微課與翻轉(zhuǎn)課堂在大學(xué)物理習(xí)題教學(xué)中的研究與實(shí)踐

陳巧悅，周恒為

（伊犁師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院新疆凝聚態(tài)相變與微結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，新疆 伊犁 835000）

“微課”是依托現(xiàn)代信息技術(shù)和教學(xué)資源整合而形成的一種全新教學(xué)方法，它的誕生為教學(xué)翻轉(zhuǎn)打下了基礎(chǔ)?！胺D(zhuǎn)課堂”，是重新調(diào)整和分配課堂內(nèi)外時(shí)間，把學(xué)習(xí)的決定權(quán)和選擇權(quán)由教師轉(zhuǎn)給學(xué)生。在這種模式下，學(xué)生能夠節(jié)省教室內(nèi)的寶貴時(shí)間，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力和主動(dòng)性[1]。大學(xué)物理，是中國(guó)高校理工科學(xué)生的通識(shí)課程乃至文科學(xué)生的熱門(mén)選修課。該學(xué)科所講授的科學(xué)基本概念、基本理論和基本方法是構(gòu)成學(xué)生整體科研素質(zhì)的重要部分，對(duì)于激勵(lì)學(xué)生探究與創(chuàng)新科學(xué)精神、訓(xùn)練其思維創(chuàng)新能力、提高其整體的科學(xué)素養(yǎng)、建立科學(xué)價(jià)值觀起到了與其他學(xué)科所無(wú)法替代的重要功能[2]。

在翻轉(zhuǎn)式教學(xué)的理論指導(dǎo)下，若要求學(xué)生制作大學(xué)物理課程中主要教學(xué)內(nèi)容的微課，是意義甚微的。教學(xué)是教師的本職工作，如果說(shuō)教學(xué)的主要部分教師不做而讓學(xué)生自學(xué)，那教師的意義何在?備課做微課需要花費(fèi)大量的時(shí)間精力，盡管學(xué)習(xí)者對(duì)自身講授的某部分教學(xué)內(nèi)容認(rèn)識(shí)比較深刻，但是并不是同一個(gè)學(xué)習(xí)者講解全部的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)不能自己講的知識(shí)點(diǎn)也可能掌握的不足，這樣一來(lái)的翻轉(zhuǎn)課堂效果是極差的。如果學(xué)習(xí)者沒(méi)有講教材的主要知識(shí)點(diǎn)，而是習(xí)題，針對(duì)一些典型題，學(xué)生們把習(xí)題制作成微課的形式與老師同學(xué)分享。這樣的翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施才更有意義。

1 微課與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合的優(yōu)勢(shì)

“微課”以闡述某一知識(shí)點(diǎn)為宗旨，以短小精悍的教學(xué)短片為主要形式，并以互聯(lián)網(wǎng)上大量的教學(xué)資源為依托，建立起較為獨(dú)特和完善的小規(guī)模教學(xué)體系。微課在我國(guó)教學(xué)領(lǐng)域的使用已經(jīng)逐步走向成熟化，這對(duì)改變教師傳統(tǒng)教學(xué)方式與理念有重要作用。在傳統(tǒng)教學(xué)方法中，多數(shù)老師授課目的都是傳授學(xué)生專(zhuān)業(yè)知識(shí)，采用習(xí)題訓(xùn)練和講授的方法使學(xué)生會(huì)利用相關(guān)理論知識(shí)處理問(wèn)題。

“翻轉(zhuǎn)課堂”主要是“翻轉(zhuǎn)”傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程，采用“上課前了解+上課時(shí)研究”的方式，在這樣的教學(xué)方式下，學(xué)生們成為課堂教學(xué)的主要參與者，而教師是課堂教學(xué)的主要合作者和推動(dòng)者。翻轉(zhuǎn)課堂更關(guān)注學(xué)習(xí)過(guò)程，重視學(xué)習(xí)方法習(xí)得，增加互動(dòng)參與度，減少合作的邊緣化。翻轉(zhuǎn)課堂借助于信息技術(shù)平臺(tái)上的優(yōu)勢(shì)，一定會(huì)有發(fā)展的空間，但也不一定是靈丹妙藥，它有自身的局限性。因此，在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，要通過(guò)目標(biāo)定學(xué)，微課助學(xué)，組內(nèi)互學(xué)，反饋悟?qū)W等各要素的靈活組合，相互誘導(dǎo)，需要教師做中學(xué)，感中悟。在“微課”+“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式下，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的課堂教學(xué)的積極度，課堂教學(xué)協(xié)作的實(shí)效性，訓(xùn)練的及時(shí)性。打造符合學(xué)生實(shí)際需求的課堂，共促師生成長(zhǎng)[3-4]。

翻轉(zhuǎn)課堂要求學(xué)生在課外自行安排時(shí)段通過(guò)收看“微課”視頻掌握相應(yīng)的課堂知識(shí)，在課堂上由教師展開(kāi)討論與問(wèn)題解答，課下則進(jìn)行課堂拓展與課堂反思。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)通過(guò)課堂交流的環(huán)節(jié)克服了“微課”網(wǎng)上授課無(wú)法與教師們直接見(jiàn)面討論交流的缺陷，所以我們將“微課”納入翻轉(zhuǎn)授課，彼此取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高總體的教育效果。翻轉(zhuǎn)授課模式包括3個(gè)主要步驟：（1）課前教學(xué)：教師及時(shí)公布所學(xué)主要任務(wù)和目標(biāo)；同學(xué)們上課前收看微課，達(dá)到教師所設(shè)定的學(xué)習(xí)任務(wù)總體目標(biāo)。教師上課前要全面剖析學(xué)生在線研討和知識(shí)掌握狀況，梳理學(xué)生在上課前練習(xí)中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題，以此來(lái)開(kāi)展授課。（2）課堂教學(xué)：任課老師對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容展開(kāi)串講，并根據(jù)課前學(xué)生的在線討論內(nèi)容和網(wǎng)絡(luò)留言所涉及的提問(wèn)來(lái)展開(kāi)分組討論，同學(xué)們相互回答自己所提出的主要問(wèn)題，以矯正認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)，并將最終無(wú)法解決的問(wèn)題及時(shí)地反映給任課教師。老師解答同學(xué)們所提的問(wèn)題，再對(duì)教學(xué)內(nèi)容總結(jié)。（3）課后教學(xué)：學(xué)生通過(guò)課后習(xí)題和探究，糾正對(duì)知識(shí)點(diǎn)誤區(qū)，并且在線提交作業(yè)；教師設(shè)有拓展任務(wù)，學(xué)有余力的學(xué)生可以挑戰(zhàn)，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的積累與擴(kuò)展[5]。

2 學(xué)習(xí)大學(xué)物理的意義及習(xí)題課的重要性

為什么理工科專(zhuān)業(yè)學(xué)生都需要學(xué)習(xí)大學(xué)物理？最深層的原因不是因?yàn)橹R(shí)內(nèi)容，最深層的原因在于物理這門(mén)課程對(duì)思維能力的訓(xùn)練和提高是十分廣泛和深入的，所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)可能在期末考試后一段時(shí)間會(huì)忘記，但思維能力的鍛煉會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的全部階段，物理這門(mén)課程涉及的時(shí)間跨度從宇宙大爆發(fā)到現(xiàn)在再到未來(lái)，涉及的空間跨度，大到廣闊的星球、天體，小到原子核。用《中庸》上的話(huà)來(lái)講：致廣大，盡精微。物理不單是一種精密的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，更是很?chē)?yán)肅的理論科學(xué)，學(xué)習(xí)物理既是學(xué)以致知的過(guò)程，又是學(xué)以致用的過(guò)程，物理對(duì)思維能力的培養(yǎng)和鍛煉可以通過(guò)一個(gè)小例子說(shuō)明，大學(xué)物理中動(dòng)力學(xué)部分要學(xué)習(xí)受力分析，僅這一個(gè)例子對(duì)思維能力的培養(yǎng)就很全面深刻，在做物體受力分析時(shí)要運(yùn)用整體法和隔離法，這就是整體和局部的思維，在分析力時(shí)先從重力開(kāi)始到彈力接著分析摩擦力再到其他的力，條理性非常清晰，在分析彈力和摩擦力的時(shí)候要看具不具備產(chǎn)生的條件，具備什么條件才會(huì)有什么樣的結(jié)果，這說(shuō)明邏輯性非常強(qiáng)。同時(shí)物理中還會(huì)用到相對(duì)性思維和極限思維等。因此學(xué)習(xí)大學(xué)物理的意義重大且深遠(yuǎn)。

在諸多課程中，大學(xué)物理是掛科率較高的一門(mén)課，在采訪部分掛科同學(xué)后得到這樣的說(shuō)法：“即使物理中的公式定理定律能夠聽(tīng)懂，但一做題就不知如何下手，特別是計(jì)算題”。大學(xué)物理課程的內(nèi)容體系十分龐大力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等。雖然學(xué)習(xí)深度相比物理系同學(xué)小很多，但大學(xué)物理課時(shí)量不多，一般在54-108課時(shí)之間，這樣看來(lái)學(xué)習(xí)這么多知識(shí)還是很吃力的，習(xí)題課占總課時(shí)量的比例更低，且教師在實(shí)際上課過(guò)程中還有可能壓縮習(xí)題課的時(shí)間。大學(xué)的學(xué)習(xí)與中學(xué)有很大不同，知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用更多的是靠學(xué)生自己的內(nèi)在動(dòng)力，部分學(xué)校大學(xué)物理課程開(kāi)在大一，學(xué)生還沒(méi)有適應(yīng)這樣學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。所以大學(xué)物理中習(xí)題課的設(shè)置是很有必要且很重要的。

3 基于“微課”的翻轉(zhuǎn)課堂與大學(xué)物理習(xí)題課相結(jié)合教學(xué)研究

筆者在中國(guó)知網(wǎng)以“微課”為主題檢索共找到85177條相關(guān)結(jié)果，以“翻轉(zhuǎn)課堂”為主題檢索共找到67633條相關(guān)結(jié)果，以“大學(xué)物理”為主題檢索共找到25807條相關(guān)結(jié)果，說(shuō)明以上三個(gè)主題在受到的關(guān)注度是不容小覷的。以“大學(xué)物理習(xí)題”為主題檢索共找到122條相關(guān)結(jié)果，“微課”+“翻轉(zhuǎn)課堂”+“大學(xué)物理習(xí)題”為主題檢索共找到0條相關(guān)結(jié)果，由此微課與翻轉(zhuǎn)課堂在大學(xué)物理習(xí)題課中的實(shí)踐與探索是有必要且有意義的。

在大學(xué)物理習(xí)題課課時(shí)量少與習(xí)題課在大學(xué)物理課程中重要性的矛盾下，同時(shí)每個(gè)同學(xué)的知識(shí)儲(chǔ)備，學(xué)習(xí)優(yōu)良程度的不同的情況下，筆者研究了基于“微課”的翻轉(zhuǎn)課堂與大學(xué)物理習(xí)題課相結(jié)合的教學(xué)模式來(lái)解決這一矛盾。老師可以不再浪費(fèi)更多上課的時(shí)間來(lái)講解習(xí)題，這部分習(xí)題也要求學(xué)生在課中課后進(jìn)行自主練習(xí)。老師也會(huì)用更多的問(wèn)題和每個(gè)同學(xué)溝通，能更好地因材施教。在課后，學(xué)生自己設(shè)計(jì)了知識(shí)、認(rèn)知結(jié)構(gòu)以及表現(xiàn)知識(shí)的方法，老師將通過(guò)講授法和合作教學(xué)法以適應(yīng)他們的需求和促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化認(rèn)知，其目標(biāo)是希望使他們透過(guò)實(shí)踐得到最實(shí)際的知識(shí)。

對(duì)于能聽(tīng)懂大學(xué)物理的基本知識(shí)但不會(huì)做相應(yīng)習(xí)題的情況，這些基礎(chǔ)差，底子薄的同學(xué)可以先把不會(huì)做且同類(lèi)型的習(xí)題對(duì)應(yīng)的答案看一遍，自己懂了以后講給其他同學(xué)，首先保證這些不會(huì)的題目自己能夠通過(guò)答案能解一遍，在給其他同學(xué)講清楚講明白這道題。這個(gè)方法是費(fèi)曼學(xué)習(xí)法，它將煩瑣的知識(shí)簡(jiǎn)單化，以教代學(xué)，讓輸出倒逼輸入。這與翻轉(zhuǎn)課堂的底層邏輯相通。以上學(xué)習(xí)方式存在不確定性，第一大學(xué)物理的習(xí)題答案有可能很簡(jiǎn)潔，學(xué)生看答案也不明白怎么解題；第二學(xué)生已經(jīng)通過(guò)答案感覺(jué)自己融會(huì)貫通了卻沒(méi)有教的對(duì)象沒(méi)有輸出的用武之地。由此基于“微課”的翻轉(zhuǎn)課堂與大學(xué)物理習(xí)題課相結(jié)合教學(xué)就可以解決這兩部分的不確定性。

4 基于“微課”的翻轉(zhuǎn)課堂與大學(xué)物理習(xí)題課相結(jié)合教學(xué)實(shí)踐

筆者以伊犁師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院四個(gè)班的同學(xué)基于“微課”的翻轉(zhuǎn)課堂與大學(xué)物理習(xí)題課相結(jié)合模式進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。對(duì)于教師要求：教師需要把課本上典型的一道題包含一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的簡(jiǎn)單題，以及包含兩個(gè)或兩個(gè)以上知識(shí)點(diǎn)綜合習(xí)題做3～10分鐘習(xí)題講解視頻微課，并以知識(shí)點(diǎn)命名對(duì)應(yīng)視頻劃分難易等級(jí)。教師對(duì)學(xué)生安排方面：教師讓學(xué)生自行分組，然后按組認(rèn)領(lǐng)大學(xué)物理課程各章習(xí)題。各小組在課余時(shí)間通過(guò)小組成員間的組織與協(xié)調(diào)，相互配合，制作各章節(jié)課后習(xí)題的微課，在制作微課的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)課堂雛形。學(xué)生方面：學(xué)生按組需完成自己小組選擇的課程章節(jié)習(xí)題微課制作。制作完成后交給教師審核并評(píng)價(jià)，同時(shí)各小組制作的各章節(jié)大學(xué)物理習(xí)題微課會(huì)被教師匯總分類(lèi)發(fā)布到班級(jí)內(nèi)部學(xué)習(xí)群平臺(tái)，進(jìn)行學(xué)生互評(píng)。這樣教師和學(xué)生都有一定習(xí)題微課的制作要求，每個(gè)人的貢獻(xiàn)組成了總的大學(xué)物理習(xí)題的微課習(xí)題庫(kù)。教師和學(xué)生互評(píng)過(guò)程既可以滿(mǎn)足知識(shí)的學(xué)習(xí)與鞏固，又可以促進(jìn)師生制作出高質(zhì)量的微課作品還能夠促進(jìn)學(xué)生和學(xué)生之間，教師和學(xué)生之間的交流與合作。成效方面：通過(guò)基于“微課”的翻轉(zhuǎn)課堂與大學(xué)物理習(xí)題課相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力和主動(dòng)性的提高，期末考試成績(jī)也有顯著提高。

筆者以大學(xué)物理力學(xué)部分的碰撞為例做了課程設(shè)計(jì)，碰撞問(wèn)題是典型的對(duì)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律應(yīng)用的綜合問(wèn)題。

學(xué)情分析：系統(tǒng)動(dòng)量守恒定律比牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理等相關(guān)概念和規(guī)律更加籠統(tǒng)、難以理解，學(xué)生對(duì)守恒條件的理解還流于表面，守恒表達(dá)式不能熟練應(yīng)用，建立相關(guān)物理模型，及用其解決實(shí)際問(wèn)題的能力不夠，在教學(xué)過(guò)程中還需引導(dǎo)總結(jié)。

教學(xué)目標(biāo)：（1）知識(shí)與技能方面知道系統(tǒng)動(dòng)量守恒定律的定義及表達(dá)式，掌握定律的適用條件及適用范圍，碰撞分類(lèi)及特點(diǎn)，能解決相關(guān)實(shí)際問(wèn)題。（2）情感態(tài)度與價(jià)值觀方面讓同學(xué)們知道系統(tǒng)動(dòng)量守恒是自然界中最基本、最重要的物理規(guī)律之一，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

教學(xué)設(shè)計(jì)思想及策略：回顧系統(tǒng)動(dòng)量守恒定律。通過(guò)PPT演示具體的情景，說(shuō)明碰撞是動(dòng)量守恒定律的一個(gè)非常重要的應(yīng)用，讓學(xué)生會(huì)區(qū)分不同類(lèi)型的碰撞，掌握其適用規(guī)律、與機(jī)械能守恒等知識(shí)的鏈接，運(yùn)用它們分析并解決相應(yīng)問(wèn)題。

教學(xué)過(guò)程：課堂中運(yùn)用牛頓擺給同學(xué)們做完全彈性碰撞演示實(shí)驗(yàn)。由于學(xué)生對(duì)碰撞中的知識(shí)有所了解，但并不詳細(xì)，但是學(xué)生在提前看了教師做的習(xí)題微課以及同學(xué)做的習(xí)題微課后提出了碰撞中動(dòng)量守恒的疑問(wèn)？老師在課堂中對(duì)碰撞的概念定義分類(lèi)做了總結(jié)，解答學(xué)生的疑問(wèn)，大學(xué)物理中學(xué)習(xí)的碰撞問(wèn)題都是一種近似守恒：系統(tǒng)受到的外力矢量和不為零，但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量可近似看成守恒。圖1為教師制作習(xí)題微課截圖。

圖1 教師制作習(xí)題微課截圖

課程的教學(xué)特色：交互性強(qiáng)，形式多樣。實(shí)驗(yàn)演示部分的動(dòng)作學(xué)習(xí)者均可參與，能有效吸引學(xué)習(xí)者的注意力，同時(shí)學(xué)生制作習(xí)題微課提高學(xué)習(xí)者的課程參與度。實(shí)際演示、微課視頻結(jié)合，課堂討論熱烈，學(xué)習(xí)氣氛輕松。

課程評(píng)價(jià)反饋：教學(xué)思路清晰，教學(xué)實(shí)施過(guò)程較好，教學(xué)過(guò)程中體現(xiàn)了“探究、合作、互動(dòng)、評(píng)價(jià)”的三維教學(xué)模式，能夠利用“微課”+“翻轉(zhuǎn)課堂”模式把典型習(xí)題教會(huì)給學(xué)生，讓學(xué)生也制作習(xí)題微課，充分體現(xiàn)以學(xué)生為課堂主體，能夠讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，照顧不同層次學(xué)生，同學(xué)們掛科率相較于普通教學(xué)模式明顯減少。

5 結(jié)語(yǔ)

基于“微課”與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式在大學(xué)物理習(xí)題教學(xué)中應(yīng)用進(jìn)行研究并分析，在伊犁師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院做了教學(xué)改革實(shí)踐，得到良好的教學(xué)效果，不但有利于進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，其教學(xué)改革對(duì)于各理科及工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)物理習(xí)題教學(xué)部分均有借鑒意義。