèi)化吸收過程中閱讀的大量書籍和微課資源也將加強其知識的基礎和廣度.

有助于鞏固所學的知識.學而時習之有助于鞏固所學的知識，本教學模式的一個循環(huán)周期中實現(xiàn)了五次的學與習：講授、內(nèi)化吸收、討論交流、解惑總結、完成習題，必然加深對所學知識的理解和掌握，從而鞏固所學的知識.

(5)有助于全體學生同步進步，共同發(fā)展，提高整體的教學效果.常規(guī)的課堂教學只能以一個相同的進度進行，接受能力較差的學生課余無法得到幫助，問題的積累必然造成對新課程無法深入學習的惡性循環(huán).本教學模式的內(nèi)化吸收時間由學生自主安排，微課資源可以看了再看，一個不行可以多個，客觀上提供了趕上學習進度的條件，實踐證明本教學模式對學習能力較差的學生幫助更大.